井地电磁垂直长导线源层状大地的电磁响应特征研究

摘要

井地电磁法(Borehole-surface Electromagnetic Method)是一种在井中有限长导线中供以大功率交流电,在地面接收电磁响应的电磁勘探方法。相对于航空电磁法和地面电磁法而言,井地电磁法的探测深度较大,探测较深目标体的能力更强,且具有勘查速度快、成本低、通行性好、不破坏环境、可应用于海域等优势,它更具有一般勘探手段难以达到的效果。同时井地电磁法能更好的适应我国寻找矿产、干旱地区大面积找地下水和日益严峻的资源问题,因此,研究井中垂直长导线源层状大地的电磁响应非常必要。
　　 本文以现有的井地电磁法和地面电磁法为基础,主要完成了如下工作:
　　 (1)研究电磁场的基本理论,结合井地电磁法的特点,根据米萨克·N·纳比吉安推导电偶极子源表达式的方法导出井下高度h处垂直电偶极子谢坤诺夫矢量势的表达式,再沿垂直长导线积分推导出井中垂直长导线源的电磁场的表达式。
　　 (2)本文对井中垂直长导线源层状大地电磁响应进行了数值计算,采用D.Guptasarma和Singh提出的一种数字滤波法解决了贝塞尔函数的积分问题,计算结果和精度达到了要求。然后,对程序的正确性进行了效验。采用几种典型的大地模型,对井地电磁的响应进行了正演计算。
　　 (3)研究了井中垂直长导线源层状大地频率域井地电磁响应的特征,采用几种三层典型大地模型,分析发射电流、发射频率、不同的垂直长导线源长度、垂直长导线源在不同的层位、垂直长导线源长度小于异常体埋深时的井地电磁响应曲线,同时也对各种影响因素进行细致分析。
　　 (4)本文对井地电磁的相位数据进行研究和对其的应用效果进行分析。在三层和五层大地介质模型中,把相位曲线和振幅曲线联合解释,取得了明显的效果。在井地电磁法中,相位参数结合振幅参数综合利用,可以提高频率域井地测量资料的解释精度,增加判层的准确性。
　　 本论文完成了井中垂直长导线源层状大地电磁场的理论计算,对井中垂直长导线源频率域井地电磁响应的特征进行研究,为野外数据的反演解释奠定了理论基础,为频率域井地电磁勘察系统的应用提供依据。