直流場固定式電源勘探方法與流程

本發明屬于地球物理勘探技術領域，尤其是涉及一種直流場固定式電源勘探方法。

背景技術：

直流電法的勘探原理是：供電電極A、B(A為正電流極，B為負電流極)向地下供入直流電流，在地下介質中形成穩定的直流電場，再通過多個測量電極M(或N)測量出地面上各個測點的電位值；當地下存在有多個不同介質體時，這些介質體的導電特性是不同的，則反映在地面上所測得的電位值就具有差異性，從而分析得出地下介質的空間分布規律。目前，國內、外直流電法的勘探方法主要是采用“移動式電源”的勘探技術。如圖1所示，供電電極A、B(或單個供電電極A)按照一定測量要求，隨著測量電極M(或N)的移動，有規律的移動多次進行測量。并在此基礎上，發展起來的測量方法有：二極測量法、三極測量法、四極測量法。隨著電子儀器技術和數據處理技術的發展，“移動式電源”勘探法已不適合野外大面積、高密度測量的工作效率要求。國內、外現普遍采用三維“E-SCAN法”進行高密度電法勘探。其思路是將電極以均勻網格化方式布設在地面上進行測量，依次從前端電極開始一一供電。當供電電極供電時，其它電極為測量電極，這樣的跑極方式依然是從現有的二維測量方式中演變而來，其供電次數為n-1次(n為電極總數)，觀測總量為n×(n-1)/2次。“E-SCAN法”仍屬于“移動式電源”勘探法，測量方式有：二極測量法、三極測量法、四極測量法。“E-SCAN法”電法勘探技術存在如下缺點：(1)供電電極移動次數較多，測量時間太長，工作效率低。(2)由于采用的是供電電極一一供電的測量方式，當供電電極出現接地不良的情況，致使所有測量數據報廢，造成生產成本浪費。

為了對現有技術進行改進，人們進行了長期的探索，提出了各種各樣的解決方案。例如，中國專利文獻公開了一種直流電法勘探復合式電極裝置及其操作方法[申請號：CN201510086304.9]，(1)通過注水孔對直流電法勘探復合式電極裝置進行注水并放在相應測點位置上。(2)如果是堅硬地面，通過把手推壓確保錐形電極充分接觸地面，然后利用調節連桿調節保證高壓縮海綿與地面充分接觸；如果是松軟地表，通過把手旋轉調節電極長度，并利用把手將電極推壓進松軟表土層一定的深度進行固定和耦合，此時，也需要利用調節連桿調節保證高壓縮海綿與地面充分接觸；(3)如果進行高密度電阻率法勘探，需要通過專用電纜，利用彈性固定接觸片將每一個直流電法勘探復合式電極裝置串聯起來，其他直流電法勘探則可簡單地用電線接在彈性固定接觸片上即可。

上述方案雖然在一定程度上解決了現有技術的不足，但是供電電極移動次數較多，測量時間太長，工作效率低；采用的是供電電極一一供電的測量方式，當供電電極出現接地不良的情況，致使所有測量數據報廢，造成生產成本浪費。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述問題，提供一種設計合理，操作簡單，測量效率高的直流場固定式電源勘探方法。

為達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：本直流場固定式電源勘探方法，其特征在于，本方法包括以下步驟：

A.確定網格式測網，測網上的每個網點為一個測點位置，將供電電極放置在一個或者多個測點位置上，將測量電極放置在除供電電極所處測點位置外的其他測點位置上；

B.對供電電極進行供電，通過測量電極得到一組測量數據，對數據進行分析。

將供電電極固定在一個或幾個任意測試位置處，逐一供電或同時供電，則其它電極作為測量電極，只需要測量一次或少數幾次就可以完成全部的測量工作，從而提高了野外勘探工作效率和測量數據的穩定性。

在上述的直流場固定式電源勘探方法中，在步驟A中，供電電極的形式包括單極供電形式和偶極供電形式。

在上述的直流場固定式電源勘探方法中，所述的單極供電形式為設置一個供電電極，該供電電極位于任意一個測點位置上，除供電電極所處的測點位置外其余所有測點位置均設置測量電極，測量電極的測量值為電位。

