DZ∕T 0298-2017 页岩气地面时频电磁法规程（正式版）

中华人民共和国地质矿产行业标准页岩气地面时频电磁法技术规程中华人民共和国国土资源部发布IDZ/T0298-2017前言 Ⅲ 12规范性引用文件 1 13.1术语和定义 13.2缩略语 23.3符号和计量单位 24应用范围与条件 24.1应用范围 24.2应用条件 35工作装置与仪器设备 35.1装置组成 35.2常用工作装置 35.3仪器的参考技术指标 45.4仪器使用与维护 46技术设计 46.1技术准备 46.2有效性分析 56.3方法试验 56.4测网设计 56.5参数设计 66.6设计书的编审 77资料采集 87.1测地工作 87.2仪器准备和测试 87.3发射源布设 9 97.5观测装置布设 97.6数据采集 7.7检查点 7.8资料质量评价 8野外资料验收 8.1验收要求 8.2原始资料 8.3现场整理资料 8.4野外工作总结报告 9资料处理 9.1工作内容 Ⅱ9.2时间域资料处理 9.3频率域资料处理 10资料解释 10.1时间域地质解释 10.2时间域解释提交的成果图件 10.3频率域资料的解释 10.4频率域解释提交的成果图件 10.5综合解释成果图件 10.6图件的制作 11成果报告编制与评审 11.1基本要求 11.2成果报告的主要内容 11.3成果报告附图 11.4成果报告评审 11.5资料提交 附录A(规范性附录)野外工作班报格式 附录B(资料性附录)统计表格式 参考文献 21Ⅲ本标准按照GB/T1.1—2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。本标准由中华人民共和国国土资源部提出。本标准由全国国土资源标准化技术委员会(SAC/TC93)归口。本标准起草单位：中国地质调查局油气资源调查中心、国土资源部油气资源战略研究中心、中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司。1页岩气地面时频电磁法技术规程本标准规定了页岩气地面时频电磁法的术语和定义、工作装置与仪器设备、技术设计、资料采集、野外资料验收、资料处理、资料解释、成果报告编审等要求。本标准适用于页岩气地面时频电磁法勘探，其他与沉积岩关系密切的矿产资源勘查，可参照本标准执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。DZ/T0069地球物理勘查图图式、图例及用色标准DZ/T0153物化探工程测量规范DZ/T0180石油、天然气地震勘查技术规范DZ/T0254页岩气资源/储量计算与评价技术规范3术语和定义、缩略语、符号与计量单位3.1术语和定义地面时频电磁法surfacetime-frequencyelectromagneticmethod在地面布设长导线电流源，利用变频方波电流对目标储层激发，在地面进行电场、磁场分量观测，同时获得时间域和频率域测量结果的电磁法，称为地面时频电磁法，简称时频电磁法。指从时间的范畴来研究电磁场信号的变化，动态信号描述电磁场在不同时刻的取值。频率域电磁信号frequencydomain指从频率的范畴来研究电磁场信号的变化，动态信号描述电磁场在不同频率的取值。电场水平分量EelectrichorizontalcomponentEx地面测量的平行于发射源方向的水平电场分量，称为电场水平分量E,简称E。磁场垂直分量H₂verticalmagneticcomponentH₂垂直于水平面的磁场分量称为磁场垂直分量H,简称H。标量观测scalarobservation2观测E,或H.中的一个分量。同时观测E、H₂两个分量。测点至发射场源中心点之间的距离。