做物探目的是看清地下水分布再定井—MT-VCT找水定井方法系列谈

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　做物探目的是看清地下水分布再定井—MT-VCT找水定井方法系列谈

             郑州地象科技有限公司   寇伟  13903832188

    做地球物理勘探（物探）的目的，是要通过仪器探知人们看不到的地下构造情况，查明是否存在人们想找的物质及其分布形态。由于水是流体且具有导电性，在大部分物探方法里物性参数显示明显的低值异常，所以找水定井应该并不难。

    找水定井首先应该清楚地下水具有的关键特征：地壳浅表层在构造运动和应力作用下形成了大大小小的裂缝，这些张开的裂缝构成了大大小小的断裂构造，地下的水都是地表水沿裂缝渗透下去的，它们在断裂构造内汇集形成含水层。地下水系发育程度取决于张性断裂带构造的规模，断裂构造的规模越大，构造内含水裂隙发育越好、透水通道越畅，渗水量就越大、下渗深度越深。所以，找水定井的关键就是要找到赋水性好的断裂构造，通过物探看清楚地下水在构造内的分布形态、聚集层位，然后选择适当深度内能够穿起来含水层最多的位置定井。

    虽然说起来物探找水定井并不难，但要通过物探确实能够看清地下构造和水的分布情况，就要求物探设备能够满足两个最基本的要求：

    一是能够准确探知地下构造的真实信息。所有的物探设备生产销售厂商都会说自己的物探设备的准确性是最高的，从方法原理上来讲是引进国外先进技术（真的几乎都是），从产品性能上优于其他厂商。从使用情况来看，物探单位在接活的时候都会强调自家实力有多强、拥有几百万元的进口设备，而在交物探报告的时候大致都会在报告最后写上一段，“由于地质体本身的不均匀性和物探解疑工作本身的多解性等多种不利因素的影响，钻探施工存在一定的风险”，就是说物探者自己对于结果的准确性和真实性都完全没有把握。其实，物探设备准确性如何，应该让事实来说话，找个有水井的已知典型剖面一试便知。准确性高的物探设备多次探测结果反映出的地质构造基本轮廓和结构不能变，而且应该与典型剖面较为一致。

    二是物探剖面成像的分辨率要高。不能像瞎子摸象一样，摸到什么就说是什么样子的。而是应该像拍CT片一样，不但能够看清全貌，而且还要看得更细更清、能够看出哪里有异常。提高物探的分辨率要从两个方向入手，很难做到的是提高测深的纵向分辨率，由于采集时间域单个综合数据的物探设备，只能像做X光透视一样从测值大小来判断有没有、有多少，但无法知道是在多深处有、分别有多少，所以不存在纵向分辨率的问题。直流电法虽然可以通过不断增加对地馈电电极极距的方法来获取地面至不同深度的测值、间接实现点测深，但其可达深度有限、测深分层不可能很细。就频率域的物探方法而言，可用于找水的主要是电磁法（包括有源的和天然场源的），几百万元的V8、GDP32等综合物探仪属于通用型的勘探设备，AMT法一个测深点仅能采集60个频点对应深度的测值、CSAMT可控源法发射一次最多可采集46个频点的数据，纵向分辨率都不可能很高。若是要提高横向分辨率只需在勘探时缩小探测的点间距即可，但是这对于需要两两电极拉开一定距离才能测取电位值的直流电法和大地电磁法来讲，因两电极之间距离不能太近、也不能部分重合覆盖，点间距受限下的横向分辨率也很难提高。

    常用于找水定井的物探方法有直流电法（含电阻率法、高密度电法、激发极化法）、电磁法（含大地电磁法、可控源法、瞬变电磁法）。以往之所以找水定井难，主要原因是所用物探设备不完全具备两个最基本的要求，难以让人看清地下构造和水的分布情况。究其根源，问题主要出在采用成对电极拾取信号上，受诸多因素影响导致采集数据失真、可靠性差。

