JW-5型地下电磁波系统设计

JW-5地下电磁波系统是一种新型设备,它由数据采集系统和数据处理系统组成.数据采集系统包括井中发射机、接收机和地面收录控制器;数据处理系统包括数据预处理、正反演和图形图像模块.文章介绍了其设计方案和性能,并给出了应用实例.     

φ175 mm电磁随钻测量系统的研制及试验研究

在深孔、定向孔钻进过程中,对钻孔轨迹的控制十分重要。电磁随钻测量系统能够监测钻孔状态参数并通过无线电磁波实时传输至地面,具有信号传输速率高、不受钻井液影响等优势。详细阐述了一种自主研发的电磁随钻测量系统及试验情况,试验最大孔深为609 m,此时地面接收信号高达200 mV。试验研究表明：该系统性能可靠,完全能够满足随钻测量近钻头处钻孔状态及环空压力、温度等参数的需求。     

岩溶断陷盆地跨孔CT成像探测岩溶孔隙及赋水状态的实验研究

泸西岩溶断陷盆地西南部既比村一带广泛分布着碳酸盐岩,岩溶极为发育,且极不均匀,地表以溶隙、溶沟为主,溶蚀残丘发育,局部发育溶井,出露有既比村大泉。通过开展1∶1万水文地质调查,在综合分析研究基础上,采用高密度电法剖面快速扫面,结合激电测深确定井位,实施的示范孔SK1、SK2钻孔,两个钻孔相距48 m,再进行跨孔CT成像探测地下岩溶发育及地下水的赋存状态实验研究,结果表明跨孔CT成像结果与实际钻探成果解译相差不大,表明该方法能更好地解译出地下岩溶发育及地下水赋水状态特征。采用常规的物探方法仅能推测竖直方向的地质情况,不利于查清横向连续发育的破碎带和溶洞空间分布。跨孔电磁波CT探测技术与钻探相结合,可以弥补这方面的不足。在碳酸盐岩地层中,根据在地下空间中不同发射角度的电磁波能量衰减值,利用反演算法得出地下介质的吸收系数空间分布,重建钻孔之间剖面的吸收系数二维图像,不同的吸收系数判断岩溶发育情况及地下水富水性。跨孔电磁波CT探测在岩溶断陷盆地探测结果说明,这种方法可行有效,为更好地布置钻孔找水提供了先进的技术。      

基于井中磁测的磁性体空间位置和产状的判断方法研究

地下磁性体空间分布的精确探测是地质工程领域具有挑战性的科学技术难题之一.传统的地面磁测方法由于纵向分辨率不够,往往探测精度达不到要求.文章主要分析了厚板状体模型在不同磁化方向、不同方位以及钻孔穿过磁性体时的磁场特征,研究了井中磁测判断磁性体空间位置和产状的方法.该方法在南京某矿区ZK01孔进行应用,提高了反演的准确性,为下一步地质工作提供参考.     

有耗介质探地雷达波传播衰减特性的研究

探地雷达是利用超高频脉冲电磁波探测地下介质分布的一种浅层地球物理勘探方法,探地雷达超高频、宽频带脉冲电磁波在地下有耗介质中的衰减特性是一个十分复杂的过程。本文从电磁波传播的麦克斯韦方程出发,较为系统地研究和分析了雷达脉冲电磁波在有耗介质中传播的衰减特性,对研究雷达脉冲电磁波在地下有耗介质中的传播机制有指导意义。     

孔间电磁波CT技术在北京普安店岩溶勘查中的应用

孔间电磁波CT技术是工程勘探中的一种常用方法,利用孔间层析成像进行探测,其成果清晰、直观,较好地展现了孔间介质电磁波吸收情况,清楚地显示出地下不同地质体的空间分布。北京普安店地区存在岩溶塌陷,前期进行了大量的钻孔勘探,利用钻孔进行孔间电磁波CT扫描,探测钻孔之间溶洞的分布情况,填补了钻孔之间溶洞展布情况的空白,并对溶洞的充填情况进行解释。该技术提供的数据准确可靠,信息丰富,为后期岩溶地区的稳定性评价及工程处理提供了科学依据和基础数据。     

