一種基于頻分電法的二氧化碳地下封存圈閉構造探測方法

本發明涉及一種勘查地球物理領域電法掃面方法。該方法適用于二氧化碳地下封存空間內多走向發育地質構造的電法掃面工作。

背景技術：

1、co2地質封存是指通過工程技術手段將捕集的co2儲存于深部地質構造中，實現與大氣長期隔絕的過程。co2的地質封存對目標地質體的構造圈閉性具有較高的要求，目前對于co2地質封存區的構造圈閉性探測缺乏比較有效、低成本的電法勘探方法。

2、電法勘探在深部地質構造勘查領域應用十分廣泛。在電法勘探中有“一種多頻電阻率勘探方法”(專利號zl201710974753.6)的專利技術，該技術命名為頻分電法。該方法步驟包括：1)采用能發射n個相互獨立、不同頻率的電流信號的電法發送機通過n個供電電極和1個無窮遠供電電極分別發送不同頻率的電流信號；2)在待測目標區通過電法接收機采集兩個測量電極之間的n個不同頻率的電場總信號，并對電場總信號進行頻率分離，獲得n個頻率的電位差數據；3)采集供電電極和測量電極位置的三維坐標；4)開展不同頻率的電位差數據與視電阻率數據之間的換算；6)對所有視電阻率數據開展反演處理，獲取待測目標區的真實電阻率分布特征；7)基于真實電阻率分布特征，分析待測目標區地下構造特征。該方法有助于提高電法勘探在深部地質構造勘查中的工作效率和勘探效果，降低勘探成本。

3、“一種多頻電阻率勘探方法”專利提出了新的方法思路，能提高電法或激電法在地下空間勘探的測深效率，但未對該方法在激電或電阻率掃面工作中開展研究，即未對激電或電阻率掃面提供具體的技術方案。目前常規的電阻率掃面或激電掃面工作中，一般最多布置2個異性點電源，測線與供電點電源的方向一致，通過在異性點電源之間及周邊開展電阻率或激電掃面工作，該技術一般對垂直或近似垂直測線的地質構造反應較好；但一般測區內的地質構造存在多種走向，即除了垂直或近似垂直供電點連線的構造外，也存在與供電點連線斜交乃至平行的構造；當出現與供電點連線斜交乃至平行的構造時，由于供電場源的激發條件受限，此類構造對電場的影響不靈敏，從而影響對測區內所有構造特征的判斷精度；若再布置一次或多次其他方向的供電源，雖然能解決多走向地下構造的勘探問題，但會增加勘探成本，降低勘探效率，不符合綠色勘探的理念和需求。為了更好地解決co2地質封存區的構造圈閉性探測的問題，故需要對現有電法勘探技術開展進一步研究。

技術實現思路

1、基于現有電阻率和激電等電法掃面技術在解決co2地質封存區的構造圈閉性探測所存在的問題和難題，提出一種基于頻分電法的二氧化碳地下封存圈閉構造探測方法。

2、一種基于頻分電法的二氧化碳地下封存圈閉構造探測方法，其具體步驟如下：

3、a)選擇欲開展固碳地下空間地質構造勘探的測區，并布置頻分電法的測線和測點；

4、b)布置頻分電法的供電電極和測量電極；

5、c)記錄所有供電電極和測量電極的坐標；

6、d)采用頻分電法發送機對q對供電電極ai和bi同時進行供電，其中i∈[1,q]，且i為自然數，q為大于1的自然數，q為頻分電法每次同時供電的供電電極的對數，q不大于頻分電法發送機的同時供電的最大通道數；每對供電電極所通過的電流頻率有且只有一個，且不同對供電電極所通過的電流頻率不相同；即每次同時供電的供電電極的對數q等于頻分電法發送機的同時發送的頻率數量s，即q＝s；本步驟中采用頻分電法發送機對q對供電電極ai和bi同時進行供電，可以選擇對測區內的供電電極和固定無窮遠供電電極供電，也可以選擇只對測區內的供電電極進行供電。

