瞬变电磁法的探测深度问题

用解析分析、时域有限差分、时-频分析的方法,以地面中心回线装置和阶跃脉冲激励源为例,分析讨论了瞬变电磁测深法的勘探深度问题,以便为野外勘探工作设计提供依据,达到预期的探测目的.解析计算证实了瞬变场在地下以有限速度传播,数值模拟表示出了准静态条件下瞬变场的反射.研究结果表明,由于时间域电磁场遵循因果律,瞬变电磁法的探测深度主要由观测时间决定. 瞬变电磁场的初始传播速度与大地电阻率无关,继后在大地色散作用下,阶跃脉冲前沿逐渐变得平缓,各频率分量的传播速度与电阻率有关,在低阻地层中探测同样的深度需要较长的观测时间. 最大探测深度是在给定时间内电磁波往返地下某一深度的单程距离,最小探测深度受仪器性能的限制,但是埋藏较浅的异常体也有可能在晚时段被观测到.从时-频密度谱中可得到瞬变电磁场信号时间与频率的关系.     

瞬变电磁法深度探测正演模拟研究

针对当前瞬变电磁法探测能力有限的问题,利用一次磁场理论公式,分析相同磁矩下、不同发射线圈一次磁场分布及衰减规律,从而确定其信号深度影响范围;对水平层状介质相同磁矩下、不同发射线圈的二次场进行数值模拟,采用Guptasarma和Singh滤波算法及余弦变换法,利用均匀半空间解析公式进行验证,并对不同正演模型结果进行分析,总结发射磁矩决定探测深度大小。对磁矩相同条件下产生的结果数据进行拟合,得出有效探测深度与线圈边长2倍相当的结论,可为野外矿井生产与工程勘探提供施工布置与定量解释的指导依据,从而提高野外工作效率。     

大地电磁法的理论探测深度

文中先从二层介质波阻抗公式出发,从理论上证明了:第一层相同的二层介质的视电阻率曲线会在几个点相交;从低频到高频,第2个交点处的频点穿过第一层介质时振幅恰好衰减到地面处幅值的e-3π/4.然后,分析二层介质视电阻率曲线,认为自第2个交点处至更高频的结果几乎不受第二层介质影响,从而提出用振幅衰减到地面处幅值的e-3π/4时的深度作为均匀半空间的探测深度,即3π/4倍趋肤深度,并与趋肤深度及Brain(1989)提出的1.5倍趋肤深度进行了对比;然后,分别采用具有相同导电效应、等效衰减作用的替代层,得到了多层介质下的2种计算探测深度的方法;最后用多层介质及二维模型进行验证.结果表明本文的2种计算探测深度的方法均能较准确地反映探测深度,同时证明了趋肤深度及1.5倍趋肤深度作为探测深度的局限性.     

内蒙古地区深部水源瞬变电磁法探测

在干旱少雨,地表水资源紧缺的地区,寻找深部水资源已经成为经济可持续发展首要解决的问题,而如何快速、准确的实现深部水源的定位探测却鲜有文章涉及.本文利用瞬变电磁法在煤矿水文地质勘探中取得的探测经验,通过总结该探测方法的关键性技术,应用拟MT反演技术对探测资料进行解释,在内蒙古酸刺沟煤矿工业广场附近成功探测到两处深部低阻异常区,经过钻探验证,出水量均达到80m3/h,实现了深部水源的定位探测,为该煤矿水源井工程的建设提供了可靠的供水水源,解决了该煤矿生产、生活用水的问题.说明:采用瞬变电磁法探测技术探测深部水源,是一种较为理想且有效的探测方法,可以在地表水资源匮乏的地区推广应用.     

