CSAMT在重慶巫溪地區頁巖氣勘探上的應用

魯 霞，趙 利

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CSAMT在重慶巫溪地區頁巖氣勘探上的應用

魯 霞，趙 利

（四川省核工業地質調查院，成都 610053）

利用可控源音頻大地電磁測深在重慶巫溪地區頁巖氣勘探試驗區進行勘探，對試驗區各地層巖性的電性特征進行分析，劃分各地層單元的埋深及厚度，分析目的層的埋深、厚度及空間分布，對深部構造進行探測，為尋找頁巖氣有利層位取得了很好的效果。該勘查方法快速高效掌握了深部信息，節約了時間和資金，為深部頁巖氣勘探工作提供了依據。

頁巖氣；CSAMT；勘查；巫溪

頁巖氣是蘊藏于頁巖層可供開采的天然氣資源。從震旦紀到中三疊世，中國南方地區發育了廣泛的海相沉積，形成了下寒武統、上奧陶統五峰組一下志留統龍馬溪組、下二疊統、上二疊統等4套主力烴源巖。南方地區烴源巖分布廣泛、厚度大，有機質豐富、成熟度高，是頁巖氣發育最有利層位。研究區位于南方地區頁巖氣有利區，采用CSAMT（可控源音頻大地電磁測深）進行頁巖氣勘探試點，取得了較好的效果。

1 工區地質概況

研究區位于重慶市東北部的巫溪縣境內，屬華南地層大區揚子地層區大巴山分區巫溪小區。出露地層主要有：志留系下統新灘組（S1），巖性主要為黃綠色粉砂質頁巖；志留系下統羅惹坪組（S1），巖性主要為泥質粉砂巖；志留系中統紗帽組（S2），巖性主要為石英砂巖和粉砂質泥巖；二疊系中統的梁山組（P2）、棲霞組（P2）和茅口組（P2），巖性以灰巖為主。

研究區構造位置隸屬于上揚子陸塊米倉山-大巴山巫溪凹褶束，在萬源至巫溪一線，向南呈弧形突出。自北而南呈疊瓦式逆沖推覆。研究區總體構造線近于東西走向，受推覆帶向南擠壓的影響。研究區內發育了一系列相互平行的褶皺，其背斜軸部伴隨有沖斷。受區域構造影響，研究區層間褶皺，次級斷裂發育。褶皺與斷層產狀相近，普遍較陡，近直立，局部地方地層發生倒轉，巖層中常見有小型斷層和褶皺。

2 地球物理特征

巖（礦）石物性資料是CSAMT實測資料解釋的主要依據之一。工作中對工區各地層所含巖性視電阻率參數進行了測量，共計對九類巖性電阻率參數進行了統計。研究區地層相應巖性電阻率總體上具有從新至老，高-低-次高-最低-逐漸增高-最高的間替變化特征。下古生界的奧陶系下統中統和寒武系地層厚度大，以白云巖灰巖為主，為高阻層，其值可達數萬歐姆。奧陶系中統地層，主要為頁巖與灰巖互層，相對高阻層，部分地層夾頁巖，尤其中統大灣組地層以黃綠色頁巖為主，電阻率為過渡區。奧陶系中統牯牛潭組至上統臨湘組下部以灰巖為主層厚不大，電阻率有小幅略增，上部奧陶系上統五峰組地層含硅質頁巖為主，電阻率較低。志留系下統龍馬溪組地層主要為黑色頁巖夾炭質頁巖，電阻率最低，但與其下伏地層所含硅質頁巖電性區分度不大。志留系下統新灘組地層主要含粉砂質頁巖，電阻率相較下伏地層有明顯增高。志留系下統羅惹坪組地層含泥質粉砂巖夾頁巖，電阻率較下伏地層降低。志留系中統紗帽組地層含石英砂巖為主，電阻率較下伏地層巖性增加比較明顯。二疊系地層含灰巖居多，電阻率較高。

