垂直岩脉的大地电磁响应研究

对垂直岩脉的大地电磁响应进行解析推导,给出了TM极化和TE极化下高阻基底与低阻基底的垂直岩脉视电阻率解析公式,并通过对计算结果的分析,概括出垂直岩脉的大地电磁响应之视电阻率曲线特征。     

LOTEM视电阻率曲线对一维层状介质的分辨能力

基于长偏移距瞬变电磁法一维正演研究,计算层参数和偏移距变化时的模型响应,对比分析视电阻率曲线变化规律和分辨系数。结果表明,对低阻目标层的分辨能力主要由纵向电导所决定,纵向电导越大越易分辨,低阻目标层纵向电导与覆盖层纵向电导比值越高,越易对低阻层分辨;在高阻层厚/覆盖层厚(V2)1时,对高阻层的分辨能力随厚度的增大而提高,而电阻率在一定范围内变化对其几乎无影响,在V21时,视电阻率曲线在一定范围内存在T等值原理。该方法对低阻层的分辨能力要远大于高阻层,偏移距的变化对分辨能力影响甚微。     

层状极化介质激发极化效应特征研究

这里研究层状极化介质激发极化效应特征。首先,在忽略电磁效应的情况下,用柯尔～柯尔模型表征极化介质复电阻率,计算三层不同地电断面复电阻率的振幅和相位随极距变化的曲线;然后,分析极化层不同充电率和不同时间常数、不同激发频率和极化层不同埋深,对测深曲线的影响规律,并提出了具有实际指导意义的极化层埋深与极距的对应关系。这些工作都能够为野外开展复电阻率测量和资料解释起到参考作用。     

瞬变电磁在资料解释中如何消除低阻屏蔽

常规的瞬变电磁资料处理解释方法是对野外采集的归一化二次电位数据通过公式计算转化为视电阻率值,然后针对各目的层绘制等视电阻率平面图,并通过对平面图的解释圈定出异常区域.由于受浅层低阻屏蔽影响,使得绘制出的平面图从浅层到深层的视电阻率等值线形态非常相似,若浅部存在低阻层,则对深部的异常进行解释难度较大.利用原始的归一化二次电位差值方法可消除低阻屏蔽的影响,该方法在山西潞安集团司马煤业有限公司的应用,验证了其勘探效果.     

三水导电模型及其在低阻储层解释中的应用

三水导电模型系基于岩石的导电路径是由自由流体水、微孔隙水和粘土束缚水并联而成的理论。利用其对塔北地区的部分低阻储层进行了解释。与传统的导电模型相比 ,新的三水导电模型极大地改善了测井识别低阻油气层的能力 ,提高了含水饱和度的计算精度。该模型不但适合于通常的砂泥岩地层电阻率解释并且能很好地描述低阻储层的电性特征     

层状介质中含水岩溶的数值模拟

针对用均匀高阻介质中的低阻体来模拟含水岩溶构造的缺陷,用积分方程法对两层介质中的岩溶构造进行了数值模拟,并分析了计算曲线的特征,以及表层、岩溶与围岩的电阻率差异对探测结果的影响。计算结果对野外施工和资料解释具有指导意义。      

典型岩溶富水构造的多极距联合剖面曲线正演模拟研究

基于点电源电场微分方程以及电场满足的边界条件出发,结合目前高密度电法找水时常用的点线布设方式,对岩溶区常见的隐伏断层破碎带和溶洞两类低阻富水构造的多极距联合剖面曲线进行了二维正演模拟。模拟结果表明:联合剖面曲线对地下隐伏低阻体反应灵敏,曲线存在良好的分异性。对溶洞低阻富水构造来说,溶洞富水构造埋深约为1/2~2/3倍极距时,正交点异常最明显,随着联合剖面极距继续增大,同步低趋势逐渐显现;地下低阻溶洞空间范围越大,联合剖面曲线分异性越好,正交点异常越明显。对断层破碎带低阻富水构造来说,随着联合剖面极距的增大,正交点向断裂破碎带倾斜方向略为移动,但并不明显,正交点位置主要受浅部低阻的影响,随着极距的逐渐增大,同步低趋势逐渐显现,正交点左侧在断层倾斜方向上越来越多的测点呈现同步低异常,但曲线较平缓,而正交点右侧的曲线较陡,视电阻率在断层顶板的正上方处出现极小值。当联合剖面曲线正交点异常较明显时,随极距的增大正交点处视电阻率值逐渐降低,当联合剖面曲线异常形态以同步低为主时,随极距的增大正交点处视电阻率值趋于稳定。联合剖面曲线左右两支形态对于水平对称模型是对称的,对于倾斜模型是非对称的,倾斜低阻构造的倾向与联合剖面曲线正交点附近较陡一侧的曲线倾向一致。模拟结果可应用到岩溶地区高密度电法的多极距联合剖面曲线资料解释中。      

浅部不均匀体导致视电阻率拟断面畸变

通过对二维正演计算存在和没有浅部不均匀体时的二极、三极、偶极-偶极、温纳和对称四极等装置高密度电阻率法视电阻率拟断面的分析,总结了不同测量装置下浅部不均匀体导致视电阻率拟断面畸变的一些规律,认为在资料解释前应剔除浅部不均匀体的影响.     