    直流电法是应用最早的找水定井方法，其用一对电极采集馈入地下直流电的反馈信号，由于在采集信号两极间之下不同深度介质的导电性不同，馈入电流总会选择最近的路和最容易走的路流动，遇到容易流动的低阻层和阻力大的高阻层后对地电流遇阻就很难继续下馈，导致采集不到阻层之下的地层介质信号。拉几百米的馈电电极测深，很难说出实际可达深度是多少，也不知道采集的从地表到深部的综合测值中所含深部介质信息有多少。因做间隔10米的一个点测深需要几个小时，在勘查区只能凭经验选择几个点做测深后就定井，根本不清楚是否打在断裂构造上或处在断裂构造什么位置上。使用直流电法找水定井就像中医看病，经验很重要。

    AMT大地电磁法或CSAMT可控源法所使用的采集数据装置都一样，包括在水平方向上分别互相垂直敷设的两对电极和两个磁传感器。大地电磁法技术规程要求两对不极化电极可以选择十字型、T型和L型方式布极来测取电场分量EX、EY，接收电极距应根据观测信号强弱和噪声水平在50—300米之间选择确定。电极距越大、电位值信号越强，但极距越长、电磁干扰越大、信号中所含有用信息越少，导致计算结果真实性变差，而且4电极覆盖面积增加也会使体积效应变大；电极距越短、极间电阻越小、测值相对很低，导致计算出的视电阻率差别太小，无法研判测点间的电性差异。在实践中，电极埋入地下时土壤的干湿程度、导电性能等都会影响到拾取信号的大小，接地不好、极间连线穿过电力线下或悬空、采集信号连线过长衰减、地形变化等多种因素影响，也都会导致接收信号中的干扰噪声增大、采样数据不正常，严重影响勘探成果的真实可靠性。物探报告中常说的物探成果具有的多解性、因采集时间或气候造成结果的不一致性等推脱之词，实际上都是探测所受干扰因素过多、数据真实性差、对于勘探结果把握不大才这么说的。

    找水定井设备中还有被很多找水人和打井队使用、且多又弃之不用的天然电场选频探水仪。我早在2016年就写了“谈天然电场选频探水仪的发展历程及问题”的文章，评价其 “是国内生产厂家最多、销售价格最低、原理论述最少、应用解释最乱的一种天然电磁法仪”，介绍了天然电场选频仪的发展历程，提出了其原理缺陷和使用中的误区。且不说选频仪的原理不通、方法混乱，究其勘探效果差的主要原因也是使用电极采集信号产生的问题。选频仪多使用铜棒或不锈钢棒来替代不极化电极来采集信号，且对用其插地采集数据的方法及极距要求不高，导致采集数据干扰成分较大、可靠性差。其实在剖面图中出现的大片蓝色块，都是因为极间距电阻过小、极间电位值太低形成的，相当于没有测取到有用数值。选频仪厂家教用户说“定井时纯蓝色低值不是水，要定在红色或黄色高值与蓝色相交的位置上”，其实是没有明白为什么产生大片蓝色低值的原因，恰恰这些极间电阻低的地方有可能赋水性较好。

    郑州地象科技有限公司研制生产的大地电磁镜像测深探测仪，用于找矿的机型在400米之上的纵向分辨率为20cm/层，由于地下裂隙和含水层具有较强的连续性，固将用于找水定井的探水仪的纵向分辨率设计为2米/层，这样采集数据的时间就只需7秒钟/点，一般500米的勘探线路可以把点间距定为2米，形成2x2米分辨率的剖面图，既可以确保成图精度、又可以加快勘探定井速度。只有在确保采集数据真实可靠、分辨率高的基础上，通过垂直于断裂长距离勘探的多条剖面，才能够全面观察地下地质结构、找到断裂构造定井。

    近几十年间科技发展突飞猛进，每每出现一种突破性进展的技术，都会使人们在相应专业领域的认知得到升华。我们从2012年开始研发大地电磁镜像测深探测仪，就是通过应用于找水定井来进行验证和改进的，随着仪器不断的改进提高，对于地下岩层结构和水系分布的认知越来越全面、越清晰，才能总结出一套行之有效的找水定井方法。应用MT-VCT大地电磁镜像测深探水仪就像对大地做CT一样，即使是原来不懂物探的人，只要找对方向一条条的切分可能存在的断裂，就能看清楚断裂构造及其水系分布，在V形聚水构造内选择含水层多而好的位置定井即可。把地下水系分布情况看明白了，定井就很容易了。

   

                                 2022年10月19日

线程撕裂者

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lyylai

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