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煤田水文地质调查中电性源瞬变电磁法的应用

中国石油和化工标准与质量 2013年第6期33卷 180-180页

作者：杨彦成郭君婷宁夏回族自治区煤田地质局第二勘查院宁夏银川750011 神华宁夏煤业集团有限责任公司煤炭化学工业分公司质检计量中心宁夏灵武750400

电性源瞬变电磁法在水文地质和工程地质勘探中都有着广泛的应用,尤其是大功率瞬变电磁仪不仅可以在深部地质勘探中发挥作用,还具有较高的分辨能力。近年来,瞬变电磁法在煤矿水文地质勘查中得到了广泛的应用,并取得了较好的效果。本文就... 详细信息

电性源瞬变电磁法在水文地质和工程地质勘探中都有着广泛的应用,尤其是大功率瞬变电磁仪不仅可以在深部地质勘探中发挥作用,还具有较高的分辨能力。近年来,瞬变电磁法在煤矿水文地质勘查中得到了广泛的应用,并取得了较好的效果。本文就以某煤矿为例对其进行具体分析。

关键词：煤田水文地质调查电性源瞬变电磁法

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电性源地-井瞬变电磁全域视电阻率定义

地球物理学报 2017年第4期60卷 1595-1605页

作者：武军杰李貅智庆全戚志鹏郭建磊邓晓红张杰王兴春杨毅长安大学地质工程与测绘学院西安710054 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所河北廊坊065000

地-井瞬变电磁(TEM)方法是在地表发射,探头沿钻孔(井)测量瞬变响应的一种井中物探方法.由于接收探头沿钻孔深人地下,因此能够获得更加可靠的地下目标体信息,尤其当存在低阻覆盖层、浅部矿化等地质干扰,或者勘查深部规模不大之良导矿体时... 详细信息

地-井瞬变电磁(TEM)方法是在地表发射,探头沿钻孔(井)测量瞬变响应的一种井中物探方法.由于接收探头沿钻孔深人地下,因此能够获得更加可靠的地下目标体信息,尤其当存在低阻覆盖层、浅部矿化等地质干扰,或者勘查深部规模不大之良导矿体时,地-井TEM方法的优势更加明显.相对于磁性源系统,电性源系统发射功率大,辐射面积广,更适合地形复杂地区之深部找矿.本文的目的是研究电性源地-井TEM的近似解释方法,首先给出了层状介质电偶极子在地下的TEM响应,进而通过电偶极子叠加的方式获得了电性源条件下的TEM响应.利用感应磁场与均匀半空间电阻率的单调关系通过反函数定理进行了全域视电阻率定义.理论模型的视电阻率计算结果显示,不同深度测点的视电阻率曲线首支不同,而尾支基本一致.这说明了全域视电阻率是测点周围有限范围内介质的综合反映,所以不同深度测点的视电阻率曲线首支所反映的范围是不同的.绘制了不同时间道视电阻率剖面曲线,以期显示地下电性分布规律.计算结果表明全域视电阻率定义能够基本可靠地反映地下信息,从而为该技术在矿区深部找矿的应用提供有力支持.

关键词：电性源瞬变电磁法地-井瞬变电磁法三分量响应全域视电阻率深部探测

任意形状水平电性源瞬变电磁全区视电阻率计算

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地球科学与环境学报 2020年第6期42卷 749-758页

作者：商天新张继锋冯兵刘长生长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 湖南省飞机维修工程技术研究中心湖南长沙410124

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,... 详细信息

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。

关键词：电性源瞬变电磁法全区视电阻率叠加原理平移特性磁场强度时间导数电性结构陕西

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电性源瞬变电磁B场全程视电阻率计算

地球物理学进展 2015年第6期30卷 2690-2697页

作者：崔江伟薛国强陈卫营邓居智核工程与地球物理学院东华理工大学南昌330013 中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

在传统电性源瞬变电磁资料解释中,常常采用Bz/T求取视电阻率值,由此带来Bz/T计算全程视电阻率多解性.而Bz随电阻率变化是单值函数,由Bz计算全程视电阻率具有减少多解性的优势.为了研究接地源瞬变电磁B场全程视电阻率,文中首先... 详细信息

在传统电性源瞬变电磁资料解释中,常常采用Bz/T求取视电阻率值,由此带来Bz/T计算全程视电阻率多解性.而Bz随电阻率变化是单值函数,由Bz计算全程视电阻率具有减少多解性的优势.为了研究接地源瞬变电磁B场全程视电阻率,文中首先研究了接地源瞬变电磁法Bz和Bz/T响应值随电阻率的变化特性,然后设计不同的地电模型,采用二分搜索算法对B场全程视电阻率进行计算,结果表明全程视电阻率对电性目标体分辨率高,分层能力强,能较好地反映地电断面的信息;另外,全程视电阻率仅与地层的电性结构有关,与收发距无关,便于野外进行接地源瞬变电磁近源测量.在实际应用中,通过把观测的二次感应电压转换成磁场微分数据,再对磁场微分数据进行积分,求取B场数据,并进而求取视电阻率,取得了较好的应用效果.