瞬变电磁法对低阻薄层的分辨能力研究

从垂直磁偶极源激发的频率域电场出发,采用回线源瞬变电磁法一维正演方法,分别计算了低阻薄层随埋深厚度比和电阻率差异比变化时的感应电动势。依据电磁法探测的体积效应,对传统二分法进行了改进并定义了全区视电阻率的计算方法,并在此基础上分别绘制了低阻薄层埋深厚度比为1∶1.2、1∶1.5、1∶2及1∶4,电阻率差异比为1∶5、1∶10及1∶20的视电阻率曲线。通过对比不同地电模型视电阻率曲线的特征,指出了不同电阻率差异比时,瞬变电磁法对低阻薄层的分辨极限,归纳了瞬变电磁法对低阻薄层的识别及分辨能力,这对于研究地下水平层状介质的垂直电性变化具有重要意义。     

频率测深波区视电阻率响应和正演计算

本文对频率测深电偶源发射时的波区视电阻率响应进行了较系统的讨论,指出了国内现有理论中的一些错误。研究发现,在进行波区视电阻率响应的理论推导时,当基底电阻率有限时进行零级近似是正确的,但当基底电阻率为无限大时,进行零级近似是不完善的,必须进行修改。利用正确的公式进行了视电阻率响应的正演计算,结果表明,利用零级近似得出的公式与利用一级近似得出的公式计算的视电阻率响应曲线首支部分符合较好,但对于有高阻基底存在的地电断面,响应曲线尾支差异很大。     

多参数物探测量在探测岩溶裂隙上的应用

本文所述工程实例开始设计应用视电阻率测深来探测工程区的岩溶裂隙发育情况。实际工作中,根据电阻率测深时各种参数的变化来进行综合资料解释,发现在测深时随着测量极距的变化而电位差未变这一反常现象,从而判断在该极距范围内为一等势体,改用充电法圈定等势体范围,很好地探明了工程区的岩熔裂隙发育情况。     

一个CSAMT非平面波效应的实例及数值分析

本文以实例结合数值模拟说明CSAMT中非平面波效应对资料解释的重要影响。实际数据测量于河南卢氏县,在同一条测线测量,发射源长度1.3 km,收发距离分别为4.5 km和7 km。通过对数据进行必要的校正后进行了光滑模型反演,为了对比反演结果,整个处理过程的参数都保持一致。反演的电阻率断面显示,两种收发距离反演的电阻率断面其异常形态基本一致;但在电阻率的数值上,4.5 km的收发距离反演的电阻率较7 km的大。分析发现上述现象主要是源的非平面波效应造成的,并通过三维正演数值模拟得到了验证。由于在有限收发距离时,计算卡尼亚视电阻率靠近源受非平面波效应影响偏大,远离源后,该视电阻率趋于平面波视电阻率。因此,为了采用目前的可控源音频大地电磁测深解释理论,要求收发距离尽可能大。否则,必须采用带源效应的真正可控源电磁反演技术完成数据分析。     

全空间瞬变电磁法资料解释方法中的平移算法

全空间视电阻率公式及全区求解方法是地下瞬变电磁理论的重要组成部分。为探讨全空间全区视电阻率求解方法,笔者将半空间全区视电阻率的平移算法引入至全空间并对其进行了研究。同时,分别采用理论数据、正演模拟数据及实测数据对该方法在全空间资料处理与解释中的有效性和精确性进行了分析。结果显示,平移算法与常规的全区视电阻率解法具有相同的理论基础,但前者避免了传统全区计算方法中的多解性;此外,采用由截距参数绘制的时间剖面图和视电阻率断面图进行联合解释产生了较好的应用效果。     

