层状介质背景下地-井方位激电异常分析与解释

为了更好地探究层状介质背景下井旁隐伏矿体的地-井方位激电异常特征,首先研究了地-井三维激电的有限元正演模拟算法,并编制了程序;然后构建三维地电模型并进行正演模拟,讨论层状介质背景下地-井方位激电异常,并分析其异常特征规律;最后通过比值法归一化压制层状介质背景,突出局部异常。理论和算例表明,比值法归一化处理是地-井方位激电观测中消除层状介质背景异常影响的有效方法。

地-井五方位TEM在新疆东天山月牙湾铜镍矿床勘查中的应用

月牙湾铜镍矿床具有典型的“三高一低”(高磁、高重、低阻、高极化)异常组合特征,以往地面物探工作取得了较好的找矿效果,但受限于此区所处的低电阻率背景,存在探测深度小或者深部分辨率不足的问题。为了解矿体在深部的延伸情况,本文选择在见矿钻孔中开展地-井五方位TEM探测试验,与地面测深方法相比有较好的异常细节。试验结果表明,地-井五方位TEM方法在井旁盲矿探测、矿体延伸推断均有较好的应用效果,值得在后续地质勘查中推广应用。

电性源地-井瞬变电磁全域视电阻率定义

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.

覆盖层影响下典型地-井模型瞬变电磁法正演

地-井瞬变电磁法是用于地质找矿的有效方法之一,开展该方法的三维正演研究能对资料处理与解释提供帮助。在时间域有限差分算法的基础上,建立了三维地质模型和覆盖层模型,模拟了该模型下的地-井瞬变电磁响应;引入了参数EA,分析了方形低阻体和覆盖层的响应特征以及覆盖层影响因素。结果显示:低阻体位于发射场源下方时,其响应曲线呈现"双高一低"的极值特征,高峰值分别对应低阻体上下边界,低峰值对应低阻体中心;低阻体位于发射场源旁边时,其响应曲线呈现单极值特征,该特征与覆盖层响应特征相同。当覆盖层电阻率较低时,"趋肤效应"作用使覆盖层的响应强度强于低阻体;但当发射场源离钻孔足够远时,覆盖层影响可以忽略,低阻体响应强度更与覆盖层-低阻体电阻率的比值有关。孔中发射能有效降低覆盖层影响。

地-井瞬变电磁井旁板状导体异常响应特征分析

在实际工作中,地-井瞬变电磁井旁盲矿的异常响应受多种因素影响,曲线特征复杂。为了研究井旁板状导体位置、埋深、产状等参数对地-井瞬变电磁异常响应的影响,这里通过数值模拟计算了四类39个理论模型,分析了板状导体倾角、埋深变化及其与钻孔距离、相对位置变化的异常响应,总结了响应特征与板体几何参数之间的内在联系规律,为定性或半定量解释井旁盲矿异常提供了依据。

地-井TEM向量交会技术的实现和应用效果

这里介绍的地-井TEM向量交会法是一种地-井TEM资料半定量解释方法,通过采用异常分离技术从实测资料中提取出纯异常场,运用地-井TEM的纯异常响应进行向量交会,从而达到快速、有效地确定井旁盲矿体的深度、方位及矿体距钻孔距离。

覆盖层下三维板状体地-井瞬变电磁响应

地-井瞬变电磁法是地质找矿的有效方法之一,它是利用地表发射、井中接收瞬变场响应来实现查找深部矿产资源的一种方法。在时间域有限差分算法的基础上,以回线源为激发源,采用非均匀网格剖分技术,对均匀半空间和倾斜板状体、含有低阻覆盖层的倾斜板状体模拟。通过对比分析表明:均匀半空间中,响应极大值随观测时间延迟而减小;场源位于接收钻孔正上方时,异常体响应特征明显;当场源位于旁侧位置,需要较长的观测时间获得异常体的响应;低阻覆盖层对异常响应的影响在整个观测时间范围内都存在,减弱了异常体的响应;覆盖层的影响随发射场源与接收钻孔位置距离的增加而减弱。研究工作为定性分析地-井TEM响应特征和资料解释时提供参考。

地-井瞬变电磁响应特征数值模拟分析

井中瞬变电磁法(Bore-hole transient electromagnetic method-BHTEM)是指接收线圈在钻井中观测瞬变场响应用以勘查深部矿产资源的勘探方法,其中以地-井(地面激发井中接收)组合方式研究最多、应用最广.本文应用时域有限差分法(FDTD),建立包含薄板导体的均匀半空间二维数学模型,采用线源为激发源,选用Mur吸收边界条件,对矩形回线源在半空间中产生的瞬变电磁场进行数值模拟,计算了低阻板状导体在均质半空间和有低阻覆盖层影响情况下的地-井瞬变电磁异常响应,并对响应的特征及规律进行研究分析,为研究地-井TEM提供参考.

