物探方法在某疗养院地热资源勘查中的实践应用

冀应斌

摘 要：基于某疗养院所在的区域地热地质资料，本文通过可控源音频大地电磁测深法（CSAMT）、地温测量及氡气测量等3种勘查手段，基本查明当地地热条件，包括断裂构造及层位、深部地层分布情况等，进而推断出热储层以及热储层的地层结构、厚度、埋深，最终圈定地热资源丰富区域，寻找最佳地热井，为后续地热资源勘查提供指导。

关键词：地热资源;物探方法;推断热储层

中图分类号：P314.3     文献标识码：A       文章编号：1003-5168（2021）27-0057-03

Abstract：Based on the regional geothermal geological data of a sanatorium， this paper basically finds out the local geothermal conditions， including fault structure， horizon and deep stratigraphic distribution， and then infers the thermal reservoir and the stratigraphic structure， thickness and buried depth of the thermal reservoir through three exploration methods： Controlled Source Audio-frequency Magneto Telluric （CSAMT）， Geothermal Measurement and Radon Measurement， Finally， delineate the area rich in geothermal resources and find the best geothermal well to provide guidance for subsequent geothermal resource exploration.

Keywords： geothermal resources;geophysical exploration methods;inference of heat reservoir

1 引言

某疗养院研究区域大部分被第四系覆盖，主要涉及中生代火山岩地层，为大王山组中、上、下段，总厚大于1 800 m，主要岩性为：上部为紫灰色辉石安山岩，粗安岩夹多层凝灰岩，沉凝灰岩，凝灰质粉砂岩薄层;下部为灰、灰黑色安山岩，凝灰质砂砾岩，岩浆岩体发育，构造除基底褶皱外，火山岩中的褶皱不发育，附近有断裂构造。地热区必须具备“源、通、储、盖”4个基本条件，即深部具有热源及水源供给，下部具有热水通道，中间有较好的储水条件，上部有较好的覆盖层。通过分析地热条件，在勘探区合理布置地球物理勘探工作，深部地热地质条件进行综合研究。本文主要结合区域地热地质条件，探讨疗养院地热资源勘查物探方法應用。

以疗养院作为勘查核心主区域，在充分收集和研究地热地质资料的基础上，通过CSAMT、测温及氡气测量三种勘查手段，基本查明该疗养院范围内地热地质条件、断裂构造及层位、深部地层分布情况;推断热储层、热储层的地层结构、厚度、埋深;推选1～2个最佳地热井井位，估算地热井的出水量和出水温度，为地热资源勘探提供技术支撑。

2 勘查布置及工作方法

2.1 勘查布置

采用物探方法勘查共布置9条测线，分别为20线、30线、40线、50线、60线、70线、75线、80线和90线。其中，测量点距为20 m，共337个测量点;CSAMT点距20 m，共317个测点。另外，在20线、30线、40线、50线和60线上开展测温和测氡工作。其中，测温点距40 m，共112个点，测氡点距20 m，共217个点（与CSAMT同点）。

2.2 可控源音频大地电磁测深法（CSAMT）

可控源音频大地电磁测深法（CSAMT）采用加拿大产V8电法系统，包括发电机组、发射机和接收机3个部分。接收机由V8多功能电法仪和2个RXU（辅助采集站）组成，发射机为TXU-30（20 kW），发电机组是德国进口30 kW的24GF型柴油发电机组，最高电压1 000 V （I=20 A），最大电流40 A（U=500 V）。在CSAMT法野外工作中，把观测区域布置在一个梯形范围内，发射偶极AB平行测线布置，AB到测线的距离应大于3倍的趋肤深度，一般在8～12 km，测线的长度应保持在梯形范围内，质量检查采用不同人、不同日期、同点、同仪器的方式在60线上1 180～1 360 m和80线1 180～1 360 m做了检查，检查的测点数为18个测点，占总测点数的5.34%，视电阻率和相位的均方相对误差分别为3.5%和4.9%，都小于5%。

采用CSAMT法测得数据处理的流程如下。

①通过预处理软件将观测数据转录成处理反演软件所要求的avg文件，检查ASCII码文本数据体是否有非法字符和字符超限错位现象存在，查看数据转换时须给定的排列采集参数是否正确，将其进行编辑并修正。

