一种天然电磁辐射测深多道探测方法技术

本发明专利技术公开一种天然电磁辐射测深多道探测方法，采用多道地面探测装置，实现在较大范围内，取得在同一时刻，利用相同的天然场源进行探测的效果，克服了单点探测时，天然场强与频率分布随时间变化的影响，实现探测结果之间的精细对比，从而提高了探测质量和工作效率。提出了将所关注岩层的无量纲相对电阻率（ρｒ），折合成岩层有量纲的视电阻率（ρａ）或电阻率（ρ）的对比方法，提高了探测结果的地质解释水平。计算机与远程数据处理中心之间，建立双向数据传输联系，对探区的预处理结果进行再处理，提出探测成果图。数据处理中心随时掌握各探区的工作进展情况，必要时提出调整探区工作部署的信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种天然电磁辐射测深探测方法，特别是一种天然电磁辐射测深多道 探测方法。
技术介绍
天然电磁辐射测深探测方法，是一项利用天然电磁辐射形成的天然电磁场源，探 测地下地质结构以及与层状地层有关的各种矿产资源，包括石油、天然气、煤、水，还可应 用于工程地质、考古以及地质灾害预测，包括山体滑坡、天然地震预测研究。《天然电磁辐 射测深探测技术的方法及其装置(ZL98101408. 9)》实现了利用天然电磁场的单一分量，即 电场分量，在近地表自由空间进行单点探测，提供测点下岩层无量纲的相对电阻率(P》随 深度(h)变化的直方图，便于与最终直接探查地下情况的钻井结果进行逐层对比，而成为 一项具有实用价值的探测技术。天然电磁辐射测深技术的方法及其装置(ZL98101408. 9)所叙述的方法及其装置 与典型大地电磁法相比，在性能方面提高了对与岩层分界面直接相关的电性分界面的埋 藏深度变化、岩层的电性变化、地下地质体的横向变化的分辨能力，缩小了探测结果地质解 释的多解范围、最大验证探测深度达到七千米、岩层倾角在90度范围内，探测工作不受岩 层倾角的限制，可应用于地质结构复杂地区，以及在水面上进行探测。在使用方面提高了 工作效率、实现了探测装置便携化、少受地面条件限制、不受地面震动的影响、对工频干扰 有抑制能力、对探区的生态环境无不良影响。任何一种地球物理勘探方法，简称物探方法均 具有其最适用的探测环境，同时也不可避免地存在一些局限。除了综合利用多种物探方法， 提高探测质量外，对于物探方法本身仍需不断改进。多年来运用该方法在不同地区，进行了 具有实效的探测工作，并对探测方法的工作机理，增添了观测验证资料，但也体验到该项探 测方法，同样存在下述之不足。有多种因素促使天然电磁场随时间在不断变化，现有的单点探测方法，由于观测 时刻不同，每一测点所利用的天然电磁场的入射场强与频率分布亦经历了变化。对各测点 之间探测结果的精细对比带来不利的影响，主要在于探测结果中岩层的相对电阻率除了反 映地下岩层物理性质的变化以外，还包含有天然入射场强与频率分布的变化，以致相邻测 点探测结果对比时会产生疑问，甚至做出错误的地质解释。例如，在连续追踪目的层的进程 中出现对比中断时，首先要排除非入射场源变化的影响，才能做出明确的地质解释。现有的方法其探测结果仅能提供，测点下岩层无量纲的相对电阻率(P》随深度 (h)变化的直方图，而且，岩层无量纲的相对电阻率(P》不再与深度(h)变化保持严格的 线性关系，当探测的深度范围扩大时，这种非线性关系会更加明显。仅根据岩层的相对电阻 率的高低尚不能，对岩层的物理性质做出合理推测，因而对探测结果的地质解释带来不利 影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，解决采用单点探测 时，因天然场源随时间变化，探测记录中含有天然场源变化的影响，尤其对于深部电阻率差 异不明显的薄岩层探测，不利于在资料对比中取得反映地质情况的精细变化及所关注岩层 的探测结果无量纲的问题。