综合物探技术在深部碳酸盐岩热储探测中的应用研究——以雄安新区为例

doi:10.11720/wtyht.2023.1354

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雄安新区地热资源潜力大,碳酸盐岩是雄安新区深部地热资源的有利储层,综合地球物理勘查方法是查明深部构造与碳酸盐岩热储特征地层结构的有效途径。本文针对深部碳酸盐岩热储勘查目标,提出了“面—线—点”分层次渐进式地球物理探测模式,先利用高精度重力和航磁资料研究碳酸盐岩分布范围及地层厚度、深大断裂分布、基岩起伏等信息,然后利用大地电磁开展热储地层低阻异常特征分析,再利用二维地震剖面精细刻画热储地层,分析地热田异常区速度结构和区域构造特征。根据重力、航磁、大地电磁、地震等地球物理方法在地热资源勘查的不同阶段勘探的精度及可靠性,以及施工成本、施工效率等因素,开展了地球物理方法探测深部岩溶热储经济适用性分析,并建议在碳酸盐岩地热勘探采用“重力+磁法+大地电磁”的地球物理勘探技术组合方式。

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关键词 ：雄安新区, 地热, 碳酸盐岩, 经济适用性, 地球物理勘探

Abstract：

Xiong'an New Area has great potential for geothermal resources. Carbonate rocks are favorable reservoirs for deep geothermal resources in this area. The integrated geophysical exploration technology is an effective way to ascertain the deep structures and the characteristic stratigraphic structure of carbonate geothermal reservoirs. Aiming at the exploration target of deep carbonate geothermal reservoirs, this study put forward a surface-line-point hierarchical and progressive geophysical exploration model. Using the high-precision gravity and aeromagnetic data, this model first investigated the distribution range of carbonate rocks, the thickness of carbonate strata, the distribution of deep-seated faults, and the fluctuation of bedrocks. Then, it analyzed the low-resistivity anomalies of geothermal reservoir strata using the magnetotelluric method. Finally, this model finely characterized the geothermal reservoir strata using two-dimensional seismic profiles and analyzed the velocity structure and regional structural characteristics of anomaly zones in the geothermal field. Based on the exploration precision and reliability of gravity, aeromagnetic, magnetotelluric, and seismic geophysical methods in the geothermal resource exploration of different stages, as well as other factors such as construction cost and efficiency, this study analyzed the economic applicability of geophysical methods in the exploration of deep karst geothermal reservoirs and suggested that the carbonate geothermal resources should be explored using the geophysical exploration technology combination of gravity, magnetic, and magnetotelluric methods.

Key words： Xiong'an New Area geothermal carbonate rock economic applicability geophysical exploration

收稿日期: 2022-07-13 修回日期: 2022-12-05 出版日期: 2023-08-20

ZTFLH:

P631

基金资助:国家重点研发计划项目(2018YFC0604303)

通讯作者: 张龙飞(1987-),河北南和人,工程师,主要从事地球物理勘探工作。Email:646019941@qq.com

作者简介: 张昭(1983-),河北平山人,高级工程师,主要从事地球物理勘探工作。Email:41563199@qq.com

引用本文:

张昭, 殷全增, 张龙飞, 张大明, 张世晖, 黄国疏, 赵石峰, 杨彪, 台立勋, 张灯亮, 王进朝, 段刚. 综合物探技术在深部碳酸盐岩热储探测中的应用研究——以雄安新区为例[J]. 物探与化探, 2023, 47(4): 926-935.
ZHANG Zhao, YIN Quan-Zeng, ZHANG Long-Fei, ZHANG Da-Ming, ZHANG Shi-Hui, HUANG Guo-Shu, ZHAO Shi-Feng, YANG Biao, TAI Li-Xun, ZHANG Deng-Liang, WANG Jin-Chao, DUAN Gang. Application of the integrated geophysical exploration technology in the exploration of deep carbonate geothermal reservoirs: A case study of the Xiong'an New Area. Geophysical and Geochemical Exploration, 2023, 47(4): 926-935.

链接本文:

https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2023.1354 或 https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2023/V47/I4/926

Fig.1 雄安新区地质构造分布及研究区地球物理工作分布

		地层代号	岩性	平均密度/(g·c $m - 3$ )	磁化率κ/10^-5SI	电阻率/(Ω·m)
新生界	第四系	Q	亚黏土、砂土、	2.05	55~610	5~12
	新近系	Nm	粉砂岩、细砂岩、含砾砂岩	2.21	0~200	4~15
	新近系	Ng	砂岩、含砾砂岩、泥岩	2.21	5~80	3~6
	古近系	Ed+Es	泥岩、粉砂岩、细砂岩、砂泥岩	2.4	0~500	1~10
古生界	石炭—二叠系	C-P	泥岩、砂岩、含砾砂岩	2.50	0~50	10~35
古生界	寒武—奥陶系	?-O	灰岩、白云质灰岩	2.67	0	40~60
元古宇		Pt	泥岩、灰岩、白云岩	2.7	0~200	>50
太古宇		Ar	片岩、片麻岩、变粒岩、斜长角闪岩、混合岩、大理岩	2.73	1500~8500

Table 1 工作区地层物性参数

Fig.2 雄安新区剩余重力异常分析
a—研究区重力异常;b—过A-A'线重力反演

Fig.3 研究区1:5万化到地磁极后航磁ΔT异常

Fig.4 过A-A'线磁化强度反演剖面

Fig.5 D3线反演电阻率剖面及地质解释剖面

Fig.6 A-A'线地质—地球物理综合解释剖面
a—重磁异常剖面;b—磁化强度反演剖面;c—重力反演剖面;d—大地电磁反演剖面;e—综合解释地质剖面

Fig.7 容城凸起南部二维地震测线

Fig.8 地震波异常分析
a—振幅属性;b—瞬时频率

Table 2 地球物理方法探测深部热储精度及可靠性

Table 3 地热勘查不同阶段占比

Fig.9 地球物理方法探测深部热储勘探精度及可靠性权重占比直方图

Table 4 地球物理勘查地热各项占比

Table 5 经济适用性评价项目权重占比针对优序图法统计

Table 6 地球物理方法探测地热资源经济适用性评价占比

Fig.10 地球物理方法探测深部热储经济适用性占比直方图

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