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。

地—井TEM在危机矿山深部找矿中的应用实例

为了示范地—井瞬变电磁法在深部找矿应用中的效果,进一步在国内推广,选择在安徽黄山岭、湖北铜绿山矿区开展地—井TEM测量试验,结果在黄山岭未见矿钻孔中探测发现了一处井旁盲矿异常并正确地探测出了铜绿山1200多米深部已见矿体的延伸方向。试验结果表明,地—井TEM法具有探测深部盲矿和追踪矿体延伸方向的良好效果,值得在我国的深部找矿工程中广泛地推广应用。

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TEM典型特征分析与异常解释——以新疆白石泉铜镍矿zk506孔为例

地–井TEM法(瞬变电磁法)是一种寻找深部隐伏良导体的有效方法。以新疆白石泉铜镍矿区zk506孔三分量井中瞬变电磁测量为例,结合钻孔已知信息,通过分析曲线特征,从上至下共划定了3个异常,并推测第2个异常为主要异常,确定其方位为东南,同时根据z分量响应在晚期还有较强的幅值,判断异常在东南方向上具有相对长的延展,最后通过与zk506孔以及后期施工的zk507、zk508孔的地质编录对比,验证了地–井TEM解译推断,修正了之前zk506孔单孔编录的地质认识,证明了井中瞬变电磁法在良导硫化物矿勘探中的有效性和重要性。

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。

全波形回线源地—井瞬变电磁全时响应特征分析

地—井瞬变电磁法在金属和煤等矿产勘查中发挥重要作用,其激发波形可以是任意形态,波形形态的选择对探测效果和数据质量具有重要影响,探讨不同发射波形对响应的影响可为电磁勘探系统的波形设计提供理论指导。基于回线源地—井瞬变电磁一维正演理论,通过模拟计算任意发射电流波形下的一维层状模型的水平和垂直分量的磁感应强度和感应电动势,来定性分析不同电流波形对瞬变响应的影响情况。研究表明,4种波形的响应曲线形态在有发射电流期间(on-time)具有较大的差异,而在无发射电流期间(off-time)一致且变化规律简单,方波激励的响应最强,三角波激励的响应最弱。三角波和半正弦波的B、dB/dt的各分量响应幅度在off-time期间随电阻率变化明显,而在on-time期间基本不随电阻率变化;方波和梯形波的B、dB/dt各分量在全时域(on-time、off-time)对地层的电阻率变化均有很好的分辨能力。

基于瞬变冲激时刻的地−井TEM快速定量解释方法

地−井瞬变电磁法响应规律复杂,现有解释方法以定性分析和半定量解释应用最为广泛,不能直接获取大地电阻率参数。针对这一问题,提出一种基于瞬变冲激时刻的快速定量解释方法。首先给出均匀半空间地−井瞬变电磁响应的表达式,分析地−井瞬变电磁响应的冲激时刻特征。结果表明,接收点深度越大、大地电导率越高,则瞬变冲激时刻越晚。结合已有的研究成果,推导冲激时刻与大地电导率和深度的函数关系,依据反函数理论进行大地视电阻率定义。以获取真实大地电阻率为目标,研究基于地下电磁场扩散速度的改进大地电阻率恢复算法。采用所提出的算法,根据实际常用工作方式,分别设计均匀半空间、二层模型和三层模型进行模拟计算。模型算例和实测数据试算结果表明:基于冲激时刻的视电阻率定义方法能够较好地反映大地电阻率的变化趋势,但具有较强的体积效应;基于电磁场扩散速度的改进算法能够有效地削弱体积效应的影响,更加准确地恢复大地电阻率值和反映电性界面。该算法无需进行复杂模型的迭代正演计算,具有较高的计算效率,能够定量恢复大地电阻率值,适用于地−井瞬变电磁法的快速初步定量解释。但在实际资料解释应用中,还需考虑视电阻率的“overshoot”和“undershoot”现象,避免造成错误解释。

应用地—井TEM方法勘查铀矿

地—井TEM是近年来引入的一种先进的井中物探测量方法,该方法通过研究井中感应二次场在空间和时间上的变化特征,可以达到研究钻孔周围电性分布结构的目的,从而发现井旁、井底盲矿,或推断已见矿体的空间分布与延伸方向。文中对地—井TEM的静态及动态响应特征进行了说明,重点对响应的前期和中期数据进行处理,形成随深度变化的电场变化强度图,并通过对江西荷上地区ZK39-7、广东长排地区ZK8-2两个钻孔的研究,表明地—井TEM测量不仅可以反映钻孔附近地段的构造破碎及蚀变等信息,而且对铀矿化信息也有一定反映,为进一步钻探施工提供了较为准确的依据。