3.2缩略语TFEM;时频电磁法(time-frequencyelectromagneticmethod)。TOC:总有机碳(totalorganiccarbon)。3.3符号和计量单位常用术语、符号和计量单位见表1。计量单位(名称)符号1m(米)23发射电流强度I4频率域信号最高频率方波周期s(秒)5频率域信号最低频率方波周期s(秒)6时间域方波周期s(秒)T7m²(平方米)98m(米)9m(米)mV(毫伏[特])最浅目标的深度m(米)最深目标的深度m(米)S(西[门子])S(西[门子])%m%4应用范围与条件4.1应用范围4.1.1调查页岩气有利目标区富有机质页岩层系分布特征。34.1.2调查页岩气有利目标区构造形态、断裂性质及展布特征。4.2应用条件4.2.1富有机质页岩与围岩存在可探测的电阻率和极化率差异。4.2.2探测目标引起的异常强度至少应该达到仪器探测精度的5倍。4.2.3电磁噪声和人文干扰因素不影响叠加曲线形态特征。5工作装置与仪器设备5.1装置组成工作装置由发射场源和接收装置两部分组成。发射场源采用电性源，即场源AB;接收装置分为电场接收装置和磁场接收装置，电场接收装置为接收MN,磁场接收装置为感应磁棒或不接地线圈。5.2常用工作装置5.2.1赤道装置常用工作装置为赤道装置，赤道装置的测点布设在场源AB一侧或两侧，测线宜与场源AB平行，装置示意见图1。图1赤道装置示意图4观测范围赤道装置观测区受发射源AB两端的辐射线限制，辐射线相对于发射源的夹角为105°,见图1。在山区或地形复杂区，辐射线相对于发射源的夹角可放宽到120°。最小收发距宜大于3km,最大收发距宜小于15km。5.3仪器的参考技术指标根据页岩气调查工作的技术要求，时频电磁法仪器宜满足表2指标要求。表2仪器参考技术指标表指标项指标项频率范围输出电压(DC)多挡采样率，并可预先选择动态范围<5%(负载不变)内噪音电流逆变关断时间≥22位5.4仪器使用与维护仪器的使用与维护应按仪器用户手册进行。6技术设计6.1技术准备6.1.1资料收集根据工作任务要求，收集相关的地质、地球物理、地球化学、勘查工程等资料，包括：a)地质资料。包括大地构造区划、地层、岩性、构造特征、石油地质资料以及测区目标页岩气层位厚度与埋深、总有机碳值[w(TOC)]分布图及成熟度(R。)分布图等。b)地球物理资料。包括测区以往重、磁、电、震等资料及工作程度。c)测绘资料。包括地形图、GPS网、三角点成果、数字地形图、地表高程数据、卫星遥感数据、航空照片等。d)物性资料。包括地层、岩石物性资料。e)钻井、测井资料等。g)作业单位应收集测区作业风险评估所需要的必要资料。56.2有效性分析编写设计之前应详细分析方法的可行性：a)针对测区页岩目标层系地质特点，了解目标层系与围岩的电阻率信息，以及目标层系极化率纵、横向分布和电阻率各向异性等基础资料。b)对于没有电性资料的地区，可参考邻区及相同构造单元内地层和岩石的电性特征。c)目标层系埋深是否在现有观测方式和仪器的有效探测深度范围内。d)根据相关资料建立测区一维或二维地电模型，必要时宜建立三维地电模型，宜开展正演模拟分6.3方法试验有下列情况之一者，应先开展试验工作，以确定方法的可行性和有效性：a)探测目标深度大于5km,方法有效性尚不明确的新区。b)外界电磁干扰严重，使用现有仪器及观测方法的效果受到影响的地区。c)探测目标与围岩之间的电性差异较小，或探测目标地层的相对规模不大、埋深较大。d)试验工作宜安排在已经揭示有目标层系发育的地区。6.4测网设计6.4.1测线布设方案在页岩气资源有利目标区调查阶段宜进行剖面测量，根据目标区具体情况可以采用“丰”字形或“井”字形剖面测量；在勘查靶区阶段宜采用面积测量；在勘查示范区阶段和勘探开发阶段宜采用面积测量或三维测量，部署覆盖范围应在重点目标分布区边界基础上外扩不少于1km,具体外扩距离通过模型正演或现场试验确定。