电性源瞬变电磁快速反演解释方法

电性源瞬变电磁法是俄罗斯等国家油气勘探的主要手段,国内相关解释和应用技术研究较少.在现有条件下,瞬变电磁法观测的是场源变化在接收线圈里产生的感应电动势,但是利用感应电动势计算全区电阻率往往出现双解或无解现象.实际计算中将实测的感应电动势转换成磁场,利用磁场计算全区视电阻率和电阻率反演.目前瞬变电磁反演主要采用“烟圈”反演方法,“烟圈”反演方法把感应涡流场在地表引起的磁场看作为地下各个涡流层的总效应,并认为近似等效于向下传播的一个个简单的电流环,地表瞬变电磁响应可以由某时刻地下的镜像电流环作为源来进行计算.文中给出电性源瞬变电磁测深一维“烟圈”反演解释方法的基本原理、计算方法和应用实例.     

瞬变电磁法在探测煤矿采空区及其积水区的应用

瞬变电磁法是目前工程勘察中应用较广的物探方法之一。该方法观测纯二次场,故分辨率高,可分辨出地下规模较小的不均匀体,尤其对低阻地质体反应灵敏。在山西七岭煤矿边界老窑采空区探测中,基于采空区及其积水区与完整围岩在视电阻率值上的明显物性差异,利用瞬变电磁法在视电阻率值上的相对低阻异常来圈定采空区及其积水区,为准确划分煤矿采空区及其积水区的位置提供依据。     

电磁法在地下水探查中的应用

由于岩石的电阻率参数对地下岩石内孔隙流体含量及其连通性有很好的反映,所以近年来用电磁法探测地下电阻率分布的技术,被广泛应用于地下水的探查中。本文介绍了利用瞬变电磁法（TEM）和大地电磁法（MT）分别在不同深度范围探查地下水的两个实例。结果表明,依据勘探目标层深度的不同,选择适宜的电磁方法,进行地下水的探查,可以获得关于地下水赋存状况的信息。     

大定源瞬变电磁法三维正演程序开发

大定源瞬变电磁法是应用比较广泛的电磁激发方法之一,本文介绍了其三维正演程序的开发。首先从麦克斯韦方程组出发,通过讨论边界条件、初始条件和场源计算等问题,建立起地下半空间介质中电磁场与电阻率分布之间的关系方程。再论述求解地下半空间介质中电磁场的三维交错网格有限差分法。然后利用有限差分法完成大定源瞬变电磁法三维正演模拟程序的开发,并详细介绍了程序的流程。最后以均匀半空间模型为例来进行数值模拟,得出结论与实际相符合。利用该程序还可以设置各种三维地电模型来进行数值模拟,从而为野外勘察提供指导,为室内资料处理提供依据。     

任意形状水平电性源瞬变电磁全区视电阻率计算

传统电性源瞬变电磁法的资料解释多采用反函数迭代法计算长直导线源的全区视电阻率,该方法计算效率低,适用性有限。考虑到野外实际工作中水平接地导线源形状可能发生变化,给出了一种适应于复杂电性源发射的全区视电阻率定义方法。首先,利用电偶极子叠加原理得到了任意形状水平电性源瞬变电磁场的表达式; 接着,研究了均匀半空间下磁场强度及其时间导数的平移特性,通过理论公式推导给出了基于两种方式定义的全区视电阻率计算方法,该方法无需迭代,计算精度高、速度快; 最后,通过设计几种不同的地电模型,验证了用该方法求取全区视电阻率的可行性及有效性。结果表明:全区视电阻率能够很好地反映目标体的地电断面信息,对于低阻异常体的分辨能力要明显优于高阻异常体; 相比于磁场强度,用磁场强度时间导数定义的全区视电阻率有更大的异常幅值,且更接近地层的真实电阻率; 另外,全区视电阻率只与地层的电性结构特征有关,与装置的收发距无关。在对陕西省渭南市华州区华阳乡的实测数据处理中,将观测的二次感应电压转换成磁场强度时间导数,再运用平移算法求取全区视电阻率,取得了较好的应用效果。     

拟三维超浅层瞬变电磁在岩溶塌陷地区中的应用

浅层勘探一直是电磁法领域的难点之一。基于等值反磁通原理的瞬变电磁法通过将接收线圈置于反磁通平面,消除其暂态过程,接收纯净地下二次场,实现浅层勘探。从等值反磁通瞬变电磁法原理出发,立足于在实际铁路工程岩溶塌陷地区中的应用,通过拟三维数据重建瞬变电磁反演资料,直观准确地展示塌陷腔体立体结构特征,成功实现中国西南岩溶地区拟三维超浅层瞬变电磁勘探。     