三分量TEM在坚硬顶板水力压裂效果检测中的应用

矿井水力压裂技术在坚硬顶板卸压和瓦斯高效抽采领域得到的广泛应用,但对于长钻孔水力压裂效果的检测评价一直缺乏较为理想的物探方法,传统探测方法存在成本高、效率低与探测距离短的不足。为实现坚硬顶板定向长钻孔水力压裂效果高效直观地检测这一目标,采用一种煤矿井下在压裂孔内施工的动源动接收瞬变电磁探测方法,探测装置天线是由收发间距固定的极小发射线圈和三分量接收探头组成,在钻孔内沿钻孔逐点移动进行三分量接收。为了弥补有缆装置探测距离的不足,采用孔外定时同步、孔内发射接收的探测装置,采用钻机推送的方式对神东某矿井2号压裂钻孔40~315 m段进行压裂前、压裂后分别探测。首先对垂直分量数据进行预处理,采用水平分量数据实现探头姿态变化影响校正,并提取纯异常场进行分析,最终实现充水裂缝三维成像技术。试验结果表明:纯异常场等值线图中有明显条带状低阻异常分布,综合分析压裂前、后视电阻率分布情况认为该条带状低阻异常即为压裂形成裂缝所致,异常走向即为裂缝延伸方向,异常延伸范围即为裂缝延伸范围。三分量瞬变电磁探测技术是矿井物探、钻探和水力压裂技术的有机结合与相互补充,对裂缝走向和延展范围进行有效圈定,能够有效应用于坚硬顶板定向长钻孔水力压裂效果评价。

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。

一种井中瞬变电磁异常反演方法

井中瞬变电磁法在深部找矿中得到广泛应用并取得丰硕成果,然而解释技术目前仍以定性和半定量为主,这在很大程度上制约了该方法的运用和推广。鉴于此,笔者采用遗传算法开展了基于等效涡流的井中瞬变电磁纯异常反演研究,反演以导体内感应电流环为对象,能够准确地确定井中或井旁异常体的尺度、倾角、中心坐标等参数。对Maxwell软件薄板模型的正演数据和实测数据的反演结果进一步验证了算法的正确性和适用性。

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.

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.

井地瞬变电磁联合探测在2000 m深部找矿中的应用

深部矿产探测是一个难题,井中瞬变电磁方法(Transient Electromagnetic Method,TEM)通过传感器沿钻孔深入地下,更接近于深部目标体,从而提高见矿率和找矿效果。在国外井中瞬变电磁被广泛地应用于深部找矿勘查中,并取得了许多重要的找矿成果,而在国内受限于仪器、理论研究以及解释技术发展较慢等诸多原因,在实际深部找矿应用方面较少。以辽宁青城子白云金矿区2000 m深部找矿作为典型案例,开展井中TEM和地面TEM的探测,尝试将地面和井中TEM资料进行综合解释,以期更合理地解释钻孔周围的有利成矿部位。实测结果表明:井中TEM原始剖面曲线在1400~1650 m深度段出现典型负异常特征,显示钻孔外局部低阻异常体的存在;此外,井中TEM原始曲线晚期道中出现极化现象,是由于断裂和破碎带中富集的与金密切相关的黄铁矿化引起;地面TEM反演结果清楚显示了测线下方典型分布情况,发现了隐伏断裂深部延伸较大,成矿条件良好;综合分析解释,TEM L52线所推测的隐伏断裂深部仍有良好的金富集条件;经钻孔资料证实,地面和井中TEM综合解释结果正确可靠。研究成果表明,井−地瞬变电磁法联合探测在深部找矿中具有较好应用前景。

地—井瞬变电磁关键技术问题研究

地—井瞬变电磁法在加拿大、澳大利亚等国的勘查实践中已取得了很好的效果,国内由于缺乏从仪器设备到资料处理解释的整套技术,使得该方法未能被广泛应用。为此,研制了地—井瞬变电磁仪器,同时系统地研究了地—井三分量坐标系的确定、探头角度系统偏差的测定、三分量的校正运算、勘查目标体方位及距离的分析与计算等,并在实际的地—井瞬变电磁观测中获得了良好的应用效果。

