TFEM组网式时频电磁采集系统组成及功能

TFEM组网式时频电磁采集系统是由东方地球物理公司和中科院电子所为适应时频电磁法勘探而开发的一套数据采集接收系统。系统具有高精度数据采集、数据安全存储、数据长距离实时传输、自标定、GPS同步、阻抗测量等功能。本文介绍了TFEM时频电磁采集系统的系统组成、技术指标、软、硬件功能及应用。     

时频电磁技术的新进展及应用效果

时频电磁探测方法是10年前发展起来的一项油气目标探测和评价技术,其原理是通过发射机发射不过零方波信号,接收机记录频率域和时间域数据,从时间域数据获得电阻率信息,从频率域数据提取极化率信息,再根据电阻率和极化率信息进行油气目标预测,目前的时频电磁法能够发射过零和非过零两种方波信号。通过研究发展了针对这两种信号的预处理方法、定性极化参数提取方法以及地震测井信息约束下的反演技术。为了检验时频电磁法的应用效果,在阿曼PDO时频电磁勘探项目中进行了应用,结果表明,数据质量和处理精度比以往有明显改进,处理结果与已知信息完全吻合。     

带约束的一维时频电磁联合反演研究

利用时频电磁资料可同时获取时间域及频率域电磁信息。相比单一时间域或频率域电磁信号,综合利用时频电磁信息可明显提高电性反演精度。为获得精细地电模型,基于正则化反演方法,融合数据约束、模型约束及步长约束,提出一种一维自适应时频电磁联合反演算法。该算法对时间域和频率域数据平衡因子及正则化因子采用自适应调整方案,同时将模型参数搜索范围约束与WOLFE准则相结合,在限制参数搜索范围的同时约束迭代步长,确保反演的稳定性和精度。使用经典层状模型、含噪声的页岩气地电模型及实测数据对该反演方法进行测试与分析,结果表明带约束的时频电磁联合反演方法可有效提高复杂模型电阻率反演的分辨率,对提高时频电磁方法油气藏识别精度具有实际意义。     

浅海可控源电磁法数据一维时频联合反演

一维海洋电磁正演数值模拟表明,在浅海区使用水平电偶极源时,无论频率域数据还是时间域数据都存在一定的局限性。为了使海洋可控源电磁法(MCSEM)能够在中国近海油气勘探中得到更好的应用,借鉴陆地时频电磁法(TFEM)的思路,同时接收频率域和时间域信号,结合两类数据的特点,利用正则化反演思想,实现了MCSEM数据的一维时频联合反演。理论模型的反演测试表明,对于300m水深环境下的深层模型,频率域数据足以反演出储层的位置和电阻率,增加时间域数据无助于提高对异常体的识别能力;而对于水深为100m环境下的深层模型,联合反演的结果明显好于单一数据的反演结果。     

不同海洋可控源电磁法对海底低阻目标体的探测能力对比分析

深海低阻热液硫化物矿海洋可控源电磁法勘探主要采用时间域海底中心回线或重叠回线装置。以往对不同海洋电磁勘探装置探测能力的对比研究主要针对海底高阻油气藏目标体,而对于深海低阻目标体探测能力的讨论和分析较少。为此,研究对比了频率域和时间域深拖拽发射-接收装置对深海低阻目标体的探测能力,通过计算典型深水域三维低阻目标体模型的电场响应、归一化电场响应和空间中电场分布特点,分析了两种不同海洋电磁方法的应用效果,得到以下结论:(1)频率域和时间域深拖拽发射-接收装置均能探测到深海三维低阻目标体的电场异常;(2)对于典型的深海低阻目标体,频率域电磁法的异常幅值大于时间域电磁法。     