关键词：电性源瞬变电磁法全程视电阻率定义 Bz数值计算

山峰对电性源地面瞬变电磁响应的影响及校正方法

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物探与化探 2023年第5期47卷 1236-1249页

作者：周钟航张莹莹新疆大学地质与矿业工程学院新疆乌鲁木齐830047

在山区进行应用电性源瞬变电磁法勘探易受复杂地形影响,瞬变电磁响应会产生畸变,给数据解释造成困难。为此,基于三维非结构时间域有限元算法,开展了地形效应影响规律和校正方法的研究。首先,利用非结构四面体网格对山峰地形进行精细刻画... 详细信息

在山区进行应用电性源瞬变电磁法勘探易受复杂地形影响,瞬变电磁响应会产生畸变,给数据解释造成困难。为此,基于三维非结构时间域有限元算法,开展了地形效应影响规律和校正方法的研究。首先,利用非结构四面体网格对山峰地形进行精细刻画,计算多种带地形模型响应,分析地形效应的影响规律;然后,基于电磁场线性叠加原理提出地形效应校正方法,根据实际高程数据建立山峰地电模型,通过三维正演计算出山峰模型响应,将山峰模型响应减去平坦大地模型响应得到地形响应,再从总响应中剔除地形响应,获得地形校正后的瞬变电磁响应。研究表明:山峰地形对瞬变电磁响应的影响主要集中在早期,随着时间推移,影响逐渐减弱;地形效应主要集中于山体附近,影响强度取决于测点距山顶的距离;影响范围与响应幅值与山体规模成正比;相对高阻山体的地形影响强度更大。通过设计多种带地形简单规则异常体模型进行仿真,发现经过校正的瞬变电磁响应与直接正演的响应吻合较好,在一定程度上能够有效消除地形效应。对地形效应影响和校正方法的研究,可为复杂地形地区瞬变电磁数据处理解释提供参考。

关键词：电性源瞬变电磁法山峰地形效应地形校正方法三维正演

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起伏地形条件下电性源瞬变电磁三维正演

起伏地形条件下电性源瞬变电磁三维正演

作者：王新宇长江大学

学位级别：硕士

电性源瞬变电磁法是利用接地长导线源向地下发射一次脉冲电磁场,在断电间隙观测地下介质感应的瞬变二次电磁场,从而探测地下介质电性分布特征的一种地球物理方法。近十年来,随着电磁勘探由粗放到精细的快速发展,起伏地形对电磁信号的精... 详细信息

电性源瞬变电磁法是利用接地长导线源向地下发射一次脉冲电磁场,在断电间隙观测地下介质感应的瞬变二次电磁场,从而探测地下介质电性分布特征的一种地球物理方法。近十年来,随着电磁勘探由粗放到精细的快速发展,起伏地形对电磁信号的精细处理、合理解释影响较大。研究起伏地形条件下电磁场扩散特征显得尤为重要。而电磁勘探的精细解释离不开可靠的三维正反演技术,传统的规则网格数值模拟方法又无法精细地刻画复杂地质模型的电磁场响应。因此,开展复杂地质条件下的电性源瞬变电磁三维正演,研究起伏地形条件下电磁场响应特征,可为电磁勘探精细化解释提供理论支撑。以分析起伏地形条件下电性源瞬变电磁的电磁场响应特征为目的,应用开源软件Blender进行三维地质建模,采用非结构化四面体网格矢量有限元法开发一套电性源瞬变电磁三维正演模拟算法,该算法可对复杂介质环境下地空、地井、地表的电性源瞬变电磁进行高精度、快速三维数值模拟。根据Maxwell方程组,消除磁场项,推导出时间域电场的双旋度方程;采用非结构化四面体网格精确刻画复杂地质模型;为保证电场的切向连续性,采用矢量基函数近似单元内电场的线性分布特性,从而完成计算区域的方程离散;而后应用Galerkin加权余量法,采用无条件稳定的二阶后推欧拉格式对时间进行离散,得到时间域电场满足的大型线性方程组。对于电性发射源,使用分段的电偶极子近似任意接地长导线源,将电偶极子置于四面体棱边上,通过Tetgen离散网格以达到对接地长导线源的近似。对于下阶跃波形的初始电场,采用标量有限元求解电位满足的泊松方程。为验证本文算法对地下电磁场的数值计算精度,以长偏移距瞬变电磁(LOTEM)和电性源地-井瞬变电磁(SBTEM)为例,对其有限元解和一维解析解以及三维数值解进行对比验证。并确保水平地表和起伏地形条件下电性源瞬变电磁数值结果的正确性。而后讨论了电性源瞬变电磁法对起伏地形条件下的复杂异常体的探测能力,分析了地下电磁场的扩散规律。数值结果表明,起伏地形会造成电性源瞬变电磁信号的畸变,严重影响电性源瞬变电磁法的资料解释及地下异常的有效识别。最后通过复杂地质构造下的油气藏模型,研究了时移LOTEM对油气藏动态监测效果。结果表明,时移LOTEM可以明显检测到油气藏的动态变化特征,表明该方法在油气矿产资源动态监测上有着广阔的应用前景。本文研究的非结构矢量有限元电性源瞬变电磁数值模拟方法将为起伏地形条件下油气、矿产资源的电磁勘探资料解释提供理论支撑,并初步完成了从建模、网格剖分、算法研发等非商业软件的地球物理仿真流程。

