南海神狐海域天然气水合物及气源条件海洋可控源电磁成像

地震剖面的似海底反射(BSR)指示了天然气水合物的底边界,并已得到钻探的验证。南海神狐海域是天然气水合物(简称水合物)研究的热点区域。然而,由于地质构造的复杂性且钻井数量有限,仅仅依靠地震与钻探研究不能完全描述区内天然气水合物及气源通道的分布。含水合物地层比围岩具有更高的电阻率,海洋可控源电磁(MCSEM)数据获得的电阻率能为水合物和气源通道检测提供重要依据。本文在神狐海域开展MCSEM探测研究,沿一条测线采集了15个站位的海洋可控源电磁场数据,通过数据处理与二维反演,实现了研究区海底二维电阻率成像。然后,通过灵敏度分析,检验了MCSEM反演结果的可靠性。结合SH-W07-2016随钻测井(LWD)和地震数据,对二维电阻率剖面进行解释,推断了剖面上水合物和游离气分布,划分了两种形式的水合物储层结构,分析了其构造成因。

水力渗透型煤矿采空区三维音频大地电磁快速解译

煤矿采空区或回采阶段工作面常面临水力渗透威胁,如何快速有效且低成本地预判水力渗透成为难题。提出并系统论述了一种面向水力渗透型采空区的音频大地电磁三维反演及快速解译方案。通过设计采空区理论地电模型,探讨采空区电阻率三维反演可行性。实测数据反演解释结果揭示:采空区巷道顶板区域存在明显低阻分布,部分工作面存在顶板裂隙导水造成的富水低阻区域,局部垮落带与上覆含水层明显连通。为可疑透水位置定位、水位和涌水量监测,以及后续开采规划制订提供了参考。从理论和实证角度,为音频大地电磁法的采空区富水状态分析和动态监控应用提供了新思路,相关方法能够有效提高水力渗透型采空区的解译效果。

钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测定位方法

利用掘进巷道超前探水钻孔进行钻孔瞬变电磁法探测钻孔孔壁外围远距离含水体,避免了常规测井方法仅能探测钻孔孔壁岩层的“一孔之见”。目前钻孔瞬变电磁法受全空间效应的影响,接收到的单分量响应不能判别异常体方位;多分量响应可以近似判断异常体的大致方位,但难以通过成像等直观有效的方法对其进行精确定位。基于钻孔瞬变电磁法和方位电磁波测井相关理论,提出了钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测定位方法,采用方位线圈作为探测装置,减小线圈互感,增强钻孔瞬变电磁法的探测效果。同时,通过改变线圈旋转角,对钻孔孔壁进行360°扫描,形成钻孔径向全方位探测,旨在对钻孔孔壁外围岩体中的低阻体进行精确定位。首先推导方位线圈的互感解析表达式,探讨方位角对方位线圈互感的影响,通过数值计算确定最佳方位角取值。分别建立均匀介质和含低阻异常体的钻孔全空间三维地质-地球物理模型进行瞬变电磁场数值模拟,分析方位线圈的瞬变电磁法扫描探测多分量响应特征,总结方位线圈扫描探测瞬变电磁响应规律,确定了钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测定位方法,即通过钻孔轴向和径向的瞬变电磁响应特征判别钻孔孔壁外围岩体中低阻异常体的位置。最后建立含2个低阻体的地质-地球物理模型,采用最佳方位角的方位线圈进行数值实验,验证了该方法能有效地判别低阻异常体的方位。研究表明:钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测结果可以较好地反映钻孔径向外围岩体中低阻异常体引起的瞬变电磁场异常,全空间视电阻率成像结果分辨率较高。依据钻孔轴向和径向的瞬变电磁响应特征,钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测定位方法对钻孔孔壁外围岩体中的低阻异常体具有较高的分辨率及定位精度。研究结果可以为钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测定位方法的实际应用提供理论依据。

三维并行高密度电法在六国化工磷石膏堆场场地勘察中的应用

工程项目实施前,确定工区地下空间分布详情是不可缺少的工作内容。三维高密度电法观测系统的布设难度大,使用常规电法仪进行采集耗时较长,在真实复杂地质条件下,应用难度大。利用并行电法采集技术,可以达到高效采集数据的目的。为准确查明某磷石膏堆场下部及周边可能形成渗漏管道的区域的三维形态,结合实际地质情况,采用并行电法进行数据采集,获取测区内真三维观测系统下的三维电法勘探数据体,然后对数据进行带地形三维反演处理和解释。结果表明:三维并行高密度电法探测场地地下空间分布具有一定的有效性和准确性。本次现场探测共圈定了5个异常区。与钻孔揭露资料吻合,为后期指导防渗帷幕施工提供准确依据.