②建立L记录文件，先后导入avg文件及测线坐标文件。

③进行人工剔除跳点、去近场、静态位移校正、计算全频率视电阻率值等预处理。

④画频谱图，看频谱曲线是否合格，如不合格再进行预处理，如合格就进行反演拟合。

⑤使用不同的方法包括近场Bostick反演以及二维带地形反演计算，输出反演结果并绘制成断面电阻率等值线图，供地质解释用。

2.3 地温测量

浅层测温是通过探测近地表的温度，了解地下较深处的热储、构造分布状况，实现地热勘查目的的一种物探方法。

本次地温测量采用国产YJD-1T型测温仪1台。该套设备性能稳定，精度高。采用米测温法，即采集地下1 m深处的温度，经试验观察，温度计探头插入地下10 min后温度不再变化（降低），因此工作中统一记录探头入地10 min后的温度值，并绘制剖面曲线图。此次仅在北西向测线20线、30线、40线、50线和60线上开展了测温工作，点距40 m，共112个测点。

2.4 氡气测量

放射性氡气测量方法技术和仪器设备经历的数次发展，广泛应用于矿产勘查，还可应用于寻找地下水源，地震预报及环境保护。

本次氡气测量采用国产FD-3017型RaA测氡仪。国产FD-3017型RaA测氡仪是一种新型的瞬时测氡仪器，是国内土壤氡检测最先进的测试仪器之一。它利用静电收集氡衰变的第一代子体-RaA 作为测量对象，定量测量土壤或水中氡浓度。其特点是没有探测器污染问题，也不存在氡射气的干扰影响，并且具有较高的灵敏度，操作简便，现场可获取结果。本次测氡工作分别在20线、30线、40线、50线和60线上采集数据，测点距为20 m，共217个点，检查采集数据25个，占总测点数的11.5%，检查曲线与原始曲线形态一致性较好，满足规范要求。采集时，沿测线逐点采集，当发现异常时，重复观测及加密测点，仪器测得的结果为氡及其子体衰变放出的α粒子的个数，根据该数据绘制了Rn异常剖面曲线图。

3 数据处理与解释

资料解释以CSAMT反演电阻率解释剖面图为主，测氡、测温、重力及航磁资料为辅，结合地质、钻孔资料综合分析研究调查区3 000 m左右深度内地层岩性结构、热储埋深、断裂位置等地热地质和水文地质条件。

可控源音频大地电磁法资料地质解释，以CSAMT反演电阻率剖面图为依据，并结合地质情况分析划分层位，确定层位的地质含义;仔细判读异常特征，辨别真伪，区分真假异常以达到探测判断构造和地热储层的目的;氡气测量资料可辅助CSAMT判断断裂的位置。

勘探区北东向测线20线、30线、40线、50线和60线开展了CSAMT、测氡和测温3种勘查方法，通过综合解释剖面图可知：该5条测线CSAMT电阻率剖面，高程在-1 800 m以浅，电阻率变化较大，在200～5 000 Ω·m，南东东向测线70线、75线、80线、和90线仅开展了CSAMT一种勘查方法。

通过CSAMT电阻率断面图可知：前3条测线未见断裂迹象，垂向地层分布与北北东向测线一致。在30线1 750 m、60线1 680 m设计地热钻井DR01和DR02，2个地热井均布设在F3断裂上，地热地质条件一样，从CSAMT异常及氡气异常分析，DR01优于DR02。

通过地热地质条件及物探技术CSAMT、测氡、测温综合解释剖面解释资料，确定了2个地热井DR01和DR02，分别处于30线1 750 m、60线1 680 m，均位于勘探区北东侧约300 m处，火山岩厚度较大，两地热井深度初設均为2 500 m，进行了地热钻井地层预测，推断成果及平面位置如图1所示。

4 结语

通过CSAMT法、测温、测氡方法对本次地热资源的勘查取得了一定的成果，研究表明具备地热储积的“热源、通道、热储、盖层”等基本热储水文地质条件，但未见断裂构造迹象，致使流通、储水条件较差，该区域备具有地热资源勘查前景。

结合物探技术CSAMT法、测温、测氡等方法及综合地质资料在该区选定DR012、DR02地热井，预测了地热钻井地层。通过分析认为DR01井优于DR02井。

该区域地热水的储层为西横山组砂、砾岩，其含水性比灰岩相差甚远，给地热勘探带来更大的风险。建议在钻井施工中应采用探采结合的技术思路，钻井工作应由国内经验丰富的地热井专业施工队伍来完成。

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