長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測方法及裝置制造方法
【專利摘要】一種長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測方法及裝置，包括作為發(fā)射源的接地導(dǎo)線和作為接收的地下接收裝置；接地導(dǎo)線布置在地面；在地面利用已有鉆孔或利用已有的地下巷道，在孔中沿鉆孔方向或者在地下巷道沿巷道方向逐點(diǎn)布置接收探頭；所述接地導(dǎo)線由三組接地導(dǎo)線構(gòu)成；其中兩組互相平行，同時與第三組垂直。本發(fā)明涉及長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測裝置，接地導(dǎo)線產(chǎn)生的電場與具有不同電阻率值的地層相交，水平分量激發(fā)的感應(yīng)電流有利于低阻體的探測，垂直分量在地層電性界面感應(yīng)的電荷有利于高阻體的探測，本發(fā)明長導(dǎo)線的布設(shè)與大回線相比不僅有更大的靈活性，而且也有利于探測高阻目標(biāo)體。
【專利說明】長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地球物理勘測方法，具體地說，是涉及一種長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]瞬變電磁場法(TransientElectromagnetic Method,簡稱 TEM)是一種建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)上的時間域人工源電磁探測方法。它是利用不接地回線或接地導(dǎo)線向地下發(fā)射一次場，在一次場關(guān)斷后，測量由地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場隨時間的變化，來達(dá)到尋找各種地質(zhì)目標(biāo)的一種地球物理勘探方法。
[0003]圖1為傳統(tǒng)地面回線源瞬變電磁法的工作裝置圖，其中應(yīng)用較多的是中心回線裝置，即在地面布設(shè)回線，在回線正中心點(diǎn)測量，由于這種裝置異常簡單，易于解釋，得到了廣泛的應(yīng)用。
[0004]但是，當(dāng)在地面接收時，電磁場需要從異常位置傳播到地面接收裝置，才能被采集至IJ。電磁場傳播的時間和路程都比較長，并極易受到發(fā)射源和接收裝置間不均勻體的影響。如果能在地下靠近異常目標(biāo)體的位置進(jìn)行接收，則電磁場傳播的時間和路程相對較短，并且最大程度地避免了發(fā)、收之間不均勻體的影響，能夠觀測到最大異常值，大大提高了對目標(biāo)體的探測能力。
[0005]傳統(tǒng)的地井瞬變電磁法，就是在鉆孔附近的地面上布置不接地線圈作為發(fā)射源，用接收探頭在鉆孔中沿鉆孔方向逐點(diǎn)測量地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場，其方法原理如圖2所示。在不接地回線中供以雙極性脈沖電流，從而激發(fā)電磁場，在該電磁場的激勵下，地下介質(zhì)受感應(yīng)而產(chǎn)生渦旋電流，當(dāng)發(fā)射回線的脈沖電流從峰值躍變到零，激發(fā)場立即消失，而地下介質(zhì)中的感應(yīng)渦流并不立即消失，而是有一個衰減過程，這個過程的特征與地下電性結(jié)構(gòu)有關(guān)。通過研究井中感應(yīng)二次場在空間和時間上的變化特征，可以達(dá)到研究鉆孔周圍電性結(jié)構(gòu)分布的目的，從而可以對井旁、井底附近的地質(zhì)體進(jìn)行高精度地分辨，或推斷已見礦體的空間分布與延伸方向。
[0006]在地井TEM測量時，所觀測到的地井TEM響應(yīng)曲線的特征，一方面取決于導(dǎo)電礦體的導(dǎo)電性和幾何形態(tài)，另一方面還與發(fā)射回線、導(dǎo)體、接收探頭之間的相互位置有關(guān)。在實際工作中，當(dāng)已有資料不足以對異常體進(jìn)行精確定位時，可以在地面不同方位布置多個發(fā)射回線，如圖3。每個回線激發(fā)時都用探頭在鉆孔中測量一遍，得到不同特征的響應(yīng)曲線，從而獲得更豐富的地電信息，有助于對異常體的定性、定量解釋。
[0007]由于回線源的對稱性使場有相互抵消作用，能量在地層中衰減較快，探測深度較淺，邊長較大時不易敷設(shè)，回線源僅能產(chǎn)生切向電場分量，易于在低阻層中激發(fā)感應(yīng)電流，對探測低阻層十分有利，但在探測高阻層時，回線源不是最好的裝置形式。
