用地面核磁共振方法评估含水层涌水量的实例

地面核磁共振(NMR)方法是地球物理上采用的探测地下水的最新方法,能够探测地下含水层中的自由水.但是有时会出现对地下含水层的出水量判断失误的现象,这种失误发生的主要原因是由于IRIS仪器设计时假设利用NMR信号的弛豫时问就能够区分地下含水层中的自由水和束缚水,实际上弛豫时间取决于以下几个参数即:孔隙度、渗透率和导水率.地层孔隙水中氢质子弛豫时间不仅与其本身的弛豫特点有关,还与岩石孔隙结构、成份密切相关.为了更好的理解以上这些参数对地下含水层涌水量的影响,本文讨论了含水多孔介质的弛豫特性,研究有效孔隙度与含水量之间的关系,给出计算渗透率和导水率的方法,利用几个实测地点数据资料分析地下含水层岩性对涌水量的影响,结果表明地层中平均含水量大而且含水地层弛豫时间较长的地点才能获得较大的涌水量.     

水力压裂微地震井地联合监测系统及仪器

水力压裂技术是油气田增产和低渗透油田开发的有效技术手段,通过监测油层裂缝延展过程中产生的微地震事件,能够有效地判断裂缝走向.现有的井中监测方法存在成本较高、施工难度大的问题;地面监测存在信号信噪比低、垂向分辨能力差等问题.本文采用井地联合微地震监测的方法,在地面布置采集仪器的同时,选择邻近的单口监测井放置井中仪器,对微地震事件进行联合监测定位.采用联合监测的方法,在水平方向和垂直方向上都能够获得较好的监测视角,对比单一监测方法提高了微地震事件的定位精度.在此方法的基础上研制的井地联合微地震监测仪器系统,解决了现有仪器系统在进行联合监测时通讯链路不通的问题,实现了在压裂施工现场对微地震联合监测数据的实时回收、处理及结果呈现.应用本系统在大庆油田进行现场监测,获取的微地震事件对压裂裂缝进行了有效评价;通过对已知射孔点进行反演定位,采用井地联合监测将定位误差由地面监测的32 m降低至14 m,验证了本文技术的有效性.     

混场源电磁法仪器研制进展

混场源电磁法综合了MT和CSAMT方法的特点,以天然和人工电磁场相结合为场源,探测介质的电阻率,信号频带为0．01Hz～100kHz,探测深度从几m到1000m,主要用于地下水、环境、矿产、工程等探测。本文介绍电磁波发射机、接收机、宽频带磁传感器的研制进展与关键技术,讨论了需要解决的问题．野外实验结果验证了仪器原理样机技术方案的可行性。     

地下磁共振响应特征与超前探测

地下（矿井和隧道内）超前探测灾害水源是磁共振测深（Magnetic Resonance Sounding,MRS）方法应用的新领域,在地球物理方法中是一个难题.本文在地面磁共振探测理论的基础上,建立地下全空间模型,推导直立线圈的磁共振响应信号表达式,对比国际标准模型验证了数值计算的准确性.引入旋转系数矩阵,计算任意地磁场方向和线圈方向的激发场垂直分量.研究了磁共振响应信号与线圈法向偏角和倾角的关系,指出当线圈法向方向垂直于地磁场方向时,磁共振响应信号最大.同时,研究表明磁共振超前探测距离与激发脉冲矩和接收灵敏度紧密相关,激发脉冲矩越大,接收灵敏度越高,则超前探测距离越大,但存在极限距离.在地下线圈尺寸受限的情况下,为使检测信号灵敏度为5 nV时,超前探测距离达到30 m,提出了边长2 m线圈的匝数优化方案,共圈模式最少需要100匝,分离线圈模式最少需要10匝发射线圈和160匝接收线圈.仿真模型试验结果证明,随着噪声水平增大,磁共振超前探测距离和反演分辨率均减小.泽雅隧道探测实践表明,本文提出的地下空间磁共振理论在矿井和隧道环境中进行超前探测是可行的.

