考虑关断时间效应的瞬变电磁一维反演

为克服因关断时间校正而带来的误差,尝试直接对包含关断时间效应的瞬变电磁资料进行反演。正演采用将斜阶跃波离散为多个阶跃波之和的方法,反演采用经典的马奎特法。对模型试算的结果表明,采用该方法直接对斜阶跃响应进行反演,结果比较理想,计算速度也可以接受。     

斜阶跃波层状介质航空瞬变电磁响应数值计算

目前,航空瞬变电磁方法数据解释主要采用阶跃波均匀半空间模型计算视电导率值,而实际航空电磁系统发射波形的下降沿多为斜阶跃,导致解释时计算的视电导率值存在较大偏差。为此,笔者研究了航空瞬变电磁系统发射电流为斜阶跃时的电磁响应数值计算,将发射波形进行拉氏变换,利用G-S逆拉氏变换与241点汉克尔变换相结合的方法,实现斜阶跃波关断后的层状大地模型航空瞬变电磁响应计算;并对均匀半空间和层状大地模型下,不同关断时间和不同飞行高度对电磁响应的影响进行分析。得出结论:不同关断时间,关断后取样延时2 ms时,均匀半空间电磁响应的平均偏差为27.78%,三层模型的平均偏差为32.16%;当飞行高度从20 m增加到60 m时,均匀半空间和三层模型的感应电动势分别减小了43.6%和83.2%。     

基于“双烟圈”理论的瞬变电磁全期视电阻率计算

由于受发射线圈电感和电容的影响,瞬变电磁发射电流类似斜阶跃关断,采用阶跃关断"单烟圈"理论进行视电阻率解释,在早、中期产生失真。根据斜阶跃关断二次场感应电压表达式,提出采用"双烟圈"理论进行解释:将完全关断后二次感应电压等效为大小相等、方向相反、先后发射的两个"单烟圈"二次磁感应强度之和。分别采用前向递推和后向递推两种方法,计算出每个烟圈二次磁感应强度,再利用"单烟圈"二次磁感应强度的单调性,计算斜阶跃关断全期视电阻率,消除了失真。最后通过数值模型,验证了方法的正确性,为全程瞬变电磁探测及解释提供理论支持。     

井下瞬变电磁仪硬件对致灾水体分辨能力的评估

井下瞬变电磁随掘探测技术是探测掘进面前方致灾水体的有效方法,从硬件方面评估仪器对致灾水体的分辨能力,是仪器能够在井下正确使用的重要手段。通过比较二次场绝对差和仪器分辨率、叠加后背景噪声之间的大小关系,分析含水致灾体识别的硬件条件和评估依据;提出从硬件方面评估井下瞬变电磁对致灾水体分辨能力的计算方法:根据致灾水体结构建立三维地质模型,推导梯形波关断与负阶跃波关断二次场感应电压的关系,在GPU上采用全空间三维有限差分并行算法计算了致灾水体二次场响应;测量某瞬变电磁仪的关断时间和综合噪声,根据致灾水体的硬件分辨依据,从硬件方面评估井下瞬变电磁仪对导水陷落柱、充水采空区的分辨能力。为井下瞬变电磁探测仪器的研制和现场准确探测提供技术参考,具有重大的研究意义。      

地面瞬变电磁数据的早期畸变与校正方法

地面瞬变电磁勘探实践中发现,不同边长外框采集的数据在早期存在规律性畸变,推断关断时间和视电阻率转换算法均有可能引起畸变,为此采用试验方法进行验证。通过计算证实:实际关断时间并不足以引发电磁数据畸变;而在常规情况下的早晚期时间节点均存在数据畸变,且畸变主要发生在节点前,畸变程度与回线大小正相关;采用晚期公式计算是导致畸变的主要原因。使用二分搜索法对试验数据进行视电阻率转换,可以有效的克服电磁数据的早期畸变,获得与实际地层更吻合的视电阻率曲线。对不同外框试验数据的计算表明校正效果随外框边长的增大而减弱。     

CSAMT的静校正应用——联合反演法

CSAMT方法应用在地下近地表存在电性横向不均匀体时,在双对数坐标系中视电阻率曲线会出现沿着视电阻率轴平行移动的现象,称之为静态效应。静态效应对深部电性结构处理解释结果影响重大,需对其进行合适的校正。笔者介绍了目前通常使用的几种静态校正方法,并且分析了各方法的优缺点。对比各种方法,我们选择了时间域的瞬变电磁法和频率域的可控源电磁测深做联合反演,用精度较高的瞬变电磁数据校正受静态影响的可控源测深数据。在甘肃某地进行的铅锌矿CSAMT勘探中,应用联合反演法对可控源测深做静态校正,处理结果与实际地质情况吻合较好。     

