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如果高区分率地动勘探抵达地下1000米...
宣布时间:2023-08-17 浏览次数:25967 来源:尊龙凯时人生就是搏
跨孔地动层析成像是利用地动波探测地下介质地质情况的一种高区分率地动勘探技术 。地动层析成像的主要目标,是确定地球内部的精细结构和局部不均匀性 。这不但增进了地球科学的生长,并且解决了许多地质勘探和矿产资源开发中的难题 。

与古板物探要领相比,具有较高的区分率和信噪比

跨孔地动层析要领的实质上是对地动波在两孔间地下介质中的波速差别为物性基础,通过收罗初至波抵达时间来反演获得孔间波速剖面的地动要领,它的优点就是精度高,且不随深度变革 。一般的地面探测要领,其探测精度会随着深度增加而变差,电法勘探和地动勘探的探测精度一般是以百分比来确定的,好比地动反射标准一般是5-10%,意思是100m深度其探测精度是5-10m,越深越差 。其原因是高精度的高频地动波在地层中衰减较快,深部的信息就只能通过低频波反应 。而探测精度与波长是反向相关的,波长越长,精度越低 。

而跨孔地动层析成像将震源和接收器都安排在地表以下的孔中,震源和接收器在两个平行的孔中陪同抵达最深处,因此其精度一般不随深度变革 。并且,跨孔地动层析成像的引发和接收点的密度是可以加密的,且电火花震源的频率一般比较高,而高频率、短波长又能带来高精度 。因此,接纳跨孔地动层析成像技术能够更精确地描述地下介质的空间结构和漫衍 。
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跨孔地动层析法相较于其他地球物理探测要领更精确,但由于其探测深度有限(一般在300米以内),因此使用受到了一定的限制,在诸多新的研究领域,如碳捕获和贮存CCS现 。ǖ叵略500-800米)、地热测试现 。ǖ叵略750米)、深度矿藏探测(地下500米以下)等领域 。而这些新领域则更需要精确的探测结果,为更深入的研究提供资助,因此,大深度的跨孔地动层析成像设备就很是须要 。


当跨孔地动层析成像抵达1000米,获得更多可能

最新的TOMO1000大深度跨孔地动层析成像系统,通过在地表控制震源和接收系统,在岩土中探测地动波的流传路径和速度,并通过数据处理和层析成像技术获得地下岩土层的二维维结构图像 。该系统最大探测深度可达1000米,探测区分率高,可以获取高精度的地质信息 。
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TOMO1000是如何抵达1000米的

该系统主要由两部分组成:SBS1000震源系统和BHC1000接收器系统 。
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深层地动层析成像系统(左SBS1000、右BHC1000)
  • SBS1000是一款超高泼魅震源单位,能够大大增强信号强度和可靠性,并可控制震源振动的引发频次 。
  • BHC1000是一款多通道高精度传声器接收器单位,支持的多通道数据收罗、直接模数转换等多项先进技术 。
  • SBS1000+BHC1000成为实现1000米以内深孔层析成像的理想选择 。
SBS1000+BHC1000深孔地动层析成像仪是基于多年从业经验和技术积累开爆发产的新一代大跨度深孔成像设备,在探测深度、成像效果、信噪比、可重复性等方面均实现重大的技术突破 。
  • 深度探测能力:TOMO1000可以探测到1000米的深度,这使得它可以适用于深部的地质结构研究 。
  • 高频率和高能量:SBS1000 MAGNUM电火花震源可以爆发高频P波,并具有精彩的信号重复性和宽频信号规模,能量贮存为2000焦耳,使得地动信号更强大,提高了探测精度 。
  • 便捷操作:系统设计独立,不需要特另外地动仪,只需要两台测井绞车就可以完成设备的升降操作 。数据也可以直接显示并存储在条记本电脑上,大大提高了操作的便当性 。
  • 高效的数据处理:配套使用跨孔层析成像反演软件,可以将处理后的地动走时反演为地动层析图,实现了高效的数据处理和清晰的地动图像展示 。

总的来说,TOMO1000具有精度高、深度探测能力强的优势,可是其探测规模、本钱和操作要求的问题也应引起注意 。相较于现有探测手段,当深孔地动层析成像的深度抵达1000米时,所获得的精确结果,可能意味着更多应用与研究的可能 。因此,在使用时需要凭据实际情况进行权衡选择 。