井地瞬变电磁联合探测在2 000 m深部找矿中的应用

深部矿产探测是一个难题,井中瞬变电磁方法(Transient Electromagnetic Method, TEM)通过传感器沿钻孔深入地下,更接近于深部目标体,从而提高见矿率和找矿效果。在国外井中瞬变电磁被广泛地应用于深部找矿勘查中,并取得了许多重要的找矿成果,而在国内受限于仪器、理论研究以及解释技术发展较慢等诸多原因,在实际深部找矿应用方面较少。以辽宁青城子白云金矿区2 000 m深部找矿作为典型案例,开展井中TEM和地面TEM的探测,尝试将地面和井中TEM资料进行综合解释,以期更合理地解释钻孔周围的有利成矿部位。实测结果表明:井中TEM原始剖面曲线在1 400~1 650 m深度段出现典型负异常特征,显示钻孔外局部低阻异常体的存在;此外,井中TEM原始曲线晚期道中出现极化现象,是由于断裂和破碎带中富集的与金密切相关的黄铁矿化引起;地面TEM反演结果清楚显示了测线下方典型分布情况,发现了隐伏断裂深部延伸较大,成矿条件良好;综合分析解释,TEM L52线所推测的隐伏断裂深部仍有良好的金富集条件;经钻孔资料证实,地面和井中TEM综合解释结果正确可靠。研究成果表明,井?地瞬变电磁法联合探测在深部找矿中具有较好应用前景。      

建筑物对地面坑透实验电磁波信号的影响

为在地面模拟煤层工作面坑透探测,利用地面建筑物作为探测目标体,采用矿井工作面坑透探测的工作方法布置观测系统进行探测实验。结果表明:(1)穿过地面建筑物路径的电磁波场强值显著降低,建筑物的高低及结构不同,对电磁波信号影响程度不同;(2)建筑物范围在场强平面图上表现为较低的场强值,在电磁波吸收系数平面图上表现为较高的电磁波吸收系数值;(3)建筑物适用于作为探测目标体进行地面坑透实验。     

深部充电法等井中综合物探方法在新疆找矿中的应用研究

1地下综合物探方法应用概述有色金属和贵金属矿的地球物理勘查中，利用钻孔把发射或接收设备置入地下深处，使仪器从不同深度不同方位接近或穿过矿体，从而有效地增加了物探方法的探测深度和发现隐伏矿体的能力。根据近十年来在国家“七五”、“八五”重点科技攻关项目（新疆国家三0五项目）中的诸项科研成果，我们提出了由井中过渡场观测系统和井中激电观测系统（以深部多源充电法为主）组成的有色金属矿井中综合电（电磁）系列。该系列是以深部多源充电法，并中过渡场法，并中激发极化法为主。辅以并中电阻率法，并中自然电流法和井中三分…     

基于近代天线理论的钻孔电磁波法正常场

钻孔电磁波法的正常场公式是进行各种钻孔电磁波探测理论研究和资料解释的基础，因此有必要将其建立在近代天线理论之上。通过对钻孔电磁波法中的基本电磁系统的分析讨论，证明了关于绝缘天线的广义传输线理论在钻孔电磁探测和电磁波测井中的可应用性，并给出了在一般条件下的基于广义传输线理论的钻孔电磁波法正常场公式。通过与经典的正常场公式的定性对比发现，基于广义传输线理论的正常场公式既包含了天线本身绝缘层的作用，又考虑了钻孔的影响。因此，本文提出的公式能提供更多的关于围岩和钻孔流体的电磁性质的信息，应能成为跨孔电磁成像和电磁     