考虑发射电流波形的地–空瞬变电磁三分量响应研究

地–空瞬变电磁法在煤炭采空区勘探等领域受到了越来越多的关注, 有必要研究发射电流波形参数对地–空瞬变电磁三分量响应特征影响, 为地–空瞬变电磁数据处理与解释提供理论依据。以梯形波为例, 首先, 研究不同发射电流波形的频谱分布情况; 然后, 基于三维时域有限差分正演研究发射波形的上升沿时间、脉宽和关断时间对地–空瞬变电磁三分量磁场响应的影响。结果表明:上升沿时间对三分量二次场响应基本不产生影响; 关断时间对三分量二次场响应的影响主要集中在0.2 ms之前, 且关断时间越长对纯异常响应影响越大; 脉宽对三分量二次场响应的影响主要集中在0.1 ms之后, 且脉宽越短对纯异常响应影响越大。三维采空区模型结果表明:关断时间、脉宽对三分量异常场和背景场响应的影响特征基本一致; 通过三分量纯异常场响应多测道图和时间道图可以判断异常体的分布范围和深度。研究成果可为地–空瞬变电磁激励源波形的参数选取提供有价值的理论借鉴。      

基于烟圈效应的11点超前探观测系统设计

矿井瞬变电磁法因关断时间影响存在一定探测盲区,一定条件下关断时间长短取决于发射回线边长、等效面积。针对掘进巷道迎头有限空间,设计采用多匝、重叠小边长回线以满足探测深度需要。研究计算表明,40匝、2m×2m的发射回线盲区范围为20m左右,并据此首次提出了矿井瞬变电磁法测点间距选择盲区理论法。基于“烟圈效应”设计了适用于不同巷道条件下的“11点法”矿井瞬变电磁超前探观测系统。该系统随煤/岩层倾角变化而变化。通过推理计算得到了与煤/岩层倾角相关的线框布设角度公式,使该系统更具实际应用价值和指导意义。      

对瞬变电磁测深几个问题的思考(三)——瞬变电磁场关断效应及全期视电阻率的普适算法

首先给出瞬变电磁（TEM）场卷积计算式,并将关断电流变化率函数看成冲击函数,垂直阶跃脉冲激发的场分量看成输入信号,卷积结果就是任意形状关断电流的TEM响应。把电流激发脉冲看成是许多垂直阶跃函数的叠加,通过叠加这些阶跃函数的响应求得任意电流脉冲激发的瞬变电磁响应。当已知TEM场的实测值和关断电流形状,就可按编程的方法计算全期视电阻率。文中给出了2个斜坡关断电流激发的电偶极源TEM垂直磁场算例,一个为均匀半空间的响应及其全期视电阻率,另一个为三层K型地电断面的响应及其全期视电阻率。      

磁性源瞬变电磁法视电阻率计算方法

瞬变电磁法视电阻率的定义和计算主要有早期、晚期和全区视电阻率定义和计算方法,然而根据瞬变电磁法激发场源、工作装置和工作环境的不同,其视电阻率的定义和计算也不相同.笔者总结和评述了各种磁性源不同工作装置的早期、晚期以及全区视电阻率计算方法,同时对隧道、矿井瞬变电磁法中的全空间视电阻率的计算以及考虑关断时间效应的视电阻率的计算等进行总结.在分析各种定义和计算方法的基础上,结合瞬变电磁法的发展应用,对视电阻率的定义和计算提出了几点建议.     

瞬变电磁法探测地下洞体的有效性

瞬变电磁法对于施工区地表有较强的适应能力,工作效率较高。选用适当的装置可将瞬变电磁法应用于地下洞体的探测,其数据处理解释是采用全期定义将实测瞬变衰减曲线转换为视电阻率-深度曲线,根据地下洞体的瞬变电磁响应特征分析等视电阻率曲线的形态来确定洞体的存在。此方法已通过多次实际应用取得了良好的地质效果。在1993、1997年两次北京门头沟区老窑勘查工程中由瞬变电磁法圈定出的老窑经钻孔验证成功率达80%,证明了该方法探测地下洞体的有效性。      