高密度电阻率法在复杂岩溶地区的应用研究

岩溶地区多存在塌陷安全隐患,严重影响工程建设及使用安全,因此准确探测岩溶的形态特征及填充性质在工程勘察中尤为重要。近年来,高密度电阻率法因其适应性强、采集效率高和显示直观的特点,已经成为岩溶探测的有效手段。本文引入反射系数K剖面法,通过分析其原理及发展,对比了与传统软件RES2DINV的处理效果。并以西南地区某机场工程为例,采用高密度电阻率法中不同装置类型、不同电极距对地下岩溶发育情况进行探测,通过对比分析得到适合该场区的探测方法和参数,同时结合钻孔资料进行综合解释,弥补由点到面的不足。通过本文的实践和验证,高密度电阻率法在复杂地形条件下探测岩溶发育有很好的反映,且斯伦贝谢装置的识别效果比温纳装置更佳,反射系数K剖面法处理后的剖面对岩溶形态特征刻画得更为清晰,为工程的后期勘察和资料处理以及防治措施提供了技术支撑,对于岩溶地区的地质勘察具有良好的应用和参考价值。

陆域大地电磁基础网规划与展望

阵列式大地电磁测深是区域地球物理调查的重点发展方向之一,对标国外先进水平和国家社会的基础性需求,中国阵列式大地电磁测深工作程度依然较低,缺乏整体规划,开展全国性观测计划亟需提上日程。系统总结了当前区域地球物理学的发展趋势及国内外大地电磁网建设现状,提出了合作共建陆域多层级大地电磁基础网和大数据中心的顶层设计和规划布局,并对中国大地电磁基础网未来的重点发展方向进行了展望和思考。相关工作的顺利开展将为中国的区域地球物理调查拓展一项新属性参数,推动构建物性地球、结构地球和地球物理场四维模型,进而变革区域地球物理研究范式和工作模式,支撑中国深地探测走向世界前列。

准噶尔盆地乌伦古凹陷电性结构特征

弄清准噶尔盆地乌伦古凹陷地下深部电性结构,对于准噶尔盆地乌伦古凹陷的深部油气勘探具有重要意义。综合钻井、地震、测井、地质露头观测及分析化验等资料,总结了研究区的地球物理特征,包括地层岩石密度特征、磁性特征、电性特征。在此基础上,对乌伦古凹陷的一条大地电磁测深原始时间序列的电场数据进行视电阻率曲线平滑处理和静态偏移校正处理,并采用Occam法进行反演,得到乌伦古凹陷地下10km深度范围内的电阻率剖面。依据该电阻率剖面,结合地震及钻井资料,初步确定了准噶尔盆地乌伦古凹陷地层的构造形态,发现乌伦古凹陷西北端和东南端地下存在高阻异常,且基底中存在低阻地层。研究结论对准噶尔盆地乌伦古凹陷的油气勘探具有重要的价值。

瞬变电磁法在煤矿灾害勘察评价的应用案例分析

为进一步明确某现状矿区内易发生地下水危害的区域,采用瞬变电磁法对煤矿地下环境进行勘察,勘察结果表明矿区内可能存在一含水构造带,该构造带纵向基本贯穿标高550~-200 m,可能会对采空区或者巷道的开发使用带来危害。此外在瞬变电磁法对矿区进行勘察时,采空区往往表现为低阻包围着的中高阻特征,而含水裂隙往往表现为低阻特征。本文研究内容对于指导后续矿产资源的开发具有一定指导意义。

