觀音峽背斜熱儲(chǔ)構(gòu)造音頻大地電磁法電性結(jié)構(gòu)特征

1、觀音峽背斜熱儲(chǔ)構(gòu)造音頻大地電磁法電性結(jié)構(gòu)特征摘要：為提高大地電磁法在觀音峽背斜地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用水平，通過觀音峽背斜15個(gè)深地?zé)峋@孔與音頻大地電磁測(cè)深剖面對(duì)比分析，總結(jié)了觀音峽背斜地層電阻率范圍特征，分析認(rèn)為觀音峽背斜中段嘉陵江組地層巖溶發(fā)育程度及含水量高于南段和北段，從地?zé)徇h(yuǎn)景開發(fā)角度來看，觀音峽背斜中段為最有利區(qū)域。常見的儲(chǔ)水構(gòu)造大地電磁法電阻率異常形態(tài)有3個(gè)類型，即圈閉低阻、“V”形低阻以及條帶低阻。研究了電性異常形態(tài)類型、鉆孔位置與出水量的關(guān)系，認(rèn)為圈閉低阻和“V”形低阻的核心區(qū)域是鉆孔最有利靶區(qū)。關(guān)鍵詞：觀音峽背斜；地?zé)峥辈?；音頻大地電磁法；電性特征；低阻異常V、八、亠1前言觀音峽背

2、斜橫跨重慶渝北、北碚、沙坪壩、九龍坡、大渡口、巴南、江津等七區(qū)（圖1），全長(zhǎng)110km，寬45km，面積大于500km2，為重慶主城區(qū)地?zé)崴Y源主要賦的5大高隆起背斜（溫塘峽、觀音峽、銅鑼?shí){、南溫泉、桃子蕩）之一。地?zé)崴Y源主要賦存于背斜的三疊系嘉陵江組灰?guī)r，熱儲(chǔ)層埋深較大,一般為20002500m】i,地?zé)嶂饕傻責(zé)嵩鰷厮?即熱儲(chǔ)的溫度主要受埋深控制，以深孔開發(fā)為主，地?zé)峥辈橹谐Ｒ?guī)電法無能為力，電磁法以其測(cè)深大，設(shè)備相對(duì)輕便和橫向分辨率高等特點(diǎn)，越來越多地應(yīng)用于地?zé)峥辈?，并且取得了較好的實(shí)際應(yīng)用效果3。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止2016年，重慶地區(qū)已有十余口井在前期勘查中采用了大地電磁法，也取得

3、了一定的應(yīng)用效果。但就重慶地區(qū)而言，地?zé)峥碧焦ぷ鲬?yīng)用大地電磁法起步較晚，可參考的經(jīng)驗(yàn)不多。本文通過對(duì)觀音峽背斜區(qū)域已施工的15個(gè)地?zé)峋ㄒ妶D1）和相應(yīng)大地電磁法電阻率剖面對(duì)比分析、歸納總結(jié)，對(duì)觀音峽背斜熱儲(chǔ)構(gòu)造的大地電磁法電性特征進(jìn)行了研究，旨在嘗試提高大地電磁法應(yīng)用水平和定井成功率，為今后類似地區(qū)開展大地電磁法地?zé)峥辈樘峁﹨⒖肌?地質(zhì)概況地質(zhì)構(gòu)造觀音峽背斜在區(qū)域構(gòu)造上屬于揚(yáng)子陸塊-四川中生代盆地-華鎣山隆褶帶，位于華鎣山深大斷裂帶的東側(cè)，屬川東弧形構(gòu)造帶之華鎣山帚狀褶皺束的一個(gè)分支。向西依次為北碚向斜、溫塘峽背斜、璧山向斜、瀝鼻峽背斜、大廟向斜和西山背斜；向東為悅來向斜、龍王洞背斜、銅鑼?shí){背

4、斜和南溫泉背斜等（見圖1）。該褶皺束主要特點(diǎn)是背斜褶皺狹長(zhǎng)緊密，兩側(cè)向斜寬緩，兩翼不對(duì)稱（東陡西緩或東緩西陡），形成典型的“隔擋式”構(gòu)造形跡，背斜軸線多扭擺彎曲呈“S”型，軸面傾斜多變，構(gòu)造分支多、斷層多、背斜軸部高點(diǎn)多。觀音峽背斜軸線呈NNE-近NS向展布，背斜巖層傾角東緩西陡，具典型的川東高陡背斜特征4-7。AMHEJ8圖例=:Mt.圖1觀音峽及鄰近地區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)圖斷裂構(gòu)造觀音峽背斜從地形上被嘉陵江和長(zhǎng)江分割為三段。北段發(fā)育辣子園斷層（區(qū)內(nèi)長(zhǎng)約30km，走向N2030E、傾角8090、傾向以南東為主）和白廟子斷層一部分。中段發(fā)育白廟子斷層（長(zhǎng)22km,走向355、傾角6080傾向南東）和中梁