7、e)采用頻分電法接收機測量2個測量電極m和n上的s個頻率的電位差i∈[1,s]；其中s為大于1的自然數，為頻分電法發送機的同時發送的頻率數量；其中fi為頻分電法的電法發送機對供電電極ai和bi所供電流的頻率，即總共有s個頻率f1、f2、…fs-1、fs；并記錄測量2個測量電極m和n上的s個頻率的電位差時的頻分電法發送機的每個頻率的供電電流值i∈[1,s]；如果有多個測點需要開展頻分電法勘探，則改變兩個測量電極的位置，并采用頻分電法接收機測量另一個測點所對應的2個測量電極上的電位差，并記錄測量2個測量電極上電位差時的頻分電法發送機的每個頻率的供電電流值；本步驟中采用頻分電法接收機測量2個測量電極m和n上的電位差時，可以是對勘探區內的1個測量電極和另1個固定無窮遠測量電極進行電位總場測量，也可以是對勘探區內的2個測量電極進行電位差測量。

8、f)對每個測點的每個頻率的電位差(其中i∈[1,s])進行如下計算：

9、

10、獲得每個測點的頻分電法綜合電阻率其中，為供電電極ai和bi與測量電極m和n的坐標計算的裝置系數；s為大于1的自然數，為頻分電法發送機的同時發送電流的頻率數量；本步驟中的裝置系數是根據相應供電電極和測量電極的坐標，采用傳導電法勘探中的裝置系數公式進行計算。

11、g)選取頻分電法發送機同時供出的s個頻率中的最低頻率f；和最高頻率fh，對所有測點所獲得的和采用如下公式進行計算：

12、

13、獲得每個測點的頻分電法的頻率各向異性參數其中

14、當不進行的計算；

15、h)對所有測點的和進行數據處理和解譯，尋找固碳地下空間地質構造的頻分電法綜合電阻率分布特征。

16、本方法中的所有供電電極之間的最小水平距離不少于測量電位差的2個相鄰測量電極m和n之間的水平距離。

技術特征：

1.一種基于頻分電法的二氧化碳地下封存圈閉構造探測方法，其具體步驟如下：

2.如權利要求1所述的一種基于頻分電法的二氧化碳地下封存圈閉構造探測方法，其特征在于：步驟d)中采用頻分電法發送機對q對供電電極ai和bi同時進行供電，可以選擇對測區內的供電電極和固定無窮遠供電電極供電，也可以選擇只對測區內的供電電極進行供電。

3.如權利要求1所述的一種基于頻分電法的二氧化碳地下封存圈閉構造探測方法，其特征在于：步驟e)中采用頻分電法接收機測量2個測量電極m和n上的電位差時，可以是對勘探區內的1個測量電極和另1個固定無窮遠測量電極進行電位總場測量，也可以是對勘探區內的2個測量電極進行電位差測量。

4.如權利要求1所述的一種基于頻分電法的二氧化碳地下封存圈閉構造探測方法，其特征在于：步驟f)中的裝置系數是根據相應供電電極和測量電極的坐標，采用傳導電法勘探中的裝置系數公式進行計算。

5.如權利要求1所述的一種基于頻分電法的二氧化碳地下封存圈閉構造探測方法，其特征在于：所有供電電極之間的最小水平距離不少于測量電位差的2個相鄰測量電極m和n之間的水平距離。

技術總結
一種基于頻分電法的二氧化碳地下封存圈閉構造探測方法。本方法基于頻分電法，采用多組方向的供電系統進行同時供電，采用頻分電法綜合電阻率和頻率各向異性參數算法，獲取不同測點的頻分電法綜合電阻率和頻率各向異性參數，根據不同測點的頻分電法綜合電阻率和頻率各向異性參數特征，為二氧化碳地下封存空間的地質構造圈閉性等方面的判斷提供信息支撐。該方法具有一次性獲取多個方向的異常體分布特征的優點，在提高精度的基礎上也能提高工作效率。該方法適用于對二氧化碳地下封存空間不同方向的地質構造展開同時探測與判斷。

技術研發人員：周煒鑒,劉春明,王丹,曹創華,楊柳,杜高峰,任振鵬,張無極,周锫
受保護的技術使用者：湖南工程職業技術學院
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21