西藏羊八井地热田SOTEM探测及热储结构分析

西藏羊八井地热田是世界上著名的高温地热田, 历经四十多年的开发利用, 浅部地热资源日趋萎缩, 亟需开发深部高温地热资源来维持地热发电或新增装机容量.深刻了解断裂分布特征、地热流体的升流通道, 对于开发深部高温地热资源具有十分重要的意义.我们在羊八井地热田实施了6条电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)探测剖面, 通过反演获得了2 km深度范围内地层的电性结构.结合现有的构造地质、地球物理、地球化学、钻孔测温等资料, 取得了如下新认识: (1)确认F14断裂是地热流体从地热田北区向南区运移的主通道; (2)深部地热流体的上升通道出现在北区硫磺沟, 中尼公路附近下伏渗透性较差的基岩阻挡着地热流体在深处从北区向南区的侧向流动; (3)南区深处存在一个富水区, 汇聚着来自唐山的大气降水和冰雪融水, 与正在开采的浅层热储水力联系较弱; (4)在南区实施尾水回灌, 难以实现维持热储压力、延长地热田开采寿命的目的.

     

SOTEM一维等效源反演方法

电性源短偏移距瞬变电磁法( SOTEM)是一种探测深度大、精度高的瞬变电磁工作形式,一维反演是目前SOTEM数据处理解释的主要手段。从电性源瞬变电磁场的扩散理论出发,研究了针对SOTEM的一维等效源反演方法。研究表明,传统的等效源反演方法对于实施近源观测的SOTEM并不完全适用,在早期会造成反演电阻率严重偏离真实值的情况。针对上述情况,提出了采用全期视电阻率进行校正的方法。理论模型的计算和河北某金矿的实际应用表明,经过校正后的反演算法在全期内都能很好地反映地层的真实电性分布。     

接地导线源电磁场全域有效趋肤深度

为了更好地推进广域电磁法的发展和应用,本文以接地长导线源为例,研究了可控源电磁场全场域的有效趋肤深度.利用频域电偶极源在均匀半空间产生电磁场的闭合表达式,计算了不同电磁场分量定义的有效趋肤深度,并讨论了在不同频率、不同偏移距、不同电导率情况下,有效趋肤深度的变化特性.根据有效趋肤深度随偏移距的变化特征以及与平面波趋肤深度之间的关系,利用多项式拟合的办法在五个不同频率范围内给出了适用于全场域的有效趋肤深度快速估算公式.研究结果表明：不同分量定义的有效趋肤深度是不同的,但是它们随偏移距、频率、电导率等参数的变化趋势是类似的,而且在一定范围内都趋近于平面波趋肤深度.理论模型的研究表明,有效趋肤深度可以作为测量参数选取和数据解释工作的参考依据.     

接地源瞬变电磁短偏移深部探测技术

对于接地源时间域瞬变电磁法,当选取适当的激励波形后,可将辐射场与自有场分离开来, 实现频率域电磁法无法实现的近源深部勘探;水平分层大地的解析分析表明,随着偏移距的缩短,接地导线源的场对地层的反映变得更为灵敏;时间域瞬变电磁法的探测深度主要由观测时长决定.基于接地源近场测深的优越性,作者提出短偏移瞬变电磁探测技术并首次命名为SOTEM, 采用了1000 m的偏移距对埋深为1400 m的某盐矿溶腔进行探测, 在全期视电阻率-深度剖面上圈定的溶腔分布被钻孔所揭露, 验证了SOTEM方法的探测能力.该方法为大深度、高分辨探测地下矿产资源提供了新的技术手段.     

电性源地-井瞬变电磁法全分量响应特性与探测能力分析

结合地面电性源瞬变电磁法（TEM）探测深度大和地-井TEM探测精度高的优点,本文提出对电性源地-井TEM进行研究.基于一维正演理论,本文对电性源在地下激发的六个电磁场分量的扩散、分布特性和探测能力进行分析研究.研究结果表明地下瞬变场各分量的分布特征与地面情况类似,但是对地层的探测能力与地面情况存在较大差别.各分量的探测能力与它们的扩散特性有关,其中受积累电荷作用,垂直电场Ez和水平磁场Ḣx分量对目标层的反映最为明显,Ex和Ḣy分量在地下扩散时受"返回电流"的影响会出现变号现象,使得异常体带来的影响被掩盖,不易被分辨.本文研究结果为发展电性源地-井TEM的施工技术、数据处理与解释,建立了相应的理论基础,获得了对该方法的初步认识.     