6.4.2测线布设原则测线布设原则如下：a)测线宜垂直于主构造走向布置，与测区内已知其他物探测线重合，测点宜与已有的钻孔重合。b)测线宜避开城镇、密集的居民点及严重干扰源。c)其他执行DZ/T0180的要求。剖面测量比例尺与点距关系见表3。表3剖面测量比例尺与点距关系表比例尺66.4.4面积测量面积测量比例尺与测网关系见表4。表4面积测量比例尺与测网关系表比例尺6.5参数设计6.5.1频率域激发参数频率域电磁信号的激发参数计算：a)信号的最高频率方波周期T由式(1)、式(2)确定：Twn=0.4tmin (1) μo——真空状态下磁导率，单位为享[利]每米(H/m);Swin——最浅目标以上地层的总纵电导值，单位为西[门子](S)。b)信号的最低频率方波周期Tm由式(3)、式(4)确定：T=2.5tm (3) (4)Tmx——信号的最低频率方波周期，单位为秒(s);tx——探测最深目标时所需的记录时间，单位为秒(s);Smx——最深目标以上地层的总纵电导值，单位为西[门子](S)。c)设计的激发频段范围应该包括依据式(1)和式(3)计算的方波周期，频率值应在设计频段范围内均匀分布。6.5.2时间域激发参数6.5.2.1可利用频率域的最低频率信号提取时间域电磁信号，也可单独按确定的激发方波周期进行时间域电磁信号的激发和采集。6.5.2.2激发方波周期可由公式(3)确定。6.5.3最小与最大收发距a)最小收发距的确定：最小收发距根据现场试验确定或者根据式(5)估算：7yi——最小收发距；单位为米(m);Vmin——磁场观测信号的最小有效值，单位为毫伏[特](AB——两供电极之间的距离，单位为米(m);q—磁棒或线圈的有效面积，单位为平方米(m²)。b)最大收发距的确定：测线离发射源的最大距离根据现场试验确定或者根据式(6)估算：ymx——测线离发射源的最大距离，单位为米(m);6.6设计书的编审6.6.1设计书内容根据任务书确认的工区的地质、地球物理条件及其他有关资料编写设计书，主要内容包括：a)任务及目的要求；b)以往资料收集与工作程度分析；d)工作方法与技术；e)作业计划及生产组织[应包含健康、安全和环保(HSE)计划];g)质量保障措施6.6.2图件a)测区位置图；b)工作部署图。设计审查和变更应满足工作任务委托方的要求进行。87资料采集7.1测地工作7.1.1基本要求测点平面坐标及高程的测定按DZ/T0153执行。7.1.2质量指标测地工作精度、测点位置的质量指标见表5。表5测地工作精度要求表(图上)限差/mm(图上)(图上)57.2仪器准备和测试7.2.1发射仪器的测试7.2.1.1开工前和收工后应对发射仪器进行测试，施工期较长的应增加测试次数，两次测试间隔不大于7.2.1.2测试发射方波信号的上升沿时间和电流纹波，发射方波的上升时间要求小于2ms,电流纹波应小于发射波幅度的5%。7.2.2接收仪器的标定邻两次标定按式(7)、式(8)计算的相对误差(m)应小于2%。式中：i——采样点号(i=1,2,3,…,N);n——仪器台(道)数；A;——第一次标定时第i个样点的信号值；A;——第i个样点的信号平均值。7.2.3接收仪器一致性对比两台(道)及以上仪器在同一工区施工时，开工前和收工后应进行一致性对比，根据式(9)、式(10)计9 (9) (10)m;———致性对比均方相对误差；n——测样点数，时间域为采样点总数，频率域为频率数，单位为个；M——投入施工仪器台(道)数，单位为台(道);Ap—第j台(道)第i个样点的信号值，时间域时为振幅值，单位为毫伏[特](mV);频率域时为振幅或相位值，单位为毫伏[特]或度[mV或(°)];A;所有仪器第i个样点的记录值，时间域时为振幅值，单位为毫伏[特](mV);频率域时为振幅或相位值，单位为毫伏[特]或度[mV或(°)]。