微小盆地倾斜煤层采空区瞬变电磁法探测

为研究微小含煤盆地倾斜煤层采空区的瞬变电磁法探测效果,以云南省新近系向斜盆地采空区为研究对象,从数值模拟与现场实测两方面对瞬变电磁探测效果展开研究。首先,针对研究区微小盆地构造条件建立倾斜煤层地电模型,以正演模拟和电阻率计算论证理论可行性;其次,根据模拟结果设置工作参数进行现场数据采集,以倾斜含煤段作为电性标志层追踪电阻率异常并推断采空区分布范围;最后,采用井下超前钻探对推断的采空区进行验证。结果表明,瞬变电磁法适用于探测微小盆地的构造变化而引起的地电结构的改变,探测结果清晰显示盆地倾斜含煤地层的起伏变化,能准确反映采空区的分布。     

矿井瞬变电磁法超前探测合成孔径成像研究

在矿井瞬变电磁超前探测数据处理和解释中,为了更好地识别巷道前方含水体电性分界面,利用扩散场与波动场间的函数关系,将矿井瞬变电磁法超前探测中瞬变电磁波场转换为拟地震波场,实现波场转换.同时,为了解决波场转换后信号幅值偏弱,以增加信噪比利于解释,利用雷达的合成孔径方法对波场转换后的拟地震信号进行相关叠加处理.将矿井瞬变电磁法巷道超前探测的同一测点不同探测方向的数据作为孔径数据进行合成孔径成像,以突出弱异常而提高信噪比,结合应用实例验证了方法的效果.研究表明,矿井瞬变电磁法合成孔径成像方法能够提高电性界面信息的信噪比和界面几何分辨率,对矿井瞬变电磁法精细超前探测含水构造具有重要的理论意义和应用价值.     

瞬变电磁法理论与应用研究进展

对国内外瞬变电磁法的方法研究概况、理论研究、仪器状况以及在应用领域的研究进展情况做出了综述性评价.瞬变电磁法的理论研究主要涉及正演方法、反演方法、资料处理方法.瞬变电磁法的应用领域包括地面、海洋、航空以及地下等不同工作场地.同时指出瞬变电磁法的发展趋势为研究三维正反演、多分量观测、成像技术、微信号分析等,以及注重发展海洋、井下、航空瞬变电磁法等.     

深度视电阻率成像在航空瞬变电磁法探测矿体的研究及应用

深度视电阻率成像是航空瞬变电磁法中数据处理及分析的重要过程,能够提供具有参考价值的导体深度、垂向延伸等信息,并能准确提供每条航空瞬变电磁测量系统测线上的一维层状介质视导电率结构断面.而航空瞬变电磁法作为一种先进的地球物理勘探技术,近年来在国外多金属矿产勘查中应用效果显著.本文简要介绍了视电阻率的分析处理方法,以几组不同导体的MAXWELL板状模型为例,计算一维视电阻率深度,得到直观的视电阻率深度成像图.此项技术首次在黄土坡矿床开展测量试验的处理中,获得良好的效果,加快了航空瞬变电磁法的处理工作进程.     

瞬变电磁测深法

瞬变电磁测深法是一种人工源的电磁方法,适用于寻找火山岩覆盖区以及逆掩推覆体下部的含油气构造、圈定碳酸盐岩地区的低阻和中等电阻的沉积岩系构造。与其它电磁方法比较,有抗干扰能力强、信噪比高、受横向不均匀性的影响小等优点。本文简述了该方法的物理原理、野外测量技术、数据处理及其解释方法     

等值反磁通原理瞬变电磁法探测薄层能力

等值反磁通原理瞬变电磁法(OCTEM)的应用日益普遍.为了研究其探测能力,论文基于正演层状模型的瞬变二次磁场时间导数响应,以包含薄层的响应和不包含薄层的背景响应的相对误差作为评价指标,对比分析了不同埋深、不同厚度、不同电阻率薄层以及不同电阻率围岩等情况下的瞬变电磁响应相对异常.结果表明:OCTEM对低阻薄层较对高阻薄层更敏感,薄层与围岩电阻率差异越大,薄层厚度与埋深比越大,越容易被探测到.以响应相对异常值15%作为临界标准探讨了OCTEM方法的探测能力(薄层厚度与可探测埋深的百分比):对于低阻薄层,当与围岩电阻率比值为0.1时,OCTEM探测能力约为1.5%;对于高阻薄层,当与围岩电阻率比值为10时,OCTEM探测能力约为20%.相同情况下常规单磁源瞬变电磁法的探测能力分别为2%和25%,略低于OCTEM对薄层的分辨能力.     

