中國(guó)能源以煤為主,是能源消耗大國(guó)。中國(guó)大部分地區(qū)蘊(yùn)藏著十分豐富的地?zé)崮苜Y源,大力開(kāi)發(fā)地?zé)崮?/a>資源符合低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展思路。然而,受限于地質(zhì)條件復(fù)雜多變、熱儲(chǔ)層埋藏較深等因素,傳統(tǒng)單一物探方法難以滿(mǎn)足精細(xì)化勘查需求。綜合物探方法通過(guò)聯(lián)合電法、地震、廣域電磁法、微動(dòng)等多種技術(shù),可有效克服單一方法局限性,提升勘查效率與精度,為地?zé)岙a(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1  地?zé)豳Y源勘查中綜合物探方法的應(yīng)用價(jià)值

1.1  統(tǒng)籌資源布局,支撐能源規(guī)劃

綜合物探方法可快速圈定地?zé)?/a>富集區(qū),明確熱儲(chǔ)層空間分布及斷裂構(gòu)造展布,為區(qū)域地?zé)豳Y源規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。通過(guò)物探方法初步厘定地?zé)崽?/a>分布范圍,應(yīng)用綜合物探聯(lián)合剖面查明地?zé)崽?/a>地質(zhì)背景、范圍及“源、通、儲(chǔ)、蓋”特征,提出地?zé)豳Y源循環(huán)開(kāi)發(fā)利用及綠色能源站選址建議。

在此基礎(chǔ)上,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景,編制地?zé)豳Y源潛力分區(qū)圖,為能源規(guī)劃部署、綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展及低碳城市建設(shè)提供決策參考,提升資源配置效率,避免盲目開(kāi)發(fā),造成財(cái)政資金浪費(fèi)。

1.2  精準(zhǔn)識(shí)別斷裂,優(yōu)化開(kāi)發(fā)路徑

精準(zhǔn)識(shí)別地?zé)?/a>田深部斷裂構(gòu)造是實(shí)現(xiàn)資源開(kāi)發(fā)利用的關(guān)鍵。可應(yīng)用于地?zé)豳Y源勘查的物探方法有廣域電磁法、微動(dòng)探測(cè)法、可控源大地音頻電磁法、重力法、 地震反射波法、瞬變電磁法、微震監(jiān)測(cè)等方法。地?zé)豳Y源物探勘查應(yīng)聚焦控?zé)針?gòu)造識(shí)別、熱儲(chǔ)空間展布刻畫(huà)、 熱流體運(yùn)移通道探測(cè)。

地?zé)豳Y源物探勘查可分為以下3個(gè)步驟:①獲取熱儲(chǔ)層物性參數(shù),圈定富水?dāng)嗔逊植?②解析斷層帶展布與連通性;③分析斷裂活動(dòng)性及應(yīng)力場(chǎng)特征。在多參數(shù)、多尺度、多源數(shù)據(jù)融合基礎(chǔ)上,構(gòu)建地?zé)嵯到y(tǒng)三維結(jié)構(gòu)模型,為儲(chǔ)層連通性分析與開(kāi)采潛力評(píng)估提供關(guān)鍵依據(jù)。

1.3  定位井位參數(shù),降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)

綜合物探方法可為地?zé)峋@探提供精準(zhǔn)導(dǎo)向,降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)地球物理測(cè)井精確刻畫(huà)熱儲(chǔ)層厚度、滲透率、溫度場(chǎng)等關(guān)鍵參數(shù)。利用測(cè)井獲取的物性參數(shù)評(píng)價(jià)地層完整性,標(biāo)定物探反演結(jié)果,動(dòng)態(tài)修正熱儲(chǔ)參數(shù),指導(dǎo)井位微調(diào),優(yōu)化完井方案。多種手段相結(jié)合,可顯著提升鉆探成功率,減少盲眼,節(jié)約開(kāi)發(fā)成本, 保障地?zé)岙a(chǎn)業(yè)高效發(fā)展。

2  地?zé)?/a>資源勘查中綜合物探方法的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1  靈活選擇探測(cè)技術(shù)組合

綜合物探的核心在于根據(jù)勘查目標(biāo)體深度和物性參數(shù)特征以及區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)條件和地形地貌特征靈活選擇適宜的技術(shù)組合。針對(duì)地?zé)?/a>資源勘查,應(yīng)優(yōu)先選用電磁法和地震法等對(duì)地下電性結(jié)構(gòu)和速度結(jié)構(gòu)敏感的方法。因地制宜開(kāi)展組合勘查,才能發(fā)揮整體效能, 提升勘查精度。

不同物探方法在地?zé)豳Y源勘查中的優(yōu)劣性對(duì)比如表1所示。

2.2  加強(qiáng)數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證

綜合物探的優(yōu)勢(shì)在于多種方法取長(zhǎng)補(bǔ)短,相互驗(yàn)證,但如何協(xié)調(diào)不同物探方法獲得的多源數(shù)據(jù),形成統(tǒng)一、可靠的地質(zhì)解釋,是關(guān)鍵難題。