艰险山区阵列式三维音频大地电磁勘探方法与应用

艰险山区是铁路工程勘探领域的重难点。地球物理方法具有设备轻便、施工效率高、成果直观的特点,适合艰险山区的探测工作。大跨度硐室横向范围宽,单条物探测线难以满足勘探精度要求。为此,本文介绍了适用于艰险山区大跨度硐室勘察的阵列式三维音频大地电磁勘探方法,该方法测线布置综合考虑了隧道埋深、硐室跨度,以及测点分布均匀性和边缘效应对探测精度的影响,有效提高了外业资料质量,通过联合反演构建了详实的地下三维视电阻率数据体,可直观反映地下地质体异常空间展布情况。研究成果有效揭示了破碎富水岩体地下空间赋存形态,为隧道施工设计提供了参考。

非均匀网格有限差分法大地电磁测深法正演模拟

为解决有限差分法大地电磁正演模拟中模拟精度与计算效率之间的矛盾,采用非均匀网格有限差分进行了大地电磁响应计算。基于二维大地电磁方程,推导出非均匀网格剖分下的TM极化模式的大地电磁方程的差分格式。通过均匀半空间模型和低阻异常体模型的正演模拟,验证了非均匀网格差分法的正确性,非均匀网格差分法可以准确反映出复杂模型的大地电磁响应特征,识别异常体分布范围。

高密度电阻率法对水库大坝探伤应用实践分析

高密度电阻率法利用计算机数字模拟技术通过对被测断面可进行高密度布点,从而对地电断面进行实时测量,判定土体及岩层的地质赋存情况,为工程质量控制提供依据。本文以高密度电阻率法在某应急水库探伤中的应用为例,阐述该方法在水利工程中的实践与应用。从应用效果看,本次电法布置的三条测线各测线电阻率在剖面图上分布较均匀,物性分层明显,下部土体呈现高阻,土层密实,未见较为明显异常。通过实施高密度电阻率法,大大提高了无损检测的智慧化及自动化水平。

大地电磁测深数据处理方法技术进展

大地电磁测深法以其探测深度大、不受高阻层屏蔽、设备轻便、成本低等优势,被广泛用于地球动力学、成矿系统等研究以及深部资源和(清洁)能源探测、灾害调查等领域。然而,该方法在观测天然电磁场信号方面信号较弱,容易受到噪声干扰,一般需长时间观测和多次叠加方式来获取电性信息,且需同时开展相应的数据处理和分析,以获得更为可靠的地下电性结构。其中,数据处理一般包括时频转换、去噪、阻抗张量和倾子矢量估计,数据分析主要包括电性主轴和介质维度分析。基于前人关于大地电磁测深探测方法的研究成果,针对探测体系中处理、分析的关键环节,总结目前普遍使用的方法,并基于数据处理中的去噪、数据分析中的阻抗和相位张量,介绍探测体系中重要环节的前沿研究方向和成果,分析现有方法各自的特点和优点及其在不同环境和背景下大地电磁场观测数据的适用性,为大地电磁测深的有效、高效应用提供理论信息和基础保障。

基于有限元数值模拟的直流电阻率激电找矿探测技术

为提高直流电阻率激电探测成果地质解释准确性,促进直流电阻率激电在找矿勘查中的应用,采用有限元数值模拟对直流电阻率激电探测中低阻高极化体、直立板状体、低阻盖层、高阻盖层、地表不均匀体、地形起伏及实测数据反演解释几个主要方面进行了对比分析。研究结果表明,对于实际勘查中的反演解释结果,根据异常特征构建地质体模型并进行有限元数值模拟,能快速判别探测目标体异常属性、区分虚假异常,提高定量解释水平及找矿勘查效率。研究结果为直流电阻率激电找矿探测定量解释提供了参考。

物探电磁法在银山脚地区找矿中的应用

为了探明银山脚地区地下隐伏铅锌矿体产状,便于布置钻孔位,对矿体进行物探激电法、高精度磁法测量。物探激电法圈定11个激电异常,高精度磁法圈定1个异常。运用钻孔验证,结合区域岩矿石电磁特性证实,物探激电法在杨柳岗地层中找铅锌矿应考虑地层岩性;高精度磁法测量可作为杨柳岗组炭质灰岩、页岩中寻找铅锌银多金属矿产的方法。钻探与高精度磁法测量在研究区找矿效果明显,并指示出该区的找矿潜力方向。

