井地电法点电源供电地表异常电场分布特征实验研究

井地电法供电点位置与地表电位分布关系密切。为研究点电源供电时供电点位于电性异常层上、下不同位置时地表电位的分布特征,通过物理模型研究的方法,采用铜圆柱体作为固定的点电源供电,利用有机玻璃模拟高阻体,通过三维电位观测系统,获得高阻体位于供电源上、下不同深度时水面测得的电位值,计算该值与无异常体存在所测得的背景场电位值的差值作为异常电场,进一步分析异常电场的特征,推断异常体的空间展布情况。模拟实验表明,点源供电时供电点与异常体越近,其地表异常电位值越高,并且供电点源位于异常体下方时其在地表的异常形态越接近其真实形态。     

井地电法不同供电方法对地表电场的影响

为研究线源和点源供电方法的差异,在实验室利用水槽建立物理模型。由于水相对于油层而言呈低阻特征,因此试验中用铜板模拟低阻体,用铜棒模拟线电源供电,铜柱模拟点电源供电,改变低阻体与供电电源的相对位置,测试表面电位的空间分布,从而分析驱油介质(水)的空间分布。实验结果表明,不同的电源供电方法可以表现出不同的电场特性,线电源供电方法对电场的影响较大,对低阻体的识别效果较差,而点电源供电方法用于低阻体的识别和监测效果较好。     

天然电场选频法的响应特性分析与应用

静态效应是频率域电磁法应用中不可避免的一种物理现象,通常通过校正方法进行压制或消除。本文提出一种直接利用天然电磁法的静态效应进行浅部电性异常体勘探的新思路,利用天然电场选频法(FSM)能够测量天然交变电磁场在地表所产生的几个不同频率的水平电场分量来研究地下介质的电性变化。首先采用二维有限单元法对FSM开展正演模拟,模拟结果表明：当近地表存在低阻异常体时,地表沿测线方向的水平电场分量曲线与FSM实测曲线形态相同,在低阻体的上方出现十分明显的低电位异常;当计算的频率点增多时,电场分量剖面曲线及其拟断面图会出现静态偏移现象,发现FSM异常实质上主要是静态效应所致。FSM实践应用成果及钻井验证结果表明,当有地下水存在时,FSM实测的剖面曲线及拟断面图会出现明显的静态效应现象,且与CSAMT的勘探成果一致。通过理论与实践可知,直接利用天然电磁场的电场分量开展浅部电性异常体的勘探具有可行性,今后也可利用频率域电磁法的静态效应现象开展浅层地质勘探。     

自然电场法和AMT法在同德石墨矿勘查中的应用

为研究自然电位法、音频大地电磁测深(AMT)在石墨矿勘查中的异常响应,选取四川省攀枝花市仁和区同德石墨矿床作为研究对象,利用石墨特有的低电阻率等特征并结合区内有利地段开展物性测量、自然电位梯度测量、音频大地电磁测深以及深部钻探工程等对其进行研究。自然电位梯度测量圈定平面异常,在此异常范围内择优布设音频大地电磁测深剖面。研究发现石墨矿上方观测到的自然电位梯度呈正负伴生的特征,自然电位梯度曲线的形态能很好地区分出多条矿体,AMT结果反映出石墨矿(化)体主要呈低阻特征,推断的石墨矿(化)体深部的延深形态与实际地表工程和深部钻探工程控制的基本一致。上述两种方法结合使用产生的矿化异常与地表槽探及深部钻探工程施工结果套合良好,异常反映的地质信息较为准确,对同德石墨矿的找矿勘查具有较大的意义。     

煤巷多点电流源双频激电法超前扫描探测技术

在掘进工作面上设计多点电流源双频激电法探测电极布置方式,根据稳定电流场性质,建立多点电流源电场线微分方程,基于变步长四阶五级Runge-Kutta-Felhberg算法,对微分方程组进行求解。定义探测电场空间立体角和电场线边界角概念,分析探测电场平均电流密度随主屏流比系数及距掘进断面距离变化规律,确定聚焦效应探测时主屏流比系的取值范围。同时改变约束屏流比系数和主屏流比系数,分析探测电场偏转角的变化规律及对其影响的主要因素,确定偏转效应探测时约束屏流比系数的取值范围。工业性试验表明:利用该方法进行超前扫描探测,根据视幅频率和视电阻率异常激电效应参量变化规律,能够有效识别工作面前方围岩地质构造特征及低阻含水异常体的方向,但含水异常体距工作面的准确距离和含水量的大小尚需进一步研究。      

