《三维电磁勘探技术试验研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三维电磁勘探技术试验研究（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、三维电磁勘探技术试验研究何展翔陶德强胡祖意中石油东方地球物理公司，河北涿州0 7 2 7 5摘要：常规电磁勘探存在一些影响勘探效果的问题，比如噪音干扰、铡量误差、反演的非唯一性等等，无珐采取有教手段克服本文提自的= 维电磁勘探技术一小面元观测系统具有常规观测茼去无法扭的优点通过试验表明小面观 铡能够有教压制噪音、减小睁卷位移教应，从而提高采集辅度而三维观测有利f 形成适应= 维反演的宴测教据悻本文虽然只进行了大地电m 税测试验该方法同样适用f 其它 工潭电磁勘探方法。关t 诃：小面元，观测系统三维电磁，试验研究AT R l A LS T U D Y0 F3 Dc E M PS U R V E
2、YT E C H N I Q U E SH cZ h a n x i a n g T a oD e q i a n gH uZ u z h i G e o p h y s i c a l a n d G e o c h e m i c a B G P ，C N P C , Z h u o z h 洲, 0 7 2 7 5 1 1 ，a 脚JA b s t r a c t ：T h n mmag r i td e a lo f p r o b l e mI oa f i n e tt h ea p p l y i n gi nt r a d i t i o n a lE Mm e t h o d
3、 , s u c ha sh u m a n n m n ，d a t a m e “le r r o r , u ，u n i q u e n e s so f i n v e r s i o n , m u l t i s o l u t i o n ，e t c ，w h i c h h a r d l y b0 v m ew i t he f f 口f i v e W ep u t f o r w a r d3 D C E M Ps u r v e y t e c h n i q u e s3 Ds m a l lb i no b s e r v a t i o ns y s t e
4、m , w h i c hh a v er o m a yb e t t e r f u n e h n n t h a n2 DE M o b s e r v a t i o n m e t h o dT h cn e wo b s e r v a t i o n m e t h o dc 驵s u c r e sn o i s ei n f l u e n c ea n dd e c r e es t a l l cs h i Rl oi m p r o v ed a t ap r e c i s i o nF u r t h o m3 Do b s e r v u l i o ni se
5、 a s i n rbg o m ei n t ob e i n g f i e l dd a ms e ta g r e e i n g w i t h3 D i n v e r s i o nA l t h o u g h w eh a v e j u s tr 1 3 , a d e f t 伍“s t u d va h n u t 如M T , 3 Ds m a l l b i no b s e r v a t i o n m e t h o ds h o u l d b ec a p a b l eo fs u i h n g 向r o t h e r C S E M m e t h
6、 o dK e y w o r d s ：S m a l l b i n o b s e r v a t i n ns y s t e 驰3 D E M , t r i a ls t u d y前言电磁勘探在地下深部结构研究能源、矿产、工程，地热地下水勘探，地震等灾害监测和预目9 等方面发挥了重要作用，但勘探精度、准确性等方面直备受关注也备受质疑，而在石油勘探中与重磁方法一起被列为非地震，视为只能干粗活在早期油气普查勘探中应用。不可否认，电磁方法在应用中也确实存在诸多影响因素测量数据误差、人文噪音、地质噪音、处理方祛近似、反演模型非唯一和多解等等各种各样的陷阱。而电磁i 土体积效应就是常规电磁
7、勘探无法解决的问题当一条铡线不在地质目标上方而是在旁侧经过，( 见图l a ) ，但所测电阻率断面上也会清晰显示目标的存在( 见图I b ) ，这是常规=维测线的资料经常碰到而致错误解释甚至探井落空的原因。黧| 徘。箪弱国li 三维模型及测线位置示意圈( 上：x Y 和Y x 方向的视电阻率断面，下：x Y 和Y X 方向的相位断面)众所周知，地下地质目标大都是三维的、复合的、各向异性的、形态复杂的，实际上二维的、单一的、规则的、备向同性的地质体程少，无论是地下工程日标、金属矿藏、油气藏还是深部断裂构造都是相当复杂的电性异常体。因此，电磁勘探从它诞生之R 起就应当是三维的探测，在近百年的发展中
8、，之所以投有提出三维勘探主要在于技术、装备和经济等方面的制约。由于电磁模拟的复杂性，过去对于三维数据处理一直没有明显进展无法从理论和模拟结果中来认知三维勘探问题，另外装备和经济限制了三维勘探的发展。今天，从数据处理、仪器装备到经济承受能力等各个方面都具备开展三维电磁勘探的条件。众所周知，三维地震勘探已经有三十多年的历史，成为地球物理勘探技术发展的个重要里程碑，现在到了三维电磁勘探发展和发挥作用的历史阶段。社会生产的发展对勘探需求越来越高我们必须面对三维地质目标而非简单的地质体，二维或剖面的电磁勘探已经难卧有效解决实际地质问题。那么电磁能否走向精确勘探? 回答是肯定的，就是实现真正的二维电磁勘探
