三维侧向测井电极系设计及其响应模拟(英文)

本文提出了一种将高分辨率阵列侧向和方位电极系综合在一起的三维侧向测井电极系3D-LS,该电极系具有径向、纵向和周向探测能力。通过有限元数值模拟计算,考察了井眼尺寸、冲洗带电阻率、侵入深度、层厚及围岩电阻率对六种不同探测模式的影响,确定了电极系尺寸和探测特性。分析伪几何因子,低侵时电极系的探测深度最深可达1.5m,其值接近斯伦贝谢双侧向电极系深探测深度,而大于高分辨率方位侧向成像仪深探测深度,并且三维侧向测井电极系可提供多条径向不同深度曲线,可更好地描述地层侵入剖面。无限厚地层条件下,方位电极可识别出厚度0.1m的异常体,利用方位侧向曲线半幅点对应异常体厚度判断,对异常体纵向分层能力可达0.5m。高阻背景下,异常体的电阻率越低,越靠近井眼,方位越大于15度,越易被方位电极探测。数值模拟结果为后续三维侧向测井电极系的研究奠定了基础,对低阻异常评价具有一定的指导意义。     

电阻率层析成像和激电测深对栾川铅锌矿的联合勘探

在栾川铅锌矿的物探工作中，采用了电阻率层析成像和激电测深两种方法，电阻率层析成像法采用温纳装置或偶极装置，电极数量和极距视情况而定，主要调查工作区内隐伏构造情况，激电测深采用对称四极测深法，最小AB／2距为3M，最大AB／2距为500M，主要研究激电测深参数的变化规律，对于含矿构造而言，激电参数呈异常高值反映，视极化率在15－40％，两种方法的联合应用，具有快速而准确的特点，在探矿工作中取得了良好的效果。     

江苏海安顾庄观测站井下地电阻率观测影响系数分析

根据地电阻率影响系数理论,分析了江苏省海安顾庄观测站井下地电阻率台站在对称四极地电阻率观测时,每层介质的影响系数随深度和极距的变化情况,并对该台站的观测装置系统进行评估。结果表明：(1)与地表NS向观测相比,海安顾庄观测站井下观测装置能较好地抑制地表干扰;(2)海安顾庄观测站井下观测的供电极距■在100～235m,电极埋深H在28～34m较合理。该分析结果可为具有类似台址电性结构的地电阻率台站实施井下观测提供一定的参考。     

EH4在危机矿山隐伏金矿体定位预测中的应用研究

EH4连续电导率成像仪是快速高效的第四代数字化大地电磁探测仪器,基本配置(10Hz～100kHz)能测量地表向下1000m深度范围内地质体的连续视电导率值,我们对25个不同类型金属矿床进行了隐伏矿定位预测,取得了显著的效果.2D模式图能清晰地反映不同电性体的精细电阻率结构,经钻孔验证后显示:(1)火山晚期热液型金矿床,很好地反映了火山机构控矿的漏斗状形态,体现了矿体的垂向延深大于水平延长的成矿规律,矿化异常的电阻率较低(1～150Ω·m);(2)剪切带型金矿床,明显区分了矿化蚀变构造带和围岩,确认矿化异常在围岩中呈脉状分布,电阻率小于260Ω·m;(3)隐爆角砾岩型金矿床,清晰地反映了隐爆角砾岩体控矿所形成的对称矿(化)体,区分了隐爆角砾岩体和矿化蚀变带,矿化异常的电阻率较高(1000～2000Ω·m).     

坑道直流电阻率超前聚焦探测的影响因素及最佳观测方式

本文在简要介绍坑道超前聚焦探测原理的基础上,对坑道直流电阻率超前聚焦探测的影响因素及最佳观测方式进行了研究.通过有限元法对不同尺度的坑道、不同距离的旁侧异常体以及不同观测方式等条件下的地电模型进行了模拟计算.结果表明:旁侧异常体距离坑道越近,对异常曲线影响越大;坑道大小对超前聚焦的影响可忽略.在压制旁侧干扰方面A-M-A0装置要优于A-M装置,实际工作中应尽量增大供电电极距A0A,并使测量极距A0M与供电极距A0A满足A0M/A0A=0.6关系时,可达到最佳探测效果.     