—种天然电磁辐射测深多道探测方法的具体步骤为第一步构建探测系统 ，是通过一种多道探测系统实现的，该探测 系统包括多个探测子系统和远程数据处理中心。其中，探测子系统包括(ZL98101408. 9) 所述的地面探测装置、标志信号发生器和计算机。地面探测装置采集和存储的数据经计算 机预处理后，通过网路传输给远程数据处理中心。第二步确定测点布置形式各探区探测子系统的测点布置形式，包括测点的剖面布置、测点的方阵布置和海面 探测的剖面布置。根据探区的地质情况与对探测任务的具体要求，确定各探区探测子系统采用 上述的一种测点布置形式，或上述几种测点布置形式的组合，并确定测点布置的具体参数。测点的剖面布置沿直线布置的测点数超过5个测点时，即可视为测点的剖面布置，剖面沿预计的 地层倾斜方向布置，测点间隔依探测的具体对象及探测的详细程度而定，测点间隔为20 米-50米，使用6台-12台地面探测装置同时工作。用于对预计的矿层、地层的结构进行初 步探测。当剖面需要延长时，剖面的末端测点与其延长剖面的首端测点位置重合，用于检查 因探测时刻不同，剖面之间的系统偏差。测点的方阵布置根据测点的剖面布置的初步探测结果，进行测点的方阵布置探测，测点的方阵由 多条横向剖面与纵向剖面组成，测点间隔和剖面间隔为20米-50米，使用6台-12台地面 探测装置同时工作。对矿层、地层结构在横向与纵向的空间分布进行探测。其中具有共同 测点并且互相垂直的剖面，用于探测岩层的倾斜方向和倾角、探测深部岩层在高温与高压 的天然状态下，地应力的方向与其幅度的空间分布和地应力空间分布随时间的变化，为天 然地震预测研究提供参考信息。方阵的规模由所采用的地面探测装置的数量确定，测点的 方阵沿方阵的横向或纵向延伸时，延伸方阵的边缘剖面与原方阵的边缘剖面的位置重叠， 用于检查因探测时刻不同，各个方阵之间的系统偏差。海面上进行探测时的测点布置在海面上进行探测时，由于海水流动的影响，测点位置不易固定，用漂浮缆绳保持 测点间隔，构成测点的剖面布置。用于对预计的矿层、地层结构进行初步探测。采用多条彼 此平行的剖面布置，对矿层、地层结构的横向与纵向的空间分布进行探测。各条剖面之间设 置具有重复测点的连接剖面，用于检查因探测时刻不同，各剖面之间的系统偏差。地面探测 装置固定在浮标的顶端，用于避免探测装置接触海水面临的密封问题，还由于自由空间与 海水的电导率相差悬殊，因此，还可取得信号从海面下返回自由空间时，电场强度得到增强 的好处，测点的地理位置由全球卫星定位系统确定。第三步确保多个子系统各地面探测装置多道探测性能参数的一致性根据对探测深度范围和探测深度的分辨能力的要求，调整通道增益、滤波器的频带宽度、工作频率范围与频率间隔，使各项参数的相对偏差小于士5%。第四步记录各道探测装置在地表的相对高程在探测工作之前，对各测点的地表相对高程进行测量。由于，探测深度从地表计 算，需要记录各道地面探测装置在地表的相对高程，第五步取得各道同一开始记录的时刻为了取得各道地面探测装置同一时刻开始的记录，在各道地面探测装置开机后， 进行探测时操作者利用标志信号发生器，向各地面探测装置，发出固定频率信号，作为各道 地面探测装置开始记录时刻的识别标志，并记录每次开始记录的时刻。