一種瞬變電磁探測方法、裝置和系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及地質與勘探地球物理領域，尤其涉及一種瞬變電磁探測方法、裝置和 系統。
【背景技術】
[0002] 瞬變電磁法（TEM，TransientElectromagneticMethod)是一種常見的基于電磁 感應的地球物理方法，能夠提供地下地電信息。大回線中心方式瞬變電磁法裝置廣泛應用 于礦產、工程和環境調查，以及其它地質研宄，在傳統瞬變電磁研宄中，為了使信噪比達到 最大多使用大發射回線。一般情況下，根據地質目標的深度，這種裝置的發送回線邊長為 100米到300米，發送電流10A到20A。在我國的山區工作時，很難布置足夠大的發射回路進 行傳統的測量。為解決上述問題，研發出了小尺度、大電流發射回路系統中的設備，并得到 了一些應用。比如：利用小回線裝置（回線邊長3米，電流10-20A)進行地下隧道掌子面探 測；利用5米線圈進行煤田水文地質探測。申請號為03262603. 7的中國專利將小回線的發 射電流增大到1000-2000A，進一步提升了小回線大電流的探測深度.但由于這種裝置的大 電流問題的影響，在進行數據處理時，目前還沒有成熟的處理方法。目前，采用較多的處理 方式是利用已知地質條件分段進行響應模板校正的方法，視電阻率計算多采用重疊回線晚 期視電阻率定義方式，深度計算采用理論擴散深度進行分析。對于利用地質條件進行分段 校正的方式，由于對測區的地質已知信息的要求較高，并不適用于所有的探測區域，尤其是 山區復雜地形地區，而且，分段模擬校正的速度較慢，不利于瞬變電磁資料的快速高效的解 釋。采用重疊回線晚期視電阻率晚期公式對早期數據的處理會引起較大的計算誤差，影響 瞬變電磁早期探測精度。在不考慮實際地電結構的情況下，探測深度對于無干擾的均勻半 空間介質是正確的，對于野外實測資料的處理采用理論探測深度會引起深度認知的誤區。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題是克服目前小回線大電流的探測存在視電阻率計算誤 差大的問題，本發明提出一種瞬變電磁探測方法、裝置和系統。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發明提供了一種瞬變電磁探測方法，包括：采集待評估 區域第一回線的瞬變電磁數據；所述第一回線的邊長小于長度閾值；
[0005] 將所述的第一回線的瞬變電磁數據等效轉換成第二回線中心方式瞬變電磁數據； 所述第二回線的邊長大于或者等于長度閾值；
[0006] 按照所述第二回線中心方式瞬變電磁數據的解釋方法，確定待評估區域的視電阻 率和探測深度。
[0007] 進一步地，將所述的第一回線的瞬變電磁數據等效轉換成第二回線中心方式瞬變 電磁數據包括：
[0008] 將所述的第一回線的瞬變電磁數據等效轉換成相同磁矩大小的第二回線中心方 式瞬變電磁數據。
[0009] 進一步地，確定待評估區域的視電阻率包括：
[0010] 根據中心回線的視電阻率計算公式確定所述待評估區域的視電阻率：
[0011] 所述中心回線的視電阻率計算公式為
【主權項】
1. 一種瞬變電磁探測方法，其特征在于：包括： 采集待評估區域第一回線的瞬變電磁數據；所述第一回線的邊長小于長度閾值； 將所述的第一回線的瞬變電磁數據等效轉換成第二回線中心方式瞬變電磁數據；所述 第二回線的邊長大于或者等于長度閾值； 按照所述第二回線中心方式瞬變電磁數據的解釋方法，確定待評估區域的視電阻率和 探測深度。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于：將所述的第一回線的瞬變電磁數據等效轉 換成第二回線中心方式瞬變電磁數據包括： 將所述的第一回線的瞬變電磁數據等效轉換成相同磁矩大小的第二回線中心方式瞬 變電磁數據。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于：確定待評估區域的視電阻率包括： 根據中心回線的視電阻率計算公式確定所述待評估區域的視電阻率： 所述中心回線的視電阻率計算公式3