井下地电阻率观测中地表电流干扰影响计算

本文把地电阻率台站地下介质简化为水平三层均匀介质模型,以点电流模拟地表干扰电流,针对对称四极观测装置,计算了在不同电性结构中的不同深度观测时,地表电流干扰源对对称四极装置地电阻率观测的影响,计算得到:地表干扰源对电阻率观测的影响取决于电性结构的类型和层参数、供电电极和测量电极的埋深以及避开干扰源的距离.本文研究结果对实施井下电阻率观测中台址电性结构的选择、电极埋深、干扰源避让距离等有参考意义.     

三维地电模型数值模拟中视电阻率真假异常特征分析

本文概要介绍了三维数值模拟中双网格系统的剖分方法,并通过几种典型模型的有限单元法三维数值模拟计算（网格单元电导率分块均匀、电位三线性变化）,充分揭示了对称四极电阻率测深法三维地电模型视电阻率真假异常的分布规律,分析了产生真假异常的原因,并研究了真异常的形态与引起真异常的地质体位置的关系。     

钻井-地表电极联合电阻率观测装置的异常特征研究

本文利用有限单元法对多种钻井-地表电极联合电阻率观测装置在球体、直立板和水平板体等典型地质体模型上的异常响应进行正演计算,并分析其异常特征和分布规律.计算结果表明利用井中和地表电极的联合观测方式进行地下介质探测,可在兼顾地质体的水平分辨能力的同时,提高电阻率测深在垂向上分辨率.就水平分辨率而言,四极（偶极）装置对地质体的水平定位能力最强,井-地三极装置次之,地-井三极的分辨能力最差.就垂向分辨能力来说,各种观测装置的分辨率相差不大.     

井下地电阻率观测中布极参数的确定方法

为压制地电阻率浅层干扰、突出深部以地震预报为目的的有用信息,选取了小江断裂中段一个场点作为实例,研究了井下地电阻率前兆观测中确定电极埋深、电极间距等布极参数的方法。结果表明:选择井下电阻率观测布极参数时要考虑影响系数和探测深度2个主要因素,即地下潜水位面以上各地层的影响系数应远小于深部各层,探测深度范围内最底层(受孕震影响最大的层)的影响系数应远大于其它各层,观测系统的探测深度最好不小于已有震例指示的地电阻率观测系统的探测深度。按照该方法选择了所给场点的井下电阻率观测布极参数,即电极埋深200 m、供电极距1 050 m、测量极距350 m,按对称四极布置,可获得最佳观测效果。     

井下地电阻率观测的探测深度初步研究

对井下地电阻率观测的探测深度进行了研究,计算了均匀半空间和给定结构参数的水平层状介质模型在不同装置电极埋深下的探测深度,分析了探测深度与装置电极埋深和介质电阻率结构之间的关系,得到如下结果:①与地表观测相比,在供电极距为1 km左右时,探测深度随装置电极埋深的增大而增大,且增大的速度与装置电极埋深密切相关;当装置电极埋深h < 100 m时,探测深度的增大速度远小于装置电极埋深h≥100 m时. ②当装置电极埋深h < 50 m时,与地表观测相比探测深度增加很小,不超过10 m;当装置电极埋深相同时,供电极距越大,与地表观测相比探测深度增加得越小. ③对于水平层状电阻率均匀分层结构,在装置电极埋深相同的情况下,下伏低阻结构的探测深度显著大于下伏高阻结构.本文的研究结果表明,为了观测到深部电阻率的变化情况,首先需要查明测区电性结构,再进行综合分析,以确定井下地电阻率观测的装置电极埋深,其结果为深部电阻率变化研究提供了理论基础.      