GPS同步高速大容量数据采集系统设计

在Ｗｉｎｄｏｗｓ９５操作系统下开发成功的ＧＰＳ同步（１６位）高速大容量数据采集系统，采用１６位ＩＳＡ总线即插即用结构，工作在保护模式下，可访问４ＭＢ的地址空间，该系统操作容易，使用方便，用户界面友好，具有对被测信号进行实时监测、波形分析、时间域波形浏览、ＦＦＴ分析、数据处理、存储和打印输出等多种功能。目前该系统已成功地应用在无线遥测阵列电磁法系统仪器中，也可用于其他数据采集领域。     

地面电磁探测接收系统批量对比试验

已经将自主研制的地面电磁探测（SEP）系统与国内外商业仪器系统进行了全面的对比试验,结果表明自主研制的仪器系统整体性能与国外先进仪器系统性能相当,并在某些性能上略有优势。为测试批量生产的SEP采集系统（包括电磁法采集站和感应式磁传感器）的一致性、稳定性与可靠性,精心设计对比实验方法并在河北张北县进行了大规模的对比试验,分别采集了天然电磁场和人工电磁场数据,通过多种情况的对比,证明批量采集站与感应式磁传感器性能稳定,所采集的天然场和人工场视电阻率结果一致,各项误差均在合理范围内。证明SEP系统能够为深部矿产资源和深部油气资源的勘探提供高质量的数据,也为批量仪器测试提供了设计方案。     

时频电磁(TFEM)技术:数据采集参数设计

时频电磁法（TFEM）是一种应用于油气勘探领域、探测深度较大的可控源电磁方法。本文以Q地区探测目标地层为模型,基于探区噪声分析,对地质目标进行三维模拟,分析目标体电磁异常特征及规律,并对TFEM采集参数的设计进行了研究与分析。提出了等腰梯形区域测网布设、测点信号平衡的接收系统设计方法,以及基于目标异常对比分析的发射系统优化设计,同时提出针对目标的激发周期和叠加次数设置的激发参数设计方法,为TFEM勘探采集设计提供科学的借鉴和参考。     

大功率恒流时频电磁仪

最新研制出的TFEM-1大功率(120kw)恒流时频电磁仪使我国有源大功率电磁勘探仪器取得了突破性的发展,仪器不仅在体积、重量和制造成本上大大降低,而且应用的范围、领域得到了扩展,开通、关断时间有了质的提高,使电磁勘探的精度、一致性、可靠性得到了提升.     

小直径电磁探伤仪地面数据采集系统

文章介绍了小直径电磁探伤仪地面数据采集系统的结构、工作原理及实现方法.小直径电磁探伤仪地面数据采集系统作为小直径电磁探伤仪应用系统中必不可少的重要组成部分,是井下仪器的供电和上传信号的接收、处理、解码、编码及显示的平台.经过反复实验和现场应用表明,该地面数据采集系统具有性能稳定、精确度高等优点,可以满足小直径电磁探伤仪推广应用及科研实验的需要.     

WDD-2伪随机多频电法接收机

伪随机多频信号带宽可控，其能量集中在数个在对数坐标上呈等间距分布的频率上，是电法勘探的理想场源。为了实现电法勘探中伪随机多频信号的高精度采集和处理，研制了WDD-2型伪随机多频电法接收机。该接收机采用了低功耗PENTIUM-166 PC-104工控机、24位CS5321／5322A／D转换器、大规模现场可编程门阵列、WINDOWS环境下的数据采集与处理软件、自适应相关同步、互功率谱提取微弱信号、数字滤波等一系列新器件、新技术。上述措施使接收机具有信号处理速度快、动态范围大、质量轻、使用方便、抗干扰能力强、能接收伪随机多频信号和方波信号等优点。可以开展电阻率法、激电法(时间域或频率域)、复电阻率法、CSAMT等多种电法勘探。     