其中，M是源發射磁矩，大小為發射電流與發射回線面積的乘積；q代表觀測位置探頭 的有效接收面積，V(t)是測量的二次感應電壓值，t是觀測時間，&為自由空間的磁導率； 或者，采用二分法確定全時域視電阻率。
4. 如權利要求3所述的方法，其特征在于：所述采用二分法確定全時域視電阻率包 括： 將實際觀測的二次感應電壓轉換成的垂直磁場，預設單調函數1=￥(0)，并確定 視電阻率P的預設值域（Pl，P2)，確定對應觀測值Hz(l值的反函數P^，包括：設定函數 n(p) =hz0-y(p)，選擇預設值域（ppp2)中點p3,確定n(p3)，利用函數的單調性， 當n(p3)*n(p〇 < 〇時，則判斷p〇在（p丄，p3)內，當n(p3)*n(p2) < 〇時，則判斷 pq在（P3,p2)內，如此循環，直到n(p3)小于設定的精度e時，則此時的口3即為對應 觀測值Hz(l值所對應的視電阻率值p^。
5. 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于：確定待評估區域的探測深度包括： 利用公3
或者
S定所述探測深度。
6. -種瞬變電磁探測裝置，其特征在于：包括： 采集模塊，用于采集待評估區域第一回線的瞬變電磁數據；所述第一回線的邊長小于 長度閾值； 等效模塊，用于將所述的第一回線的瞬變電磁數據等效轉換成第二回線中心方式瞬變 電磁數據；所述第二回線的邊長大于或者等于長度閾值； 計算模塊，按照所述第二回線中心方式瞬變電磁數據的解釋方法，確定待評估區域的 視電阻率和探測深度。
7. 如權利要求6所述的裝置，其特征在于：所述等效模塊用于： 將所述的第一回線的瞬變電磁數據等效轉換成相同磁矩大小的第二回線中心方式瞬 變電磁數據。
8. 如權利要求6或7所述的裝置，其特征在于：所述計算模塊包括：
視電阻率計算單元，用于根據中心回線的視電阻率計算公式確定所述待評估區域的視 電阻率： 所述中心回線的視電阻率計算公式3 其中，M是源發射磁矩，大小為發射電流與發射回線面積的乘積；q代表觀測位置探頭 的有效接收面積，V(t)是測量的二次感應電壓值，t是觀測時間，&為自由空間的磁導率； 或者，采用二分法確定全時域視電阻率。
9. 如權利要求8所述的裝置，其特征在于：視電阻率計算單元采用二分法確定全時域 視電阻率包括： 將實際觀測的二次感應電壓轉換成的垂直磁場，預設單調函數1=￥(0)，并確定 視電阻率P的預設值域（Pl，P2)，確定對應觀測值Hz(l值的反函數P^，包括：設定函數 n(p) =hz0-y(p)，選擇預設值域（ppp2)中點p3,確定n(p3)，利用函數的單調性， 當n(p3)*n(p〇 < 〇時，則判斷p〇在（p丄，p3)內，當n(p3)*n(p2) < 〇時，則判斷 pq在（P3,p2)內，如此循環，直到n(p3)小于設定的精度e時，則此時的口3即為對應 觀測值Hz(l值所對應的視電阻率值p^。
10. 如權利要求6或7所述的裝置，其特征在于：所述計算模塊包括： 探測深度計算單元，用于利用公3
i定所述探測深度。
11. 一種瞬變電磁探測系統，其特征在于：包括權利要求6至10任一所述的瞬變電磁 探測裝置和第一回線，所述第一回線的邊長小于長度閾值。
【專利摘要】一種瞬變電磁探測方法、裝置和系統，涉及地質與勘探地球物理領域，包括：采集待評估區域第一回線的瞬變電磁數據；所述第一回線的邊長小于長度閾值；將所述的第一回線的瞬變電磁數據等效轉換成第二回線中心方式瞬變電磁數據；所述第二回線的邊長大于或者等于長度閾值；按照所述第二回線中心方式瞬變電磁數據的解釋方法，確定待評估區域的視電阻率和探測深度。通過從探測深度和磁矩兩個方面對小回線和中心回線的等效性進行對比分析，采用中心回線資料的處理和解釋方法代替以往的依據地質條件制作校正模型的方法，提高了資料的解釋精度和成果的可靠性。
【IPC分類】G01V3-08
【公開號】CN104614774
【申請號】CN201510072462
【發明人】薛國強, 周楠楠, 閆述, 陳衛營, 侯東洋
【申請人】中國科學院地質與地球物理研究所
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月12日