一种井中瞬变电磁异常反演方法.pdf

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1、第３８卷第４期物探与化探Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．４２０１４年８月ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ＆ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＡｕｇ．，２０１４ｄｏｉ：１０．１１７２０／ｗｔｙｈｔ．２０１４．４．４０杨毅，邓晓红，张杰，等．一种井中瞬变电磁异常反演方法［Ｊ］．物探与化探，２０１４，３８（４）：８５５－８５９，８６４．ｈｔｔｐ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１１７２０／ｗｔｙｈｔ．２０１４．４．４０ＹａｎｇＹ，ＤｅｎｇＸＨ，ＺｈａｎｇＪ，ｅｔａｌ．ＡｂｏｒｅｈｏｌｅＴＥＭａｎｏｍａｌｙｉｎｖｅｒｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ｇｅｏ

2、ｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄＧｅｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，２０１４，３８（４）：８５５－８５９，８６４．ｈｔｔｐ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１１７２０／ｗｔｙｈｔ．２０１４．４．４０一种井中瞬变电磁异常反演方法杨毅，邓晓红，张杰，武军杰，王兴春（中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，河北廊坊０６５０００）摘要：井中瞬变电磁法在深部找矿中得到广泛应用并取得丰硕成果，然而解释技术目前仍以定性和半定量为主，这在很大程度上制约了该方法的运用和推广。鉴于此，笔者采用遗传算法开展了基于等效涡流的井中瞬变电磁纯异常反演研究，

3、反演以导体内感应电流环为对象，能够准确地确定井中或井旁异常体的尺度、倾角、中心坐标等参数。对Ｍａｘｗｅｌｌ软件薄板模型的正演数据和实测数据的反演结果进一步验证了算法的正确性和适用性。关键词：井中瞬变电磁；等效涡流；遗传算法；定量反演中图分类号：Ｐ６３１．４文献标识码：Ａ文章编号：１０００－８９１８（２０１４）０４－０８５５－０５井中瞬变电磁法是将发射回线布置在井孔上方或１等效涡流原理其附近地面上，用井下探头在钻孔中逐点测量，又称为地—井ＴＥＭ法。由于探头位置接近导电矿体，且探头在自由空间中局部导体的响应特点是建立在感应涡井中

4、受导电覆盖层和外部电磁干扰小，因此能获得比地流的特征上，以简单和实用的导电薄板为例。设导电薄面方法更强的异常响应信号。为此，地—井ＴＥＭ法在深板位于均匀一次场中，当发射回线中的电流突然关断，一部找矿中利用可用之钻孔，以寻找井旁、井底盲矿，具有次场瞬间消失，根据法拉第定律，为了维持导体内原来的［１－３］独特的、不可替代的优势，取得了很多非常成功的深均匀磁场，板体内立即感应出涡流，导电薄板上感应涡流［４－１３］部找矿成果。但是，由于瞬变电磁的复杂性，地—井的磁矩要垂直于板面。感应涡流在板内将形成与导电板ＴＥＭ法的解释技术却相对落

5、后，多年来主要以定体形状相似的电流环分布，早期是集中在板的边缘，然后［１４－１６］［１７］性、半定量解释为主，解释技术成为影响运用向导体中心扩散。短时间间隔后，这一电流分布达到了［１８］地—井ＴＥＭ法的“瓶颈”。国外ＢａｒｎｅｔｔＣＴ、Ｆｕｌｌａ⁃一种准平衡状态，然后作简单地振幅衰减。由理论和数［１９］ｇａｒ提出了一种采用等效电流回路代替简单形体模型字模拟可以证明，不仅在晚期，即便在较早期，这一电流［２０－２２］的井中ＴＥＭ响应的反演方法，能够近似地对地—井分布也可以用一个等效电流环表示，如图１所示。ＴＥＭ进行快速反演，达到

6、定量解释的目的。这种定量反基于等效涡流原理，笔者采用圆形载流环来对感应涡流演技术，以解决异常地质体的边界、产状等空间参数问进行等效，其在自由空间中任意点Ｐ的磁场响应如图２题，无疑将更为有效且实用。所示。图１导电薄板涡旋电流分布示意图２圆形载流环在空间任意点Ｐ产生的磁场收稿日期：２０１４－０５－１５基金项目：中国地质调查局老矿山深部和外围找矿项目（１２１２０１１３０８５８００）和中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所基本科研业务费专项（ＡＳ２０１２Ｊ０９）·８５６·物探与化探３８卷等效涡流的数学表达式为道数为３６道，发射电流

7、１Ａ，响应单位ｐＴ，异常体尺２πμ０ＩＲｚｃｏｓϕ度１５０ｍ×１５０ｍ，异常中心（０，１００，－３００），异常体Ｂ＝ｄϕ，（１）ｘ∫３纵向电导为１００Ｓ，薄板倾角为８０°，钻孔垂直于ｘ４πｒ０μＩＲ２π轴，薄板井孔位置关系如图４所示。０ｚｓｉｎϕＢ＝ｄϕ，（２）ｙ∫３４πｒ０２πμ０ＩＲ（Ｒ－ｙｓｉｎϕ－ｘｃｏｓϕ）Ｂ＝ｄϕ。（３）ｚ∫３４πｒ０式中：Ｂ、Ｂ、Ｂ分别为电流强度为Ｉ，半径为Ｒ的圆ｘｙｚ形电流环在自由空间中点Ｐ产生的ｘ、ｙ、ｚ方向上的磁场响应；μ为自由空间磁导率；ｒ为圆形载流环边０上某点至计算点Ｐ的距离；ϕ为圆形

8、载流环边上某点至载流环中心的连线与ｘ轴夹角。２反演的实现与验证依据上节推导的自由空间中圆形电流环产生的图４薄板井孔位置关系磁场公式，结合遗传算法，编制了基于等效涡流的正演结果见图５，图中仅列出早、中、晚三个时地—井ＴＥＭ纯异常反演程序。由于笔者基于等效段中６个延时（０．１４、０．６４１、２