碳捕获与存储CCS项目
跨孔地动层析成像深部探测能力验证
碳捕获与存储CCS
CCS,也被称为碳捕获与存储(Carbon Capture and Storage),是一种能够减少温室气体排放到大气中的技术,通过捕获二氧化碳,然后将其宁静存储在地下深层 。
在碳捕获与存储(CCS)方面,TOMO1000深部跨孔层析成像系统能提供深度和精度的地动资料,这对评估潜在的二氧化碳贮存所在至关重要 。
具体来说,CCS项目通常涉及向地下深层地质结构注入和贮存二氧化碳,这需要对这些地质结构有深入的理解 。例如,我们需要知道地下储层的精确位置、形状、巨细和物理特性,以便了解它们能否有效地贮存二氧化碳,并确保二氧化碳的恒久稳定性 。
TOMO1000能够提供这样的信息 。它能爆发高频P波,获得精彩的信号重复性和宽频信号规模,使得可以对地下深层地质结构进行详细的探测和剖析 。别的,TOMO1000的1000米探测深度,足够应对大大都CCS项目的需求 。
同时,这种设备可以通过生成地动层析图,将地动走时反演为实际的地下地质结构,这关于理解和预测储层性质、二氧化碳的运移和封存状况很是重要 。
在实际操作中,TOMO1000可以用于前期的储层评估,也可以在注入及后期监测阶段,通过监测地动波的变革,追踪二氧化碳在地下的运移情况 。总的来说,这是一个很是有价值的工具,可以在碳捕获和存储项目中发挥重要作用 。

挪威Svelvik试验场CCS钻孔地动监测
Svelvik CO2现场实验室由一口中央注入井(B2)、四口监测井(M1-M4)和进行CO2注入实验所需的基础设施组成 。注入井设计用于在小超压条件下注入CO2,并在34至65m深度之间进行筛选 。四口监测井用PVC套管套管至约100米深,并位于注入井周围菱形的角落 。监测井位于距注入井9.9 m(M3和M4)和16.5 m(M1和M2)处 。
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? 测试流程

关于所有实验,地动源安排在钻孔M4中,水听器/检波器地动接收器安排在钻孔M3中 。

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在CO2注入前进行了一次P波、SH波和SV波丈量,作为基线丈量 。
在CO2注射期间共收罗了8组P波层析成像数据 。
在第0天和第1天进行了2次P波视察,即上午和下午各一次 。
在第0–2天,对下部区域进行了SH波和SV波丈量 。
从第1天到第5天,对上部区域进行SH波丈量 。
在数据处理历程中丈量并考虑了钻孔偏差 。
 
只考虑具有相同深度的源和接收器,为每个井间组选择所有波类型(P、SH和SV)的抵达时间,并凭据真拭魅震源和接收器距离盘算地动速度 。下图显示了所有深度丈量的盘算P波、SH波和SV波速度,以及凭据基线丈量标准化的盘算行程时间变革 。
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图 井间数据剖析:(a)P波(b)SH波和(c)SV波的归一化波速相关于基线的时间变革(百分比)
图中时间变革显示了CO2气体的影响 。纵然在第0天差别深度的注入开始不久,也可以看到变革 。在约64m处,注入区没有或只有轻微变革 。显著变革从第2天和第3天开始,深度约为38至40m 。这对应于地动速度从约2180m/s下降至2140m/s 。b和图c显示了注入点四周下部区域SH和SV波速盘算得出的速度下降 。
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(a)基线P波和(b)第4天数据的层析成像反演结果以及(c)差别层析图((基线-第4天)/基线)

如上图,P波层析成像结果标明,水平分层沉积具有交替的高速和低速区,即低渗透性或高渗透性沉积物 。

基线数据和注入CO2第4天收罗的数据之间的两个P波层析图像的比较标明,CO2沿着上层赋存层内的高渗透带迁移 。

差别层析图中可以看到高达7%的速度变革 。该区域与最可能充当CO2赋存层的厚粘土层有关 。在40m深度以下,可以看到小于2%的极小变革 。


结果校验
漫衍式温度传感(DTS)丈量的数据剖析显示,钻孔M1、M2和M4中没有明显的局部温度变革 。然而,在M3中,在40 m深度四周有一个明显的峰值,这意味着CO2从注入点相对快速地扩散到40 m深度处的视察孔M3 。这些结果与P波丈量的层析反演结果一致 。
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(a)注入前第0天(虚线)、第2天(灰色线)和第4天(玄色线),钻孔M3的DTS丈量值随深度变革 。(b)相关于注入前水平,温度峰值最大规模的时间变革~40 m深度