首先,要加強(qiáng)物探數(shù)據(jù)的交叉分析。綜合物探解釋?xiě)?yīng)充分吸收以往鉆探、物探、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查等成果, 開(kāi)展地質(zhì)約束反演,提高物性參數(shù)反演精度。其次,通過(guò)測(cè)井—物探聯(lián)合反演,實(shí)現(xiàn)鉆孔尺度上的精細(xì)刻畫(huà)和井間區(qū)域的合理外推。最后,只有加強(qiáng)多源數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證,才能客觀(guān)反映地下真實(shí)情況,為后續(xù)開(kāi)發(fā)提供可靠依據(jù)。

2.3  實(shí)時(shí)優(yōu)化開(kāi)采方案

綜合物探的價(jià)值不僅在于指導(dǎo)前期勘查,更在于為開(kāi)采期動(dòng)態(tài)優(yōu)化提供依據(jù)。在地?zé)衢_(kāi)采過(guò)程中,隨著熱流體的抽采,儲(chǔ)層壓力、溫度、應(yīng)力等參數(shù)會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化,進(jìn)而影響開(kāi)采效果。因此,有必要采用綜合物探手段實(shí)時(shí)跟蹤地?zé)嵯到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)演化。微震監(jiān)測(cè)可捕捉開(kāi)采誘發(fā)的微震事件,分析儲(chǔ)層壓力變化引起的巖石破裂,預(yù)警地?zé)峋?/a>壁垮塌風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),將物探監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與井下傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合分析,可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層參數(shù)的實(shí)時(shí)刷新,為開(kāi)采方案優(yōu)化提供依據(jù)。通過(guò)物探動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),可建立開(kāi)采過(guò)程的實(shí)時(shí)反饋機(jī)制,及時(shí)優(yōu)化井網(wǎng)布局、調(diào)整抽注參數(shù),在保障地?zé)嵯到y(tǒng)穩(wěn)定的同時(shí),最大限度提高熱能采出率,實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源的可持續(xù)利用。

2.4  持續(xù)改進(jìn)勘查方法

地?zé)豳Y源賦存條件復(fù)雜多樣,不同類(lèi)型熱儲(chǔ)層的物性差異顯著,給綜合物探方法的適用性帶來(lái)挑戰(zhàn)。為適應(yīng)不同地質(zhì)背景,必須持續(xù)改進(jìn)物探方法。一方面,要加強(qiáng)復(fù)雜地質(zhì)條件下的方法適應(yīng)性研究。以富水?dāng)嗔研?a href="http://www.qiu0662.cn/t/熱儲(chǔ).html" >熱儲(chǔ)層為例,由于斷裂帶充填大量地下水,導(dǎo)電性大大增強(qiáng),與高阻基巖形成強(qiáng)烈反差, 常規(guī)電磁法難以有效識(shí)別。針對(duì)這一問(wèn)題,可通過(guò)數(shù)值模擬優(yōu)化發(fā)射源參數(shù),提高電磁場(chǎng)分辨率,增強(qiáng)對(duì)低阻體的識(shí)別能力。另一方面,要推進(jìn)勘查與開(kāi)發(fā)的一體化技術(shù)研發(fā)。 傳統(tǒng)物探方法多側(cè)重于靜態(tài)結(jié)構(gòu)刻畫(huà),應(yīng)注重提高動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力,加強(qiáng)面向開(kāi)采全過(guò)程的物探技術(shù)攻關(guān),實(shí)現(xiàn)熱儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)反演。

3  地?zé)豳Y源勘查中綜合物探方法的支撐體系

3.1  攻關(guān)核心技術(shù),制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

綜合物探方法的規(guī)?；瘧?yīng)用,關(guān)鍵在于突破“卡脖子”技術(shù)瓶頸。為此,建議由政府牽頭,組建地?zé)?a href="http://www.qiu0662.cn/t/物探技術(shù).html" >物探技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟,匯聚高校、科研院所、企業(yè)等多方力量, 開(kāi)展協(xié)同攻關(guān)。

在基礎(chǔ)理論方面,可瞄準(zhǔn)地?zé)豳Y源成藏機(jī)理、多場(chǎng)耦合機(jī)制等前沿問(wèn)題,研究新概念、新方法。例如,在共性技術(shù)方面,可聚焦三維地震采集與處理、大功率電磁發(fā)射與接收等難點(diǎn),攻克系統(tǒng)集成與工程化應(yīng)用中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3.2  完善監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),強(qiáng)化數(shù)據(jù)管理

加快在全國(guó)主要地?zé)崽?/a>建立起覆蓋熱儲(chǔ)層的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。可依托已有地?zé)峋?/a>,補(bǔ)充布設(shè)溫度、壓力、 流量、微震等井下傳感器,實(shí)時(shí)采集熱儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)參數(shù), 開(kāi)展地?zé)崽?/a>動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。通過(guò)井下與井間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聯(lián)合反演,可刻畫(huà)熱儲(chǔ)層水熱運(yùn)移特征,及時(shí)捕捉儲(chǔ)層參數(shù)的異常變化。