[0008]當(dāng)接收空間為煤礦巷道或者隧道這種大致水平情況時，常規(guī)的地井觀測裝備變成了如圖5所示的形式。即在地面布設(shè)較大線圈、增強(qiáng)供電電流保證探測深度；井下沿巷道進(jìn)行接收，接收線圈距目標(biāo)體較近，接收信號強(qiáng)，可提高分辨率與探測精度，增強(qiáng)“旁視”能力。同時，改變地面發(fā)射線圈與巷道中接收線圈的相對位置，或者改變接收線圈的法方向，可用于多層采空區(qū)探測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種提高勘探精度和準(zhǔn)確性的長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測裝置。
[0010]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
[0011]一種長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測裝置，
[0012]包括地面發(fā)射源接地導(dǎo)線和地下接收裝置；接地導(dǎo)線布置在地面；
[0013]在地面利用已有鉆孔或利用已有的地下巷道，在孔中沿鉆孔方向或者在地下巷道沿巷道方向逐點(diǎn)布置接收探頭；所述接地導(dǎo)線由三組接地導(dǎo)線構(gòu)成；其中兩組互相平行，同時與第三組垂直。
[0014]所述接地導(dǎo)線的長度大致等于接地導(dǎo)線與鉆孔的距離并且大致等于目標(biāo)層的埋藏深度。
[0015]所述接地導(dǎo)線的長度為800米到1500米。
[0016]所述長接地導(dǎo)線發(fā)射源的發(fā)射功率為30千瓦。
[0017]一種長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測方法，在接地導(dǎo)線中供以雙極性脈沖電流，接地導(dǎo)線產(chǎn)生激發(fā)電磁場，地下介質(zhì)受感應(yīng)而產(chǎn)生渦旋電流；接收探頭在鉆孔中沿鉆孔方向逐點(diǎn)測量地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場，分別對布置在地面的三組接地導(dǎo)線中的每一組進(jìn)行發(fā)射；沿鉆孔方向布置的接收探頭分別接收三組發(fā)射源在地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場信號。
[0018]一種長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測裝置，
[0019]包括作為發(fā)射源的接地導(dǎo)線和地下接收裝置；接地導(dǎo)線設(shè)置在地面；
[0020]在煤礦巷道或者隧道內(nèi)沿水平方向逐點(diǎn)布置接收探頭；所述接地導(dǎo)線由三組接地導(dǎo)線構(gòu)成；其中兩組互相平行，同時與第三組垂直。
[0021]一種長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測方法，在接地導(dǎo)線中供以雙極性矩形脈沖電流，在地下激發(fā)電磁場，地下介質(zhì)受感應(yīng)而產(chǎn)生渦旋電流；接收探頭在煤礦巷道或者隧道沿水平方向逐點(diǎn)接收地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場，分別對布置在地面的三組接地導(dǎo)線中的每一組進(jìn)行發(fā)射；在煤礦巷道或者隧道內(nèi)沿水平方向布置的接收探頭分別接收三組發(fā)射源在地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場信號。
[0022]本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)的有益效果:
[0023]本發(fā)明長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測裝置，接地導(dǎo)線的電場與具有不同電阻率值的地層相交，水平分量激發(fā)的感應(yīng)電流有利于低阻體的探測，垂直分量在地層電性界面感應(yīng)的電荷有利于高阻體的探測，直角坐標(biāo)下電磁場的全部6個分量都具有探測能力，為深部大型礦床(藏)信息探測與提取原理和方法提供了更多的可能性；長導(dǎo)線的布設(shè)與大回線相比有更大的靈活性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1傳統(tǒng)回線源瞬變電磁法的工作裝置圖；
[0025]圖2地井瞬變電磁原理不意圖；
[0026]圖3地井瞬變電磁工作示意圖；