海底节点式时频双域电磁采集系统及试验

国家“十三·五”科技创新规划明确要求建立保障国家能源安全和战略利益的技术体系,加强“深海、深地、深空、深蓝”等领域的战略高技术部署,研发海洋可控源电磁系统、加快深海探测技术研发具有重要意义。首先介绍海底节点时频双域电磁采集系统工作原理,然后详细阐述了该系统的电磁传感器、数据采集站、声学系统及框架设计,并对整体采集性能进行分析;最后通过测试验证了该系统的投放、信号采集、海底释放、回收等重要环节的性能特征。实际试验剖面解释结果与已知海底含气储层信息吻合,表明该系统具有实用性,初步达到了工业化应用水平,为推动中国海洋电磁勘探技术的工业化应用奠定了基础。     

在高分辨率地震勘探中仪器为什么要加低截滤波器

本文从高分辨率地震勘探的要求出发,阐述了在现有的地震仪器中为什么要加低截滤波器的原理和方法。针对我国较深的勘探目的层,用较高的低截滤波来补偿深层高频的弱信号,使之装入仪器的瞬时动态范围有独到的作用。文中还指出,勘探的要求与仪器的结构原理、技术性能的最佳结合,才是地震仪器发展的方向。     

系统参数对海洋油气可控源电磁勘探的影响

对海洋油气可控源电磁探测仪器研发和勘探方案设计中影响测量结果的主要参数,如收发距、发射天线长度、发射天线高度、发射电流、发射频率、接收天线长度和接收天线高度等进行了理论仿真研究。研究结果表明,无论在深海环境还是在浅海环境,探测系统参数对测量结果均有相似的影响特点,只是影响程度有所差异。发射电流和接收天线长度仅决定信号幅度,两者呈正比关系,收发距和发射频率对测量结果影响最为显著,过大过小都不能得到明显的油气异常,需取中等值。发射天线长度、发射天线高度和接收天线高度对测量结果影响较小,油气引起的电场异常幅度随这3个参数值的增大而逐渐降低,通常这3个参数取值不大,可忽略其影响。在浅海环境下,发射和接收天线可贴近海面布置,此时天线高度仍然较小,这种方式不适用于深海环境。图7参21     

仪器前置滤波参数分析

在某一时刻和某一空间接收点记录的数据具有一定的瞬时频率动态范围。当数据瞬时频率动态范围小于采集接收器和仪器的动态范围时,可同时记录强振幅的频率信息和较弱振幅频率信息;当数据瞬时频率动态范围大于采集接收器和仪器的动态范围时,就只能记录强振幅的频率信息。为克服这一问题,通常采用仪器前置滤波器衰减强能量的频率信息,减小数据瞬时频率动态范围,达到记录弱信号的能力。另外还可增加地震仪器的记录位数,增加仪器的瞬时记录动态范围。文中进行了时频统计和频时统计定量分析,从中得到信号频率不同,其瞬时频率动态范围有较大差异的结论。因此,在野外采集时,正确使用仪器前置滤波参数是非常重要的。     

地震道时间域频率属性特征和地层层序划分

在高分辨率地震勘探中，地震频率属性除了能反映地下不同级次的层序界面外，还携带着层序内部结构信息。本文试图应用时频分析技术研究地震道频率属性特征与层序内部结构的关系，提高对低级次层序单元的识别精度。研究表明，时间域频率值、频团能量、频支时间厚度的变化及分叉结构、横向展布规律和组合样式、多期时频层序的形成，与地层属性、沉积旋回间存在着较明显的对应关系。直接利用频率属性的各种特征，能够从不同角度更合理地划分多期次旋回的各类时频层序，可以较准确地分辨出较低级次的层序细节，从而实现对薄储层的高精度预测。     

脉冲瞬变电磁仪的发展状况及对策

脉冲瞬变电磁勘探是电法勘探领域的一个重要方法之一。它具有勘探深度大、信息丰富、工作效率高等优点。为了满足目前油气田勘探领域需要,应用于油气勘探的脉冲瞬变电磁仪器将有广阔的发展前景。文章阐述了脉冲瞬变电磁仪及其同类型产品的国内外水平及发展趋势,提出了其发展过程中的关键技术、解决方法以及应采用的新技术。