一种全向视电导率示踪勘探方法技术

本发明专利技术公开了一种全向视电导率示踪勘探方法，包括勘探用的野外装置、数据采集系统、数据整理图示系统和数据分析解释系统，通过设置的野外装置和数据采集系统可获取密集测点的全方位视电导率数据，通过设置的数据整理图示系统可判断目标体的平面位置；通过设置的数据分析解释系统用于调节发射信号的频率，进而分析不同频率下接收信号特征，用于定性评价目标体的埋深。本发明专利技术较传统人工场源频率域电磁偶极剖面法而言勘探效果更好，可以有效解决探查PE管道之类的工程勘探难题，具有抗干扰能力强，发射功率大等优点，其发射峰值磁矩可达近千Am2、占地小、体积效应弱，可以更快地分辨地下是否存在PE管道等目标体，有效地解决疑难探测问题。测问题。测问题。

【技术实现步骤摘要】
一种全向视电导率示踪勘探方法


[0001]本专利技术涉及地球物理勘探
，具体为一种全向视电导率示踪勘探方法。

技术介绍

[0002]近年来随着工程建设的广泛深入开展，针对浅表(地下十数米以浅)地质体或埋置物的地球物理勘察(下称物探)需求日益广泛而繁杂，其中不乏特定环境下的特殊需求，针对PE管道的定位探测即是其中之一。
[0003]PE管属聚乙烯管材，近年来广泛应用于水管、煤气管、暖气管及其它管道，管体本身无磁性，导电性差，塑性好。基于上述物性特征，采用磁测、常规电法及弹性波法探测管道的具体埋置位置较为困难，受限于施工环境(人车流扰动、电极或检波器无法接地、背景噪声高等)困扰，许多方法野外无法施工。目前，针对PE管道(尤其是未埋置示踪导线的PE管道)的定位探测仍是技术难题。
[0004]本专利技术所涉及的人工场源频率域地面电磁法是物探技术之一类，本专利技术隶属其分类下磁偶极水平线圈剖面法分支，其方法原理概述如下：
[0005]如附图1所示：现有方法中发射机向发射线圈(空芯或磁芯的多匝线圈，一般为圆形或方形)T中输入一定频率的谐变电流(正弦或余弦波)，则发射线圈产生一次磁场H1，受H1激励，地下介质(地层、埋置物等)将产生二次电场E2，E2的大小与地下介质的导电性强弱正相关(因介质磁导率对E2的影响较为微弱，故忽略磁导率的影响)，E2将产生二次磁场H2，H2被接收线圈(空芯或磁芯的多匝线圈，一般为圆形或方形)R所检测并输入接收机，进而放大转换存储，形成与发射频率相同的H2谐变磁场信号数据，通过分析H2信号的幅值、相位等信息，可推断或反演T
‑
R间地下介质的导电性(对应某个T
‑
R位置的观测可采集推算一个视电阻率或视电导率值)；该导电性数据是对T
‑
R间地下介质导电性的综合衡量(不是对应某个特定点位的视电导率)，具有明确的体积效应，T
‑
R间距越大，体积效应越显著，空间分辨能力越粗糙；通过沿测线平移T
‑
R系统，或变换T
‑
R平面位置，可获取评价导电性优劣的剖面曲线，通过分析曲线的高低变化(异常)，可推断地下介质导电性的空间强弱变化；若观测剖面规则排布，则可绘制剖平图或平面等值线图，进而分析地下介质导电性的平面特征。上述方法中T
‑
R线圈一般直径不大(几十厘米至几米)，其装置类型(指T
‑
R相互摆放位置、方位)较多，在此不赘述。有关人工场源频率域电磁偶极剖面法的详细介绍，请参见《地球物理勘探概论》。
[0006]基于上述方法其所推算地下介质的视电导率为一模量，仅能体现导电性强弱，不具有方向性，不能判定地下介质的各向异性，其衡量参数
‑‑
视电导率存在明显体积效应，其空间分辨能力取决于装置大小、信号频率高低、测量点位密度等诸多因素，直接采用该方法探测PE管等地下介质效果并不理想，其视电导率平剖图(或平面等值线图)中目标异常(由PE管等目标体所引起的异常)被背景异常(由地层类介质或回填物的空间变化所引起的异常)所掩盖，线状特征不明显，难以通过该图件确定目标体位置，因此存在一定的技术缺陷。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种全向视电导率示踪勘探方法，通过对所采取的观测装置、观测方式、数据整理分析模式的本质改变，使得所测地下介质视电导率既有幅值大小，也有方向，即360度观测各个方位的视电导率值，进而通过分析不同方位电导率差异判别地下介质的各向异性，从而示踪线状地下介质的走向，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种全向视电导率示踪勘探方法，包括人工场源频率域电磁偶极剖面法，其通过发射线圈输入大功率谐变电流，并利用接收线圈接收由地下介质受激产生的二次磁场信号；还包括勘探用的野外装置、数据采集系统、数据整理图示系统和数据分析解释系统，通过设置的野外装置和数据采集系统可获取密集测点的全方位视电导率数据，通过设置的数据整理图示系统可判断目标体的平面位置；通过设置的数据分析解释系统用于调节发射信号的频率，进而分析不同频率下接收信号特征，用于定性评价目标体的埋深。