[0027]圖4本發(fā)明接地源地井(垂直)瞬變電磁裝置示意圖；
[0028]圖5常規(guī)回線源地井瞬變電磁測量裝置；
[0029]圖6本發(fā)明接地源地井(水平)瞬變電磁裝備示意圖；
[0030]圖7采用現(xiàn)有方法的接地源地井瞬變電磁測試圖；
[0031]圖8采用本發(fā)明的接地源地井瞬變電磁測試對比結(jié)果圖。

【具體實施方式】
[0032]以下參照附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明:
[0033]附圖1-8可知，一種長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測裝置，
[0034]包括地面發(fā)射源接地導(dǎo)線和地下接收裝置；接地導(dǎo)線布置在地面；
[0035]在地面利用已有鉆孔或利用已有的地下巷道，在孔中沿鉆孔方向或者在地下巷道沿巷道方向逐點(diǎn)布置接收探頭；所述接地導(dǎo)線由三組接地導(dǎo)線構(gòu)成；其中兩組互相平行，同時與第三組垂直。
[0036]所述接地導(dǎo)線的長度大致等于接地導(dǎo)線與鉆孔的距離并且大致等于目標(biāo)層的埋藏深度。
[0037]所述接地導(dǎo)線的長度為800米到1500米。
[0038]所述長接地導(dǎo)線發(fā)射源的發(fā)射功率為30千瓦。
[0039]一種長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測方法，在接地導(dǎo)線中供以雙極性脈沖電流，接地導(dǎo)線產(chǎn)生激發(fā)電磁場，地下介質(zhì)受感應(yīng)而產(chǎn)生渦旋電流；接收探頭在鉆孔中沿鉆孔方向逐點(diǎn)測量地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場，分別對布置在地面的三組接地導(dǎo)線中的每一組進(jìn)行發(fā)射；沿鉆孔方向布置的接收探頭分別接收三組發(fā)射源在地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場信號。
[0040]一種長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測裝置，
[0041]包括作為發(fā)射源的接地導(dǎo)線和地下接收裝置；接地導(dǎo)線設(shè)置在地面；
[0042]在煤礦巷道或者隧道內(nèi)沿水平方向逐點(diǎn)布置接收探頭；所述接地導(dǎo)線由三組接地導(dǎo)線構(gòu)成；其中兩組互相平行，同時與第三組垂直。
[0043]一種長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測方法，在接地導(dǎo)線中供以雙極性矩形脈沖電流，在地下激發(fā)電磁場，地下介質(zhì)受感應(yīng)而產(chǎn)生渦旋電流；接收探頭在煤礦巷道或者隧道沿水平方向逐點(diǎn)接收地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場，分別對布置在地面的三組接地導(dǎo)線中的每一組進(jìn)行發(fā)射；在煤礦巷道或者隧道內(nèi)沿水平方向布置的接收探頭分別接收三組發(fā)射源在地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場信號。
[0044]本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)的有益效果:
[0045]本發(fā)明長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測裝置，接地導(dǎo)線的電場與具有不同電阻率值的地層相交，水平分量激發(fā)的感應(yīng)電流有利于低阻體的探測，垂直分量在地層電性界面感應(yīng)的電荷有利于高阻體的探測，直角坐標(biāo)下電磁場的全部6個分量都具有探測能力，為深部大型礦床(藏)信息探測與提取原理和方法提供了更多的可能性；長導(dǎo)線的布設(shè)與大回線相比有更大的靈活性。
