[发明专利]钻孔瞬变电磁径向远距离探测观测系统及方法

说明书

本发明公开一种钻孔瞬变电磁径向远距离探测观测系统及方法，该系统包括两个三分量收发探管以及设在两个三分量收发探管间的控制探管；三分量收发探管包括外骨架，在外骨架外绕制发射线圈，在外骨架内沿轴向依次布设有第一内骨架、中心内骨架和第二内骨架，在中心内骨架内放置铁氧体磁芯并在中心内骨架外侧沿长边方向分别绕制X、Y方向的水平分量接收线圈，在第一内骨架和第二内骨架内均放置氧体磁芯并在第一内骨架和第二内骨架外分别绕制Z方向接收线圈；两个三分量收发探管的探管参数不同。本发明能全面探测钻孔径向近处和远处的地质电性信息。

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术领域，涉及一种能对钻孔径向较远距离(≥30m)的低电阻地质异常体(如隐伏水害)进行探测的孔中瞬变电磁观测系统及方法。

背景技术

煤矿事故大多出现在巷道掘进期间，突水事故是其中重大灾害之一，为保证巷道安全快速掘进，矿方极为关注未掘区域的隐蔽致灾因素，此外，煤层气水力压裂和底板注浆改造效果的检测，也是煤矿关注的重点，这些问题均可采用钻孔瞬变电磁探测来解决。近年来，随着煤矿井下钻孔瞬变电磁探测技术的发展，对钻孔径向低电阻地质异常体(尤其是水害威胁)的探测精度已达到了较高水平，但径向探测距离一直受限，在地质条件较好的情况下，径向探测30m已经是极限，这个距离对压裂和注浆改造不能很好满足其需求，因为压裂和注浆钻孔希望孔间距尽量大，从而降低成本，而为了保证钻孔瞬变电磁探测范围无盲区全覆盖且存在一定的重叠段，当前要求钻孔间距不能大于40m或50m，小于矿方预期。同时，30m的径向探测距离对巷道超前探测按照安全规程也仅是勉强满足需要，不存在余量，也有增大的需要。

要提高径向探测距离就要测量时间更长的信号，意味着必须增大发射能量和信号接收能力提高晚期信号探测质量，一般要通过增大发射线圈尺寸、增加发射线圈匝数、增大发射电流强度和增加接收线圈匝数、增加接收磁芯长度等方法，但由于钻孔中装置较小，任意增大一项参数都会显著增大装置的电感影响，造成早期信号的饱和，参数增大越多饱和段越长，损失的钻孔径向较近距离的地质信息越多。

为解决这一问题，本发明提出一种利用两组三分量收发装置组合的钻孔瞬变电磁观测系统，分别设置不同的装置参数，并设计独特的三分量线圈排列，确保全面探测钻孔径向近处和远处的地质电性信息。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种钻孔瞬变电磁径向远距离探测观测系统及方法，以解决现有技术中难以提高径向探测距离等问题。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种三分量收发探管，包括外骨架，在外骨架外绕制发射线圈且发射线圈的轴心线为外骨架中心轴线；还包括依次布设在外骨架内的第一内骨架、中心内骨架和第二内骨架；在中心内骨架内放置铁氧体磁芯并在中心内骨架外侧绕制有X方向的水平分量接收线圈和Y方向的水平分量接收线圈，在第一内骨架和第二内骨架内均放置铁氧体磁芯并在第一内骨架和第二内骨架外分别绕制Z方向接收线圈且Z方向接收线圈的轴心线为第一内骨架和第二内骨架中心轴线；X方向的水平分量接收线圈、Y方向的水平分量接收线圈和Z方向接收线圈的轴心线相互垂直；所述外骨架、第一内骨架、中心内骨架和第二内骨架均为绝缘骨架。

一种钻孔瞬变电磁径向远距离探测观测系统，包括两个权利要求1所述的三分量收发探管以及设在两个三分量收发探管之间的控制探管；两个三分量收发探管分别为探管A和探管B，且探管A和探管B的探管参数不同，控制探管为探管C；探管A、探管C和探管B依次同轴连接；所述探管参数包括发射线圈匝数、接收线圈匝数、第一内骨架和第二内骨架长度、铁氧体磁芯长度。

本发明还包括如下技术特征：