地球物理勘探电法数据处理方法简介.pdf

地球物理勘探电法数据处理 方法简介 编写人 易才华 编写日期 2013 年 10 月 目录目录 1D 处理技术及成果 3 2D 处理技术及成果 7 常规电法 7 中间梯度测深 8 方法简介 8 生产实例 9 大地电磁法 11 3D 处理技术及成果 12 1D1D 处理技术及成果处理技术及成果 地球物理勘探中 一维数据处理是最基本 最常见的技术处理手段 以下介 绍本公司在电法勘探数据处理中应用的一维数据处理系统 IX1D 是美国 INTERPEX 公司研发 已有 20 年的开发历程 目前最新发行版 为 2013 年 8 月发行的 IX1D3 52 版 该系统是一套非常完整全面一维电法处理系 统 能够处理常规电阻率法 时间域激电法 频率域激电法 大地电磁法 大地 音频电磁法 可控原电磁法 瞬变电磁法 中心回线 重叠回线 大定源回线 偶 极 偶极 偏移距回线 等电法测深剖面数据 如以下图片所示 山西某煤田 煤层勘探成果 该项目使用凤凰公司 V8 电法工作站 瞬变电磁法 大定源装置 该剖面成果资料由 IX1D 处理完成 由高登公司 SURFER 11 成像 图 1 感应电动势拟合曲线及模型 图 2 视电阻率拟合曲线及模型 图 3 多测道感应电动势拟合及反演模型 图 4 该项目某剖面成果 图 5 该项目某剖面成果 通过 IX1D 处理 图 4 图 5 中 由电性特征推断煤层埋深产状清晰 断裂构 造位置明显 地层界面连续稳定 在 2013 年成都所云南项目中 本公司也使用 ix1d 系统处理该项目对称四 极激电测深资料 如以下图例所示 图 6 该项目中某测深点原始曲线拟合及反演模型 图 7 剖面图及模型图 图 8 视电阻率及视极化率反演成果图 IX1D 的处理成果较好 但在交互性和易用性 特别是在成果成像上都比较 差 需要后期使用 surfer 优化成像 在这方由面俄罗斯 alex k 开发的 ZONDIP 直流激电处理系统就大大优于 IX1D 原始断面 曲线拟合 模型输出等布局合 理使用简单 成果一目了然 如下图所示 图 9 ALEX K ZONDIP 激电处理系统界面 无论是瞬变电磁法还是常规电测深法对于煤田等层状介质类的异常分辨清 晰 特别是水平层状的沉积地层 效果较好 1D 处理技术主要是假设一切勘探 对象都为水平层 对单点测深曲线进行水平分层建模拟合 由于计算机技术的飞 速发展 现有的商业处理系统完全可以取代传统的量板处理法 在电磁法数据处理领域中 除瞬变电磁法以外 MT AMT CSAMT 基本都不做 1D 处理解释 目前在 MT AMT CSAMT 勘探数据处理中 2d 处理技术发展及应用是 非常成熟可靠的 2D2D 处理技术及成果处理技术及成果 由于 1D 处理技术的原理就是假设地下勘探介质都为水平层状 但绝大多数 固体金属矿床都非水平层状形态埋藏在地下 而多以 2 度半 3 度体形式存在 如成矿以后再受各种地质构造运动影响 地下矿体或异常就变成了各种组合体的 形式错综复杂 1D 的处理技术就无法满足对上述形态分辨的要求 常规电法常规电法 目前在直流电法测深领域应用较为广泛的 2D 勘探技术主要是高密度电法勘 探 相应配套的 2D 处理技术 主要是通过建立有限差分网络或有限元网络模型 进行正反演拟合 具有代表性的 2D 常规电法处理系统就是马来西亚 LOKE 博士的 RES2DINV 系列 目前已经发展到 64 位多核并行计算技术 速度快 精度高 最 新发行版本为 RES2DINV X64 4 0X 版 其次还有美国 AGI 公司的 EARTH IMAGER 处理系统 该系统主要是配合其公司的高密度电法仪使用 通用性不强 另外还 有德国DMT公司的sensinv处理系统等等 从这几个系统处理的成果来看 earth imager 的易用性交互性较好 sensinv 次之 RES2DINV 较差 处理成果及专业 性较好的要属 RES2DINV 2011 年在山东临沂某地进行郯庐大断裂的次级活动断裂勘探 通过 RES2DINV x64 建立有限元网络反演取得了以下成果 断裂位置清晰且与地质图 完全吻合 基岩面分界清晰 构造产状方向清晰 由于该项目的成果直接影响油 气管道的铺设 甲方非常重视 经其验证 甲方非常满意 如图 11 12 所示 图 10 临沂某地高密度活动断裂勘探 2D 反演成果图 图 11 临沂某地高密度活动断裂勘探 2D 反演成果图 中间梯度测深中间梯度测深 方法简介方法简介 本公司在使用国际先进处理技术的同时也结合实际生需要创新生产技术 耗 时 3 年耗资数十万 国内独创中间梯度测深法 该方法从野外施工方式上看是传 统的对称四极测深法与中间梯度法 以下简称中梯测深法 的结合 如图 12 所 示 图 12 中间梯度测深装置示意图 中梯测深法是一次移动 AB 极距在 2 3AB 内多点接收信号 同时勘探多个测 深点 且多个测深点同场源 