瞬变电磁法正反演问题研究进展

对瞬变电磁法的方法发展概况和仪器研制状况做出了综述性评价.对瞬变电磁法正反演问题的研究成果进行了系统总结.目前的数值模拟正演方法主要有一维滤波系数法,三维积分方程法,二维,三维有限差分法,2.5维有限元法等,主要的反演方法有:一维浮动薄板解释法,人机对话自动反演法,烟圈理论解释法,神经网络反演法,成像类反演等,论述了瞬变电磁法各种计算方法的特点.瞬变电磁法的正反演发展趋势主要是研究三维正反演的计算方法和目标体成像系统.     

瞬变电磁法对隐伏岩溶探测的影响因素研究

发育于地下灰岩地区中的隐伏岩溶给隧道、桥梁以及高速公路等工程的建设与运行带来了极大的安全隐患.城市中常见的路面塌陷情况,多数也是由于岩溶发育导致.利用岩溶与其周围灰岩之间的物性差异,多种地球物理探测方法对隐伏岩溶结构进行有效探测.瞬变电磁法由于其探测效率较高、勘探成本低且对低阻异常体灵敏等特点,近年来在地下隐伏岩溶探测...     

半航空瞬变电磁法在古河道结构探测中的应用

嘉陵江河曲发育,古河道分布广泛,复杂的地形、地貌环境限制了其研究精度.半航空瞬变电磁法具有效率高、成本低、适应性强的特点,具有广阔的应用前景.为查明古河道地层结构特征,本文以南充市石梁乡境内的嘉陵江古河道为例,首次将无人机半航空瞬变电磁法应用于古河道结构的探测.首先,通过对该区域的无人机半航空瞬变电磁探测数据进行预处理和反演解释,获得了研究区古河道"低-高"模式的二元电性结构以及三雏空间结构模型,从而可推断出古河道地层结构主要有W型、U型两种形态,河道中间松散堆积层厚度平均为20 m,两端变薄,平均为5m.其次,基于现场地质地貌调查和钻探资料,结合等值反磁通瞬变电磁法、综合测井等地球物理方法所获得的探测结果对无人机半航空瞬变电磁数据推断的古河道地层结构特征进行综合标定与验证,结果表明半航空瞬变电磁法应用于古河道结构的探测是可行的,并且半航空瞬变电磁法获得的物性参数与地质特征结合,可快速、准确获得古河道地层结构,对研究其沉积环境和演化具有重要的支撑作用.     

瞬变电磁系统探测海底电导率的研究

选择在海洋工程与环境地质等方面有应用前景的海洋瞬变电磁法作为研究对象．研究了在高导海水中探测海底电导率的电磁感应理论,研制了共轴水平磁偶极-偶极装置（HRHR）的瞬变探测系统和解释软件．经东海海域实地试验,取得了良好效果,证实了瞬变电磁探测的有效性和方法优势．目前,它可作为海底地质填图的主要手段．经拓展后可用于海底分层和基底深度的探测．     

瞬变电磁系统探测海底电导率的研究

选择在海洋工程与环境地质等方面有应用前景的海洋瞬变电磁法作为研究对象．研究了在高导海水中探测海底电导率的电磁感应理论,研制了共轴水平磁偶极-偶极装置（HRHR）的瞬变探测系统和解释软件．经东海海域实地试验,取得了良好效果,证实了瞬变电磁探测的有效性和方法优势．目前,它可作为海底地质填图的主要手段．经拓展后可用于海底分层和基底深度的探测．     

纳米瞬变电磁法在探测浅层铁矿采空区的实验研究

对采空区目前深部探测研究得较多,对浅部则较少,国内外对利用瞬变电磁法探测铁矿采空区应用甚少,纳米瞬变电磁法则没有涉及,在利用探地雷达和常规瞬变电磁对地表存在低阻盖层屏蔽的沉积变质铁矿浅层采空区无法取得成效时,作者利用纳米瞬变电磁(NanoTEM)在实验区进行实验,取得了良好探测效果并分析了采样周期和观测时窗对探测效果的影响,实验研究表明,在岚县浅层铁矿采空区探测中,运用中心回线模式的NanoTEM,采用小线框+小电流+合理的采样间隔+浅层采样时窗的方法,最终达到对沉积变质铁矿浅层采空区的精确探测.     