基于异常场的地-井瞬变电磁法正演研究

在地-井瞬变电磁正演模拟中,前人均以总场为研究对象,分析响应特征。此次选择地-井瞬变电磁异常场为研究对象,对单异常体和多异常体以及在"定源异井"和"动源定井"两种观测方式下典型地电模型进行地-井瞬变电磁法三维正演模拟。首先推导了二次磁场的扩散方程,并用有限差分法进行数值计算。通过分析以地-井瞬变电磁异常场为研究对象,认为异常场能反映目标体空间几何位置参数。研究结果表明:在不同钻孔中接收的异常响应随时间推移而衰减减弱,但异常变化特征保持不变;在不同方位布置场源得到的异常响应差异明显,根据其测量结果可判定异常体空间位置信息。最后总结影响地-井瞬变电磁异常的主要因素有:目标体的埋藏深度、目标体与钻孔之间的耦合关系以及场源的位置关系。研究结果为相关资料解释提供理论参考。

地-井瞬变电磁三维交错网格有限差分正演及响应特性

为了研究地-井瞬变电磁响应特征,获得不同井位低阻薄板异常体的响应规律:首先采用交错网格有限差分技术离散二次场满足的频率域赫姆霍兹方程;然后结合虚框叠加等效和虚拟界面法将发射源和接收位置扩展到任意层位,解决了全空间背景格林函数的计算问题;之后利用MUMPS求解器求解频率域二次场,再经过余弦变换,获得井中任意位置的瞬变电磁响应;最后采用三维模型对本文算法的正确性进行验证,设计了均匀半空间和嵌入低阻薄板的三维模型,获得垂直磁场的三维分布,分析均匀导电半空间中低阻薄板对地-井瞬变电磁三维响应的影响特点。结果表明:本文三维地-井瞬变电磁计算方案的计算精度与前人基本相同;水平导电薄板的存在主要影响板体附近及穿过薄板的井中瞬变响应,最大的特点是在异常体位置附近的中期时间道响应出现变号现象。本文的研究为定性解释地-井瞬变电磁法异常提供一个技术手段,也为地-井瞬变电磁三维反演奠定基础。

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E_z和水平磁场■分量对目标层的反映最为明显,E_x和■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.

一种基于改进型混合遗传算法的地-井TEM多参数反演方法

在地球物理反演中,往往是要用有限的信息去反演尽可能多的参数,以期获得关于目标体的详尽信息,传统的基于求偏导数的反演方法,在初始模型偏离真值较大的时候,反演很难收敛,而遗传算法则可以克服反演对初值的依赖。这里使用基于等效涡流的方法,简化地-井TEM三分量响应为圆形电流环在自由空间的响应模型,并使用逐步缩小搜索范围和多重小生境相结合的改进型混合遗传算法,较为精确地反演了表征导电薄板异常的七个参数,理论模型算例在多次搜索遗传计算之后,反演获得的模型参数误差小于5‰。

地-井方位激电观测异常特征研究

为系统了解地-井方位激电异常特征,利用有限单元法对地-井方位激电观测在立方体、板状体等典型地电异常体上的响应进行正演计算,分析了异常体位置、方位距离等变化对观测的影响规律,讨论了地形、钻孔本身对地-井方位观测的影响等.研究结果表明地-井方位观测是探测井旁和井底盲矿体行之有效的方法,利用不同方位上的异常曲线特征,遵循异常场定性分析和"先井口、后其它方位"的分析方法,可大致确定异常体的电性特征和空间展布;地形和钻孔本身对地-井方位观测的影响主要集中在浅部区域.