瞬变电磁合成孔径成像处理解释系统

瞬变电磁合成孔径成像数据处理解释软件,利用瞬变电磁小波变换预处理技术,微分电导成像及深度校正技术和脉冲压缩技术,结合合成孔径计算方法实现了对探测目标的解释和精细成像。该软件实现了从瞬变电磁原始数据到合成孔径成像成果图的计算和制作;通过图形的对比分析,提高了瞬变电磁解释分辨率。      

岩溶路基注浆质量综合物探检测方法与评价研究

为研究岩溶路基注浆质量综合物探检测方法及相关检测评价标准,在南广铁路全线的岩溶路基中选取具有代表性的试验区段,对电阻率法、瞬态面波法和电磁波CT法等物探检测方法的特性和检测评判标准展开了现场试验研究。根据上述物探检测方法的适用性和经济性,提出了一种在不同工程条件下多种物探检测方法优化组合的综合物探检测方法。并通过统计分析注浆合格的岩溶路基注浆前后电阻率、面波波速及电磁波吸收系数变化规律,初步得出了上述3种检测方法的注浆质量检测评价标准:电阻率法检测合格标准为溶洞注浆前后电阻率变化率大于20%,卵石土层电阻率变化率大于10%; 瞬态面波法检测合格标准为注浆后土体波速大于20.6h+130.3,溶洞波速大于17.1h+236.9; 电磁波CT法检测合格标准为溶洞注浆前后电磁波吸收系数差值大于0.4dB m-1,卵石土层电磁波吸收系数差值大于0.1dB m-1。     

电性源瞬变电磁法在油田上的应用研究

电性源瞬变电磁法是目前俄罗斯等国家油气勘探的主要手段, 国内相关解释和应用技术研究较少。以在江苏油田的应用为例, 介绍电性源瞬变电磁法在油气田上的应用效果及应用中的一些相关问题。     

稳态瑞利波法在中国的应用及进展

采用电磁震源的稳态瑞利波法在我国应用已有近10年的历史,是我国应用最早的面波勘探方法。近10年来,通过理论和试验两方面的研究,在资料采集、处理和解释方面都取得了显著进展;确定"拐点"和"之字型"异常为D-_vR曲线上地层界面的两种基本异常形态;根据单条曲线的形态,可以确定洞穴、裂隙、松软带等地质异常的基本类型;并获得了深达一二百米以上的实测资料。稳态瑞利波法成功地应用到许多大、中、小型工程项目之中,解决了一些复杂的工程地质问题,在勘探深度、解释精度和空洞判断准确率方面都达到了较高水平。稳态法所具有的优势是其它类似物探方法包括目前的瞬态面波法很难比拟的。可以预见,随着稳态和瞬态方法、仪器的发展,两者互相促进,互为补充,必将进一步提高瑞利面波勘探的水平和解决各种复杂地质问题的能力。      

基于小波分析的瞬变电磁信号消噪

密集采样的瞬变电磁信号其中晚期信号一般较弱,常规的滤波方法有时难以取得好的效果。应用多尺度小波分析方法进行瞬变电磁信号的去噪处理,可有效地区分有用信号与干扰噪声,经试算得到了比较满意的去噪效果,是一种瞬变电磁信号去噪的可行实用的方法。     

瞬变电磁测深中数据处理偏差及修正方法

瞬变电磁测深方法中通常采用阶跃波激励方式的模型进行处理。在实际应用中,为了便于重复观测,一般采用方波形式进行激励,采用阶跃波模型进行数据处理和解释;这种处理方式理论上存在比较大的偏差。为了修正这种偏差,通过理论计算,建议采用单脉冲电磁测深方法来处理方波激励源的电磁测深结果。实例分析表明,该方法是可行的。     

瞬变电磁法圆形线圈自感计算

在瞬变电磁法（TEM）中,圆形回线的自感参数用于局部导体晚期瞬变电磁场的等效计算、接收线圈固有过渡过程计算、关断时间的计算以及瞬变电磁仪器研制等。目前,在瞬变电磁法教科书中,圆形线圈自感计算均使用近似公式。这里根据毕奥-萨伐尔定律推导出单匝圆形线圈磁感应强度及自感的积分表达式,利用MATLAB软件进行数值计算。结果表明,目前使用的自感近似公式,在用于计算半径为0.5 m和1 m的圆形接收回线自感时,误差分别为-18.978%和-26.542%。用于计算发射回线的自感时,当回线半径从2.821 0 m～112.837 9 m时,自感近似公式的误差从-35.84%～-55.65%,且单匝正方形回线与等面积单匝圆形回线的自感值之间存在5.12%～8.11%的偏差。