5、山斷層（又稱涼風(fēng)埡斷層，西支長(zhǎng)9km，走向N10E、傾角5565、傾向南東；東支長(zhǎng)4.5km,走向N10E、傾角4555、傾向南東）。南段發(fā)育王帽山斷層（分東西兩條，間距48km,南北走向，傾角分別為50和70，呈對(duì)沖擠壓逆沖性質(zhì)）。地層觀音峽背斜及周邊地帶，除白堊系、第三系地層缺失以外，從第四系到二疊系地層均有出露，地層總厚3400m。背斜核部由二疊系組成，翼部由三疊系、侏羅系地層組成，寬緩向斜由侏羅系地層組成。侏羅系主要為砂泥巖地層，總厚度大于1000m。三疊系須家河組厚度約400m，主要為長(zhǎng)石石英砂巖（夾頁巖和煤層）。三疊系雷口坡和嘉陵江組共厚達(dá)400600m，主要為灰?guī)r和白云巖。三疊系

6、飛仙關(guān)組厚度約500m，主要為泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r及微晶灰?guī)r。熱儲(chǔ)構(gòu)造與地?zé)崴h(huán)根據(jù)區(qū)域地?zé)豳Y料，嘉陵江組第二、四段為本區(qū)內(nèi)的主要熱儲(chǔ)層，嘉陵江組一段及雷口坡組為次要熱儲(chǔ)層，而須家河組侏羅系地層為本區(qū)內(nèi)的熱儲(chǔ)蓋層，飛仙關(guān)組是本區(qū)內(nèi)的下部熱儲(chǔ)隔水層。區(qū)內(nèi)由嘉陵江和雷口坡組碳酸鹽巖構(gòu)成的熱儲(chǔ)層，在背斜兩翼及其傾沒端分別呈帶狀和環(huán)帶狀連續(xù)延展。在橫向上則呈傾角不等，形態(tài)相近的單斜展示，其上覆蓋層和下伏隔水層也與之平行延展，形成兩翼相對(duì)封閉、互不干擾、要素齊全的單斜儲(chǔ)熱構(gòu)造（除傾沒端外）。如圖2所示，觀音峽背斜熱儲(chǔ)構(gòu)造從橫截面上分為兩種形態(tài)，即單槽型（對(duì)應(yīng)“一山一槽兩嶺”）和雙槽型（對(duì)應(yīng)“一山二槽三嶺”）

7、，單槽型僅分布在長(zhǎng)江以南。地?zé)崴\(yùn)移方向主要是由北向南，剖面形態(tài)與地?zé)崴h(huán)。3熱儲(chǔ)構(gòu)造電性特征截止目前，該背斜兩翼已先后施工了19口地?zé)峋?，其中東翼13口、西翼6口，成功16口，平均出水量達(dá)到2071m3/d。本研究選取其中15個(gè)溫泉鉆孔為研究對(duì)象，收集相關(guān)井孔柱狀圖及測(cè)井、大地電磁法資料，并補(bǔ)充實(shí)施了部分溫泉井的大地電磁法工作，數(shù)據(jù)采集使用加拿大Phoenix公司生產(chǎn)的V8多功能電法儀，反演使用成都理工大學(xué)地球探測(cè)與信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的MTsoft2D軟件。為了便于對(duì)比分析，大地電磁剖面統(tǒng)一采用TETM聯(lián)合快速松弛法反演成圖。圖2熱儲(chǔ)構(gòu)造與地?zé)崴h(huán)示意圖3.1熱儲(chǔ)構(gòu)造層電阻率分布特征