瞬变电磁法在地下水勘查中应用研究

瞬变电磁技术(Transient Electromagnetic Method,简称TEM)是近年发展较快并得到广泛应用的一种勘探方法。由于其观测的是二次场,可在近区观测,对低阻含水体反应灵敏,而且体积效应小、纵横向分辨率高,施工也很方便、快捷,所以效率很高。将该方法利用在贵州省兴义市清水河镇发大地下水勘查中,勘查效果极佳,所得成果接近真实,故提出将瞬变电磁法可以作为浅层水文地质勘探的重要手段。

用于滑坡探测的电磁仪数据采集电路设计与实现

随着人类社会的高速发展和工程建设的激增,地质环境扰动日益显著,极端气候因素影响日益增多,地质灾害日益频繁发生,对人类的威胁和造成的损失也随之日益加剧。滑坡是其中最主要的地质灾害,因此,研究滑坡发育、发展、发生整个地质过程中伴随的物理现象,研究其信号特征,从而间接获取滑坡发展变化的过程是地质灾害探测或监测的基础性研究,是值得深入探索的科学问题。但是专门用于滑坡探测的电磁仪器关键设计及具体实现的研究尚较缺乏。本研究以电子电路学、嵌入式计算机科学、数字信号处理技术、地球物理以及工程地质等多学科交叉的理论体系为基础,自主研发能用于滑坡探测电磁探测仪功能样机。本设计结合当前电子学科发展水平,将嵌入式多核达芬奇结构工业级计算机系统应用在地球探测仪器领域中,设计并实现了拥有自主知识产权的应用于滑坡探测的关键设备。若进一步完善并市场化,或可解决我国滑坡工程地质灾害监测领域业高端电磁仪器严重依赖进口的难题,可为滑坡不良地质勘察及防护提供强有力的技术支撑。

高密度电阻率法观测煤层上覆岩层破坏

覆岩破坏引起稳态电场特征发生变化 ,其主要变化的电性参数是电阻率。通过观测煤层开采前后覆岩电阻率参数变化 ,并根据计算及图形模拟结果 ,表明电阻率的变化反映了覆岩破坏的变化状况 ,据此 ,再按照电阻率变化幅度 ,可准确确定导水断裂带范围 ,为煤层开采提供可靠的地质依据 。

时频电磁法频率域视电阻率求取方法研究

时频电磁法(TFEM)是一种应用于油气勘探领域,可同时实现时间域和频率域电磁一体化勘探的可控源电磁方法。本文引入水平电流场源定义的广义视电阻率,结合TFEM的发射源特征,实现TFEM频率域视电阻率的求取;分析不同偏移距、发设距水平电场振幅和视电阻率特征,验证了方法的可行性。TFEM频率域视电阻率的求取和基于模型的研究,为TFEM勘探采集参数的设计和采集数据的处理提供科学的借鉴和参考。

煤矿采空区地面探测技术与方法优化

为探明鄂尔多斯矿区采空区的分布范围及存在的安全隐患,采用高密度电阻率法、瞬变电磁法、EH-4大地电磁法和浅层地震法等4种地面采空区探测技术,通过野外数据采集、数据预处理(包括干扰信号剔除)和反演计算,作出视电阻率综合剖面和时间剖面,来解译采空区的几何和物性特征,建立了一套适合该区地方煤矿采空区探测的技术方法。结果表明:高密度电阻率法、浅层地震法适合近地表浅层采空区探测,探测深度小于200 m;瞬变电磁法适合中等深度采空区探测,探测深度小于600 m;EH-4大地电磁法适合大深度采空区探测,探测深度小于1 000 m。

电成像测井资料变换为孔隙度分布图像的研究

FMI成像测井给出了由电阻率像素点阵构成的图像。将此电阻率点阵通过Archie公式转换为相应的孔隙度点阵;以一个地层为一个图像窗口单元,计算每一个点阵的孔隙度对用常规测井资料确定的该地层的总孔隙度的贡献份额,并做出它沿孔隙度值的统计分布图;计算出不同m值对应的a^(1/m)值,并绘出a^(1/m)-m曲线。孔隙度分布图因储层类型的不同而不同,地层的溶蚀程度是影响a^(1/m)-m曲线形态的重要因素。这些现象给定量评价储层的缝洞孔隙发育带来了希望。