现代海底热流探测技术研讨.pdf

现代海底热流探测技术研究 现代海底热流探测技术研究 李官保裴彦良阚光明 (国家海洋局第一海洋研究所，青岛，266061) 【摘 要】海底热流探测是重要的地球物理调查方法，对于天然气水合物、海底热液矿床和海洋油 气等资源的勘察和评估具有重要意义。在过去的半个多世纪，海底热流探测技术经历了从模拟记录到 数字记录、从电子管到晶体管再到大规模集成电路、从双传感器到多传感器的不断发展的阶段，先后 出现了Bullard技术、Ewing技术和Lister技术等为代表的热流探针技术，极大地促进了世界海洋地 热的调查与研究。我国海底热流探测技术研究的不足影响了海洋地热研究和资源勘察的开展，通过对 目前海底热流探测的关键技术的分析，提出了发展我国具有自主知识产权的海底热流探测技术的战略 需求。 ． 【关键词】海底热流探测技术热流探针原位测量 1 引言 21世纪是海洋勘探与开发的时代。海底热流探测作为重要的地球物理调查手段，必将 在新一轮海底资源勘查中发挥重大的推动作用。 首先，海底热流探测对于海洋油气资源的勘查有重要作用。温度影响着烃类的演化程度， 控制着石油的成熟度和初次运移以及聚集成藏。沉积盆地的温度环境决定着油气藏的存在条 件及其分布的垂向和横向的分带性。对沉积盆地热历史的分析一直是现代油气资源勘测和盆 地油气远景评价的重要手段之一。 其次，热流探测是天然气水合物资源勘查的重要方法。天然气水合物是新世纪具有商业 开发前景的战略资源，其总量之大足以取代日益枯竭的传统油气资源。目前我国在天然气水 合物的研究方面还处于起步阶段，需要多种手段对其进行详细勘查。国外的成功经验证明， 热流探测对于研究天然气水合物的地热场条件，进而了解其宏观分布规律和评估其资源潜力 有重要作用。 最后，热流探测对于研究和勘查海底热液矿床有重要意义。海底热液矿床由于具有储量 大、品位高、易发现、易冶炼等特点，因此自20世纪末期以来备受国内外瞩目。热液活动 区通常都是热流异常区，热液矿床形成于洋壳产生初期的热区。通过海底热流探测，可以有 效地研究海底热液矿床形成的热状态和其赋存环境，为热液矿床的勘探与开发奠定坚实的基 础。 由于海底热流探测在海洋资源勘查方面的重要作用，深入研究热流探测技术已势在必 行。 我国近海油气勘探开发高技术发展研讨会文集 2国外海底热流探测技术的发展 现代海底热流探测通常使用热流探针技术。该方法具有精度高、操作方便等优点。该技 术最早出现于20世纪50年代，经过半个多世纪的不断完善和发展，热流探针技术已经广泛 应用于海底热流探测，服务于海洋地热基础研究和海底资源勘查。 目前使用较为普遍的热流探针技术有三种，分别称为Bullard技术、Ewing技术和Lister 技术。 Bullard技术是第一个成功地进行海底热流探测的技术，最早出现在1950年。采用内 部带有一系列热传感器的粗刚针，可以在插入海底后测定海底表层到沉积物内一定深度的温 度差，进而计算出地温梯度。严格地说，采用该技术的设备应该称为地温梯度计，因为它只 能测量温度梯度，测量其热导率则需要把沉积物样品采到实验室中进行。Bullard技术为以 后其它热流探测技术的出现奠定了基础。 1957年由Ewing等设计的热流探针，把测量沉积物温度的传感器探管绑缚在重力取样 器上，使得在温度测量的同时可以取得该处的沉积物样品，后来把具有类似结构的热流计称 为Ewing型，它克服了Bullard型测量时间过长、船体漂移、海底取样等问题，对记录系统 的改进也提高了热流测量的精度。但上述两种类型共同的缺点是需要取得沉积物样品测量热 导率，费时费力的取样过程极大地降低了热流测量的工作效率。 1976年“Endeavor”号调查船在加拿大西海岸调查时使用的热流探针技术实现了热导 率和地温梯度的同时、原位测量，后来采用该技术的热流探针被称为Lister型，由于它在 结构上类似小提琴的琴弓，因此也称为“琴弓型”(图1)。他用一根带有5～7组热敏元件 的细长的“弦”(或称“string”)，在一个长矛状的装置(“strengthmember”)带动下插入 海底沉积物中，在记录不同深度的温度差来计算地温梯度的同时，通过内部的电阻丝加电、 放热，再以热敏元件记录温度的变化来推