7.2.4磁棒的一致性对比施工中所用的所有磁棒在开工前和收工后应进行一致性对比，磁棒一致性误差计算方法与仪器一致性误差计算方法一致，其均方相对误差应不大于3%。7.3发射源布设7.3.1发射源宜布设在构造简单、电性比较均匀的地方。7.3.2发射源电源线绝缘电阻应大于5MΩ,发射源AB接地电阻宜小于20Ω,在接地困难地区宜采用多根电极并联、埋置铝箔、挖深坑、填黏土、浇盐水等方法降低接地电阻。7.3.3发射电流可结合地电条件和人文干扰情况通过试验确定，不宜小于30A。7.4.1测点不宜选在山顶、狭窄的深沟、岩石裸露区或电磁干扰源附近。7.4.2测点不宜布设在明显的局部电性不均匀体上。7.4.3测点宜避开干扰源的距离，见表6。表6测点与干扰源的距离123高压电力线4繁忙的公路、钻井平台7.4.4测点平面坐标和高程应实测。7.4.5测点处应设置标志，标明测点的线点编号和施工单位。7.4.6实际测线允许在设计测线距10%范围内调整，施工困难地区宜在20%范围内调整。7.4.7施工中如所获资料表明原设计的测线长度不足以完成地质任务时，应延长测线。7.5观测装置布设7.5.1接收分量一般为电场水平分量E,和磁场垂直分量H,各分量以排列方式沿测线多道接收。7.7.3检查点不得少于测点数的3%。A;原始观测时第i个样点的信号值，时间域时为振幅值，单位为毫伏[特](mV);频率域时为振幅或相位值，单位为毫伏[特]或度[mV或(°)];A第i个样点信号值的平均值，时间域时为振幅值，单位为毫伏[特](mV);频率域时为振幅或相位值，单位为毫伏[特]或度[mV或(²)]。7.8资料质量评价7.8.1时间域数据依据原始数据回放对时间域资料进行质量评价，遵循如下标准划分工、Ⅱ、Ⅲ级。a)I级：有效信号叠加数不少于30个周期，信号曲线圆滑，连续性好，能唯一确定曲线，信噪比不低于10;b)Ⅱ级：有效信号叠加数不少于20个周期，信号曲线较圆滑，连续性较好，曲线形态明确，信噪比不低于5;c)Ⅲ级(不合格):信号曲线散乱，不能满足Ⅱ级的要求。7.8.2频率域数据依据全频段振幅曲线和相位曲线对频率域数据进行质量评价，遵循如下标准划分I、Ⅱ、Ⅲ级。a)I级：85%以上频点的数据连续性好，能唯一确定曲线；b)Ⅱ级：75%以上频点的数据连续性好，没有3个以上(含3个)的连续畸变频点；c)Ⅲ级(不合格);数据点分散，不能满足Ⅱ级的要求。7.8.3物理点质量评价每个物理点的时间域数据质量和频率域振幅(或视电阻率)曲线、相位质量应分别评定，对Ⅲ级曲线应注明不合格原因。物理点质量遵循如下标准划分工、Ⅱ、Ⅲ级。a)I级：一个物理点50%以上曲线都为I级，其他曲线评级为Ⅱ级；b)Ⅱ级：一个物理点的所有曲线都为Ⅱ级以上(含Ⅱ级);c)Ⅲ级(不合格):不满足Ⅱ级要求。频率域振幅、相位曲线、时间域数据及测点质量评价表格式参加附录B中表B.1。7.8.4综合质量评价测点质量评价满足I级品率不小于80%,Ⅲ级品率不大于2%,野外工作质量合格。8野外资料验收8.1验收要求野外工作不符合本标准规定、严重影响质量的观测结果应予作废。野外工作验收，应具备以下条件：a)已完成设计规定的全部野外工作；b)原始资料齐全且进行了整理、质量检查和编目造册，编写了野外工作总结；c)承担单位已完成初步野外验收。