與此同時(shí),應(yīng)建設(shè)配套的數(shù)據(jù)管理平臺(tái),將動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與地?zé)衢_(kāi)采數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析,實(shí)現(xiàn)云計(jì)算、云處理、云反饋,建立起開(kāi)采過(guò)程的實(shí)時(shí)反饋機(jī)制。當(dāng)監(jiān)測(cè)到熱儲(chǔ)層壓力、溫度出現(xiàn)異常時(shí),可及時(shí)優(yōu)化開(kāi)采方案,實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源的動(dòng)態(tài)管理與調(diào)控,從而真正實(shí)現(xiàn)物探成果由“靜”到“動(dòng)”的跨越,為地?zé)崽锶?a href="http://www.qiu0662.cn/t/生命周期.html" >生命周期管理提供有力支撐。

3.3  升級(jí)儀器設(shè)備,加強(qiáng)復(fù)合型團(tuán)隊(duì)建設(shè)

精細(xì)化的綜合物探對(duì)儀器設(shè)備的性能和可靠性提出了更高要求。為此,應(yīng)加大物探裝備的研發(fā)投入,突破核心器件的國(guó)產(chǎn)化瓶頸。例如,在電磁勘探方面,可研制大功率、寬頻帶的發(fā)射裝置,提升電磁信號(hào)的穿透深度與分辨能力;在井中探測(cè)方面,可研發(fā)耐高溫、耐高壓、強(qiáng)防水的特種測(cè)井儀器,實(shí)現(xiàn)井下高精度數(shù)據(jù)采集。同時(shí),還應(yīng)重視配套軟件的開(kāi)發(fā),建立涵蓋數(shù)據(jù)采集、處理、反演、解釋、監(jiān)測(cè)、評(píng)估、預(yù)警的一體化軟件平臺(tái)。儀器設(shè)備的升級(jí)換代,必須與人才隊(duì)伍建設(shè)相協(xié)同。應(yīng)大力培養(yǎng)既懂地質(zhì),又精物探的復(fù)合型人才,要鼓勵(lì)科研人員深入生產(chǎn)一線(xiàn),開(kāi)展理論聯(lián)系實(shí)際的技術(shù)創(chuàng)新。同時(shí),要建立科學(xué)的人才評(píng)價(jià)機(jī)制,搭建“能者上、庸者下”的職業(yè)發(fā)展通道,激發(fā)物探隊(duì)伍的創(chuàng)新活力。

3.4  開(kāi)展校企聯(lián)合,促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研一體化

綜合物探技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展,離不開(kāi)產(chǎn)學(xué)研用各方的密切配合。當(dāng)前,高校與科研院所的理論研究成果與企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用需求脫節(jié),成為制約綜合物探技術(shù)進(jìn)步的瓶頸之一。為破解這一難題,應(yīng)大力推進(jìn)校企聯(lián)合,促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用一體化發(fā)展。在科技攻關(guān)方面,可依托重大示范工程、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等創(chuàng)新平臺(tái),開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān),突破物探方法的傳統(tǒng)教科書(shū)約束;生產(chǎn)企業(yè)則可為新理論、新方法、新技術(shù)的試驗(yàn)提供實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。通過(guò)前沿理論研究和工程化應(yīng)用的緊密結(jié)合,可加速科技成果向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化。同時(shí),還應(yīng)完善科技成果轉(zhuǎn)化機(jī)制,建立科學(xué)合理的利益分配方案,調(diào)動(dòng)各方參與產(chǎn)學(xué)研合作的積極性。唯有產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新,才能真正實(shí)現(xiàn)綜合物探技術(shù)由理論走向?qū)嵺`,推動(dòng)成果加速轉(zhuǎn)化,為地?zé)岙a(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入不竭動(dòng)力。

4  結(jié)束語(yǔ)

綜合物探方法作為地?zé)峥辈?/a>利器,可從宏觀(guān)、中觀(guān)、微觀(guān)等多尺度刻畫(huà)地?zé)豳Y源賦存狀態(tài),是實(shí)現(xiàn)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要技術(shù)支撐。但目前,受制于關(guān)鍵技術(shù)瓶頸、監(jiān)測(cè)體系不完善等因素,綜合物探的規(guī)模化應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

未來(lái)應(yīng)聚焦核心技術(shù)攻關(guān),健全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系,強(qiáng)化多源數(shù)據(jù)管理,加快裝備升級(jí)迭代,打造一專(zhuān)多能隊(duì)伍,構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合的創(chuàng)新生態(tài),不斷提升綜合物探的作業(yè)效率與成果精度,助力地?zé)岙a(chǎn)業(yè)高效開(kāi)發(fā)、 永續(xù)利用,為構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系貢獻(xiàn)智慧和力量。