8、對(duì)所選取15個(gè)溫泉井的大地電磁法電阻率剖面進(jìn)行對(duì)比分析，針對(duì)區(qū)內(nèi)主要熱儲(chǔ)層嘉陵江組以及主要蓋層須家河組的電阻率分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到觀音峽背斜主要熱儲(chǔ)層、蓋層電阻率特征（表1）。1）根據(jù)觀音峽背斜主要電性層電阻率統(tǒng)計(jì)結(jié)果結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料可知，觀音峽背斜電性特征總體上電阻率呈低-中-高分布，與地質(zhì)構(gòu)造存在很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。侏羅系地層主要巖性以砂泥巖為主，其完整電阻率值范圍為96316Q.m，表現(xiàn)為低阻；須家河組地層主要巖性以厚層砂巖為主，其完整電阻率值范圍為5301350Q.m,表現(xiàn)為中阻，地層厚度284782m；嘉陵江組地層主要巖性以灰?guī)r、白云巖為主，其完整電阻率值范圍為180012000Q.m,表

9、現(xiàn)為高阻，地層厚度395731m。2）從表1中可以看出，區(qū)內(nèi)主要熱儲(chǔ)層嘉陵江組在觀音峽背斜北段、中段和南段的電阻率范圍存在明顯差異。位于觀音峽背斜北段的3個(gè)溫泉孔的嘉陵江組地層的平均電阻率范圍在20003500Q.m以內(nèi)，對(duì)應(yīng)北段3個(gè)已知溫泉孔產(chǎn)水量來看，靜觀ZK1、鉆孔1-1產(chǎn)水量較小，靜觀ZK3溫泉孔產(chǎn)水量也在1000m3/d，產(chǎn)水量均偏小。位于觀音峽背斜中段的11個(gè)溫泉孔，除去西永童家橋溫泉井嘉陵江組地層的平均電阻率在3900Q.m左右，其余溫泉孔的嘉陵江組地層平均電阻率主要范圍在8001600Q.m以內(nèi)，對(duì)應(yīng)中段的已知溫泉孔產(chǎn)水量來看，除去步云山莊因?yàn)樯疃容^淺水量在795m3/d外，已

10、經(jīng)出水的溫泉井水量均在1300m3/d以上，其中水量超過2300m3/d的溫泉孔均位于觀音峽背斜中段，且除去西永溫泉井外，超過2300m3/d的溫泉井嘉陵江組地層平均電阻率均在800Q.m左右。位于觀音峽背斜中段偏北的2個(gè)溫泉孔，嘉陵江組地層的平均電阻率范圍在31004000Q.m以內(nèi)，對(duì)應(yīng)中段偏北2個(gè)已知溫泉孔產(chǎn)水量分別為1243m3/d、1310m3/d.較觀音峽背斜中段水量略小南段1個(gè)溫泉孔嘉陵江組地層的電阻率均值在3100，出水量也較觀音峽中段略小。表1：觀音峽背斜主要熱儲(chǔ)層、蓋層電阻率統(tǒng)計(jì)表地?zé)峋Q地理位置水量須家河組電阻率范圍須家河組電阻率均值嘉陵江組電阻率范圍嘉陵江組電阻率均值

11、靜觀ZK3井北段東翼約1000m3/d2201250Q.m850Q.m3507900Q.m2000Q.m靜觀ZK1井北段東翼474.47m3/d70800Q.m180Q.m1206300Q.m2500Q.m靜觀ZK1-1井北段東翼水量小4002000Q.m1350Q.m40012000Q.m3200Q.m中安翡翠城溫泉中段東翼2313.79m3/d70500Q.m150Q.m102510Q.m800Q.m步云山莊溫泉中段東翼795m3/d501200Q.m650Q.m2503900Q.m1585Q.m梨樹灣溫泉中段東翼5405.92m3/d1002500Q.m350Q.m102000Q.m80

12、0Q.m華巖溫泉中段東翼1440m3/d2802000Q.m800Q.m6005000Q.m1580Q.m童善橋溫泉中段西翼2617.488m3/d2503100Q.m800Q.m6807900Q.m3900Q.m天賜溫泉中段西翼1320m3/d333160Q.m400Q.m1507930Q.m650Q.m貝迪溫泉中段西翼6034.95m3/d501000Q.m220Q.m806300Q.m1500Q.m馬家溝1號(hào)孔中段西翼2707.74m3/d30900Q.m250Q.m302200Q.m800Q.m馬家溝2號(hào)孔中段西翼未出水3002500Q.m700Q.m2505000Q.m1000Q.m