SOTEM法在城镇强干扰环境下的应用——以坊子煤矿采空区为例

瞬变电磁法(TEM)是煤田采空区探测的主要手段之一。然而,当采空区埋藏较深或测区内建筑物密集时,传统回线源装置往往难以满足探测需求。电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)由于采取近源观测,具有信号幅值高、信噪比强、探测深度大、施工方便高效等优点,具有更好的适用性。潍坊市坊子煤矿的采空区埋藏深度约500 m,且大部分区域落于房屋密集分布的村庄内,为有效探测蒋家村下采空区的分布及影响范围,采用SOTEM法开展探测工作。在村庄外围布设发射源,利用轻便接收装置在村内接收信号,克服了建筑物障碍问题。利用小波去噪及五点圆滑技术对强干扰数据进行滤波处理,然后利用OCCAM法对数据进行一维反演。结果表明,本次SOTEM探测深度达到800 m,成功圈定出低阻采空区的分布范围,并得到钻孔验证。     

半航空电磁法全流程低噪声关键技术研究

半航空电磁法（SAEM）是一种有利于在复杂地形地表条件下高效、低成本开展探测的新兴方法,尤其适合我国国情.SAEM数据受多种系统内外部噪声影响,信号质量不佳;传统去噪方法针对不同噪声逐一处理,步骤多、主观因素强.针对上述问题,本文考虑同时在压制噪声来源与增强去噪方法两方面做工作,提出一套全流程低噪声解决方案：采用降噪搭载结构抑制主要外部噪声,低噪声混合放大电路抑制主要内部噪声,基于深度学习的一站式去噪方法克服主观因素影响,从而在整个SAEM观测与处理流程上实现低噪声.测试表明,在地形复杂、气流条件复杂地区,所研发的SAEM系统可稳定工作,数据可靠性一致性高,未来有望为我国资源探查、深部工程等工作提供更为有力的支撑.

     

瞬变电磁探测系统(CASTEM)试验对比——安徽颖上大王庄铁矿

为推进国产电磁勘探设备的高端化进程,自主研发了CASTEM瞬变电磁系统.在前期系统开发、测试及集成基础上,开展野外试验研究,以检验CASTEM系统的稳定性及探测能力.选择已取得显著勘探成果的安徽颖上县大王庄铁矿进行试验,试验内容包括大功率发射机性能、接收系统噪声性能、实测响应曲线和反演效果,并与国际高端瞬变电磁仪在上述几方面进行了对比.试验结果表明CASTEM系统的各项指标性能稳定、可靠,已达到国际先进水平;探测成果与高端瞬变电磁仪器探测成果以及钻孔资料相吻合,表明CASTEM系统可以用于深部勘探.     

广域电磁法中垂直磁场分量的分析与应用

接地导线源产生的频率域垂直磁场具有对地层敏感、垂向分辨率高、高阻穿透能力强、随收发距增大信号衰减迅速的特点。在接地条件较差、地形起伏很大的区域,测量水平电场和水平磁场的传统CSAMT工作方式不易实现,而测量垂直磁场是一种有效的测深方式。笔者从广域电磁法的原理出发,首先对频域垂直磁场的特性进行了分析,然后利用迭代法求取适用于全场区的视电阻率;将这种测量垂直磁场的广域电磁法工作方式应用于某冻土层地区的金属矿探测,取得了很好的效果。     

水平大定源回线瞬变电磁任意点一维正反演

大定源回线装置是瞬变电磁法(TEM)的一种工作装置,在框内外皆可进行观测,探测深度大、施工效率高。但受传统中心回线装置数据处理方式限制,当前大定源回线装置仅在发射线框中心一定区域内观测信号。基于电偶极子叠加方式,实现了发射线框内外任意位置电磁场的精确计算,并基于此分析了大定源回线装置产生的一次场和二次场的分布与扩散特征;随后利用OCCAM算法对发射线框内外任意点的响应进行一维反演,并通过一维层状模型对该方法的有效性进行了验证。结果表明,采用本文提出的正反演方法可以实现大定源回线装置发射线框内外任意点地下电性结构的准确反演。最后,将本文提出的正反演方法用于湖北省荆州市某机场的实测大定源回线装置实测数据处理中,取得了可靠的成果。