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我國瞬變電磁(cí)法應用綜(zōng)述

點擊次數:2205 發布時間:2020-08-12 07:21:20
瞬變電磁法(TEM)屬(shǔ)於時間域電磁法,它利用不接地回線或接地線源向地下發送電磁脈衝(chōng),在一次電磁場的激勵(lì)下,地下導體內部產生感應渦旋電流。在一次脈衝(chōng)電磁場的間隙期間,渦流電流產生的二次磁場不會隨一次場消失而立即消失,即有一個(gè)瞬變過程,利用線圈或接地電*觀測二次磁場(chǎng),研究其與(yǔ)時間的變化關係,從而(ér)確定(dìng)地下導(dǎo)體的電性分布結構及(jí)空間形態。隨著儀器(qì)、理論方法及數據處理手段的進步,瞬(shùn)變電磁法(fǎ)由於其探測深度大,施工效率高,能夠在某些特殊條件下(水麵、巷道等)施(shī)工,應用範(fàn)圍越來越廣。
1、應用領域
瞬(shùn)變(biàn)電(diàn)磁法被看(kàn)作是一(yī)種很有前(qián)景的物(wù)探方法。通過(guò)對現有應用資料的分析,開辟其應用新領域很有必要(yào)。
1.1地(dì)質礦產(chǎn)行業的應用
利用瞬變電磁法尋找礦(kuàng)產資(zī)源由來已(yǐ)久,瞬(shùn)變電磁法一直都是(shì)尋找金屬礦產的重要(yào)手段。張林用小回線瞬變(biàn)電磁測深勘查鋁(lǚ)土礦作了試驗,張曉永(yǒng)應用瞬變電磁法預測研究中深部鋁土礦,陳貴生探討瞬變電磁法在金屬礦(kuàng)產勘查中的應用效果及存在問題,葉敏生等研(yán)究用瞬變電磁法勘查內蒙古元山子(zǐ)鎳礦,金中(zhōng)國用瞬變電磁法(fǎ)勘(kān)查黔西北貓貓廠鉛鋅礦等。
賀建國(guó)等用瞬變電磁測深進行區調評價砂岩型鈾礦區,認為通過瞬變電(diàn)磁測深資料的研究,有利於判斷地下水動力(lì)條件及鈾礦化的成礦有利區,同時大範圍的(de)電(diàn)磁測深工作有利於區調選區工作的進行,可(kě)達到縮小靶區、提供鑽(zuàn)探設計依據的目的;方根(gēn)顯等在古河道砂岩型鈾礦探測一文中通過電(diàn)性的橫向變化判斷古河道位置取得了一定的效果;趙希剛等在紅柳園地區鈾礦勘查一文中查明了找礦目的(de)層的地層結構、埋深、厚度及空間(jiān)展布特征,解釋了斷裂構造。
1.2石油(yóu)行業中的應用
在石(shí)油行業中,地震勘探是其他物探(tàn)方法不可(kě)以取代的。但在地震勘探難以解決的地(dì)方,如在碳酸岩等覆蓋地區,地震波向下傳播困難,電磁法勘探可能達到意想不到的效果,然而目前大多停留在理論研究階段。
張勝業等通過設計(jì)水合物的模型,編寫程序來計算瞬變響應,結(jié)果表明海洋勘探天然氣水合物的(de)方法(fǎ)是可行的。
吳克峰等采用基於(yú)張量格林函數的(de)體積分方程進行四維模型瞬變電磁響應(yīng)的(de)正演研究,*先論述了四維瞬(shùn)變電磁法模擬的(de)可行性及程(chéng)序實現,然後分別(bié)設計了兩個三維異常體模型(水藏、油藏),采用兩種觀測方式(激發與接收平行、激發與接收垂直)進行正演模擬計算,並對所得的二次總場的數據進行了分析。
