[发明专利]一种轴向同线方式的地面可控源电磁勘探方法

摘要

本发明涉及一种基于轴向同线方式的地面可控源电磁勘探方法，通过改变接收系统分布方式令接收系统沿着发射系统轴向分布，通过测量轴向分布的各接收点的水平电场强度Ex，计算得到视电阻率。与现有技术相比，采用发射系统与接收系统轴向同线的布置方式，对地下高阻体信息反映灵敏、对地下电阻率分辨能力更强，能更清楚反映地质体空间分布的细节，并对深部电性变化反映灵敏、分辨能力强；只需要测量水平方向的电场分量Ex，减少了对垂直方向磁场分量Hy的测量，使测量过程更加简便同时也减少了噪声的引入有利于提高信噪比。在数据处理的过程中计算了空气波的影响因子，将其从接收信号中剔除，提高信噪比和测量结果的可信度。

主权项

一种轴向同线方式的地面可控源电磁勘探方法，其特征在于，接收电极MN和发射电极AB布设在同一轴线上，包括以下步骤：a、根据勘探任务要求确定测线，在测线上按轴向同线方式布设人工源发射系统和接收系统；所述的人工源发射系统包括发射机和发射电极AB，接收系统包括接收机和接收电极MN；b、在测线上按r≥2δ_max的收发距布设发射电极AB，发射电极极间距1—3Km，接收电极MN的极间距25—200米，检查耦合与连接；δ_max为最大趋肤深度；同时开启发射机和接收机，记录人工源的地理坐标、接收系统位置坐标、发射电流，收发距；c、按照探测区域及探测深度确定探测频率，将确定的频率范围列成频率表，按频率表依次发射不同频率的电磁波，直至频率表中的每个频点发射完毕；所述频率表的频率范围为0.1Hz到10kHz，具体频率值由探测深度和纵向分辨率通过趋肤深度公式计算得出；式中fn为发射频率，ρ为大地电阻率；d、接收系统与发射同步接收并记录x方向电场强度Ex，将记录的数据按时间序列存储；e、根据如下空气波影响公式计算空气波的影响因子：$E_{0,x}^{\mathrm{air}}=\mathrm{Pi}{\mathrm{\ω\μ}}_0{\∫}_0^{\∞}{D}_0{e}^{-u_{0}z}{J}_0\left(\mathrm{\λ\ρ}\right)\mathrm{d\λ}+\frac{{\mathrm{P\μ}}_0}{k_0^2}{\∫}_0^{\∞}(D_0-u_0{F}_0)e^{-u_{0}z}\frac{{\∂}^2}{{\∂x}^2}{J}_0\left(\mathrm{\λ\ρ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(1\right)$其中：μ₀为空间磁导率，ω为角频率值为2πf，f为人工源频率，I为发射源电流，dl为电偶源长度，σ₀为空间电导率，D₀，F₀为系数其值求法如下：$D_0=\frac{\mathrm{\λ}(U_{-1}-U_0)[(R_{x1}-\frac{U_1}{U_0})e^{-U_{0}h}+(R_{x1}+\frac{U_1}{U_0})e^{U_{0}h}]}{(U_{-1}-U_0)(U_1-U_0{R}_{x1})-(U_{-1}+U_0)(U_1+U_0{R}_{x1})e^{2U_0{H}_0}}---\left(2\right)$$F_0=\frac{\begin{array}{c}\frac{1}{\mathrm{\λ}}({\mathrm{\σ}}_0{U}_{-1}-{\mathrm{\σ}}_{-1}{U}_0)(-2{U_0}^2{\mathrm{\σ}}_1{R}_{v1}{R}_{x1}+2{U_1}^2{\mathrm{\σ}}_0)[(U_0-U_{-1})e^{-U_{0}h}+(U_0-U_{-1})e^{U_0(g-2H_0)}]+\\ 2\mathrm{\λ}(U_1{\mathrm{\σ}}_0+{\mathrm{\σ}}_1{U}_0{R}_{v1})({\mathrm{\σ}}_{-1}-{\mathrm{\σ}}_0)[(U_1-U_0{R}_{x1})e^{-U_{0}h}-(U_1+U_0{R}_{x1})e^{U_{0}h}]\end{array}}{\begin{array}{c}[(U_0{R}_{x1}+U_1)(U_{-1}+U_0)e^{U_0{H}_0}+(U_0{R}_{x1}-U_1)(U_{-1}-U_0)e^{-U_0{H}_0}]\·\\ [(U_1{\mathrm{\σ}}_0+{\mathrm{\σ}}_1{U}_0{R}_{v1})({\mathrm{\σ}}_0{U}_{-1}+U_0)e^{U_0{H}_0}-(U_{-1}{\mathrm{\σ}}_0-{\mathrm{\σ}}_{-1}{U}_0)({\mathrm{\σ}}_0{U}_1-{\mathrm{\σ}}_1{U}_0{R}_{x1})e^{-U_0{H}_0}]\end{array}}---\left(3\right)$$R_{x1}=\coth [u_1{D}_1+{\coth }^{-1}\frac{u_1}{u_2}{R}_{x2}]---\left(4\right)$$\begin{array}{cc}{R}_{\mathrm{xn}}=\coth [u_n{D}_n+{\coth }^{-1}\frac{u_1}{u_{n+1}}{R}_{x,n+1}](2\≤n\≤N-1)& R_{\mathrm{xN}}=1\end{array}---\left(5\right)$$R_{v1}=\coth [u_1{D}_1+{\coth }^{-1}\frac{u_1{\mathrm{\σ}}_2}{u_2{\mathrm{\σ}}_2}{R}_{v2}]---\left(6\right)$$\begin{array}{cc}{R}_{\mathrm{vn}}=\coth [u_n{D}_n+{\coth }^{-1}\frac{u_1{\mathrm{\σ}}_{n+1}}{u_{n+1}{\mathrm{\σ}}_n}{R}_{v,n+1}](2\≤n\≤N-1)& R_{\mathrm{vN}}=1\end{array}---\left(7\right)$f、根据公式(1)计算出空气波影响因子，将其从测得数据中减去得到去掉空气波影响的测量数据，然后利用场源信息及去掉空气波影响的测量数据结合轴向全区电磁响应公式计算各测点对应的各个频点的视电阻率；cg、将步骤f中得到的视电阻率同发射频率、接收点位置信息输入Mtsoft2D反演软件得到地下电阻率分布图。