其他可探索的应用领域
地热
地热能是指地壳中蕴藏的热能,其主要来源于地球内部的放射性元素衰变爆发的热能 。地热能被视为一种清洁、可再生的能源 。而TOMO1000深部跨孔层析成像系统则可以在地热能的探测、开发和利用中发挥要害作用 。
这个设备能够在相当大的深度(1000米)上进行高精度探测,这是地热资源勘探中的重要需求,因为地热能通常位于地表以下的深度 。
  • 详细的地下结构信息:这种设备可以提供详细的地下结构信息,包括地质层的漫衍、厚度、角度、深度等,识别潜在的地热区域,好比裂缝、断裂带,资助我们更准确地舆解地热资源的地舆漫衍和规模 。
  • 优化钻井位置:关于地热钻井,预先获得精确的地下信息是很是重要的,可以资助工程师选择最佳的钻井位置和路径,制止无效钻探,节约本钱 。
  • 监控地热资源的变革:在地热能发电站开始运营后,这种设备还可以用于监控地热资源的变革,好比监测热储层的压力变革、温度变革、水位变革等,有助于对地热能的可连续开发和治理 。
  • 评估地热资源的可行性和经济性:通过这种设备获得的详细信息,可以资助评估地热资源的可开发性和经济性,为决策者提供更准确的数据支持 。
  • 情况影响评估:在某些情况下,地热开发可能会对周围的情况爆发影响,例如地质情况的改变、地壳稳定性等 。使用这种设备,可以更准确地评估这些影响,资助设计出更环保的开发计划 。
深层矿产
在矿产勘探和开采方面,TOMO1000深部跨孔层析成像系统可以提供要害的地质信息,资助找到矿产资源并评估其规模 。
  • 矿产勘查:通过爆发高频P波,TOMO1000可以对地下深度抵达1000米的地质结构进行探测,资助找到可能的矿产蕴藏层 。具有良好信号重复性和宽频信号规模的震源,使得地质探测结果越发准确,提高了找到矿产的概率 。
  • 评估矿产规模:利用TOMO1000爆发的地动层析图,科研人员和工程师可以对地下的矿产蕴藏层进行评估,确定其具体位置、厚度和广度,从而预测矿产的规模 。
  • 开采计划:对地下结构的深入了解,可以资助优化矿井的设计和开采战略,提高矿产的开采效率,降低开采本钱 。例如,可以在最可能找到矿产的地方钻井,制止无效的钻探 。

需要注意的是,虽然TOMO1000不可进行实时监测,可是在开采前的勘查阶段,它提供的信息关于矿产资源的有效利用是至关重要的 ?蟛试词怯邢薜,因此在开采前进行深入的地质勘查和评估是很是须要的,TOMO1000就在这方面发挥了要害作用 。

页岩气
在页岩气(也被称为页岩天然气)的勘查和开发中,TOMO1000深部跨孔层析成像系统可以发挥重要的角色 。页岩气被蕴藏在地下的页岩层中,只有当了解了页岩层的详细地质结构,才华进行有效的勘查和开发 。
  • 页岩层探查:TOMO1000通过爆发高频P波,可以探测地下的地质结构,包括那些可能蕴藏有页岩气的页岩层 。通太过析地动波在地下的流传特性,可以推测出可能的页岩气蕴藏区域 。
  • 评估页岩气储量:通过地动层析图,科研人员和工程师可以对地下的页岩层进行更详细的评估,确定其具体位置、厚度和广度,从而对潜在的页岩气储量进行预测 。
  • 指导钻井位置和要领:地下结构的理解可以资助决定最佳的钻井位置和要领,以提高页岩气开采的效率和效果 。例如,水力压裂是开发页岩气的常用技术,对地质结构的了解可以资助确定压裂的最佳位置和偏向 。
核废物存储
在核废物存储方面,TOMO1000深部跨孔层析成像系统可以用于提供关于潜在存储所在地质结构的重要信息 。
  • 地质探查:TOMO1000通过爆发高频P波,可以对地下深度抵达1000米的地质结构进行探测 。这种探测有助于找到可能的地下贮存所在,如深层岩石层,这些所在可以用于恒久宁静地贮存核废物 。
  • 评估贮存所在:通过地动层析图,科研人员和工程师可以对潜在的核废物贮存所在的地质结构进行更深入的理解,评估其稳定性和恒久宁静性 。这可能包括了解地下岩层的厚度、硬度、地动运动情况,以及地下水流动情况等 。
  • 贮存战略计划:了解地质结构有助于计划如何最宁静、最有效地存储核废物 。例如,贮存战略可能包括在那边和如何深度钻孔,以及如何封堵和监测贮存所在 。
总的来说,TOMO1000深部跨孔层析成像系统在提供深度和精度的地质信息方面具有显著优势,关于种种地下资源的勘查和治理有着广泛的应用前景 。

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