基于MEMS与LwIP的煤矿三分量地震数据采集系统

针对当前煤矿地震数据采集传输系统中数据传输实时性差,数据传输量有限的问题,以及数据采集需要满足多波宽频的要求,设计了基于MEMS与LwIP的煤矿三分量全波地震数据采集系统。该系统由MEMS三分量检波器、数据采集单元、高性能防爆路由器、高性能嵌入式主机及采集控制软件、主机监控软件构成。采用MEMS加速度芯片VS1002作为检波器芯体,利用其高灵敏度、宽频带响应等特点;主机监控软件完成对全波采集单元监控、管理及简单的数据处理功能;全波数据采集单元实现了三分量地震信号的数据拾取、转换、存储和数据输出;系统采用分布式控制方式,可实现系统的灵活组合与拆分,提高了采集信号的质量,增强了在煤矿中的适用范围。实验结果表明:与常规地震采集系统相比,本系统具有抗干扰力强,响应频带宽的特点,可在恶劣环境条件下捕捉到频带较宽的地震信号。      

无线电波透视快速勘探技术及其应用

无线电波透视技术作为探测煤层工作面内地质构造的一种较为成熟方法,具有快速、轻便、透距大、成本低等优点,但也存在现场观测系统单一、耗时长、接收操作员劳动强度大等缺点。通过对无线电波透视技术现场观测系统的改进,提出"一发双收"数据采集方法及数据校正处理技术。由于"一发双收"的数据是由两个接收机同时接收,因此其数据必须经过校正才能使用。在数据采集中:一是要求两台接收机在一条测线同一地点的场强值差别很小;二是要求做到数据采集中至少存在一个重合接收点,且其重合点数据比值应在0.98～1.02范围内。"一发双收"数据使用无线电波透视CT软件系统处理软件进行拼接,若数据曲线出现阶梯跳跃,则应把低值(或者高值)乘以该重合点数据的比值以保证曲线平滑。在张集煤矿1114(3)工作面探测实践中,使用该技术探测画出其工作面存在三个主要异常区:1#异常区在退尺20~100m处为断层影响区;2#异常区退尺480~560m处为断层影响区;3#异常区在退尺1200~1300m处为断层和薄煤影响区。目前该工作面探测区已经回采,探测结果与实际回采验证结果比较吻合,说明一发双收的探测方式可行。     

Recent Advances in Prediction and Processing of Strong Ground Motions

We present an overview of our recent results on utilizing small earthquakes in the earthquake engineering practice. Site-specific ground motion time-histories of large earthquakes can be successfully simulated using recordings of small earthquakes which are often referred to as 'empirical Green's functions' in seismology. Another important practical problem is whether and how these observations can be used in seismic risk studies which are based on empirical attenuation relations for ground motion parameters. We study a possibility of extrapolating attenuation relations for small earthquakes, to larger magnitudes using the data from the Garner Valley downhole array in Southern California. Finally we introduce efficient ground motion processing techniques in frequency- and time-domains and apply them to site response estimation.     

表层结构调查资料的数字化处理及应用

通过对传统表层调查资料的处理方式研究,提出了计算机处理表层结构调查资料的分析方法和处理流程。并通过野外数据存储格式的分析,解决了目前野外现场处理系统不能读取SEG2数据格式的问题,从而为地震资料处理中更好地应用表层结构调查资料提供了技术支持。通过实际资料的应用表明,这里提出的方法有效,软件应用效果良好。     

Downhole Microseismic Source Location Based on a Multi-Dimensional DIRECT Algorithm for Unconventional Oil and Gas Reservoir Exploration

Downhole microseismic data has the significant advantages of high signal-to-noise ratio and well-developed P and S waves and the core component of microseismic monitoring is microseismic event location associated with hydraulic fracturing in a relatively high confidence level and accuracy. In this study, we present a multidimensional DIRECT inversion method for microseismic locations and applicability tests over modeling data based on a downhole microseismic monitoring system. Synthetic tests inidcate that the objective function of locations can be defined as a multi-dimensional matrix space by employing the global optimization DIRECT algorithm, because it can be run without the initial value and objective function derivation, and the discretely scattered objective points lead to an expeditious contraction of objective functions in each dimension. This study shows that the DIRECT algorithm can be extensively applied in real downhole microseismic monitoring data from hydraulic fracturing completions. Therefore, the methodology, based on a multidimensional DIRECT algorithm, can provide significant high accuracy and convergent efficiency as well as robust computation for interpretable spatiotemporal microseismic evolution, which is more suitable for real-time processing of a large amount of downhole microseismic monitoring data.     