13、磨刀溪溫泉中段西翼2427m3/d701500Q.m250Q.m906300Q.m2500Q.m干子巖溫泉中段西翼1243m3/d9902500Q.m1250Q.m5006310Q.m4000Q.m珞璜溫泉南段東翼1310m3/d7003162Q.m1250Q.m70012000Q.m3100Q.m從以上分析可以得出：觀音峽背斜中段在嘉陵江組的平均電阻率明顯低于南段和北段，這與統(tǒng)計(jì)的溫泉井出水量形成一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。推測(cè)觀音峽背斜中段嘉陵江組地層巖溶發(fā)育程度以及巖溶地區(qū)可能含水量高于南段和北段，從地?zé)衢_發(fā)遠(yuǎn)景角度來看，在觀音峽背斜中段中安翡翠城與磨刀溪溫泉之間的地?zé)衢_發(fā)潛力高于觀音峽背斜南段和北

14、段。3.2儲(chǔ)水構(gòu)造電性異常特征對(duì)各溫泉井主要產(chǎn)水層段和大地電磁測(cè)深剖面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（表2），觀音峽背斜儲(chǔ)水構(gòu)造為低電阻率異常，電阻率值范圍大多在502000Q.m之間，背景電阻率范圍在200012000Q.m之間。依據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，觀音峽背斜含水構(gòu)造常見的電性異常形態(tài)有3個(gè)類型，分別為圈閉低阻、“V”形低阻以及條帶低阻。1）圈閉低阻該類型主要特征為地?zé)醿?chǔ)水構(gòu)造為低阻區(qū)域，且被周圍高阻部分圈閉，所代表的地?zé)峋饕?個(gè)，分別為西永童善橋溫泉、磨刀溪溫泉、跳蹬干子巖溫泉，均為出水孔，且水量較大。以西永童善橋溫泉孔為例（圖2），該溫泉孔最大出水量在2130.1922617.488m3/d，井口溫度56C

15、，主要鉆孔落位于被高阻圈閉低阻異常與周邊高阻的結(jié)合部位。從電阻率剖面來看，若鉆孔位置往測(cè)線后端移動(dòng)100m,產(chǎn)水層在位于低阻異常區(qū)域的核心位置，可能水量會(huì)更大。從3個(gè)已知孔的大地電磁法剖面和鉆孔分析情況來看，當(dāng)?shù)責(zé)醿?chǔ)水異常為圈閉低阻時(shí)，鉆孔出水量大，地?zé)崴疁囟容^高，且當(dāng)鉆孔位于圈閉低阻核心位置時(shí)，水量大于鉆孔位于圈閉低阻邊緣區(qū)域。建議當(dāng)?shù)責(zé)醿?chǔ)水類型為圈閉低阻時(shí)，鉆孔應(yīng)設(shè)計(jì)在低阻核心區(qū)域。2）“V”形低阻該類型的主要特征為地?zé)醿?chǔ)水構(gòu)造是被兩側(cè)及下部高阻包夾的“V”形低阻異常區(qū)域。所代表的溫泉孔有7個(gè)，分別為靜觀ZK3、靜觀ZK1、中安翡翠湖、華巖、貝迪、馬家溝一號(hào)孔以及珞璜溫泉井。7個(gè)鉆孔均出水

16、，其中靜觀ZK1鉆孔出水量較小。以靜觀ZK3溫泉為例（圖3），該溫泉位于觀音峽背斜北段，其“V”形低阻異常核心電阻率高于位于觀音峽背斜中段同類型電阻率，靜觀ZK3溫泉“V”形低阻異常規(guī)模較大，且鉆孔落位于該類型的低阻核心區(qū)域。從7個(gè)已知孔的大地電磁法剖面和鉆孔分析情況來看，當(dāng)?shù)責(zé)醿?chǔ)水構(gòu)造為“V”形低阻時(shí)，其規(guī)模、電阻率值的高低對(duì)于出水量有地?zé)峋?jiǎn)稱水量?jī)?chǔ)水構(gòu)造電阻率范圍電性異常形態(tài)類型及鉆孔落位靜觀ZK3約1000m3/d350800Q.m“V”形低阻，核心位置靜觀ZK1474.47m3/d3001200Q.m“V”形低阻，邊緣位置靜觀ZK1-1水量小4001000Q.m條帶低阻，邊緣位置中安