在上述的直流場固定式電源勘探方法中，所述的偶極供電形式為設置供電電極的正電流極和供電電極的負電流極，供電電極的正電流極和供電電極的負電流極分別位于任意一個測點位置上，除供電電極所處的測點位置外其余所有測點位置均設置測量電極，測量電極的測量值為電位。

在上述的直流場固定式電源勘探方法中，在單極供電形式中供電電極的負電流極位于無窮遠處，測量電極包括M極和與M極相連的N極，N極位于無窮遠處，無窮遠處和側網之間的距離為測網長邊邊長的三到五倍，測量電極M極的測量值為電位。

在上述的直流場固定式電源勘探方法中，在步驟B中，對供電電極進行逐一供電或者同時供電。

在上述的直流場固定式電源勘探方法中，逐一供電為對單極供電形式中的多個供電電級或者偶極供電形式中的多個供電偶極進行一一供電，分開測量，供電次數即為供電電極形式的個數，每供電一次，得到一組測量數據，等得到多組測量的數據后進行數據反演計算或者直接成圖解釋。

在上述的直流場固定式電源勘探方法中，同時供電為對單極供電形式中的多個供電電級或者偶極供電形式中的多個供電偶極進行同時供電，得到一組加強信號的測量數據，進行數據反演計算或者直接成圖解釋。

在上述的直流場固定式電源勘探方法中，供電電極或供電偶極的數量為三到五個。

與現有的技術相比，本直流場固定式電源勘探方法的優點在于：將供電電極固定在一個或幾個任意測試位置處，逐一供電或同時供電，則其它電極作為測量電極，只需要測量一次或少數幾次就可以完成全部的測量工作，從而提高了野外勘探工作效率和測量數據的穩定性。選擇多個供電單極或者供電偶極同時供電，使測量信號強度大，不易受到隨機信號的干擾；采用電位測量方式，可以將測量數據任意組合和計算，就可以實現任意兩個電極間的電壓測量方式，也可以換算為二極測量法、三極測量法、四極測量法，和現有的測量方式完全兼容。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明提供的流程圖。

圖2是本發明提供的單極供電電級和測量電極的位置關系示意圖。

圖3是本發明提供的“無窮遠極”與測網的位置關系示意圖。

圖4是本發明提供的一個單極供電時測量電極M的測量電位值分布示意圖。

圖5是本發明提供的偶極供電電級和測量電極的位置關系示意圖。

圖6是本發明提供的偶極供電電級和測量電極在測網中的任意分布示意圖。

圖7是本發明提供的一個偶極供電時測量電極M的測量電位值分布示意圖。

圖8是本發明提供的三個單極供電時測量電極M的測量電位值分布示意圖.

圖9是本發明提供的三個偶極供電時測量電極M的測量電位值分布示意圖。

圖10是本發明提供的含低阻異常體地電模型示意圖。

圖11是本發明提供的含低阻異常體模型時測量電極M的測量電位值的分布圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例1

本直流場固定式電源勘探方法包括以下步驟：

A.確定網格式測網，測網上的每個網點為一個測點位置，將供電電極放置在一個或者多個測點位置上，將測量電極放置在除供電電極所處測點位置外的其他測點位置上；

B.對供電電極進行供電，通過測量電極得到一組測量數據，對數據進行分析。

將供電電極固定在一個或幾個任意測試位置處，逐一供電或同時供電，則其它電極作為測量電極，只需要測量一次或少數幾次就可以完成全部的測量工作，從而提高了野外勘探工作效率和測量數據的穩定性。