[0010]更进一步地，所述野外装置包括设置在主机内部的发射机、接收机及电源系统；野外装置将发射线圈T及接收线圈R设计成长方形且二者中心在同一条铅垂线上，其长宽比大于2，使其激励磁场及所接收的二次磁场呈现方向性；其线圈的尺寸随不同的探测深度的变化而变化。
[0011]更进一步地，将接收线圈R设计成两个规格完全相同的线框，分别对称放置于发射线框上下两侧，三个线框中心在一条铅垂线上，长边相互平行，将两接收线圈R反向串联，抵消一次场H1。
[0012]更进一步地，将接收线圈R置于发射线圈T中心，其外铺设补偿线圈B，接收线圈R、发射线圈T和补偿线圈B处于同一平面内，中心重合，长边相互平行；向补偿线圈B中输入与发射线圈T中方向相反的同频电流，用于抵消接收线圈R所接收到的一次磁场信号，则所观测信号即为接收线圈R中心处二次磁场垂向分量信号。
[0013]更进一步地，数据采集系统的采集步骤如下：
[0014]S1：将野外装置中的发射线圈T及接收线圈R水平放置于测点正上方，其长边朝向北，在确保装备联接正常后，由主机发射机向发射线圈T中输入频率为F1、对应周期为T1的谐变电流，开始发射电磁信号，同时主机接收机开始以时间序列模式接收信号并实时存储，数据采样频率大于10
×
F1，保持观测时间在10
×
T1以上；
[0015]S2：以发射线圈T及接收线圈R中心为轴，顺时针旋转发射线圈T及接收线圈R一个角度n
°
，重复S1观测动作，直至旋转一周，实现全方位数据采集，为达到测深目标，需采取多频率数据采集模式，即在完成频率F1下数据采集后，改变发射频率为F2，重复前述观测动作，直至完成所需要的所有频率Fn。
[0016]更进一步地，数据整理图示系统具体方法如下：
[0017]S1：数据预处理：将一次磁场残值ΔH1(t)从时间序列观测数据中移除，再对移除后数据进行去噪，形成二次磁场时间序列数据H2(t)；若为连续采样，则对H2(t)进行时间分割，形成对应于不同方位的H2
n
(t)；
[0018]S2：数据转换：对H2
n
(t)逐一做傅氏变换，转换计算与发射频率相对应的频谱数据，其频谱数值与地下介质综合电导率值正相关，可直接比拟视电导率加以图示分析，或采取图表转换模式转化为视电导率加以图示分析；在采用与发射线圈T及接收线圈R规格相同
的参数及发射电流值，以一维均匀大地模型正演计算对应于不同频率、不同电导率的二次磁场频谱，可形成对应于各发射频率、各典型电导率的二次磁场H2(t)及其差值ΔH2(t)的频谱表，通过查表可将观测计算的频谱值转化为视电导率值。
[0019]更进一步地，数据分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全向视电导率示踪勘探方法，包括人工场源频率域电磁偶极剖面法，其通过发射线圈输入大功率谐变电流，并利用接收线圈接收由地下介质受激产生的二次磁场信号；其特征在于，还包括勘探用的野外装置、数据采集系统、数据整理图示系统和数据分析解释系统，通过设置的野外装置和数据采集系统可获取密集测点的全方位视电导率数据，通过设置的数据整理图示系统可判断目标体的平面位置；通过设置的数据分析解释系统用于调节发射信号的频率，进而分析不同频率下接收信号特征，用于定性评价目标体的埋深。2.如权利要求1所述的一种全向视电导率示踪勘探方法，其特征在于：所述野外装置包括设置在主机内部的发射机、接收机及电源系统；野外装置将发射线圈T及接收线圈R设计成长方形且二者中心在同一条铅垂线上，其长宽比大于2，使其激励磁场及所接收的二次磁场呈现方向性；其线圈的尺寸随不同的探测深度的变化而变化。3.如权利要求2所述的一种全向视电导率示踪勘探方法，其特征在于：将接收线圈R设计成两个规格完全相同的线框，分别对称放置于发射线框上下两侧，三个线框中心在一条铅垂线上，长边相互平行，将两接收线圈R反向串联，抵消一次场H1。4.如权利要求2所述的一种全向视电导率示踪勘探方法，其特征在于：将接收线圈R置于发射线圈T中心，其外铺设补偿线圈B，接收线圈R、发射线圈T和补偿线圈B处于同一平面内，中心重合，长边相互平行；向补偿线圈B中输入与发射线圈T中方向相反的同频电流，用于抵消接收线圈R所接收到的一次磁场信号，则所观测信号即为接收线圈R中心处二次磁场垂向分量信号。5.如权利要求2所述的一种全向视电导率示踪勘探方法，其特征在于，数据采集系统的采集步骤如下：S1：将野外装置中的发射线圈T及接收线圈R水平放置于测点正上方，其长边朝向北，在确保装备联接正常后，由主机发射机向发射线圈T中输入频率为F1、对应周期为T1的谐变电流，开始发射电磁信号，同时主机接收机开始以时间序列模式接收信号并实时存储，数据采样频率大于10
×
F1，保持观测时间在10
×<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张青杉，
申请(专利权)人：中国冶金地质总局地球物理勘查院，
类型：发明
国别省市：