井～地充电法地表电位分布正演数值模拟研究

这里模拟井～地充电法野外实测的模型,通过对三个不同模型的正演模拟研究,分别讨论了异常体的动态变化对地表电位的影响,延长异常体对地表电位的影响,以及异常体埋深变化对地表电位的影响。研究地下低阻地质体在地表电位异常的分布特征,并就井～地充电法用于监测油田开发中的注水推进问题,进行了理论模拟研究。对模拟资料进行了正演定性解释,讨论了地表电位相对于背景场产生的电位差峰值的变化,以及油田注水推进不同时间段地表电位在地表产生的影响。本次正演模拟资料可以用于推断注水推进的位置,流体的走向以及产状,对以后油田注水推进有很大的帮助。     

井地电位2.5维有限元数值模拟异常分析CSCD

从井地电位法满足的边值问题出发,利用有限元推导了井地电位2.5维的详细解法,并编制了相应的程序。然后利用该程序对一水平层状的地电模型进行了正演计算,并与解析解做了对比分析,验证了程序的正确性和有效性。在此基础上对均匀介质中分别存在高阻板、低阻板以及高阻板与低阻板同时存在的模型,进行了正演计算,得到了视电阻率拟断面图及点电流源在不同深度的视电阻率曲线分布图。结果表明,该方法能够对地下介质进行有效的探测,能够精确地确定异常体上边界、下边界的埋深位置。     

井地电位2.5维有限元数值模拟异常分析

从井地电位法满足的边值问题出发,利用有限元推导了井地电位2.5维的详细解法,并编制了相应的程序.然后利用该程序对一水平层状的地电模型进行了正演计算,并与解析解做了对比分析,验证了程序的正确性和有效性.在此基础上对均匀介质中分别存在高阻板、低阻板以及高阻板与低阻板同时存在的模型,进行了正演计算,得到了视电阻率拟断面图及点电流源在不同深度的视电阻率曲线分布图.结果表明,该方法能够对地下介质进行有效的探测,能够精确地确定异常体上边界、下边界的埋深位置.     

综合物探方法在四川庙坪石墨矿勘探中的应用

石墨矿具有低阻高极化的电性特征,其找矿标志较为明显.通过开展自然电场法、激电测深、可控源音频大地电磁测深等物探电法相配合的找矿方法,在四川庙坪石墨矿找矿中取得了较好的找矿效果.本文通过自然电场法测量在研究区发现自然电位异常场的电位负异常带3处,且异常带形态、规模与石墨矿及其矿化带吻合较好.激电测深测量控制了 Ⅱ号异常体...     

矿井直流电法全空间电场分布数值模拟及影响因素

矿井直流电法超前探测效果影响因素较多,为讨论井下不同因素对地下全空间电流场分布的影响,运用Ansoft Maxwell有限元软件,分别建立均匀介质、巷道开挖及低阻异常层状模型进行正演模拟。结果表明:受巷道开挖影响,全空间电场由同心环状分布变为螺旋状分布,且受巷道空腔影响,巷道顶板电场强度、电流密度明显小于底板,靠迎头一侧电流、电流密度在迎头附近出现跳跃增大,呈现电流集中现象。由于地电断面的存在,电场强度和电流密度在分界面处均发生折射现象。受低阻体的"吸引"作用,低阻体内部电流沿其走向流动,电场强度降低而电流密度升高;低阻体外部电场强度升高,电流密度降低;并在异常体边角处出现明显的电流集中现象。受此影响,整个区域视电阻率均有所下降。与理想状态等电位相比,由于巷道及异常体的存在,电场强度和电流密度差值等位线略有畸变,导致掘进迎头前、后等电位面距供电电极并不完全相等,掘进迎头前方小于后方。在实际运用直流电法进行巷道超前探测时,应综合考虑顶底板岩性、厚度及低阻体电阻率、规模及与迎头距离等诸因素对低阻体实际位置的影响。      

矿井层测深三维地电体异常规律研究

依据电磁场理论，构建地电模型，利用有限差分对矿井三维地电异常体进行数值模拟，得到异常体在电阻率不同、至巷道距离不同、及测点不同情况下的层测深曲线，并对其分布规律进行分析研究。通过模拟矿井三维地质异常体地电异常响应特征，并与井下实测层测深曲线对比和分析，论证了矿井三维地电体数值模拟的正确性。     

高程校正在自然电场法中的应用

自然电场法梯度测量是一种原理看似简单,但实际操作却较为困难的地球物理方法。自然电场法对物理性质差异较大的物体有着敏感的反应。自然电场曲线所包含的信息即包括了地下异常信息,同时又包括地形高程等影响信息。实践证明,对于高程变化较大的地区,自然电场曲线经过地形高程等校正之后,才能更为准确的反应地下异常信息。     