华北煤田瞬变电磁勘探深度研究

为研究瞬变电磁勘探在华北煤田的勘探深度,利用瞬变电磁感应电压晚期段表达式,通过指定仪器最小可分辨电压,推导出瞬变电磁勘探最晚可检测出有效信号时间及最大探测深度表达式,计算了特定情况下的极限探测深度和最晚有效信号检出时间:在发射磁矩为10002×20 A.m2,地层电阻率分别为10和100Ω.m时,瞬变电磁勘探最晚有效信号检出时间为209.6 ms和52.6 ms,最大探测深度为1823 m和2889 m;以实测典型华北煤系地层瞬变电磁曲线为例,其计算机反演深度达1400 m;结果表明:采用合适的仪器和正确的工作装置,瞬变电磁勘探可以满足华北煤田目前开采深度的勘探需要.     

海洋瞬变电磁法研究进展

随着海洋电磁法的研究逐渐转向浅水域,海洋瞬变电磁法得到了更多的关注.瞬变电磁法相比频域电磁法,对浅水域海底高阻油气藏具有更高的分辨率,并且瞬变电磁法能够有效的分离空气波与海底地层响应.近几年来,海洋瞬变电磁法得到了快速的发展.本文回顾了海洋瞬变电磁法的历史发展与现状,总结了海洋瞬变电磁法的三维正反演理论的最新进展,并对海洋瞬变电磁法的各种装置类型进行了相关评述.目前海洋瞬变电磁法的问题主要在于数据采集成本高,没有很好的集成到整个勘探流程系统中.未来发展方向包括(1)探索新的装置系统,节约数据采集成本,提高海洋瞬变电磁法的市场竞争力.(2)海洋瞬变电磁法与其他方法的联合解释技术,提高海洋瞬变电磁法数据解释的有效性.(3)海洋瞬变电磁法的三维正反演理论的进一步发展.     

瞬变电磁法在煤矿采空区及富水性探测中的应用

瞬变电磁法作为地球物理勘查的重要手段之一,利用对电阻的异常灵敏反应,将采集到的数据分析处理、绘制出视电阻率测深剖面、视电阻率解释顺层切片,可直观地对煤系地层的采空区展布、含水层及其富水性、断层的富、导水性进行评价,可有效避免矿井开采过程中带来的地质危害及资源浪费.     

钻孔瞬变电磁法扫描探测RCQPSO-LMO组合算法2.5D反演

利用钻孔进行超前探测地质构造及含水体是地下开挖工程中的常规手段,如何利用这些钻孔进行钻孔瞬变电磁法扫描探测,从而实现钻孔孔壁外围地质异常体的精细探测,对实现地下工程地质透明化具有重要的指导意义.本文提出钻孔瞬变电磁法扫描探测2.5D反演的数据解译方法,首先针对随机性反演算法时效性低,易陷入局部最优解,而确定性反演算法依赖初始模型的问题,提出了组合策略的量子粒子群优化算法用来随机搜索最优初始模型.在此基础上,利用Levenberg-Marquarat方法求解Occam反演的目标函数,形成了RCQPSO-LMO组合算法进行2.5D反演,通过对比组合算法和单一算法,验证了组合算法具有更精确的反演结果.其次结合屏蔽条件下扫描探测,对比分析了有无屏蔽的2.5D反演结果,通过设定屏蔽系数对非探测方向信号进行部分压制,可以较好地解决钻孔径向扫描探测中对非探测方向信号部分屏蔽下的反演及成像.最后建立三组理论模型进行组合算法2.5D反演,结果表明：组合算法反演结果与理论模型的一致性较好,对低阻异常体的反演精度较高,验证了组合算法对钻孔孔壁外围低阻异常体具有较高的反演精度和分辨能力.