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-3孔泥浆技术的设计与应用

汶川科钻WFSD-3孔钻遇地层极其复杂,硬脆碎地层与强水敏性等地层交替出现,给钻进施工带来极大安全隐患。针对该孔特殊地层情况,以孔壁稳定性理论分析为指导,在室内实验研究的基础上,优选出NH4-HPAN、K-PAM、SAS和KHm等抑制剂组成的泥浆体系配方,并结合室内FA无渗透实验以及ZNP-01页岩膨胀性实验对该泥浆配方进行封堵性和抑制性评价,提出了新型泥浆体系,并得以良好应用。还对现场应用遇到的泥浆粘度与切力控制、钻头防泥包技术以及钻水泥塞钙侵处理技术等进行归纳总结,对复杂地层钻进施工具有较好的借鉴意义。

钻孔瞬变电磁法研究现状综述

与航空、地面瞬变电磁法不同,钻孔瞬变电磁法将接收探头置于钻孔之中,由于距离探测目标更近且远离地表,不仅可以观测到更强的响应信号,还可有效削弱孔外各类电磁信号的干扰,能够满足大埋深、精细化探测需求,尤其是深部盲矿和水害探测。通过回顾各类钻孔瞬变电磁法(回线源地.井、电性源地.井和隧(巷)道钻孔瞬变电磁法)的研究历史,总结各类方法在正演模拟、反演成像、仪器装备和应用案例等方面的研究现状。研究结果表明:回线源地.井瞬变电磁法研究基础丰厚,发展较为全面,已在生产中取得较多成功应用;而电性源地.井和隧(巷)道钻孔瞬变电磁法研究基础薄弱,由于理论方法、探测装备、反演技术等方面的限制,目前尚未得到广泛推广与应用,整体仍处在初步研究阶段,相关技术仍有待进一步提升。未来发展方向可以从以下几个方面入手,如带地形三维反演、快速地形校正方法、伪随机发射、多辐射源发射、套管干扰消除和多参数地球物理方法联合解释等,形成完善的钻孔瞬变电磁法理论和解译方法,为深部矿体探测、煤矿和隧道含水构造探测提供理论依据。

地-井瞬变电磁三维非结构有限元正演模拟研究

为分析复杂地电模型条件下地—井瞬变电磁响应特征,本文基于非结构网格矢量有限元法实现了时间域地—井瞬变电磁三维正演模拟。为求解双旋度电场扩散方程,我们使用非结构四面体网格对计算空间进行离散,同时选择无条件稳定的后退欧拉方法进行时间离散。数值实验中我们首先以长导线源为例分析电性源电磁场分量的扩散特征和探测能力;然后重点研究Ex、dBy/dt零值带的产生机理及分布规律。目标在于指导实际地—井电磁探测中选择合理的测量区域。最后,我们通过模拟复杂模型的异常特征,分析地—井瞬变电磁法探测典型脉状矿体的可行性,为深部矿产资源探测提供参考。

地—井瞬变电磁响应特征研究

地—井瞬变电磁法作为瞬变电磁法的一种装置形式,由于其接收探头在钻孔或井下巷道中,靠近目标异常体,具有电磁干扰小、有用信号强等优点,越来越多地被国内外学者所研究。本文采用时域有限差分法(FDTD),以回线源为激发源,建立含板状体和矩形低阻体的地质模型,从地面—井筒观测方式和地面—巷道观测方式的角度,计算矩形回线源在半空间中产生的地—井瞬变电磁场响应,并对其响应的特征及规律进行研究,研究结果表明当有多个异常体同时存在时,地—井瞬变电磁能够区分出不同的异常体存在,并且能够对不同异常体的埋深和横向位置准确定位,为地—井瞬变电磁法定量解释异常体埋深和位置提供参考依据。

巷-孔瞬变电磁法在探测含导水构造中的应用

掘进迎头超前探水钻要探清楚含导水构造的空间位置比较困难。常规矿井瞬变电磁在含导水构造探测方面得到了广泛应用,但其存在巷道干扰因素较多等问题。巷-孔瞬变电磁三分量探测技术在钻孔中使接收位置更靠近异常区,降低了巷道内的电磁干扰对测量结果的影响,可针对性地对钻孔附近异常进行三维探查,具有探测精度高、对含导水构造反映敏感等优点。以某煤矿6煤西翼辅运大巷为例,利用掘进工作面超前探放水钻孔,使用巷-孔三分量瞬变电磁超前探测技术探测掘进工作面迎头前方含导水构造的范围及位置。结果表明:巷-孔瞬变电磁探测法可以探测钻孔径向30m以内的含导水地质构造的空间位置与异常大小,效果良好。