趙峰等在準噶爾盆地(dì)南緣采用瞬(shùn)變電磁法通過連續觀測,獲得地震(zhèn)勘探區地表及近地表結構的電性剖麵,利用岩(yán)性與(yǔ)電性的關係,建立地表(biǎo)及近地表的地質模型。在此基礎上,有目的地部署地震微測井或小折射(shè)控製點以獲取相應的深度、速度(dù)數據,從而建立地表及近地表速度-深度模型 ,可以求取準確(què)的靜校正(zhèng)量。這種(zhǒng)以表層地(dì)質模型為基(jī)礎建立的地球物理速度-深度(dù)模型,其靜校正量的求取具有(yǒu)**性(xìng)。
唐新功等采(cǎi)用(yòng)基於(yú)張量格林函數的體積(jī)分方程對(duì)層狀地層(céng)中一個油藏的動態變化過程進行瞬(shùn)變電磁響應的正演(yǎn)模擬。*先在頻率域內計算電磁分量的頻率域響應,然後利用快(kuài)速數字濾波技術將(jiāng)計算結果轉換到時間域(yù)。模型計算結果表明,當油藏厚度逐(zhú)漸變薄時,在電(diàn)場和磁場(chǎng)二次場分量圖(tú)形上可以得到清晰的反映,這表明用瞬變電磁(cí)法對油藏(cáng)進行動態(tài)檢測是可行的。
黃(huáng)力(lì)軍等以在江蘇油田的(de)應用為例(lì),介紹了電性(xìng)源瞬變電磁法在油氣田上(shàng)的應(yīng)用效果。
1.3煤礦行業中的應用
瞬變電磁法在煤礦行業中應用相對較多,較之其他行(háng)業(yè),無論是理論研究還是實際應用都走在*前(qián)麵。應用於尋找煤礦采空區、煤礦巷道掘進頭的連續跟(gēn)蹤超前探測、探測煤層水、防治煤層水等。可以說瞬變電磁法是保(bǎo)障煤礦安全的一種手段,對減少煤礦安全事故(gù)有積*作用。在(zài)這個方麵,中國礦業大學一直走在前麵,並形成了完整的理論體係。
在采空區探測的應用方麵(miàn),李金花通過采用地震和瞬變電磁法(美國的GDP32-Ⅱ型電法工作站)探測煤礦采空區,為煤(méi)礦集團廠房提(tí)供選址依據(jù);成劍文等采用ATEM-II瞬變電(diàn)磁儀成功探(tàn)測出位於懷仁縣(xiàn)西北部中低山區的王卞莊的煤礦采(cǎi)空區;張(zhāng)開元等等采用加拿大PROTEM67D瞬變電磁勘探係統探測山東新汶(wèn)某煤(méi)礦西邊界老窯采(cǎi)空區和河北某鎮采空(kōng)區,都取(qǔ)得了很好的效果。煤田水(shuǐ)防治與勘探是瞬變電磁法(fǎ)的重要應(yīng)用方麵。例如:山東省七五煤礦的傅佩河,新光集團有限(xiàn)公司昭陽煤礦的倪良高,皖北煤電集團有限(xiàn)公(gōng)司(sī)祁東煤礦地測科的易德禮,安徽煤田地質局物探測(cè)量(liàng)隊的吳有信,河南省煤田地質局物(wù)探測量隊的張運(yùn)霞、周韜、周建雄,中國礦業大學的劉樹才(cái),中國(guó)地質大學的劉金濤(tāo),中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘查研究所的黃力軍等,都抓住了瞬變電磁法對低阻(zǔ)目標體敏感的特征開展工(gōng)作,在煤層水、頂板水防治,煤礦采區水文勘探方(fāng)麵取得了較好的效果。
在超前探(tàn)測方麵,即解決構(gòu)造破(pò)碎(suì)帶、裂隙發育區、岩溶、陷落柱等富(fù)水區(體)的水問題。郭純等在(zài)掘進(jìn)巷道50m以後進行一次跟蹤探測,表明采用該技術可(kě)有效地預測(cè)煤礦巷(xiàng)道掘(jué)進頭前方30~50m範圍的富水異常;長安大學地(dì)質工程與測繪工程學院的(de)李貅,河北省煤田地質局*二水文(wén)地(dì)質隊的張紀勳、範誌平,平煤集團天安香山礦的麻新堂(táng)等也從事了這方(fāng)麵的工作。