关键词：电性源瞬变电磁法三维地质建模非结构矢量有限元法起伏地形油气藏动态监测

基于遗传算法的含激电效应的电性源瞬变电磁正反演研究

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基于遗传算法的含激电效应的电性源瞬变电磁正反演研究

作者：廖文鹏长安大学

学位级别：硕士

随着浅地表矿产的逐步开发及国家深部找矿的战略发展需要,传统的勘探方法已然不能满足勘探深度的条件,以大功率电性源为激发源的瞬变电磁法因其具有勘探深度大、抗干扰性强、分辨率好的特点,该方法越来越被重视起来。野外观测瞬变电磁... 详细信息

随着浅地表矿产的逐步开发及国家深部找矿的战略发展需要,传统的勘探方法已然不能满足勘探深度的条件,以大功率电性源为激发源的瞬变电磁法因其具有勘探深度大、抗干扰性强、分辨率好的特点,该方法越来越被重视起来。野外观测瞬变电磁数据中,发现数据在晚期信号中有出现符号反转现象,大量的研究证明当地下可极化时,受地质体的频散特性影响,观测数据可能会出现符号反转现象,因此,为了研究电性源在探测含极化地层的响应特征,研究电性源中激电效应的影响规律是很有必要,且若可以提取出这种激电信号,则对于扩大瞬变电磁应用范围及寻找深部矿藏有重要意义。本文从水平电偶极子的频率域响应出发,将Cole-Cole模型复电阻率引入,通过数值计算方法实现频—时转换,实现电性源含激电效应的瞬变电磁正演模拟。分析讨论了不同的激电参数在均匀半空间中各分量的响应,得出极化率对瞬变电磁激电效应影响最大,时间常数与频率相关系数次之,并研究了电阻率及收发距的影响,电阻率的大小影响各分量的振幅大小及激电效应出现的时间,收发距越小激电效应越强。对中间层为极化层的三层模型进行正演,结果表明,不同模型的瞬变电磁激电效应的响应不同,极化层为低阻时激电效应更明显,受激电参数的影响最小,在中间层相对下层围岩为低阻时,会出现反号现象,水平电场分量在中间层相对上层围岩为低阻时,发生符号反转,激电效应明显。地球物理问题大多为非线性的,本文借助遗传算法思想,应用于瞬变电磁含激电效应反演中,建立目标函数及适应度函数,对模型响应进行全参数反演拟合,由于反演搜索空间尺度太大,为了抑制反演多解性,约束搜索范围,建立理论模型D、G、H、K、A、Q,采用遗传算法全参数反演,反演曲线与理论曲线拟合较好,误差较小,验证了本文算法的可行性,反演结果表明,当地下存在极化体时,可以通过反演方法对响应曲线进行拟合得到地下介质的激电信息。

关键词：电性源瞬变电磁法激电效应遗传算法反演

电性源瞬变电磁页岩气储层压裂监测方法与应用

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电性源瞬变电磁页岩气储层压裂监测方法与应用

作者：李靖炜长江大学

学位级别：硕士

页岩气革命主要得益于水平井钻井和压裂两大技术,压裂技术主要目的是对储层进行改造,形成人造裂隙。监测压裂裂缝的发育程度和模式、裂缝的走向、长度及分布范围对页岩气开发与产能评价至关重要。现如今的压裂监测的方法主要有井间地震... 详细信息