平凉台井下地电阻率观测影响系数分析

根据地电阻率影响系数理论,以平凉台4层电性结构为例,分析了井下对称四极地电阻率观测影响系数随深度和极距的变化。结果表明:对于固定的观测极距,影响系数与电极埋深之间的关系复杂;通过计算各层影响系数的大小,认为平凉台井下观测对地表及浅层干扰有较好的抑制作用,其分析结果可为在类似台址电性结构中实施井下地电阻率观测时选择电极埋深和供电极距提供参考。     

掘进巷道直流电法四极装置超前探测的模拟及应用研究

为研究矿井直流电法四极装置在掘进巷道超前探测中的效果,本文以矿井直流电法超前探测原理为基础,通过分析COMSOL Multiphysics点电源正演模型模拟值与理论值的误差,验证了COMSOL Multiphysics研究直流电法超前探测的可靠性与可行性;建立巷道超前探测三维地电模型,通过正演模拟,分析了巷道空腔对数据的影响,对比了二极、三极装置与四极装置的探测效果及对不同距离低阻体的响应特征;基于相似性原理构建物理模拟实验,绘制了超前探测视电阻率等值线图,研究了四极装置对迎头前方不同形状、距离异常体的实际探测效果.研究结果表明：直流电法四极装置能够对迎头前方低阻体产生异常响应,探测数据剔除巷道空腔影响后,能够精准识别出异常体的横向位置;并且相较于板状异常体,四极装置对球状异常体的超前探测效果更好．通过将直流电法四极装置超前探测应用于工程实例中,经钻探验证与探测效果一致,说明该技术具有很强的实用性和推广性．     

海水-地下水交换过程电阻率层析成像法监测效果模拟分析

近岸地下河口是海水-地下水交换的重要场所,对海岸带地下水环境产生重要影响.电阻率层析成像法作为一种实时、快速、高效的原位监测方法,能够刻画、描述潮汐过程不同阶段海水-地下水相互作用过程.为了探讨电阻率层析成像法对海水-地下水交换过程的探测效果,根据典型近岸地下河口水文地质模型和研究团队前期研究成果,构建潮汐过程不同阶段地层电阻率模型,模拟潮汐过程不同极距、不同探测装置条件下的理论探测效果.研究结果表明,使用ERT进行海水-地下水交换过程研究时,采用偶极装置取得的探测效果优于施伦贝格装置;目标异常体的尺寸与电极极距的比值越大,ERT探测效果越好.在本研究中,当目标异常体厚度-极距比大于等于0.55时,能够划分目标异常体的分布范围;当厚度-极距比大于等于1.1时,取得较好探测效果;当该比值继续增大时,探测效果变化并不明显.     

综合地球物理方法在某金多金属矿区找矿中的应用

某金多金属矿区地表矿化痕迹较多,矿化体和围岩物性差异明显,为了准确查明区内矿体的空间分布以及控矿构造,在该区实施了对称四极装置的激电扫面和EH4连续电导率测深工作.激电测量获得了总体呈NE走向、与地表矿带对应的中高视电阻率(?s)及中高视极化率(?s)矿化异常带.异常带西窄东宽,矿化集中在测区327°向测线800～1350 m处;在与已知矿体对应的?s-2高极化率激电异常开展的EH4测深工作结果进一步确定了深部成矿潜力:含矿构造延深可达500 m,具有低阻异常特征,倾角近直立.激电扫面和EH4测深相结合的综合物探方法在该区达到了查明矿体分布规律、控矿构造的目的,是有效的多金属矿找矿方法之一.     

频率域航空电磁法一维正演与探测深度

计算了偶极一偶极方式均匀半空间的频率域航空电磁响应及层状模型的相对异常响应,阐明了大地电导率、磁化系数,以及飞机飞行高度、探测装置、收发距对电磁响应的影响,计算结果说明了频率域航空电磁法的探测能力和探测条件．分析了三层模型的相对异常响应,给出了基于层状模型确定探测深度的方法．在水平共面方式下,收发距8m,飞行高度30m时,在3～4ppm噪声水平条件下,100Ωm大地探测深度为120m．     

