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高密度电法在油气渗漏中的应用

时间:2016-10-27来源: 作者: 点击: 51次



朱通,廖文鹏,黄日华

 

(长安大学地测学院,西安,710000)

 

摘要:随着高密度电法的兴起,它不仅在浅层地质灾害中有较好的应用效果,同时在查明地下油气泄露中也具有很好勘探效果。高密度电法比常规直流电阻率法具有很大的优越性,并能同时完成电剖面和电测深的方法,既能够节约时间,也能节约成本,同时,高密度电法拥有多种跑极形式。小电极的使用能够解决常规铜电极不能解决的问题,并能够结合铜电极更好的提高地下勘探的准确度,为地下电性解释提供较好的资料。

关键词:高密度电法,小电极,油气泄露,跑极形式

1.引言

近年来,地球物理探测技术在污染调查工作中起到越来越重要作用[5],其主要利用污染源组成成分的物理特性进行相应的勘探工作,对污染渗流带的影响范围及程度进行划分。高密度电阻率法,是基于直流电阻率法的基本原理[1],利用微机程制技术,集电剖面法和电测深法于一体,一次性列阵方式布极( 二维或三维) ,利用多道或分布式形式与多路转换器相连接[1,3],高密度电阻率法是在常规直流电阻率法勘探的基础上发展起来的一种勘探方法,数据采集时只需将电极一次布设完成,之后即可对剖面进行数据观测。二维电法勘探主要[1]有温纳、偶极、对称四极、二极和三极装置类型,高密度电法以此为基础,演变成十几种装置类型。各种装置在探测深度,对电阻率在垂直和水平方向上变化的灵敏度、断面数据的覆盖范围以及信号强度都是不同的。在确定直流电法勘探深度以及测深灵敏度方面Wards和阮百尧[2]等做了一些研究工作。然而,目前对于高密度电法基于不同类型装置探测异常体却缺乏深入的研究与分析。实际上,当需要准确探测异常地质体时,选用优化的装置方式往往可以达到事半功倍的效果。

2.工作特点

    与之前高密度方法相比[4]DUK-2B电法仪跑极方式不同,它是以探测点为周期,每结束一个点,继续下一个点,而不是一层一层测试。并且电极采用银针代替常规的铜电极,适用于小面积的物性测试研究及实验需求。

   1)电极布设一次完成,测量过程中无须更换电极,这不仅减少了因电极设

置引起的干扰和故障,减小了测量误差,而且大大提高了工作效率,为野外数据

的快速采集和自动测量打下了基础。

   (2)能有效的进行多种电极排列方式的测定与组合扫描测量,提供数据量大、

信息多,因而可获得丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。

    (3)野外数据采集实现了自动化或半自动化,不仅采集速度快,而且避免了

由于手工操作带来的误差和错误,减轻了劳动强度。并且观测精度高,分辨率高,

探测的深度也很灵活。

    (4)可以对资料进行预处理并显示剖面曲线形态,脱机处理后还可自动绘制

和打印各种成果图件。

3.工程应用实例

3.1 工区概况

在陕西某村庄,居民地下水遭到严重污染,经查证,该油气为200号溶剂油(松香水)该区曾是化工厂遗址,尽管化工厂关闭很久,但由于其曾留下的油气以及地下埋有个别油箱,油气泄露,导致污染地下水,导致该区地下水不能正常使用,但基于对这种油气性质不了解,为此,必须对其物性进行查明。在该村庄附近挖了长为6米,宽为5米,高为4米的大坑(图4),且尚在第四系浮土层中,表层均为黄土。在坑内可以明显看到污染区域与正常区域的特征,并展开了小电极的高密度电法勘探,来查明油气污染电性情况。

 

4 坑内5号测线布置图

 

3.2 所用仪器及参数

    本次试验采用重庆地质仪器厂生产的DUK-2B电法仪系统,电极有银针小电极及铜电极,分别采用温纳装置和施伦贝尔装置。两个0~90V电池箱(可变压),2号测线电极距1m,总电极数49,测线长度48m;物性测试电极距0.1m,20根小电极,总长度1.8m。

    3.3 勘探结果对比

1号测线剖面分别做了温纳装置及施伦贝尔装置:在0—0.8m之间表面明显可以看出白色污染的壁面,0.8—1.75m表层正常,1号测线断面图明显可以看出,有污染地方呈现高阻,而无污染界面表现出低阻,在深度0.2m-0.4m及水平距离0。5m-0.7m间明显呈现高阻区,最高电阻率达到27,而正常区域电阻率在10左右,该区电性明显受油气污染影响。在2号线采用铜极在钻孔点处进行温纳装置剖面,经钻孔验证,该处无污染,图4.3为该钻孔处视电阻率等值断面图,从该图明显可以看出,大部分为低值区,由于表层含有碎石,小的鹅卵石,且分布不均匀,导致表层部分出现高阻区。通过3个图对比可以推测出,该区无污染处呈现是电阻率值较低,而被污染区则相对出现较高的视电阻率,图4.4为2号测线反演图,从图可以看出,表面层视电阻率较高,其它范围内视电阻率普遍相对较低,并且与2号测线视电阻率等值断面图有较好的对应性。

 

 

4.1  温纳剖面

 

 

4.2   施伦贝尔剖面

 

                    图4.3 2号测线视电阻率等值断面图

 

 

4.4 2号测线反演图

 

 

 

 

 

 

 

 

5.结论和建议

试验证明,高密度电法在查证污染区物性方面具有一定的效果,但是由于本次测试范围不大,未能够在全区进行布线测试,故无法确定该范围油气污染范围,但是这能够为该地区以后圈定污染范围提供了一个好的思路,同时也说明,高密度电法在工程方面也有重要的价值;

采用大、小电极相结合,既能够解决小坑或浅层的物性测试,同时,运用铜电极来确定较大深度的,深层地电情况的分布,两者结合,能够在一定程度上提高解释的准确度;

由于高密度不同装置方式,其所测电阻率值也有差别,而温纳装置能够较好地反映垂向电性变化,但对水平分辨率不灵敏,而施伦贝尔装置则对水平方向灵敏,而垂向分辨率不高。由于地表面介质复杂性,这给数据解释带来一定干扰。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

参考文献

[1]阮百尧,吕玉增,强建科,等.直流电阻率测深勘测灵敏度及应用[J].物探与化探,

    2002,26(5):392—394.

 

[2] 欧阳永永,熊章强,张大洲.基于不同装置的二维高密度电法勘探效果比较与分析.

     世界地质,2011,30(2):452—453.

[3] 董浩斌,王传雷.高密度电法的发展与应用[J].地学前缘,2003,10(1):171 -176.

[4] 刘国兴.电法勘探原理与方法[M].北京:地质出版社,2005.

[5] 夏 凡,郝明亮,宋洪伟,等.高密度电法在河北某垃圾场污染调查中的应用分析.地下水,

    2015,37(6):112-113.

[6] 王爱国,马巍,王大雁,高密度电法不同电极排列方式的探测效果对比[J].工程勘察,  

    2007(1):72-75.

 

 

 

 

 

 

 

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