储层电各向异性模型的瞬变电磁响应

采用数字滤波算法对储层电各向异性模型的瞬变电磁响应进行数值模拟,首先在频率域计算出各向异性模型的电场响应,然后利用正弦变换将计算结果转换到时间域。通过对电偶极子源激发下的层状各向异性模型的瞬变电磁场进行计算,结果表明:对薄互层模型而言,当中间薄层为高阻时,视电阻率曲线在晚期随各向异性系数的增大而抬升,且各向异性的影响大于厚度的影响。当中间薄层为低阻时,各向异性系数对视电阻率曲线无影响。这对指导瞬变电磁对油藏勘探具有重要意义。     

灰岩溶洞发育区浅层瞬变电磁法找水效果

我国南方大部分地区为喀斯特地貌．灰岩出露．溶洞发育,地表持水性差,但地下暗河发育。本文介绍应用浅层瞬变电磁法进行岩溶水勘探的方法试验。试验中采用了旁侧效应小的中心回线测量方法．数据处理采用了时间域电阻率成像算法,获得了较高分辨率的电阻率剖面．在三条处理的剖面中发现了五个异常体．并按异常体的大小进行了等级划分。根据电法勘探的结果和水文资料综合分析．在一号异常上钻井至75m深处出水。说明应用浅层瞬变电磁法进行岩溶水勘探是可行的。     

瞬变电磁法在探测煤矿采空区中的应用

瞬变电磁法是目前工程勘察中应用较广的物探工作方法之一。该方法观测纯二次场,故分辨率高,可分辨出地下规模较小的不均匀体,尤其对低阻地质体反应灵敏。采空区地层有其独特的地电特征,可以利用瞬变电磁法进行探测。笔者将瞬变电磁法用于新汶某煤矿边界老窑采空区探测及河北某城镇采空区圈定,均取得良好的效果。     

瞬变电磁法在抗旱找水中的应用

在云南石灰岩地区进行抗旱找水勘探中,基于富水断层破碎带与完整围岩在视阻率值上的明显物性差异,利用瞬变电磁法在多测道剖面上的双峰异常及等视电阻率值上的低阻异常来圈定富水区,为钻孔位置确定提供依据.     

瞬变电磁探水雷达研究

隧道掌子面探水问题,是交通隧道、采矿业、地下空间开发行业一直未解决的难题。由于不同地质环境各种蓄水构造的复杂性,使得以地球物理方法为主的地质预报技术面临着挑战。地震反射法对构造敏感,电法对水敏感,但常规电法由于装置问题很难在隧道掌子面施展。地质雷达由于高频微波段穿透能力的局限性,使得在隧道掌子面探测深度有限。瞬变电磁法利用不接地回线,以其自身的方法优势已广泛应用于隧道掌子面的地质预报中。首次利用浅层瞬变电磁法原理、定源回线装置、全期视电阻率计算、雷达波谱图像处理等技术,研制了相应瞬变电磁探水雷达,并在隧道掌子面、地面岩溶探查方面进行工程应用,验证了浅层瞬变电磁法在地下水探查中的应用效果。     

地下瞬变电磁法全区视电阻率二分搜索算法

全空间全区视电阻率的求解方法是地下瞬变电磁理论研究的重要组成部分,为探讨二分搜索算法在井下资料处理中的适用性和精确性,将地面瞬变电磁法二分搜索算法引入至地下,并采用理论数据和实测数据进行对比分析。结果发现,全空间感应电动势随着电阻率增大具有单调递减规律,满足采用二分法求解的前提条件;全区视电阻率二分搜索算法具有较高的精确性,与全空间电阻率的最大误差仅为0.032%,且计算过程稳定、快速,单测点计算仅需十几秒钟便可获得唯一解。研究成果将为地下瞬变电磁法资料解释提供更多参考。     

EH-4在尼日尔沙漠地区找水中的应用

在沙漠地区找水,首先需要对工区地电特征有全面的了解,传统物探的做法是通过电阻率测深了解地层的地电特征,对于测量面积较大的工区,点阵式布设测深点才能全面掌握工区地电特征,由于沙漠地区地表干燥,电极接地困难,每个电极接地都需要提前挖好电极坑并浇盐水,这使得测深工作效率降低,劳动强度增大,工期时间长,已不能满足项目需求。利用EH-4点阵式电磁测深取代传统电法勘探,能够客观反映出地下各个深度的地电断面特征,且该方法工作效率高、劳动强度小、工期时间短,是沙漠地区物探找水的一种有效方法。     

瞬变电磁法在城区建筑基坑中的防空洞探测

防空洞探测属于地下洞体探测中的一种特殊工程地质问题.选用小线框瞬变电磁法应用于地下空洞的探测,对于施工区地表有较强的适应能力,工作效率较高.其数据处理解释采用全期定义将实测瞬变衰减曲线转换为视电阻率一深度曲线,根据地下空洞的瞬变电磁响应特征分析等视电阻率曲线的形态来确定空洞体存在,证明了在城区建筑基坑中采用小线框瞬变电...     

