应用中的瞬变电磁法.pdf

北京欧华联科技有限责任公司 应用中的瞬变电磁法 —PROTEM 瞬变电磁仪 主要内容 一、瞬变电磁法原理 二、如何实现瞬变电磁法原理 三、观测装置及初始场 四、初始场与导体耦合问题 五、不同地质结构的瞬变电磁响应 六、野外工作 七、资料解释及应用实例 八、井中瞬变电磁法 尊敬的用户： 您好！您是PROTEM 瞬变电磁仪或瞬变电磁法用户，相信您在使用中已经取得了很 多宝贵经验。过去10 余年 PROTEM 瞬变电磁仪在我国已得到广泛应用，已成为矿产资 源勘探，工程勘探和煤矿水患预测的重要手段，获得了大量的成功实例。 为了提高瞬变电磁法应用水平，促进瞬变电磁法的发展，我公司编辑了《应用中的 瞬变电磁法》一文，供您参考。并希望得到您的指正。 北京欧华联科技有限责任公司 2014 年11 月13 日 2 一 、瞬变电磁法原理 1. 频率域原理 （图1a） 图1 a 表示频率域电磁法连续变化的初始场在导体中产生的二次场方向反抗初始场的变化。b 表示时间域电磁法 在发射电流关断之前的稳定的初始场。C 表示时间域电磁法在发射电流关断之后在导体中感应的涡流及其产生的二 次场。Tx 是发射线圈，Rx 是接收线圈 2. 时间域原理 图1 （b）表示稳定电流产生稳定磁场（关断前），在导体中不产生涡流。图1 （c ）表示稳定磁 场突然关断，便产生磁场反对关断，此磁场称为一次场。该一次场在导体中感应出变化的涡流，该 变化涡流产生二次场，即瞬变场。 瞬变场（涡流）在导体中分布符合趋肤效应，即高频在表面，低频在内部，瞬变场随时间按指 数衰减，即高频衰减快，低频衰减慢。 瞬变场幅度和衰减的快慢取决于导体的电导率值和大小，即导体的时间常数（以后讲）。所以观 测瞬变场的幅度及其随时间衰减过程便可确定导体的电导率和大小。 二、如何实现上述原理 3 1. 产生初始场和二次场 图2 初始场和瞬变场形成过程及衰减 发射机向发射线框输入脉冲电流A ，A 不变时在发射线周围产生稳定的初始场 （见图1b），当发 射电流A 突然关断时，则发射线圈产生瞬时变化的初始磁场并向地下穿透。在穿透过程中若遇到导 电介质便在其中产生涡流（感应电流），涡流又产生二次场 （瞬变场）（图1c）。在发射电流A 突然 关断的瞬间，由于发射线圈的感抗作用，A 不能立即关断，要经历一段时间，称其为关断时间toff 。 toff 之后开始观测二次场（图 2a，图2e ）。在toff 之后发射线圈还有一个弱震荡过程，为避免振荡过 程影响，在PROTEM 的接收回路中设置有噪声抑制 （图4 ），此外接收线圈还要离开发射线圈一定距 离。 2.仪器装置 图3 瞬变电磁仪装置图 4 图4 瞬变电磁仪接收机电路框图（以PROTEM 为例） 3.感应探头和磁通门磁力仪探头：磁通门探头测量的是导电介质中涡流产生的磁场，感应线圈 探头测量的是磁场变化率。对于探测块状的、高导硫化矿体而言，在初始磁场作用下其产生的二次 磁场较强，衰减慢，磁通门探头优于感应线圈探头。其它情况下感应线圈探头优于磁通门探头。但 磁通门探头有铁芯材料，它在一次场作用下会产生自感应场并叠加在二次场上，形成噪声。 4.多台接收和单台接收：可采用单个或多个接收探头观测二次场，但考虑到每个测点的观测时间 不会超过 1 分钟，所以采用多个接收探头意义不大，此外多个探头的信号传输线之间会产生相互感 应增加了观测噪声。 三、观测装置及初始场