地-井激发极化法确定井底盲矿体的应用

为了有效判别井底和井旁盲矿体的平面展布和空间位置,采用时间域井中激发极化法中的地-井方式,以钻孔中根据不同方向的井位观测到的视极化率异常为结果,研究盲矿异常在井中的激电响应特征,以新疆某矿区工程为例,分析激电异常与盲矿体的对应关系,总结归纳井中激电规律,验证此方法的适用情况,对指导下一步勘探工作具有积极作用。

地-井方式激电确定矿体空间位置

为更好地解决井旁矿体的勘探及盲矿的预测问题,探讨了地-井方式激发极化法对于井旁的规则形体(矿体)的激电影响;采用解析投影法,以球体和板状体两种模型为例,遵循"单井—多井"的激电规律来判别矿体的空间位置。最后,归纳总结出地-井方式激电在实际工作中的使用条件,能够快速判别井旁盲矿体的空间位置。结论指出,合理的施工方式以及适量的观测数据对预测矿体的产状具有积极作用。

地-井时域激电拟牛顿法反演问题研究

基于地-井时域激电三维有限差分正演模拟工作,以井旁目标体方位、埋深等为待反演参数,选择极化规则形体解析式构建反演目标函数和偏导数矩阵;采用变尺度法和共轭梯度法结合正演模拟利用地-井激电方位测量数据对井旁类球状极化体进行反演.结果表明:反演结果和拟合效果较好,反演方法具有一定的可行性和适用性.

层状介质中垂直磁偶极子的地-井电磁场响应

针对层状介质模型,在忽略井眼影响的条件下,利用边界条件推导出垂直磁偶极子源在全空间中的电磁场。选用Anderson提出的汉克尔滤波系数,采用自适应的线性滤波算法编制了计算程序,对几种典型地电模型在井中的电磁场及视电阻率进行了计算。计算结果显示,当高阻基底之上存在低阻层时,在井下一定深度范围内观测会出现电磁场的假极小值异常,假极小值出现的深度与低阻层的电阻率以及厚度有关;与地面观测相比,地-井电磁场观测方式可削弱浅部高阻覆盖层影响,从而提高深部探测的精度,更好地反映下部低阻层的特性。

频率域地-井垂直电磁法响应特征数值模拟

地-井垂直电磁法是一种在地面用长导线源激发、井中接收的电磁勘探新技术。采用有限单元法对不同的模型进行数值模拟,利用不完全LU分解处理的稳定双共轭梯度算法(BICGSTAB算法)求解最终的线性方程组。分别计算了低电阻率异常体与高电阻率异常体在均匀半空间情况下的频率域地-井电磁的异常响应,从异常体性质、异常体与收发位置关系模拟和分析其特征响应规律,为研究与实际应用地-井垂直电磁法提供参考。

基于Matlab平台的地-井TEM快速成像

多年来受制于方法本身的复杂性,地-井TEM法的反演解释以定性和半定量解释为主,难以更加精细地对实测曲线做出进一步的解释,等效电流环的出现使得快速定量反演得以开展,但是电流环未知参数多、约束难,自动反演很难开展。有鉴于此,采用Matlab GUI平台编制了基于等效电流环的人机交互快速成像程序,以人机交互方式对地-井TEM异常场进行快速成像,依据异常曲线特征给定电流环初始参数,结合拟合曲线,时时修正电流环各参数,最终获取了异常的中心位置和空间展布参数。

空-地-井重力异常正则化协同密度反演方法

围绕综合利用空-地-井多源重力异常联合反演提升精度的目标,提出正则化协同密度反演方法,从而有效利用多维数据的横向和纵向变化特征提高反演精度,且无需先验信息的约束.此外,还提出利用奇异值谱和深度分辨率工具评价航空数据观测高度和层数对反演分辨率的影响.通过理论模型试验本文方法在空-地、地-井等不同情况下的应用效果,结果表明空-地-井重力异常正则化协同密度反演方法能获得更高分辨率、高精度的反演结果,且证明不同的钻孔位置对反演结果有较大的影响,从而可指导实际的空-地-井联合勘探.最后,利用文顿盐丘实际勘探数据进行空地和空地井重力数据协同反演,反演结果垂向分辨率明显优于地面观测数据反演结果,盐盖的顶面及中心埋深与前人研究和地质资料解释相吻合,验证了方法正确性及实用性,为推进我国空-地-井立体重磁勘探提供了重要的技术手段.