巷道对全空间瞬变电磁场影响的边界元数值模拟

巷道空间对全空间瞬变电磁场的影响特征是矿井瞬变电磁法中尚未妥善解决的理论问题.从电磁场满足的麦克斯韦方程组和边界条件出发,推导洛伦兹规范和库伦规范下位函数满足的控制方程和边界条件,作为含三维巷道全空间水平层状介质模型的边值问题.用边界元法模拟了含巷道的典型3层地电模型的瞬变电磁响应特征,分析了有无巷道时视电阻率的变化规律及模型参数的变化对巷道响应特征的影响规律,提出了改变巷道所在层参数时巷道影响变化最大,即巷道围岩介质导电性是决定巷道影响大小的最直接因素的观点.结果表明:巷道空间的存在使得视电阻率值发生显著变化,与无巷道时相比其值变大,巷道影响大小介于1.0~2.5之间;当发射源放置在巷道底板上时,底板岩层的电阻率越小,巷道影响变化越大,顶板岩层电阻率所引起的巷道影响变化最小.研究结果为进一步建立巷道影响校正算法提供了理论依据.     

PROTEM67D瞬变电磁仪器在矿井水文地质勘探中的应用效果

采矿时往往会有各种水体通过地下导水通道流入矿井,从而危害矿井安全.因此,探测矿井顶（底）板含水层的富水性、老窑积水和导水通道,为矿产资源的合理开发、利用以及安全生产提供可靠依据,成为矿井水文地质勘探的主要任务.瞬变电磁勘探是人工源地球物理勘探方法之一.已经广泛应用于水文地质勘探中.PROTEM67D瞬变电磁系统是近年来推出的国际上最先进的瞬变电磁勘探设备,全智能化接收.用于水文地质勘探中取得了良好的地质效果.在此仅通过三个工程实例,介绍PROTEM67D瞬变电磁系统在煤层矿区探测煤层底板水、导水通道和老窑积水中的应用,说明瞬变电磁勘探方法和PROTEM67D瞬变电磁系统在矿井水文地质勘探中的应用效果.     

地下全空间瞬变电磁响应的研究

为了研究地下全空间感应涡流的传播规律以及瞬变响应与围岩电阻率和时间的函数关系,采用数值模拟的方法计算了地下全空间响应。将相同时间9种围岩的响应曲线进行拟和,得到了响应与围岩电阻率的关系;在晚期条件下,将围岩响应随时间变化的曲线进行拟和,得到了响应与时间的关系;通过比较全空间与半空间响应的幅值大小,得到二者的比值关系。结果表明：全空间下涡流环极大值半径小于半空间下涡流环极大值在地面的投影半径;全空间瞬变电磁响应按围岩电阻率的1．5次幂进行衰减;按时间的2．5次幂进行衰减;全空间响应幅值为半空间响应幅值的1．93倍。     

电磁探测技术在矿山水害防治中的适用性评价

矿山水害是影响我国矿山安全生产的重大灾害之一,通过应用综合物探技术,对老空区的开采规模、开采位置、空间形态及冒落、积水等情况进行勘探.结合钻探揭露的空区和矿体赋存情况进行对比验证,表明瞬变电磁法和高密度电阻率法对采空区的探测具有较好的探测效果,为制定防治水技术措施提供了依据.同时对瞬变电磁法和高密度电阻率法在金属矿山水...     

TEM法在铁路深埋隧道工程勘察中的应用

中心回线瞬变电磁测深法（TEM）,受地形及旁侧地质体的影响相对较小,对低阻体反应敏感;更为重要的是其发射、接收均不接地,可以避免其它电磁法或电法接地不良对野外工作的严重影响。使用中心回线瞬变电磁测深法对铁路深埋隧道进行工程地质勘察,就笔者所知在国内还是第一次。通过与前期CSAMT法及后期综合测井资料对比,其效果非常明显。同时笔者也发现对电阻率较高的地质体,由于涡旋电流衰减过快,晚期磁场观测不到,其应用效果不佳。通过本次工作,拓展了中心回线瞬变电磁测深法在工程地质勘察中的应用领域,特别是对铁路隧道中的断层、破碎带等不良地质体的勘察。     

瞬变电磁激发极化效应的利用

在瞬变电磁勘探中,激发极化效应是一种非涡流直接引起的瞬变电磁场的附加效应,一般情况下被作为一种干扰因素。介绍了瞬变电磁激发极化效应产生的机理；通过实例说明,在感应激发极化效应较强的情况下,利用常规的瞬变电磁解释方法很难奏效,而通过结合地质资料对瞬变响应曲线进行综合分析,会取得事半功倍的效果。