大透距电磁波CT法在电站坝基勘查中的应用

电磁波CT法在勘查岩溶方面大有可为。在西南某电站坝基勘查中,使用最新型的JW-5Q型大功率电磁波仪器和新版的处理软件,运用跨孔电磁波CT技术,在深180m的岩层中使用高频(30MHz)实现98m的透距,分别在左坝肩和右坝肩中所探查的二对钻孔间,清晰圈出岩溶的发育范围。所提交的资料已得到钻探、声波资料验证,为进一步施工提供了依据。     

曙光雷达数据处理软件系统

针对岩土工程探测对象的隐蔽性与复杂性,开发了曙光雷达数据处理软件系统,实现了不同类型雷达数据的共享数据处理、分形处理、偏移、联合反演、小波变换等功能;现场验证及试用结果表明,该软件系统可以改善地下目的物探测的分辨率和真实度,可为岩土工程施工提供较准确的地下障碍物资料。     

油气井雷达成像测井仪改进及试验

传统的测井仪器探测深度基本在3 m以内, 大多也没有方位分辨能力, 无法实现油气井周围较大范围地层结构与构造的成像, 故不能解决隐蔽构造与油气储层的探测问题。针对上述问题, 将地表地质雷达成像技术移植到测井中, 研发了雷达成像测井仪。为提高雷达成像测井仪探测深度、方位分辨率和下井深度, 采用纳秒脉冲源与定向接收天线对井周地层进行探测和成像, 在增大探测距离的同时, 兼顾了分辨率; 采用磁环和光耦对脉冲板做隔离, 有效地压制了噪声; 通过在电路外增加保温瓶和优选耐高温元器件提高了仪器的耐高温性能; 最后利用模型井对仪器进行了测试和标定, 并在3口油井中进行了现场应用。改进后的雷达成像测井仪下井深度可达6 000 m, 最大探测深度可达12 m, 能够对井周5 m以外孔洞、裂缝进行定位和成像, 大大地拓宽了测井技术的横向预测能力。测试与应用结果表明:该仪器能够耐受油井下的高温高压环境, 探测深度大且分辨率高, 对钻孔周围地层界面、裂缝和孔洞构造成像效果较好。      

三维地震勘探在湖泊等浅水系地表条件下的应用效果分析

介绍了在湖泊浅滩及养殖区密集的浅水系地表条件下开展三维地震勘探的主要特点和难点,并提出了具有针对性的技术措施,从而保证了野外数据采集和资料处理的质量。通过对三维地震勘探的野外数据采集、资料处理的总结和地质成果的验证,说明了三维地震在湖泊和鱼塘密集区等地表为浅水系地区取得较好勘探效果,并为今后地表复杂地区的三维地震勘探工作提供了借鉴经验。     

Improving stress environment in development entries through an alternate longwall mining layout

Most coal mines in China use the longwall mining system. High stresses are frequently encountered around development entries at deep mines. This paper presents an alternate longwall mining layout for thick coal seams to minimize ground control problems. In a conventional longwall panel layout, development entries on both ends of the panel are located along the floor, and a coal pillar (chain pillar) is left between adjacent panels to ensure stability. Gateroads on either end of a longwall panel using the layout proposed in this paper are located at different vertical levels within a thick coal seam or in a geologically split coal seam for improved stability. The headgate entry/ies are driven along the floor while the tailgate entry/ies are driven along the roof. Therefore, a longwall face has a gradually elevated or curved section on one end of the panel. For the adjacent panel, the development entry may be located directly below the development entry of the previous panel or may be offset horizontally with respect to it. Based on physical and numerical modeling approaches, it is demonstrated that the stress environment for development entries employing the longwall layout is significantly improved; ground control problems are therefore minimized.