基于环形扫面测量的三维直流电阻率法任意各向异性模型响应特征

高精度地下任意各向异性介质电性分布特征识别是当前的热门研究课题。本文以国内外前人工作为基础,基于非结构化网格,利用基于梯度恢复的后验误差估计指导网格自适应细化过程,实现了直流电阻率法三维有限元数值模拟。通过与一维模型半解析解的对比,验证了本文算法的有效性。考虑到电各向异性介质在观测中存在视电阻率反常现象,本文采用了环形扫面测量方法。通过对几种典型各向异性模型的模拟分析,得到了相应的各向异性影响规律和识别特征,各向异性主轴电阻率之间的比值大小决定了椭圆型视电阻率极性曲线长轴与短轴的比值大小,主轴电阻率的旋转方向会改变视电阻率极性曲线的形状。本文的算法研究及数值模拟技术可为直流电法数据精细处理和解释提供技术支撑。     

基于瞬变冲激时刻的地?井TEM快速定量解释方法

地?井瞬变电磁法响应规律复杂,现有解释方法以定性分析和半定量解释应用最为广泛,不能直接获取大地电阻率参数。针对这一问题,提出一种基于瞬变冲激时刻的快速定量解释方法。首先给出均匀半空间地?井瞬变电磁响应的表达式,分析地?井瞬变电磁响应的冲激时刻特征。结果表明,接收点深度越大、大地电导率越高,则瞬变冲激时刻越晚。结合已有的研究成果,推导冲激时刻与大地电导率和深度的函数关系,依据反函数理论进行大地视电阻率定义。以获取真实大地电阻率为目标,研究基于地下电磁场扩散速度的改进大地电阻率恢复算法。采用所提出的算法,根据实际常用工作方式,分别设计均匀半空间、二层模型和三层模型进行模拟计算。模型算例和实测数据试算结果表明:基于冲激时刻的视电阻率定义方法能够较好地反映大地电阻率的变化趋势,但具有较强的体积效应;基于电磁场扩散速度的改进算法能够有效地削弱体积效应的影响,更加准确地恢复大地电阻率值和反映电性界面。该算法无需进行复杂模型的迭代正演计算,具有较高的计算效率,能够定量恢复大地电阻率值,适用于地?井瞬变电磁法的快速初步定量解释。但在实际资料解释应用中,还需考虑视电阻率的“overshoot”和“undershoot”现象,避免造成错误解释。      

山区找水的“相对衰减时法”探讨

实测资料表明,二次电场衰减时与视电阻率关系点分布区的下限存在正向密切区间、反向密切区间和不密切区间,即衰减时与视电阻率关系十分密切.忽视视电阻率的变化,有可能造成激电找水效果上的失误.针对衰减时与视电阻率关系的区间特性,我们采用“相对衰减时”的概念作为激电找水的含水因素(相对衰减时S_R＝ρS/_s).采用该参数的实际意义在于反向密切区间突出了含水异常,正向密切区间消除因极距增大引起的非水异常.因此,相对衰减时在研究山区地下水的富集情况时灵敏度较高.应用相对衰减时法在不同水文地质条件的山区找水中,取得了较好的效果,特别是在我国著名的玫瑰泉地下水工程中,在电阻率法和常用的衰减时法解释推断有困难时,能比较准确地确定了富水区,成井后获得水量6万t/d,建成大型农业地下水源地.     

Electrical resistivity response due to variation in embankment shape and reservoir levels

The safety of the center-core type of fill dam structure was assessed by examining the effects of the distortion of electrical response verified in terms of two-dimensional (2D) apparent resistivity and its inverted sections from three-dimensional (3D) modeling for the embankment. The distortion effect is due to 2D interpretation of the 3D structure of the embankment. From the analysis, it was found that water level was correctly described by the resistivity section around the middle part rather than each side at the end of the embankment. This is due to the 3D terrain effect when the material of the embankment is assumed to be horizontally uniform. In addition, when the slope of the outer rock-fill section is set as uniform, the resistivity section is more similar for sharper center-core slopes. On the other hand, when the rock-fill slope is steep, the resistivity section shows the water level at a lower position than the real one, and the 3D distortion effect at the end of the embankment is enhanced.     

井下瞬变电磁法在煤矿陷落柱探测中应用

潘三矿12318面在回采过程中发现一陷落柱,为查明其分布范围、赋水、导水情况,采用井下瞬变电磁法进行探测。基于矿井内切眼、风巷、机巷的位置,采用U型观测系统布设了三条测线。将不同方向视电阻率断面图进行对比,解释该陷落柱距风巷的垂直距离在70m左右。依据视电阻率断面图高阻值在面内延伸的形态,确定了该陷落柱的长轴方向及分布范围,并断定其无富水异常。经钻孔验证,与解释结果一致,表明瞬变电磁法应用于井下进行陷落柱探测具有较高的准确性。