井下地电阻率观测影响系数分析——以江宁地震台为例

采用水平层状均匀介质中点电源位于任意深度时的电位解析表达式,以江宁台3层电性结构为例,分析了井下对称四极地电阻率观测时各层影响系数随深度、极距的变化,并结合探测深度探讨了实施井下观测时影响系数在选择供电极距和电极埋深时的作用。结果表明,对于"K"型电性结构,江宁台井下观测对地表、浅层干扰有较强的抑制作用,其短极距观测对地表、浅层干扰的抑制能力显著优于长极距观测;长极距观测在电极埋深H小于100m时对地表介质季节性的干扰具有放大作用;浅层影响系数一定时,电极埋深和供电极距需同时增加;江宁台井下观测供电极距AB/2取100～150m、电极埋深H为250m较为合理。     

走航式电法快速探测技术

以传导类电法勘探原理形成的走航式电法快速探测技术,采用迫近目标体的水下单极供电、多个测量电极线性排列测量电位的方式对水底隐患或掩埋良导目标体进行探测.利用ANSYS软件进行有限元数值模拟的结果表明:探测顶部离水面14m、半径5m的良导球体,当与水平电极系所在直线重合的测线过球顶正上方且距球心9m时,电位相对异常极大值超过8%;水槽物理模拟结果与数值模拟结果很好地吻合,综合验证了走航式电法快速探测技术的有效性.所测数据无需视电阻率转换,同时整套测量系统具有装置灵活与测量快速的特点,适合对江河堤坝和库区渗漏隐患以及水底金属结构物进行快速探测.     

不同观测方式下基于伴随矩阵的2.5D全通道电阻率反演研究

全通道电阻率层析成像是采用除去2个供电电极其余接地电极全部采集数据并参与反演计算的一种电阻率成像方法.相比较传统的对称四极测深、斯伦贝谢、偶极-偶极、单极-偶极、单极-单极等勘探方式来说,全通道采集得到的数据可以更好地覆盖目标地质体因此可以更准确地确定介质的电阻率.本文基于有限差分方法求解二维静电场方程和基于伴随方法计算非线性灵敏度矩阵,并利用牛顿共轭梯度反演方法实现全通道电阻率层析成像.理论模型的正演和反演表明了算法的可靠性.与常规四极电阻率法采集方式相比,全通道电阻率法具有更好的分辨率及更灵活的布极方式.在此基础上,着重分析了各种观测装置的有效勘探范围和成像分辨率.本文的研究可以有效指导电阻率法勘探观测装置形式的设计与选取,更好的解决实际工程地质问题.     

地表点电流对地电阻率观测的影响

将地电阻率台站地下介质简化为水平层状均匀介质模型,以点电流模拟地表干扰电流源,针对对称四极观测装置,计算干扰源电流增减及位置变化对地电阻率观测的影响。结果表明,地电阻率的受干扰程度取决于地表干扰点电流的大小、在测区的方位及距中心点的距离。     

综合物探方法在碳质灰岩库区岩溶渗漏带调查中的应用研究

桂林市全州县洛潭水库常年处于不能正常蓄水状态,水量少,水位浅,为了查明桂林市全州县洛潭水库岩溶渗漏带发育的位置,为帷幕灌浆提供依据,笔者采用综合物探方法对库区进行研究,研究结果表明:受碳质灰岩影响,高密度电法及跨孔电阻率透视对低阻异常体辨识度降低,高密度电法低阻反演异常体范围变大,α2装置对低阻异常体的分辨率小于β装置,跨孔电阻率透视在低阻异常段电阻率等值线容易形成圈闭现象;在碳质灰岩地区,地震折射法、地震反射法及微动法受碳质影响小,采用该三方法组合的方式能较好的确定岩溶渗漏带发育的位置及分布范围;1号岩溶渗漏带分别通过7-2测线515~534 m测点段及大坝钻孔ZK1~ZK2,7-2测线534~592 m测点段为1号岩溶渗漏带隐患区;2号渗漏带分别通过7-2测线655~672 m测点段及大坝钻孔ZK7~ZK8,钻孔ZK6~ZK7为2号岩溶渗漏带隐患区,1、2号渗漏带主要为裂隙渗漏.