FW三维激电系统在瑞士日内瓦州的地热资源调查

2024年08月09日

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FW 全波形大功率激电仪

在过去的几十年里，大气中温室气体排放量的增加引起了人们对化石燃料污染的担忧，这促进了能源向绿色能源的转变。水电和太阳能是电力生产的关键资源。虽然水力和风力的分布可能不均匀，但地热是一种可行的能源资源。地热资源的开发受到地下结构有限的了解和钻井过程中高度不确定性的阻碍，地热勘探的地球物理方法是根据目标的类型和深度(以及可用的预算)来选择的。虽然地震和重力是广泛使用的方法，但提供深部流体分布信息不足，电阻率层析成像(ERT)能够解决这个问题。
为了促进深部ERT勘探，法国IRIS公司开发了Fullwaver全波形三维激电系统(简称FW系统)，不需要长和重的多芯电缆，不需要固定的阵列配置，其记录装置和发射装置是独立分开的，并使用大功率发射机(可达12KW)，对地下约1000m的区域进行勘探。根据实际地形设置采集装置，包括3D测量，全波形数据采集有利于在数据处理中除去噪声干扰影响。
本文我们主要介绍FW三维激电系统在瑞士西部日内瓦州的地热资源勘探。

上图所示为勘探区的地理环境和相关资料。图(a): 西阿尔卑斯前陆盆地的地形，与日内瓦盆地一致，地形起伏与西北部汝拉山脉和东南部前阿尔卑斯山脉相对应。蓝线为该地区地震勘探测线。圆圈代表钻井的位置，其颜色代表所达到的岩石地层单元。黑色方块表示图(c)的位置，勘探区在日内瓦北部的Satigny镇。图(b):岩石地层。图(c):勘探区俯视图。

采集装置及仪器

本次勘探使用了
25台V-Fullwaver接收机
1台I-Fullwaver电流记录器
VIP发射机
每台V-Fullwaver接收机连接三个接收电极，并布设成一条直线，剖面的总长度为4.5 km。它们的间距设置为50m，并根据工区地形情况进行调整。每台V-Fullwaver之间间隔100m，这使得发射电极A和接收电极之间的间距为50 m，通过将B放置在测线的NW端并将A向SE端移动，然后更换B极位置进行采集，B极固定在测线的SE端，发射电极A向NW移动，在剖面的中心也进行了一次发射，总共进行了49次发射。
每台V-Fullwaver接收机具有两通道，总共有49 × 2 × 25 = 2450个理论记录点。在采集过程中，接地电阻范围从96到280Ω。发射电流大小为3~5.6A，每次采集时间为240-300s，这样做是为了获得尽可能多的迭代次数，提高数据信噪比。

数据处理、反演及解释
使用 FullWave Viewer软件对原始数据进行处理，使用prosys软件对数据进行数据质量控制。我们将第四纪和下新生代(新近系-古近系)对应的界面作为反演约束，这些界面是从钻孔数据和地震数据中提取出来的。

通过深部电阻率层析成像技术对瑞士西部日内瓦州地热资源进行了勘探研究，为了验证深部电阻率层析成像的可靠性，我们将反演电阻率数据与反射地震和重力勘探方法进行了比较，反演电阻率结果与其它地球物理方法勘探结果基本一致，指出了流体广泛存在的区域，进一步与测井资料进行比较，证实了深部电阻率层析成像的可行性。深部电阻率层析成像可能会彻底改变地下水系统和浅层地热田的勘探方式。
Fullwaver三维激电系统提供了一种经济可行的解决方案，全波形数据采集有利于在数据处理中除去噪声干扰影响，可以在城市化地区获取2D/3D深部地电信息。