奧陶系五峰組和志留系龍馬溪組為目的層，巖性主要為黑色頁巖、碳質頁巖和硅質頁巖，電阻率最低，與上下地層電阻率存在明顯差異，為我們推斷目的層提供了依據。

物性測量統計表

巖性測量塊數對應地層電阻率變化范圍（Ω.m）電阻率平均值（Ω.m） 石英砂巖32志留系中統紗帽組2372～76854824.87 粉砂質泥巖32志留系中統紗帽組194～23911088.39 泥質粉砂巖32志留系下統羅惹坪組1101～23641574.77 粉砂質頁巖30志留系下統新灘組，奧陶系中統大灣組部分696～46662063.34 黑色頁巖30志留系下統龍馬溪組131～1228484.06 碳質頁巖31志留系下統龍馬溪組165～713385.81 硅質頁巖30奧陶系上統五峰組362～848634.02 灰巖30奧陶系下統南津關、紅花園、大灣、牯牛潭、上統寶塔，二疊系中統棲霞組，茅口組及上統3913～4163811376.74 白云巖31奧陶系下統及寒武系地層7146～8376946183.81

3 工作方法及資料處理

根據研究區地形及所存在的干擾情況，采用了CSAMT進行勘查。該方法工作效率高、探測深度大、分辨率高、受地形影響相對較小、抗干擾性能強。該方法在2km深度范圍內，能發現所有的電阻率差異較大的高、低阻不均勻體。測量儀器為加拿大Phoenix公司生產的V8多功能電法采集系統。本次CSAMT勘探場源采用電偶極源旁側排列裝置，通過實驗、達到規范要求。本次測量工作，確定39個頻率進行發射和接收，每頻率發射時間一分鐘。發射偶極AB：1.8km，測量極距MN：50m，收發距為13.5km。在發射電偶極垂線兩側17.5°范圍內的波區進行數據采集。工作中在試驗區一復背斜核部的向斜構造垂直布置六條CSAMT剖面，測線走向NE20o，大地電磁剖面總長約12km，測量點距50m，測點250個。

室內對野外取得的數據進行了預處理，包括數據編輯、曲線的圓滑、靜位移校正、空間濾波等；然后是定性與半定量分析。電磁資料定性和半定量解釋的目的是整體了解研究區電性在縱橫向上的變化規律，確定地電結構的初步模型，提供電性層的數目、各層電阻率相對大小關系及各層厚度的相對變化，為反演奠定基礎。鑒于本次反演要求數據量不大，對數據精度要求較高，反演方法采用OCCAM反演。

圖1 CSAMT剖面成果解釋圖

4 資料解釋

4.1 典型剖面CSAMT成果解釋

測線全長2.05km，共42個測點，點距50m，測線方位NE20°，自南向北地表出露棲霞組、茅口組、梁山組、紗帽組、羅惹坪組等地層。

剖面橫向上看，淺層1200號點處出現電阻率降低現象。推測該點處為不同電性地層分界，且該點淺層以南電阻率較高，以北電阻率降低。該點地表以南主要出露紗帽組以上地層，巖性主要為灰巖、石英砂巖，電阻率較高。該點地表以北主要出露羅惹坪組地層，巖性以含泥質粉砂巖為主，電阻率較低。根據電性特征推測紗帽組與羅惹坪組界線位于1200點左右。

剖面縱向上大致可以劃分五個電性層：地表往下電性上依次為中高阻—中低阻—中阻—低阻—高阻。綜合地質和巖石物性資料推測，可能對應棲霞組灰巖及紗帽組石英砂巖—羅惹坪組泥質粉砂巖—新灘組粉砂質頁巖夾砂巖—龍馬溪組及五峰組頁巖—奧陶系上統和下統灰巖地層。根據CSAMT剖面結合地質、鉆孔等資料綜合推測，該剖面上棲霞組與紗帽組地層平均厚度為40m，羅惹坪組地層平均厚度推測為20～80m，新灘組地層平均厚度推測為250～350m，目標層位以最低阻區及其與周圍電阻率差異的原則進行界定，目標層龍馬溪組與五峰組低阻層厚度為30m～90m，平均厚度為50m。