第六步利用地面探测装置采集探测数据地面探测装置，采用窄带方式，观测近地表空间电场垂直分量E±，为了接收近地 表电场垂直分量E ±，采用电容极板式传感器将电场分量转换成相应的电信号；电场传感器 输出的微弱信号由前置放大器加以放大并进行阻抗匹配，并由后置放大器进一步增大信号 幅度；采用变频技术将在整个音频范围内的信号进行窄带滤波；后置放大器及频率可调的 本地信号发生器所输出的信号同时输至双平衡混频器，由窄带中频滤波器从双平衡混频器 的输出信号提取差频信号；本地信号发生器的工作频率高于窄带中频滤波器的中心频率， 二者的频率差即为待测信号的频率F;反馈电路作用于本地信号发生器，保证上变频时本 地信号发生器所需的频率稳定度；窄带中频滤波器所析出的差频信号的幅度与后置放大器 所输出的信号幅度成正比并随时间做相应的变化；由精密检波器检出差频信号的包络信 号，包络信号的幅度与近地表空间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然电磁辐射测深多道探测方法，其特征在于该方法的具体步骤为：第一步构建探测系统一种天然电磁辐射测深多道探测方法，是通过一种多道探测系统实现的，该探测系统包括：多个探测子系统和远程数据处理中心；其中，探测子系统包括：（ＺＬ９８１０１４０８．９）所述的地面探测装置、标志信号发生器和计算机；地面探测装置采集和存储的数据经计算机预处理后，通过网路传输给远程数据处理中心；第二步确定测点布置形式各探区探测子系统的测点布置形式，包括：测点的剖面布置、测点的方阵布置和海面探测的剖面布置，值Ｖ↓［Ｔｍｉｎ］；由加法器，减法器和除法器对Ｖ↓［ｐｍａｘ］和Ｖ↓［Ｔｍｉｎ］进行模拟运算，按公式（１）求得最大峰值与最小峰值的差值Δ，Δ＝Ｖ↓［ｐｍａｘ］－Ｖ↓［Ｔｍｉｎ］．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（１）按公式（２）求得最大峰值与最小峰值的相加值∑，∑＝Ｖ↓［ｐｍａｘ］＋Ｖ↓［Ｔｍｉｎ］．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（２）并按公式（３）由Δ值和∑值的比值求得Ｋ值Ｋ＝Δ／∑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．；（３）根据预计的探测深度范围，依靠调节本地信号发生器所输出信号频率，设定相对应的待测信号的频率范围，依探测的详细程度选取离散的待测信号的频率间隔；在人工操作时每设定一次本地信号发生器，即可根据本地信号发生器与窄带中频滤波器的中心频率的差值，求得待测信号的频率Ｆ及相对应的Δ值及Ｋ值：在直角坐标系中，将各个离散的待测信号频率Ｆ与相对应的Δ值或Ｋ值绘制成Ｆ－Δ曲线或Ｆ－Ｋ曲线；按６分贝衰减作为确定截止频率的标准，从Ｆ－Δ曲线或Ｆ－Ｋ曲线求得与各个极大值和极小值相关联的截止频率值ΔＦ，利用下述的截止频率公式，求得与ΔＦ相对应得探测深度ｈ，ΔＦ＝（３．７６×１０↑［６］）／σｈ↑［２］，从Ｆ－Δ曲线的极大值和极小值求得相对应深度范围内岩层的相对电阻率（ρ↓［ｒ］）；最后，以直方图形式绘制便于与钻井剖面图进行比较的ｈ－ρ↓［ｒ］曲线，简称为探测直方图；Ｆ－Ｋ曲线与Ｆ－Δ曲线的用途相同，用于减小天然电磁辐射随时间变化的影响；自动探测时，采用内置嵌入式系统进行探测过程自动控制、数据采集与处理；由Ｄ／Ａ转换器控制本地信号发生器的工作频率，即相应的探测深度ｈ，精密检波器的输出信...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：岳棋拄，
申请(专利权)人：岳棋拄，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]