王(wáng)惠亮應用瞬變電磁法探測煤層風氧化帶有創新性。由於煤層被風氧化後,煤層(céng)的含水性、膠結性等變化很大,總體導電能力下降,煤層變為高阻體,因此在多測(cè)道(dào)電(diàn)壓剖麵曲線圖上,風(fēng)氧化(huà)帶相對於正常煤層表(biǎo)現為低電壓。
1.4工程物探中的應用
瞬變電磁法在工程物探的應用方麵較多,涉及麵廣,包括公路、鐵路、水利、碼頭、城(chéng)市建設。主要探(tàn)測工程地質中的不良地質體(tǐ)(溶洞、空洞、地裂(liè)隙、地下采空區、斷層(céng)、地質災害調查),在隧道建設中用於探測頂板水或者(zhě)對隧道掘進方(fāng)向進行超前地質預報,並根(gēn)據瞬變電磁法(fǎ)對低阻敏感的特(tè)性進行工程質(zhì)量檢測。
在解決(jué)工(gōng)程地(dì)質問題方麵,西安交通大學(xué)的薛國強從事瞬變電磁法研究多年,瞬變電磁法探測公路隧道工程中的不良地質構造的測量結果給公路設計提供重要的參考,也為應用瞬變電磁法在不良(liáng)地質體及在地形複雜地區進(jìn)行工程地質勘察積累了經驗;在公路地質勘察(chá)中采用了有效的觀測裝置,結合二維(wéi)地(dì)電模(mó)型(xíng)正演計算結(jié)果,對資料做出解釋,查明了地(dì)下溶洞的賦存狀態(tài),探(tàn)測成果得到了鑽孔資料的驗證;對灰岩溶洞采用大回(huí)線源瞬變電磁法在指定場地進行了探(tàn)測,並采用線性數字濾波(bō)技術進行正演模擬,用改進的阻尼(ní)*小二乘可行方向法對資料進行反演計算,查(chá)出(chū)地下灰岩溶洞的賦存位置(zhì)。其他學(xué)者也從(cóng)事了這方麵的工作,像郭文波、朱正國、陳清禮、嵇豔鞠、龔惠民等。
工程物探(tàn)超(chāo)前預測的基(jī)本原理與煤礦相同,王亞瓊、李貅等做了實際工(gōng)作,也取(qǔ)得了良好的應用效果。
工程質量檢測是一個比較新的應用領域,黃桂柏通過試(shì)驗表明在沒有(yǒu)雜散電流幹擾的較理想情況下,瞬變電磁法對埋地鋼質管道腐蝕檢測結果(guǒ)與管體腐蝕的實際情況基本一致(zhì),對科學地指導油田埋地管道(dào)大修具有(yǒu)重要意(yì)義。高永(yǒng)才對瞬變電磁法金屬管道腐(fǔ)蝕檢(jiǎn)測模型進行了理論分析,董(dǒng)延朋采用瞬變電磁法對地下隱蔽(bì)工程質量檢(jiǎn)測取得了良好的效果,徐善傑利用瞬變電磁(cí)法檢測樁基礎(chǔ)鋼筋籠長度(dù)等開辟了應用新領域。
2、結論
對大量有關文獻的(de)調研、整理和歸類表明(míng),瞬變電磁法的應用範圍越來越廣。它(tā)因輕便(biàn)和相(xiàng)對直流電法能夠(gòu)穿透高阻屏蔽層等優點(diǎn)而被大力推廣。
如今,隨著**能源的緊張(zhāng)與我國(guó)發展核電事業的需要,如何利用瞬變電磁法勘探(tàn)鈾(yóu)礦值得研(yán)究,就目前現有的資料(liào)看(kàn),尋找與鈾礦(kuàng)密切(qiē)相關的構造和電性(xìng)層是關鍵。

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