9、。限于文章篇幅率文仪讨论大地电磁三维勘探技术试验的些成果，以展示三维电磁勘探发展的美好前景。三维电磁采集观测系统采集技术是地球物理勘探最基本也是最重要的技术环节采集技术的任何变革都会带动一整套技术的出现和进步，地震勘探技术的发展历程说明了这一事实，电磁勘探也不例外。面对目前电磁勘探的困境，只有大胆革新传统采集模式，发展新型采集技术才能从根本上提高电磁勘探精度。新型采集技术正确的发展方向应该是尽量减小测量误差、有效压制人文噪音和地质噪音、全面开展三维处理和正反滨研究而发展三维电磁采集技术是走向正确方向的唯一道路。另一方面，目前电磁仪器道数、内存与存储单元、同步与通讯技术的日臻完善，为三维观i 4
10、 系统的实施提供丁硬件准备。传统单点太地电磁观测系统有三种形式“r 型布极、“L ”型布极和l r 型布极，无论那种靠极都难以采取有效手段解决前面提到的各种问题，9 0 年代发展了二维的压制静态位移效应的连续电磁剖面观测系统，后者较前者具有明显优点，就是可以通过卒问滤波来压制剖面方向的静态位移影响，为二雏处理提供了有效的数据体，消除了单点、一维处理带米的陷阱太大改善了大地电磁勘探效果，对大地电磁技术的发展起到了重要作用。这里我们进步提出小面元观测系统，作为三维大地电磁采集技术的基础，显然采集数据以平面x 、Y 坐标和采集时间t 构成三维数据体。3 】o三维小面元观测系统具体布设：电场的布极采用
11、2 x 2 和3 x 3 5 x 5 等电极首尾相接的连续阵列展开，采集站之间以G P S 实现同步，小面元大小根据采集站数量和地形条件而定，采集站个数少或者地形差时，可以只布设2 x 2 面元，即四个连续的电场和一个磁场，当小面元逐步展开时，多个小面元又组成更大的观测网。图2 小面元C E M P 三维观测系统由于在小面元内，电场是同步连续采集的，磁场是对称分布的，因此，可以在时间域实现面元内三维数据的噪音分析和静态效应校正处理。这种方法较C E M P 具有更强的抗干扰能力，能有效提高资料采集质量。为此，我们在西部电磁试验点进行了5 x 5 面元的三维观测系统数据采集试验，如图3 是小面元
12、观测系统布设图，横向网格点为A B C D E ，纵向网格点为1 2 3 4 5 ，组成2 5 个测点，A 1A 2 ，E 4 ，E 5 ，所有节点都布设了连续电采集站，在B 2 ，B 4 ，C 3 ，D 2 ，D 4 布设了磁采集站，记录时间达到2 4 小时，分3 次连续记录，最短的记录时间是5 小时。3 、三维电磁处理技术r 一M一”一“一p 4一-一一一。 3P 3 一F 3一D 3一-一- 2P 2 一僻 一p 2 一一_，一-。 1B 1C 10 1图3 小面元三维M T 试验观测系统针对上述数据进行三维处理：3 1 三维去噪：对时间系列数据进行空间闭合平差处理( 平差的原理与重力等
13、其它方法类似) ，将每一个闭合圈内的数据误差分配到各个测点，平差时首先在每个小回路平差，并用闭合回路原理计算出平均值，如果整个闭合回路平差值大于预期最小值，则说明该时刻干扰非常强，需要删除该时间点的数据，再进行下一个时刻的平差，然后进行小面元外层回路的平差，平差处理后获得新的观测数据，再按常规方法计算功率谱及阻抗张量，其中磁场份量共用中心点磁场，获得各点视电阻率和相位曲线。如图4 ，是B 5 测点的电道E x 、E y 平差前后的时序曲线( 从1 0 ：3 2 至1 5 ：2 7 ) ，可以发现，平差前后信号的基本形态没有变化，但个别干扰信号有所衰减，因此整个信号系列幅度减小，显然，起到了对噪
14、音的压制作用。如图5 是B 5 测点平差去噪前后视电阻率曲线对比，可以看出曲线品质有提高。对不同测点平差处理对比分析表明，当周围测点质量都比较好的情况下，平差处理能够提高中心点的质量，当3 1 l周围测点质量不好的情况下，平差处理将降低中小点的曲线质量。因此，平差处理最有意义的就是当某测点严重畸变或根本没有记录数据的情况，此时可以通过周围测点时序重建该点的时间序列，进而获得该测点的资料。如图6 就是假定D 2 点数据没有记录上，而根据闭合原理计算得到的视电阻率曲线，与原实测曲线相比误差在允许范围之内。W原始x 遒一二汇2 一，一C k - 1 m翻鹤 筹甄孑冬毒一：一a t2d ms y T
15、S L t 柏 照- 1 7 6 Q 4 ( 砷a 删C ，鱼，M j 篡瓮狳：蕊a f l1 竹 篇等孑v ，m2d ，图4B 5 点平差前后的时序曲线图5B 5 点平差前后的视电阻率曲线图6 B 2 恢复曲线与实测曲线的对比3 2 静态效应校正处理：对边点和中心点以记录点为中心对所有观测点的时间域电场数据分别进行相邻三点正3 ) 、五点( E 5 ) 、_ ，全部点的同一分量进行相加求平均值，也可以采用其它空间滤波的方法；3 1 2对于角点则向面元方向计算二点、三点、全部点的同一分量的平均值；用以上求得的电场分量分别当作观测场值，进行功率谱分析及阻抗张量估算，即可得同一记录点的一系列拓扑观
16、测曲线。在双对数坐标系绘制同一测点不同极距的频率视电阻率曲线，分析电阻率变化规律，可发现受静态位移影响现象，最后求得该点视电阻率曲线。如图5 是A l 点静态位移处理前后曲线对比，可以看到该点两个方向的视电阻率曲线高频段处理后完全重合，说明静态位移得到消除。其它测点经过这样的处理都能够获得首支重合的X Y 和Y X 视电阻率曲线。- 哪 _ r 埔TrM n - D I Wl l P t _ I I - g D t a ：；n；：-；”d；。_ ：_- m _ 二- a 0。1图7B 1 静态位移校正前后的视电阻率曲线4 、认识与结论三维小面元观测系统具有常规电磁采集观测方法所不可能达到的优点，对于提高观测精度、压制噪音、减小静态位移影响都具有独特的效果，同时，也是三