页岩气革命主要得益于水平井钻井和压裂两大技术,压裂技术主要目的是对储层进行改造,形成人造裂隙。监测压裂裂缝的发育程度和模式、裂缝的走向、长度及分布范围对页岩气开发与产能评价至关重要。现如今的压裂监测的方法主要有井间地震成像,常规的时移地震,井间电磁波CT技术等。这些方法成本非常昂贵,对压裂裂缝的分布和体积存在较大不确定性。页岩气压裂主要以水力压裂方式为主,水力压裂过程中,会注入大量水与天然或合成的聚合物配制的压裂液和支撑剂,这些压裂液会沿着微裂缝流动并且填充裂隙。经过实验测试可知压裂液具有极低电阻率的特性,所以通过改造的裂缝区域会电阻率会发生显著的变化,基于电性差异为物性基础的电磁方法可望在页岩气储层改造的动态监测中发挥作用。本文选用了电性源长偏移距长时窗瞬变电磁法(LOTEM)在涪陵页岩气开发试验区进行了压裂动态监测。此次试验在地面布置了一个三维观测阵列,共8条测线,网度50m×50m,测点的分布覆盖了焦页51-5HF井的三个压裂段。在压裂的前中后连续采集地面电场分量。论文通过正演模拟分析、实测资料处理和初步的反演评价了LOTEM法在水力压裂动态监测中的应用效果。通过本次试验的研究结果表明,大功率电性源长偏移距长时窗瞬变电磁法可用于页岩气储层动态压裂监测,具有较好的应用价值。

关键词：压裂监测储层改造电性源瞬变电磁法一维反演

电性源瞬变电磁激电效应的正反演方法技术研究

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电性源瞬变电磁激电效应的正反演方法技术研究

作者：闫国翔长安大学

学位级别：硕士

当地下存在极化体时,瞬变电磁响应中包含了激发极化效应,在测量中可能会出现负电磁响应,这种IP效应已被大量的研究、实践工作证实。由于人工源“长偏移距”的激电法本质上和天然场源激电法一样,都是在“远区场”中作激电观测,电磁感应... 详细信息

当地下存在极化体时,瞬变电磁响应中包含了激发极化效应,在测量中可能会出现负电磁响应,这种IP效应已被大量的研究、实践工作证实。由于人工源“长偏移距”的激电法本质上和天然场源激电法一样,都是在“远区场”中作激电观测,电磁感应占绝对优势,要提取被强大的电磁效应异常“淹没”的弱小激电异常难度极大,其前景不乐观。与频率域电磁法相比,时间域电磁法可实现短偏移距甚至零偏移距探测。与回线源相比,电性源具有更大的探测深度,且既可观测磁场分量也可观测电场分量。因此,研究电性源瞬变电磁响应受激电效应的影响特征和规律,以及提取激电信息的方法,有助于解决深部大型矿床(藏)含矿信息。本文简要介绍了Cole-Cole模型的由来,通过基于Cole-Cole模型的电性源瞬变电磁一维正演计算,分析了极化体电阻率及装置收发距对激电效应的影响规律。通过均匀半空间模型分析了Cole-Cole模型各参数对瞬变电磁场各分量(xHyE和、????tHt z)的影响规律,研究发现,极化率参数对电磁场响应的影响最大,频率相关系数的影响次之,时间常数的影响最小。对三层地电模型进行了模拟试算,结果表明,不同类型的地电模型受到激电效应影响的程度不同,极化层为相对低阻层时受激电效应的影响最大。对比CSAMT法和电性源瞬变电磁法受激电效应的影响特点,发现利用电性源瞬变电磁法提取激电信息更有前景。本文利用磁场强度和感应电动式两种方法定义了全区视电阻率,并讨论了激电效应对两种视电阻率曲线的影响规律。本文通过改进的阻尼最小二乘法,对模型进行全参数反演(同时反演电阻率,厚度,极化率,频率相关系数和时间常数五个参数),初始模型选取合适时,反演结果较理想,但全参数反演模型参数太多,反演结果受初始模型影响很大,若初始模型选取不合适,则得不到合理的结果。本文中基于水平磁场分量的时间导数受激电效应影响小,而且激电效应影响的主要参数是极化率,通过固定频率相关系数和时间常数,反演其它三个参数的结果作为初始模型,再利用垂直磁场分量的时间导数进行全参数反演,可得到较理想的结果。在反演中加入了可行方向,一定程度上抑制了反演的多解性。理论研究结果表明,电性源TEM激电效应是显著的、可提取的,反演结果与实际参数基本吻合。

关键词：电性源瞬变电磁法 Cole-Cole模型激电效应全区视电阻率改进的阻尼最小二乘法