保证了地下异常体在相同的激发源下各测点接收的 激发信号的一致性 各测点电性异常关联性较强 再通过不断变换 AB 极距来达 到勘探不同深度的目的 该方法与传统对称四极测深相比有以下优点 1 中梯测深法移动一次 AB 极距 同时勘探多个测深点 而对称四极测深 移动一次 AB 极距只能勘探 1 个测深点 2 中梯测深法是 2d 勘探 对地下各类异常体的分辨率高 数据处理使用 2D 反演处理技术 对称四极法是 1D 勘探 只对水平层状异常体分辨较 强 不适合 2D 反演处理技术 由以上两个优势 在野外施工中大大降低了生产成本 提供的工作效率 降 低了劳动强度 在后期处理解释中 大大提高了对异常体的分辨能力 解释精度 该方法由于施工设计的最小 AB 不同 也存在一定范围内的浅部勘探精度盲区 但对于找深部固体矿产或危机矿山来说 0 20 米左右的损失基本可以忽略 当然 也可以通过小极距对称四极来做补充 但个人认为意义不大 生产实例生产实例 本公司今年在内蒙古大青山再次使用该测深技术 取得了良好的效果 以下 是一条实测剖面施工材料 仪器装备仪器装备 本次工作使用的是北京大地华龙公司的 10kw 大功率激电发射系统及 DWJ 3B 微机激电仪 外加专门定制的 9 通道电缆交换机 由于地形等客观条件限制 该 发射系统工作在 4kw 5kw 之间 未最大限度发挥出大功率发射系统的效果 极距设计极距设计 本次工作设计为 7 点接收 点距 40 米 最小 AB 2 180 米 最大 AB 2 1500 米 20 个极距 极距表如表 1 AB 2 米 180220260300340380420460500540580660740820 MN 2 米 2020202020202020202020202020 AB 2 米 9009801060114013001500 MN 2 米 202020202020 表 1 极距表 工区概况工区概况 本工区位于呼和浩特北部大青山乡 工区内最高海拔 2100 米 最低 1500 米 绝对高差大 地形起伏严重 切割剧烈 主要有太古代 元古代及侏罗纪 3 大地 层体系 构造断裂发育 本次主要勘探对象为前寒武系太古代地层中出露的银铅 矿 测量成果测量成果 通过 5 日野外施工完成测深点共 56 个 剖面长度 2 2 公里 前期通过资料 整理 合格率 100 后期再通过 2D 反演处理技术获得以下成果如图 12 所示 获得多条构造 2 个低阻高极化异常体 构造电性异常体完全与地质组获取的构 造信息一致 北部大好点低阻高极化体与地面出露吻合 与中梯扫面结论吻合 异常体的几何形体清晰可见 产状清晰 有效勘探深度约 500 米左右 图 12 中梯测深反演剖面图 如根据表 1 极距布置施工 在本工区每日完成的工作量是 14 个物理测点 所需跑极人员 6 名 测量人员 2 名 共 8 名施工人员 如按同等配置在本工区做 传统对称四极测深 每日最多完成 2 个物理测深点 如果每人每日 150 元工资计 算 每日所花费 1200 元工资 如用对称四极做完 14 个测点需花费 7 日 8400 元 由此可见中梯测深法在做完 14 个测点可以节约 6 天时间及资金 6200 元 经 济价值非常可观 总结总结 该方法是完全可靠并有效的 野外施工经济高效 勘探深度大 勘探精度高 后期处理成果对异常体分辨率高 附图 图 13 中梯测深法境外某项目反演剖面 大地电磁法大地电磁法 在大地电磁法 MT AMT CSAMT 处理技术中目前主流的 2d 处理系统有地震局 研究员陈小斌开发的 MT Pioneer 系统 该系统使用共轭梯度算法 在快速反演 的同时精度也很高 优于传统以最小二乘算法的 2d 反演程序 该系统的另一特 点是可做阻抗张量分析 易用性 可靠性完全由于国外 SLB 公司的 winglink 系 统 另外一套简单易用的程序是 alex K 开发的 MT2DINV 系统 图 14 为某工区 2D 反演成果 该剖面长度 80km 反演深度 20km 对深部地电特性分辨清晰 构 造特征清楚 对于地下深部油气 卤化物勘探是完全有效 但该系统是以最小二 乘反演算法为主 以有限元网络建模 反演速度较慢 图 14 某工区 MT 二维反演剖面 3D3D 处理技术及成果处理技术及成果 3D 勘探及处理技术在非地震勘探中应用较少 目前国内应用较少 一般都是 以 2D 反演或处理成果进行 3D 可视化显示 突出一些比较清晰可靠或者已经验通 过验证的异常体 国际上 3D 的电法勘探主要有高密度电法勘探以及张量大地电 磁法勘探 在电磁法勘探中 3D 的反演处理系统都还在摸索中发展 并未有成 熟的商业处理系统公开发行 在重磁勘探中 3D 正反演系统 UBC 大学发行的 Magnetic3D 和 Gravity 3D 系统比较成熟 但也未见有国人应用发表成果 下面是本公司在某项目中使用 2D 高密度勘探 规则布网 通过 3D