基于重磁场特征的敦化盆地构造格架研究

依据重力、磁力异常数据及其处理结果( 水平梯度模和斜导数) ,对敦化盆地边界、基底起伏、断裂位置及以火成岩为代表的磁性体分布进行了研究。盆地重力异常的分析和水平梯度模及斜导数的计算结果表明,盆地基底具南部凹陷、中央凸起和北部凹陷的“两凹一凸”的起伏形态特征,盆地内断裂以SW--NE 向为主,盆地为单断半地堑式盆地。依据航磁异常,将盆地划分为4 个异常区: 东北部磁异常区、中部低磁异常区、西南高磁异常区和西南边部相对低磁异常区。结合磁异常水平梯度模和斜导数的计算结果显示,以火成岩为代表的磁性体受SW--NE 向构造控制。     

起伏地表条件下三维直流电场拟解析近似方法

为了研究起伏地表条件下三维直流电场问题,基于全空间的拟解析近似理论,推导出起伏地表条件下三维直流电场的拟解析近似理论公式。将起伏地表条件下地下存在异常体时所产生的异常电场分为两部分,其中一部分为地下三维异常体所产生的体异常电场,通过对异常体的体积分求得;另一部分为由起伏地表所产生的面异常电场,可以利用对起伏地表地空界面的面积分求得。利用拟解析理论,对两部分异常分别推导体电反射函数和面电反射函数,得到起伏地表下电场积分方程的拟解析近似公式。该理论公式为解决起伏地表问题提供了一种思路,丰富了拟解析理论的应用,为直接进行正反演模拟、消除起伏地表对电法勘探的影响打下了基础。     

用异常电位边界单元法做电测深资料地形改正

求解异常电位的边界单元法对电测深资料进行地形改正,应用效果明显。在异常电位法中将异常电位与正常电位相加,得总电位,用这种方法得到的总电位比直接求总电位的精度高得多。      

基于时延三维电阻率反演的岩溶地下河管道空间分布识别物理模拟研究

岩溶地下河管道空间分布的识别对岩溶区的各类地球科学工作意义重大,文章阐述了采用时延三维电阻率反演技术,开展对地下河管道空间分布识别的研究,在室内灰岩介质下的物理模拟实验结果表明:对雨季管道充水和枯季管道干涸时采集的电阻率数据进行时延反演后,地下河管道的模拟三维空间分布被很好地突显出来,时延反演效果大大地优于对单次采集数据的反演效果,管道充填水时的反演效果次之,管道充填空气时的反演结果很难有效识别地下河管道的空间分布情况。物理模型试验成果可指导野外实践中对岩溶地下河管道的探测研究。      

隧道瞬变电磁克希霍夫偏移成像与地质灾害探测

隧道绿色施工不仅需要预报工作面前方突水突泥等低阻异常,更需要查明灾害体的地质构造,为灾害预警与防治提供保障。传统的瞬变电磁解释方法仅能够提供单一电阻率信息不能满足隧道地质灾害治理要求。因此,将虚拟波场成像技术引入到瞬变电磁隧道探测技术中,期望实现灾害体电性与结构综合解释。首先,根据波场变换原理将瞬变电磁数据转换到虚拟波场;然后,利用电阻率成像算法计算工作面前方电阻率建立虚拟波场速度模型,利用波动方程克希霍夫积分解进行波场延拓实现瞬变电磁虚拟波场偏移成像;最后,综合电阻率与偏移成像结果对工作面前方地质体进行解释,判断地质灾害体的电性与构造特征。分别采用充水溶洞、充水断层两类常见灾害模型对算法进行验证。充水断层模型电阻率成像结果可以识别工作面前方低阻异常,但是异常分布范围略有增加,且不易判断倾斜角度;而偏移成像结果有效地识别异常的边界位置且对应准确,更易容判断异常倾斜方向。充水溶洞模型电阻率成像结果可识别溶洞的低阻异常与位置,但是异常形态与实际模型略有偏差;偏移成像结果圈定了模型的前后边界且与模型吻合较好。实测数据偏移成像结果有效圈定了低阻异常位置与裂隙形态,预测结果与已知出水孔情况相符。理论模型与实测数据结果表明,虚拟波场克希霍夫偏移成像结果既包含地质灾害体的电阻率分布,又能识别灾害体电性分界面,为地质灾害预警与防治提供了丰富的地质信息。      

Numerical modeling of borehole-to-surface logging technology based on incomplete Cholesky conjugate gradient

For vertical line source, the total potential is divided into normal potential and abnormal one to eliminate singularity in this paper. Normal potential produced in homogeneous half-space is calculated by analytic method. While for abnormal potential produced by underground anomalous body, the finite difference method is used based on differential equation of abnormal potential. Further, the total potential is calculated and the forward is realized. Accordingly, incomplete Cholesky conjugate gradient that is introduced in this paper gives the analytical solution of equation, it converges more quickly while requiring less memory. It is an initiation to introduce a dipping bed model to indicate potential distribution produced by underground anomalous body.