a)依据岩石样品TOC含量、电阻率、极化率等参数测定资料，研究相互间的关系，为利用极化率等参数研究TOC有利区提供基础信息；b)依据地质资料、地层电阻率、极化率测定结果建立模型，开展正演模拟研究，为资料处理过程中有针对性地分离电阻率和极化率异常提供依据，提高解释的可靠性；c)时间域处理包括分离与富有机质页岩相关的纵、横向电性异常；频率域处理包括提取振幅、相位等定性异常信息和反演电阻率、极化率等定量异常信息，用以推断解释富有机质页岩层系分布特征。9.2时间域资料处理9.2.1处理流程时间域处理流程包括预处理、求取综合地电参数、电阻率反演3个部分。9.2.2预处理预处理包括：a)信号回放：分析原始资料品质和噪声水平，对于噪声太大、资料品质明显不好的信号直接删除，防止较大的干扰影响资料的叠加结果；b)滤波处理：分析信号和噪声的频谱特性，确定滤波参数，对信号进行滤波处理，压制噪声；c)同步叠加：采用多次信号叠加，得到光滑的时间域叠加曲线；d)过渡特性校正：消除仪器响应特征和装置参数不同造成的影响，根据公式(13)进行校正： 式中：F(t)——综合叠加信号；t——时间，单位为秒(s);A(t)——观测的信号值，单位为毫伏[特](mV);K——装置系数。9.2.3求取综合地电参数根据求取的综合叠加信号，转换成随时间变化的视电阻率曲线，根据实际情况进行静态位移校正。9.2.4电阻率反演9.2.4.1分析测区电性相对变化规律，初步了解剖面地质结构。9.2.4.2反演深度一电阻率断面。9.2.4.3在条件允许的情况下进行约束反演。9.2.5时间域处理提交的图件时间域处理提交的图件包括：a)视电阻率断面图；b)深度一电阻率断面图。9.3频率域资料处理9.3.1处理流程包括预处理、求取定性异常信息、电阻率和极化率反演处理3个部分。9.3.2预处理预处理包括：a)整理发射端数据、接收端数据、测量成果数据等，对曲线进行去噪、叠加，形成频率域数据库；b)使用发射端电流数据对接收端采集数据进行电流归一化，并对同一排列不同频率表数据进行频率表缝合；c)删除空道和Ⅲ级品测点，对检查点及重复采集点数据进行处理，确保每个测点是单一数据；d)计算各频率的振幅和相位值，并对其进行编辑、平滑滤波等处理。9.3.3求取定性异常信息求取定性异常信息包括：a)根据目标地质资料，分析振幅和相位异常响应的频率段，选取合适的处理频率；b)合并不同发射源的接收数据，进行统一编辑、滤波，必要时进行发射源影响校正；c)根据地质需求，求取沿剖面或全区的振幅、相位的背景信息，去除背景影响，提取异常信息；d)利用求取的异常信息，绘制异常曲线、平剖图、平面图等定性解释图件。9.3.4电阻率和极化率反演处理9.3.4.1根据地震及测井资料建立地层电性初始模型。9.3.4.2以地层电性初始模型为基础，给定不同层位的约束条件和拟合误差要求，反演求取地层电阻率定量结果。9.3.4.3使用电阻率定量反演结果为初始模型，导人各层极化率模型。9.3.4.4给定各层极化率约束条件，反演求取地层极化率定量结果。9.3.4.5根据反演结果提取目标层系电阻率、极化异常，绘制剖面和平面分布图。9.3.5频率域处理提交的图件频率域处理提交的图件包括：a)目标页岩层系振幅剖面图或平面图；b)目标页岩层系电阻率异常剖面图或平面图。10资料解释10.1时间域地质解释10.1.1根据电阻率测井曲线及其他物探、岩石物性等相关资料对深度一电阻率断面进行标定。10.1.2根据标定结果对深度一电阻率断面进行地质层位划分。10.1.3结合先验资料，通过对异常值的追踪与对比，对深度一电阻率断面进行综合地质解释。10.2时间域解释提交的成果图件时间域解释提交的成果图件包括：a)地质、地球物理综合解释剖面图；b)目标页岩层系埋深图；c)目标页岩层系厚度分布图；d)断裂展布图。10.3频率域资料的解释频率域资料的解释包括：a)结合区域地质情况分析调查区域页岩层