圖1顯示了該線地層及深部地層頂底面起伏形態的推斷情況，下伏地層褶皺形態較清晰，體現出該地區強烈水平擠壓的構造環境，地層起伏受向斜構造與背斜構造控制。根據電性差異推測志留系下統新灘組至寒武系可能存在斷層將粉砂質頁巖層切斷，斷裂可能影響下伏低阻層的連續性。

4.2 目的層系的研究

中國南方地區發育了廣泛的海相沉積，形成了五峰組一龍馬溪組，下二疊統、上二疊統等4套主力烴源巖。重慶巫溪地區頁巖層廣泛分布，主要為五峰組一龍馬溪組。由于巫溪地區隸屬于上揚子陸塊米倉山-大巴山巫溪凹褶束，斷裂構造相當發育，局部地區奧陶系已出露，研究區選區地表無斷裂發育，地層相對穩定的一向斜構造區來研究。目的層五峰組一龍馬溪組主要巖性為黑色頁巖、碳質頁巖和硅質頁巖，電阻率值最低，平均500Ω.m左右，與上下地層電阻率存在明顯差異。根據研究區布設的6條CSAMT剖面反演結果分析目的層空間分布特征（圖2）是：目的層厚度在東西向主構造向斜構造附近厚度相對較厚，50～85m；在次要構造背斜構造附近厚度最薄，25～50m。由于研究區深部隱伏構造活動強烈，頁巖層厚度變化范圍大。目的層的埋深受地形和構造影響，根據目的層底板埋深分布圖（圖3）可知，研究區頁巖層段底板埋深多在400m以淺，最深550m左右。埋深大于500m的區域很小，頂板埋深更淺。蓋層主要為棲霞組灰巖，紗帽組石英砂巖，羅惹坪組泥質粉砂巖，新灘組粉砂質頁巖夾砂巖等。蓋層平均厚350m左右，較薄。該區隱伏構造發育，蓋層局部斷穿，對頁巖氣保存不利。

圖2 目的層厚度空間分布圖

圖3 目的層底板埋深空間分布圖

根據國土資源部《頁巖氣資源潛力評價方法與有利區優選操作手冊》有利區埋深介于500m～4500m間、厚度大于20m的含氣泥頁巖層段分布區，避開斷裂等構造。根據手冊分析研究區，研究區頁巖厚度雖滿足要求，但研究區頁巖埋深不足500m，蓋層較薄，且隱伏構造發育，單層可能斷穿蓋層，研究區不屬于頁巖有勘探的有利區。

5 結論

根據巖石物性測量及可控源音頻大地電磁測深剖面，查明了勘查區的深部電性結構特征，分析各巖性單元電性特征，識別并劃分出各填圖單元及空間分布狀態，對深部構造的反應效果較好；分析了目的層志留系下統龍馬溪組（S1）及奧陶系上統五峰組（O3）黑色頁巖層段的埋深厚度及空間分布，為地質工作提供依據。鑒于奧陶系上統五峰組埋深較淺，多數地方小于500m，構造復雜斷裂褶皺較多，建議向深部上震旦統陡山沱組勘探。

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The Application of CSAMT to the Exploration of Shale Gas in the Wuxi Region, Chongqing

LU Xia ZHAO Li

（Sichuan Institute of Nuclear Geology, Chengdu 610052）

This study uses CSAMT for exploring in the shale gas exploration test area, analyzing the electrical characteristics of different lithologic rocks, determining the buried depth, thickness and distribution of every stratigraphic units as well as deep structure in the test area. This method is very effective for deep shale gas exploration.

CSAMT; shale gas; exploration; Wuxi

2018-05-09

富有機質頁巖空隙特征對頁巖氣吸附能力的影響分析，項目編號：2017JY0119

魯霞（1984-），女，四川鄰水人，碩士，工程師，主要從事地球物理勘查相關工作

P631.2

A

1006-0995（2018）04-0610-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.04.017