1、摘要：为了解决强干扰地区电磁数据采集质量差和厚覆盖区目标热储层埋深大的难题，丰富沉积盆地型地热资源勘探的技术手段，在江苏苏北盆地厚覆盖区开展了广域电磁法地热勘查工作.经过野外资料采集和数据处理，获得了地下 35 km 以浅的电性结构，划分出 7 套电性层，结合地层物性特征识别出 7 套地层，查明了主要热储层的埋深及厚度，部署了 DR1 地热井，完井井深 2 535 m，并于 1 6342 535 m 钻遇三垛组一段和戴南组二段热储层，涌水量 432 m3/d，出水水温 630.钻探结果表明广域电磁法在地热勘探中取得了良好的应用效果，可为类似地区开展地热勘查工作提供参考.关键词：广域电磁法；地热
2、勘查；厚覆盖区；苏北盆地广域电磁法在苏北盆地厚覆盖区地热勘查中的应用崔健1，2，邓荻2，张海东1，2，阮娟1，岑超1，2，宋涛1，21 江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏 南京 210007；2 江苏华东 814 地球物理勘查有限公司，江苏 南京 210007；收稿日期：20211115；修回日期：20220104 编辑：李兰英基金项目：江苏省有色金属华东地质勘查局基础研究专项资金项目“基于地球物理数据的地下水源识别软件系统研发”（HDYS-KY 2020-02）；江苏省地质学会 2021 年重点学术研究课题和学术交流方向项目“江苏省页岩气的勘探方向与关键地球物理勘探技术研究”（苏地会 202
3、1 30 号）.作者简介：崔健（1984），男，蒙古族，硕士，高级工程师，主要从事地球物理勘探理论研究和电磁法数据正反演工作，通信地址 江苏省南京市秦淮区石门坎 102 号，E-mail/ece_APPLICATION OF WIDE FIELD ELECTROMAGNETIC METHOD IN GEOTHERMALEXPLORATION OF THICK COVERED AREA IN NORTHERN JIANGSU BASINCUI Jian1，2，DENG Di2，ZHANG Hai-dong1，2，RUAN Juan1，CEN Chao1，2，SONG Tao1，21 Easter
4、n China Bureau of Geology and Exploration，Jiangsu Nonferrous Metals，Nanjing 210007，China；2 Jiangsu Eastern China No 814 Geophysical Exploration Co，Ltd，Nanjing 210007，ChinaAbstract：To solve the problems of poor quality of electromagnetic data acquisition in strong interference area and largeburied de
5、pth of target thermal reservoir in thick covered area，and to enrich the technical means of sedimentary basin-type geothermal resource exploration，the geothermal exploration by means of wide field electromagnetic method（WFEM）is carried out in the thick covered area of Northern Jiangsu Basin Through f
6、ield data gathering and dataprocessing，the study obtains the electrical structure at the depth of 35 km below surface，delineates 7 sets of electricallayers，identifies 7 sets of strata based on the physical characteristics，and ascertains the burial depth and thickness ofmajor thermal reservoirs The D
7、R1 geothermal well is deployed with a completion depth of 2535 m The thermalreservoirs from the first member of Sanduo Formation and the second member of Dainan Formation are drilled at 1634-2535 m，with the water inflow of 432 m3/d and water temperature of 630 The drilling results show that WFEM has
8、achieved good results in geothermal exploration and can provide reference for geothermal exploration in similar areasKey words：widefieldelectromagneticmethod；geothermalexploration；thickcoveredarea；NorthernJiangsuBasin0前言地热资源作为一种绿色、可持续再生的清洁能源，因其具有分布范围广、资源量巨大等特点，一直以来，受到全世界的广泛关注1-3.同时，地热资源的开发利文章编号：1671
