电感性耦合对地电阻率交流观测的影响

地电阻率交流观测方法中存在电感性耦合效应,会影响观测值的准确性。理论研究表明电感性耦合效应与供电信号频率、供电线与测量线间距离以及线路间平行走线的长度等条件相关。为了探讨理论研究与实际观测的一致性,在江苏省高邮地电台进行电感性耦合效应对地电阻率交流观测影响研究的实验,实验通过改变观测电极间的布线,分析上述条件对地电阻率交流观测结果的影响。实验结果表明,减小平行长度、增大线间距离、减小供电信号频率均能够减小电感性耦合效应,此结果与理论分析一致。当供电信号频率低于0.5 Hz时,平行长度与线间距离的变化对电感性耦合效应的影响较小,可忽略不计;当供电信号频率大于1 Hz时,为降低电感性耦合效应的影响,需要随供电信号频率增加,减小线间平行长度或增大线间距离。     

地电阻率三维影响系数及其应用

采用有限元数值方法,计算了对称四极装置观测时测区介质对地电阻率观测的三维影响系数分布。计算结果表明,表层介质整体影响系数为正和为负时,表层介质各区域影响系数的分布形态相近,不同层状电性结构三维影响系数分布形态也相似。在地表二维平面,影响系数在供电电极和测量电极之间存在近似椭圆的负区域,其余区域影响系数为正。沿测线垂直剖面,影响系数在供电电极和测量电极之间存在近似半椭圆的负区域,其余区域影响系数为正。在三维空间上,观测系统布设于地表时影响系数为负的区域位于供电电极和测量电极间的近似半椭球区域,影响系数在靠近电极附近显著大于其余区域。在测区地表局部介质电阻率发生变化时,可依据影响系数分布定性地分析其对地电阻率观测的影响,为进一步实验和数值模型定量分析提供参考。     

电测井中电流参数对地层的分辨能力分析

常规电测井一般通过测量供电电极的电流和测量电极之间的电位差来计算围岩的视电阻率并划分地层界面,而忽略了对电流参数的利用。本文基于欧姆定律,通过供电电极电流的变化定性分析其周围岩矿石电阻的变化,进而用电流强度变化曲线识别地层属性。理论分析和试验结果表明,供电电极电流大小取决于电极的接触电阻,而视电阻率大小取决两个测量电极之间或供电与测量电极之间介质的电阻率总和,因此,电流比视电阻率对地层的灵敏度要高一些。绘制电流强度测井曲线可以准确划分地层层位,确定地层厚度,且不增加成本。     

临沂台深井电阻率异常变化与地震的关系

1.观测条件简述临沂台深井电阻率观测始于1979年7月。4口观测井呈东西向等间距排列,间距为7米,井深30米,供电、测量电极均置于井底。用DDC—2A型电子自动补偿仪测景电位差,用50mA的毫安表读取供电电流。     

深井电极交叉供电对自然电位的影响

通过实验论证平凉地震台深井电阻率观测自然电位畸变由电极交叉供电造成,讨论分析不同电极供电对自然电位的影响。结果表明:对测量极供电,会影响自然电位,不会影响电阻率测值;单极供电对自然电位的影响表现为阶跃突跳,并以指数形态恢复,恢复时间约10 h,干扰峰值与供电电流、供电时间等有关;对观测数据进行校正,取得较好效果。     

地表点电流对地电阻率观测的影响

<正>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,利用转换函数滤波器法计算电流大小、方位角、距离对地电阻率观测的影响。(1)计算方法。地电阻率采用对称四极观测装置,AB为供电电极,MN为测量电极,电极均位于地表,测区采用EW和NS两个相互垂直测向布极,中心点为O。选择理论对称四极装置的奥尼尔滤波器(O’Neill20),依据姚文斌(1989)利用转换函数滤波器法计算地电阻率表达式计算对称四极装置地电阻     

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.     

地电阻率交流观测中的电感性耦合效应特征模拟和分析

地电阻率交流观测方法能够有效抑制测区杂散电流的干扰,包括地铁、轻轨等城市轨道交通的干扰,但是由供电线路与测量线路间磁场的相互作用所引起的电感性耦合效应会对观测结果产生一定的影响.为研究电感性耦合效应的特征,本文建立了地电阻率交流观测的电感性耦合模型,同时计算了供电线路与测量线路间的互感系数.在此基础上,通过正演模拟分析供电信号频率、地电阻率值、供电线和测量线间距离以及平行长度等参数对电感性耦合效应的影响,并将电感性耦合模型应用于台站实际观测数据的分析中,验证模型的合理性.结果表明,电感性耦合效应随供电信号频率、供电线与测量线平行长度的增大而增大,随供电线与测量线间距离的增大而减小,随地电阻率的变化存在峰值;且模型预测的地电阻率值与台站实际观测值有较好的一致性.本文的研究结果为消除地电阻率交流观测值中的电感性耦合效应提供了理论依据和基本模型,为地电阻率交流观测系统的设计和建设提供参考.     