[0046]對于巷道或者隧道接收空間，本專利提出:采用接地源代替回線源，就是在隧道或者巷道上面的地面布置三組接地導(dǎo)線作為發(fā)射源，分別對這三組中的每一組導(dǎo)線源進(jìn)行發(fā)射，用探頭在地下沿巷道或者隧道方向逐點(diǎn)測量地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場，其方法原理如圖3所示。在接地導(dǎo)線中供以雙極性矩形脈沖電流，在地下激發(fā)電磁場，在該電磁場的激勵下，地下介質(zhì)受感應(yīng)而產(chǎn)生渦旋電流，當(dāng)發(fā)射回線的脈沖電流從峰值躍變到零，激發(fā)場立即消失，而地下介質(zhì)中的感應(yīng)渦流并不立即消失，而是有一個衰變過程，這個過程的特征與地下電性結(jié)構(gòu)分布有關(guān)。通過研究井中感應(yīng)二次場在空間和時間上的變化特征，可以達(dá)到研究鉆孔周圍電性分布結(jié)構(gòu)的目的，從而可以發(fā)現(xiàn)推斷目標(biāo)體的空間分布與延伸方向。
[0047]為了說明發(fā)明專利的優(yōu)越性，本發(fā)明給出了測試對比結(jié)果。
[0048]圖7和圖8為接地源地井瞬變電磁測試對比結(jié)果圖。其中，圖7為采用圖1的觀測方案得到的觀測結(jié)果；圖8為采用圖6的方案得到的觀測結(jié)果。從圖7可以看出，采用傳統(tǒng)方法，兩個異常迭加在一起，分辨程度不好，從圖8可以看出，采用本次發(fā)明專利方法進(jìn)行觀測，兩個異常明顯分開，說明對目標(biāo)體分辨程度較高。
【權(quán)利要求】
1.一種長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測裝置，其特征在于: 包括作為發(fā)射源的接地導(dǎo)線和作為接收的地下接收裝置；接地導(dǎo)線布置在地面； 在地面利用已有鉆孔或利用已有的地下巷道，在孔中沿鉆孔方向或者在地下巷道沿巷道方向逐點(diǎn)布置接收探頭；所述接地導(dǎo)線由三組接地導(dǎo)線構(gòu)成；其中兩組互相平行，同時與第三組垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測裝置，其特征在于: 所述接地導(dǎo)線的長度等于接地導(dǎo)線與鉆孔的距離并且等于目標(biāo)層的埋藏深度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測裝置，其特征在于: 所述接地導(dǎo)線的長度為800米到1500米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測裝置，其特征在于: 所述長接地導(dǎo)線發(fā)射源的發(fā)射功率為30千瓦。
5.一種長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測方法，在接地導(dǎo)線中供以雙極性脈沖電流，接地導(dǎo)線產(chǎn)生激發(fā)電磁場，地下介質(zhì)受感應(yīng)而產(chǎn)生渦旋電流；接收探頭在鉆孔中沿鉆孔方向逐點(diǎn)測量地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場，其特征在于，分別對布置在地面的三組接地導(dǎo)線中的每一組進(jìn)行發(fā)射；沿鉆孔方向布置的接收探頭分別接收三組發(fā)射源在地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場信號。
6.一種長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測裝置，其特征在于， 包括作為發(fā)射源的接地導(dǎo)線和作為接收的地下接收裝置；接地導(dǎo)線設(shè)置在地面；其特征在于:在煤礦巷道或者隧道內(nèi)沿水平方向逐點(diǎn)布置接收探頭；所述接地導(dǎo)線由三組接地導(dǎo)線構(gòu)成；其中兩組互相平行，同時與第三組垂直。
7.一種長導(dǎo)線接地源地下瞬變電磁探測方法，在接地導(dǎo)線中供以雙極性矩形脈沖電流，在地下激發(fā)電磁場，地下介質(zhì)受感應(yīng)而產(chǎn)生渦旋電流；接收探頭在煤礦巷道或者隧道沿水平方向逐點(diǎn)接收地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場，其特征在于，分別對布置在地面的三組接地導(dǎo)線中的每一組進(jìn)行發(fā)射；在煤礦巷道或者隧道內(nèi)沿水平方向布置的接收探頭分別接收三組發(fā)射源在地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場信號。
【文檔編號】G01V3/08GK104360399SQ201410746452
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】薛國強(qiáng), 岳建華, 陳衛(wèi)營, 崔江偉, 韓德品 申請人:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所