     

浅海底瞬变电磁探测技术研究新进展

瞬变电磁法应用于浅海底进行资源勘探或工程地质勘查时,需要将仪器系统和观测装置置于海底,以克服海水屏蔽效应。因此,要求能够远程控制仪器进行自动化数据采集;同时,受工作环境影响,需要将观测装置小型化;另外,通过拖曳式测量提高工作效率。总结课题组目前的研究成果,就仪器系统研制、观测装置小型化、拖曳式测量及海水影响等内容的研究进展进行了简要叙述。     

Windows环境下古地磁样品测试系统的实现

介绍了如何在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下实现实时测控的有关问题与技术。在ＶＢ编程环境下,ＶＢ应用程序通过调用动态链接库（ＤＬＬ）完成硬件中断响应与处理,以及对底层输入／输出Ｉ／Ｏ端口的操作,充分发挥了ＶＢ和Ｃ两种语言的各自优势。     

ATEM-Ⅱ瞬变电磁仪数据处理软件的研制与应用

通过对瞬变电磁信号处理方法的研究，编程实现了信号的抽道处理(面积积分)、斜阶跃波后沿校正、全区视电阻率、视深度的计算等数据处理。对瞬变电磁仪器来说，记录的信号是感应电动势值，但理论和计算均表明，εc(t) 给出的视电阻率定义不是单值函数，而且对层状模型存在所谓的假值和无解现象。为了求真电阻率，采用了由电动势定义的全区视电阻率和近区的近似视电阻率公式相结合的方法。采用先由近区的近似公式计算出视电阻率的范围，再采用迭代方法，用全区公式求视电阻率，以保证有解且唯一。在新疆土屋铜矿区0线开展ATEM实验，对实测资料进行处理和解释，效果显著。     

陆地可控震源发展综述

在地球物理勘探中,地震信号的激发源分为爆炸震源和非爆炸震源两种.其中爆炸震源自20世纪20年代一直沿用至今,而非爆炸震源已由最初的落重式震源发展到今天的可控震源,成为较完善的机电一体化设备.本文介绍了可控震源的发展,并且根据我国地震勘探发展对电火花震源、夯击震源、电磁驱动可控震源、液压式可控震源以及精密可控主动震源进行了分析,发现适用于浅层高分辨率地震勘探的电磁驱动高频可控震源一直没有大规模的应用于野外地球勘探,吉林大学国家地球物理探测仪器工程技术研究中心对此开展了研究工作,自行设计研制出PHVS-500/1000型国内第一台电磁驱动的轻便高频可控震源.根据地震勘探仪器技术发展现状,以及当前地球物理勘探技术进步与市场的发展需求,展望了小吨位、经济型的电磁可控震源的发展方向.     

基于主成分的时间域航空电磁数据神经网络反演仿真研究(英文)

传统上,时间域航空电磁数据通过拟合迭代反演计算得到大地模型,然而,由于航空电磁数据道间的较强相关性,导致病态反演,并引起超定问题;同时电磁数据的相关性使其与模型参数的映射关系复杂,增加了反演的复杂度。采用主成分分析法将航空电磁数据变换为正交的较少数量的主成分,不仅降低了数据道间的相关性,减小了数据量,同时压制了数据的不相关噪声。本文利用人工神经网络(ANN)逼近主成分与大地模型参数间的映射关系,避免了传统反演算法中雅克比矩阵的复杂计算。层状模型的主成分神经网络与数据神经网络的反演结果对比显示,主成分神经网络反演方法网络结构简单,训练步数少,反演结果好,特别是对于含噪数据。准二维模型的主成分ANN、数据ANN以及Zhody方法的反演结果显示了主成分神经网络具有更接近真实模型的反演效果,进一步证明了主成分神经网络反演方法适合海量航空电磁探测数据反演。     

高分辨率轻便可控震源系统实现评价城市地质隐患

浅层地震探测规模小,干扰因素复杂,较常规石油地震勘探更为复杂,因而要求更高的信噪比和分辨率.笔者介绍了轻便可控震源的关键技术,相关与锥化能有效地抑制随机噪声及环境噪声,提高信噪比与分辨率.可控震源信号持续时间较长、幅度相对较炸药震源小,破坏性小.野外应用实例表明可控震源是一种无损、可控、高分辨率的探测工具,具有工作稳定、抗干扰、效率高等一系列优点,可满足勘察精度要求,已广泛用于水文、工程、环境地质调查以及城市地质灾害预测领域.