9、-1947（2023）01-0070-09中图分类号：P631.3；P314.3开放科学标志码（OSID）：DOI：1013686/jcnkidzyzy202301009文献标志码：A地质与资源GEOLOGY AND RESOURCES第 32 卷第 1 期2023 年 2 月Vol.32 No.1Feb.2023用对实现“碳达峰、碳中和”目标、调整能源产业结构、实现清洁低碳发展都具有十分重要的意义3-4.经过多年的勘探开发，浅层地热资源已经勘查完毕，深层地热能受到储层埋深大、地表条件复杂、传统勘探手段难以发挥作用的制约，一直影响着勘查的效率.地球物理方法具有无损、高效、成本低等优势，在地热资
10、源勘查中扮演着越来越重要的角色，其中基于电性参数的勘探手段应用最为广泛.随着地下温度的升高，储层的电阻率会发生很大的变化，与围岩形成较为明显的电性差异，这就为通过电性参数研究地热资源的分布提供了重要的前提条件4.电法勘探可以查明与地下热水有关的断裂构造信息，圈定热水储层的分布范围，确定盖层的厚度等，是最直接、最有效的勘探手段5.常用的方法包括直流电测深法、时间域激发极化法、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁测深法、大地电磁测深法等6-9.直流电测深法和时间域激发极化法，在早期浅层地热勘探工作中发挥了重要的作用，通过对施加直流电作用下地下传导电流的分布规律，以及不同深度极化率、半衰时、衰减度等参数的
11、研究，可以有效地查明浅层地下水的分布情况10-13；瞬变电磁法是利用接地线源或不接地线圈，向地下发射电磁脉冲，并在断电的瞬间接收由一次场引起的感应二次场信号，对研究地下低阻体的分布效果较好14-15；可控源音频大地电磁测深法和大地电磁测深法都属于频率域电磁法范畴，以人工或天然电磁场信号作为场源，在地面观测电场信号和磁场信号，根据频率的高低来获取地下不同深度的电性分布情况16-22.以上方法在地热资源勘探中都发挥了重要的作用，也积累了大量的成功案例，但这些方法也有一定的局限性.直流电测深法和时间域激发极化法仅适用于浅层勘探，且施工效率偏低，直流供电的电流小，抗干扰能力差；瞬变电磁法所接收的感应二
12、次场信号弱，受关断时间的影响，浅部盲区较大；大地电磁测深法是利用天然场信号，在城镇周边等电磁干扰较严重的地区难以发挥作用；可控源音频大地电磁测深法在施工时需要电磁场满足远区的要求，收发距要达到探测深度的 36 倍，使得该方法的有效观测范围受到很大程度的限制，并且在计算卡尼亚视电阻率时，要求较为准确的电场与磁场信息，因此在强干扰地区，当磁场信号波动较大时，卡尼亚视电阻率计算结果误差偏大，也直接影响了反演结果的精度和可靠性23-24.近年来快速发展起来的广域电磁法，是由何继善院士相对于传统可控源音频大地电磁法（CSAMT）和磁偶源频率测深法（MELOS）提出来的25.该方法摒弃了 CSAMT 方法
13、远区信号微弱的劣势，扩展了观测范围，也摒弃了 MELOS 方法的校正方法，保留了计算公式中的高次项，既不是沿用卡尼亚视电阻率计算公式，也不是把非远区校正到远区，而是用适合全域的公式计算电阻率，拓展了人工源电磁法的测量范围，加大了勘探深度24，26-27.EEX装置只测量电信号，在一定程度上提高了方法的抗干扰性.经过这些年的应用实践，如曹彦荣等26、李麒麟等28在深层地热勘探，朱云起等29在共和盆地干热岩勘探，曾何胜等30在电磁强干扰环境下的城市地热勘探，田红军等31在扬子准地台黔北台隆区地热勘探，危志峰等32在宜春某地对流型地热水资源勘探中，广域电磁法均取得了较好的应用效果.本文以江苏苏北盆地
14、的沉积盆地型地热资源勘查和钻探验证成果为例，探讨广域电磁法在盆地厚覆盖区的勘探效果.1研究区地质与地球物理特征11地质特征研究区位于江苏省扬州市东北部，勘探面积约6 km2，人文干扰大.构造位置属苏北盆地高邮凹陷，地表为第四系覆盖，下伏古近系和新近系地层，厚度巨大，从老到新分别为古近系古新统泰州组（E1t）和阜宁组（E1f）、始新统戴南组（E2d）和始新统渐新统三垛组（E23s）、新近系盐城组（N12y）等陆相碎屑岩33.无大规模岩浆岩发育（图 1）.12地热地质特征高邮凹陷的三垛组一段（E23s1）下部和戴南组二段（E2d2）上部的陆相碎屑岩类砂岩为最佳热储层.其主要热储特征是：埋深大于 1
15、 800 m，砂岩厚度 50100m，岩石孔隙度一般在 16324之间，平均孔隙度为204，平均渗透率 1864103m2.物性有向下变差的趋势.在高邮凹陷深凹带内，E23s1下部和 E2d2上部地温梯度值相近，为 272291/hm.研究区所处的苏北盆地地表大地热流值为 655760 mW/m234，为中度值，其中地幔热流占 76，地表内放射性物质生热占 24.第 1 期崔健等：广域电磁法在苏北盆地厚覆盖区地热勘查中的应用71图 1研究区基岩地质图Fig 1Geological map of bedrocks in the study area1三垛组（Sanduo fm）；2阜宁组（Fun
16、ing fm）；3泰州组（Taizhoufm）；4浦口组（Pukou fm）；5侏罗系（Jurassic）；6研究区范围（study area）；7断层（fault）E23s1下部热储层中水质组分分析结果显示，Cl含量为 7 15715 208 mg/L，总矿化度为 16 30628 254 mg/L，水化学类型有 Na2SO4、NaHCO3型.E2d2上部热储层中水质组分分析结果显示，Cl含量为 5 38215 034 mg/L，总矿化度为 8 57428 857 mg/L，水化学类型有 NaHCO3、Na2SO4型.据真 3、真 158 井地温测试，E23s1下部热储层中实测地温为 81，井口水温 6474，正常生产时井筒热损 7.E23s1下部单试和 E23s1下部E2d2上部合试全层位产水量可达 1 000 m3/d 以上.13地球物理特征苏北盆地地表第四系覆盖层较厚，研究区周边无露头出露.通过在附近的一口钻井 ZK1 布置广域电磁测点，进行井旁测深反演，经数据统计分析，获得了地层的电性参数特征，如表 1 所示.其中热储层 E23s1和E2d2以砂岩为主，孔隙较为发育，在富水情