[其他]電磁陣列斷面勘測方法

無效

• 申請號: 86103551
• 申請日: 1986-05-26
• 公開（公告）號: CN86103551A
• 公開（公告）日: 1987-11-04
• 發明（設計）人: 弗朗西斯·X·伯斯蒂克
• 申請（專利權）人: 得克薩斯系統大學董事會
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 李強

本發明涉及利用測量自然產生或人工感生的地磁場和感生地電（大地）場（總稱大地電磁場）的地球物理勘探。

流過地殼的大地電流流量取決于特定點處的地殼構造的導電率或電阻率。如果能測量并繪制這種導電率或電阻率，就能夠獲得關于該構造的信息，特別是關于碳氫化合物、礦物或地熱資源的信息。這在能夠采用地球物理勘測的地震方法的地區是特別有用的，例如在沉積巖為厚火山巖層所覆蓋的地區。

大地電流的大小、方向和極性是不斷變化的，并構成具有各種頻率的分量的復雜頻譜。

第一種實用的電磁勘測方法是由卡格馬亞德（Cagnird）在美國專利第2，677，801號中描述的。它包括測量并記錄大地場的一個水平分量在一段時間中的變化，并同時測量并記錄地磁場的正交分量的變化。隨后用付立葉分析法把這些測量結果變換成頻率分量。電場頻率分量與磁場頻率分量的比值是一種波阻抗，它是頻率的函數。因為電磁波透入大地的透入深度與該波的頻率和該地的導電電率成反比，故可用該波阻抗來估算沿通過地面的垂直方向的導電率分布。卡格尼亞德用一種數學模型來做這種估算，在他的這種模型中，導電率僅隨深度變化，即所謂一維（1-D）模型。

這種方法隨后受到了另一些人的發展，他們采用了導電率隨水平坐標和深度變化的模型，即二維（2-D）模型。在此模型中，導電率沿其不變的坐標被稱作“走向”（strike）。在這種模型中，根據大地電磁場的極性，有兩種要考慮的情況。在這兩種情況中，電場分別平行和垂直于走向發生極化。理論研究表明，可結合為一維而發展的技術，用E平行阻抗函數來相當準確地估算該函數計算地點正下方的導電率。然而，E垂直阻抗函數有非常困難的特性，并且不能直接對其進行變換，以給出足夠準確的導電率估算。解決該問題普通的方法是利用在一個以上地點得到的曲線，并且迭代法修正該模型中的導電率分布，直到獲得與觀察結果符合得最好的理論E垂直曲線為止。該方法有許多缺點，特別是它需要大量的計算，并且無法保證所得解的正確性。

當勘測區導電率確實僅沿一或兩個方向變化時，這些方法是有效的。然而不幸的是，這種兩維的變化是少見的。當對具有三維導電率分布的構造進行大地電磁測量時，就會碰到下列問題。首先，盡管存在若干確實一套坐標軸的特定方法，但要象在二維情況下那樣去確定一套原則坐標軸一般是不可能的。第二，不論用什么坐標系，要想把電場分成兩種具有不同性質的不同情況（象二維情況下那種E平行和E垂直）是不可能的。所希望的E平行情況的性質首先消失了。而兩種情況都有與E垂直相類似的性質。雖然為解決這個問題而發展了許多特定的方法，但它們的成功是有效的。第三個問題是顯著增加的復雜性使確保對所得數據的正確理解的難度大大增大了。

減少第三個問題的一種方法是進行更多的測量。在經典的大地電磁方法中，磁場測量通常比電場測量更困難，使得大量測量既費時又費錢。然而，一個觀測到的事實是磁水平分量隨距離的變化通常比電場水平分量的要慢得多。這導致了大地電磁一大地方法，它包括在勘測區域上分布的有限個地點測量磁場的兩個正交分量和在更多的地點測量電場的兩個正交分量。隨后，用與大地電磁模型中所描述的相類似的技術。對這些數據進行處理。然而，當導電率是三維分布時，其結果仍是不十分可靠的。在美國專利第4，286，218中，描述了這種技術的一種類型，它采用了與地震勘探的“滾動”（roll-along）方法相似的方法。沿勘測線的電場重迭測量改善了信噪比，而在該線的兩端測量磁場，而用插入法導出電場測量點的中間磁場。

所有這些傳統方法的主要缺點在于當地下構造的電和磁特性沿所有三個方向變化時，它們給出的結果非常不可靠，以前克服這種不可靠性的努力包括大量計算，而這就所得結果來說是難以證明的。

傳統大地電磁勘測方法的另一缺點是在每個勘測點都要測量兩個最好是正交方向的電場。這使該方法很難用于海上勘測。在美國專利第4，210，869號中描述了一種海上大地電磁勘測方法，但此方法依賴于測量海底上的電極的位置和取向的聲學方法。這些測量的準確性是有限的，從而使得對勘測結果的分析變得不可靠了。

傳統大地電磁方法的再一缺點是不論勘測區域多小，都要在勘測區域內的數個點進行測量。另外，為區分視在E平行和E垂直分量，必須在各個E測量點確定垂直分量。如上所述，如未進行這種區別，就很可能會對所得數據作出錯誤的分析。

先有技術的上述和其他缺點可通過提供一種電磁地球物理勘測方法而得到克服，在勘測點的大地構造的導電率具有三維變化時，該方法能用較簡單地計算方法給出可靠的結果。