17、翡翠城2313.79m3/d120300Q.m“V”形低阻，核心位置步云山莊795m3/d250700Q.m條帶低阻，邊緣位置梨樹灣溫泉5405.92m3/d7001500Q.m條帶低阻，核心位置華巖溫泉1440m3/d400800Q.m“V”形低阻，核心位置童善橋溫泉2617.488m3/d6301000Q.m圈閉低阻，核心位置天賜溫泉1320m3/d150500Q.m條帶低阻，偏高阻區(qū)貝迪溫泉6034.95m3/d401200Q.m“V”形低阻，核心位置馬家溝1號(hào)孔2707.74m3/d40300Q.m“V”形低阻，邊緣位置馬家溝2號(hào)孔未出水12501500Q.m條帶低阻，偏至高阻區(qū)磨刀溪

18、溫泉2427m3/d79500Q.m圈閉低阻，核心位置干子巖溫泉1243m3/d4502500Q.m圈閉低阻，邊緣位置珞璜溫泉1310ms/d7002512Q.m“V”形低阻，核心位置表2觀音峽背斜地?zé)峋畠?chǔ)水構(gòu)造電性異常特征統(tǒng)計(jì)表b程()W3）條帶低阻該類型出水段的在剖面上電性特征主要為地?zé)醿?chǔ)水構(gòu)造是被兩側(cè)高阻包夾的條帶狀低阻異常區(qū)域。所代表的溫泉孔有5個(gè)，分別為靜觀ZK1-1、步云山莊、梨樹灣、天賜溫泉以及馬家溝二號(hào)孔。這類型出水量差異較大，梨樹灣溫泉井出水量5405.92m3/d,天賜溫泉出水量均1320m3/d。以馬家溝2號(hào)孔為例（圖4），此處嘉陵江組的高阻部分主要電阻值在1200250

19、0Q.m之間，低阻核心區(qū)域電阻值范圍在400800Q.m之間。鉆孔終孔位置在嘉陵江組地層附近的電阻值范圍在12001500Q.m之間，基本處于核心高阻區(qū)域，該區(qū)域溶蝕不發(fā)育，導(dǎo)致其出水量較小。若鉆孔往西平移，以低阻區(qū)域?yàn)槟繕?biāo)層位，推測(cè)能夠增加出水的概率。3.3電阻率異常特征類型與水量的關(guān)系1）當(dāng)出水段位于圈閉低阻異常時(shí)，鉆孔出水量大，建議當(dāng)?shù)責(zé)醿?chǔ)水類型為圈閉低阻時(shí)，鉆孔應(yīng)設(shè)計(jì)在低阻核心區(qū)域。2）當(dāng)出水段位于“V”形低阻異常時(shí)，異常規(guī)模、異常核心區(qū)域電阻值高低對(duì)于出水量有一定影-ipo10U_:Mt-II4L-TOD-900-1000-HOO-.S1300MOO1800-1900-:-21002

20、30G-TO圖2：圈閉低阻（童善橋溫泉）一定影響，異常規(guī)模越大、核心區(qū)域電阻值越低，鉆孔位置越靠近低阻核心位置，鉆孔出水量通常較大。該類型核心區(qū)域出水概率較高。ojWCXfj11cP25/*2N*1J()EU-uJ-216001700-1X(0=19002000-LJ.zs.-13圖4：條帶低阻(馬家溝2號(hào)井)訕(一4結(jié)論大地電磁法以探測(cè)深度大，效率高，對(duì)低阻異常敏感等特點(diǎn)，成為深部地?zé)峥辈榈氖走x物探方法。對(duì)熱儲(chǔ)構(gòu)造電性特征的認(rèn)識(shí)和總結(jié)是提高物探解釋可靠度的基礎(chǔ)，是應(yīng)用好大地電磁法的關(guān)鍵，也是提升其應(yīng)用水平的必經(jīng)之路。通過觀音峽背斜15個(gè)溫泉井的大地電磁法成果分析，得出如下結(jié)論：1)觀音峽背斜電性特征總體上從熱儲(chǔ)蓋層到熱儲(chǔ)層電阻率呈低-中-高分布，與地質(zhì)構(gòu)造存在很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。主要熱儲(chǔ)層嘉陵江組在觀音峽背斜北段、中段和南段的電阻率范圍存在明顯差異，中段偏低，推測(cè)為地?zé)衢_遠(yuǎn)景發(fā)有利區(qū)。2)觀音峽背斜儲(chǔ)水構(gòu)造電性異常形態(tài)特征分為3個(gè)類，即圈閉低阻、“V”形低阻及條帶低阻。圈閉低阻和“V”形低阻的核心區(qū)域是鉆孔最有利靶