在步驟A中，供電電極的形式包括單極供電形式和偶極供電形式。更具體地說，單極供電形式為設置一個供電電極，該供電電極位于任意一個測點位置上，除供電電極所處的測點位置外其余所有測點位置均設置測量電極，測量電極的測量值為電位。偶極供電形式為設置供電電極的正電流極和供電電極的負電流極，供電電極的正電流極和供電電極的負電流極分別位于任意一個測點位置上，除供電電極所處的測點位置外其余所有測點位置均設置測量電極，測量電極的測量值為電位。在單極供電形式中供電電極的負電流極位于無窮遠處，測量電極包括M極和與M極相連的N極，N極位于無窮遠處，無窮遠處和側網之間的距離為測網長邊邊長的三到五倍，測量電極M極的測量值為電位。

在步驟B中，對供電電極進行逐一供電或者同時供電。更具體地說，逐一供電為對單極供電形式中的多個供電電級或者偶極供電形式中的多個供電偶極進行一一供電，分開測量，供電次數即為供電電極形式的個數，每供電一次，得到一組測量數據，等得到多組測量的數據后進行數據反演計算或者直接成圖解釋。作為一種優選方案，供電電極或供電偶極的數量為三到五個。同時供電為對單極供電形式中的多個供電電級或者偶極供電形式中的多個供電偶極進行同時供電，得到一組加強信號的測量數據，進行數據反演計算或者直接成圖解釋。

實施例2

第一步，確定出供電電極的位置，如果有多個供電電極時，則需確定出多個供電極的位置。

第二步，選擇供電電極形式：單極供電、偶極供電。

①單極供電

如圖2所示為1個供電電極，其中A點為供電電極，M為測量電極(除供電電極A外，其余所有電極都是測量電極M)。地面上的所有網格點位置均可以選取為A和M的位置。

如圖3所示，A為供電電極的正電流極，而B為供電電極的負電流極，B極位于測網的無窮遠處，一般為3～5倍測網長邊邊長的距離。同樣，與測量電極M極相連的N極也位于無窮遠處。B極和N極都屬“無窮遠極”，在無窮遠處位置處固定。測量電極M的測量值為電位。

如圖4所示，為1個供電電極時，所有測量電極M的測量電位值分布示意圖。

②偶極供電

如圖5所示為1個供電偶極。其中A為供電偶極的正電流極，而B為供電偶極的負電流極，M為測量電極(除供電偶極AB外，其余電極都是測量電極M)。

如圖6所示，地面上的所有網格點位置任可以意選取為AB和M的位置。測量電極M的測量值為電位。

如圖7所示，為1個供電偶極時，所有測量電極M的測量電位值分布示意圖。

第三步，選擇供電次數

在第二步的基礎上，當選擇有多個單極供電，或者多個偶極供電時，選擇單極供電或偶極供電時的供電次數。可以選擇的方式有：逐一供電，同時供電。

①逐一供電

當選擇有多個單極供電，或者多個偶極供電時，可以一一供電，分開測量。供電次數即為供電電極形式的個數。每供電一次，就可以得到一組測量數據。這樣，就可以得到多組測量的數據。得到的多組數據一方面可以用于后期的數據反演計算，另一方面也可以直接成圖解釋。

在選擇逐一供電方法的供電次數時，就是選擇單極或者偶極的個數即可。一般可以選擇3～5個供電電極或供電偶極(即，供電3～5次)即可滿足測量數據的要求。

②同時供電

為了增強測量信號強度，可以選擇多個單極，或者多個偶極同時供電。這樣，就可以得到一組加強信號的測量數據，用于后期的直接成圖解釋。

如圖8、9所示，分別為3個單極，3個偶極同時供電時，所有測量電極M的測量電位值分布示意圖。

還可以把多個單極或者多個偶極看成是一個供電組合，并采用逐一供電形式，便得到多組加強信號的多組測量數據，用于后期的數據反演或者直接成圖解釋。

為驗證本方法技術的有效性，采用計算機仿真模擬方式設計一個地電模型。如圖10所示，在一個測網內，距離地面1m深處有一個3×3×3m3的低阻體，已知圍巖的電阻率，低阻體的電阻率，采用單個電極的供電方式。

如圖11所示，為所有測量電極M的測量電位值的分布圖。顯然，在低阻體的相應地面上測量值出現等值線形狀畸變。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。