水平两层均匀介质中井下电阻率观测信噪比的理论计算

在点电源水平两层均匀介质模型下计算了在不同地电断面中观测时地表干扰电流源对观测的影响。得到:地表干扰电流源对地电阻率观测电势差的影响取决于地电断面类型和参数、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选择、电极埋深、干扰源避让有参考意义。     

大地等效电容量及其测量方法

在脉冲供电和正弦交流供电地电阻率观测研究中, 大地容性效应会引起测量误差。 本文按照电子学等效电路的方法提出了大地等效电容量的概念, 研究了大地等效电容量的测量方法, 为合理确定脉冲供电参数和减小交流地电阻率测量误差奠定了基础。     

偶极接地线对地电阻率影响的数值模拟

针对我国地震监测预报中地电阻率定点连续观测中存在的偶极接地线的干扰问题, 本文将台站区域地层简化为3层均匀介质模型, 将接地线等效为偶极接地的电阻体, 建立了接地线干扰地电阻率观测的耦合物理模型. 通过有限元分析软件ANSYS模拟分析不同电性断面情况下接地线对地电阻率观测的影响, 同时分析这种干扰的产生机理, 并结合实际观测中存在的干扰问题作了对比验证分析. 结果表明: ① 接地线使得供电电极产生的地下对称性电场分布发生局部调整, 从而影响地电阻率观测; ② 接地线对地电阻率观测的影响主要取决于线缆的位置及方位角的大小; ③ 适当增大电极埋深可以减小其对地电阻率观测的影响; ④ 电性结构的差异性决定干扰变化幅度的大小. 本文结果对相关台站地电阻率观测异常分析落实及干扰源避让和观测系统改造具有参考意义.      

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.     

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。     

阳原地震台地电阻率观测中的干扰及排除

阳原地震台地电阻率观测受外界影响严重,较大程度地影响了观测资料的精度,使资料质量大大降低。通过对外线路及周围环境的深入分析与研究,发现影响地电阻率精度的因素有漏电、电极老化、供电电源正反相供电不稳定、降雨、风扰五方面。文章针对上述干扰因素,介绍相应的排除方法,对提高观测资料的精度和质量具有重要意义。     

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.      

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。     

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。     

大地电场铅电极的研制

张家口地震中心台经过多次试验,成功研制了大地电场铅电极,采用新型的电极孔成孔方法及埋设技术进行了试验观测,从实验数据中可以明显看到地电场的日变形态。该电极具有制作工艺合理、电极差较小、稳定性能较好、噪声低、使用寿命长、易于保存和使用方便等特点,不仅可以满足大地电场长期定点观测的要求,还可以用于地电阻率观测,亦可作为地震电磁扰动观测中的电极传感器。铅电极应用前景广阔。     

地电阻率交流观测中信号检测方法研究

目前我国地电阻率观测台站受地铁、 轻轨等干扰的情况越来越多, 严重影响地电阻率观测数据质量. 地电阻率交流观测方法被认为是一种可以解决此类干扰问题的有效方法. 本文首先介绍该观测方法的理论基础; 然后采用数值模拟方法对实际观测过程进行模拟, 给出在不同参数条件下, 分别采用数字滤波器法、 频谱分析法和相关检测法进行信号检测所得到的相对误差和相对均方差结果; 最后, 通过对3种信号检测方法进行比较和分析, 给出频谱分析法在地电阻率交流观测中可以作为最佳信号检测方法的建议, 为地电阻率交流观测系统的研制提供理论参考.      

三维电阻率成像技术的研究

电成像、电测深、电剖面法是目前3种最基本的电阻率探测技术.三维探测的观测系统主要有地表和钻井-地表这两种不同类型的测量.前者的电极阵列成矩形网格状,多采用单极-单极观测装置以增大探测深度,技术难点在于远电极的设置往往会带来难以消除的地电噪音,限制了单点电位测量的精度和应用范围;后者在油田生产的中后期的分层注水以及核废物注浆处理过程中,需要确定流体或者浆片的运移与分布,取深钻井的钢套管作为一个供电电极,形成垂直线电流源,再以钻井为中心对地表的环状网格进行二极或三极测量.可以取得视电阻率和自电位两种测量,得到三维电阻率和异常电荷概率分布的图像.