CN107748395B - 一种多频电阻率勘探方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多频电阻率勘探方法。该方法步骤包括：1)采用能发射n个相互独立、不同频率值的电流信号的电法发送机通过接地的n个供电电极和1个无穷远供电电极分别发送不同频率的电流信号；2)在待测目标区通过电法接收机采集接地的两个测量电极之间的n个不同频率的电场总信号，并对不同频率的电场总信号进行分离，获得n个频率的电位差数据；3)采集供电电极和测量电极位置的三维坐标；4)基于电法勘探的视电阻率算法开展不同频率的电位差数据与视电阻率数据之间的换算；6)对所有视电阻率数据开展反演处理，获取待测目标区的真实电阻率分布特征；7)基于真实电阻率分布特征，分析待测目标区的地质特征。该方法有助于明显提高电法勘探的野外工作效率和勘探效果、降低电法勘探成本。

Description

一种多频电阻率勘探方法
技术领域
本发明涉及一种电法勘探领域的电阻率勘探方法。
背景技术
常规视电阻率法是通过A、B两个供电电极向大地供电，用M、N两个测量电极接收因供电电极A、B供电产生的电场及地下不同电阻率介质对电场的影响而在MN电极间形成的电位差，勘探深度与AB间距离或AO间距离(O点为MN中点)、AB向大地的供电强度、接收仪器的灵敏度和精度等有关。
上述方法是采用两个供电电极供电，为了测量不同深度的电阻率，每次测量完测量电极M和N之间的电位差后，需要重新调整供电电极A和B的位置，即为了获取不同深度的电阻率数据，需要多次改变供电电极的位置，从而该方法工作效率比较低，勘探成本高。
为了提高电阻率勘探工作效率，《一种电法勘探的多电极多个供电单元系统及其勘探方法》(专利号：CN201310473315)专利提出一种勘探系统和方法，该专利的摘要内容为：“一种电法勘探的多电极多个供电单元系统及其勘探方法，其中系统中，供电电极A和供电电极B的数目均等于电流发送单元的个数；发射控制器包括相互之间连接的发射电流调制控制器和发射延时控制器；接收机与发射电流调制控制器之间连接，每个电流发送单元均与发射延时控制器之间连接；每个电流发送单元均与接收机之间通讯连接；接收机上设有分别用于连接测量电极M和测量电极N，并且用以测量测量电极M和测量电极N之间的电位差的端子；每个电流发送单元上均分别连接供电电极A和对应的供电电极B。本发明电流发送单元的供电电流不超过1A，供电电压不超过200V，各发射单元功率小，易实现，在隧道中使用和安装在全金属的隧道全断面掘进机上安全”。该专利采用多套发射单元通过不同供电电极发射电流信号，以图同时获得不同勘探深度的电位差数据，进而获得不同勘探深度的电阻率数据。然而该专利存在一些问题：1)当多个不同供电电极同时供电时，无法判断在测量电极上获取的电位差数据是哪个或哪两个供电电极的电流信号所贡献，因为测量电极上获取的电位差数据是所有供电电极所提供的电位响应，也就无法换算不同勘探深度的电阻率数据，从而获取的电位差数据无法获得反映勘探区不同深度的电阻率特征，也就无法获取勘探区的地质特征；2)该专利需要采用多套发送单元，从而增加设备的复杂程度、设备数量，不利于提高勘探工作效率，也增加勘探成本和工作难度。
发明内容：
基于现有技术的有关问题，本发明提供一种多频电阻率勘探方法。本方法的步骤包括：
a)采用能同时发射n个相互独立、不同频率的电流信号的电法发送机通过接地的n个供电电极(A1,A2,A3...An)和1个无穷远供电电极C分别发送不同频率的电流信号，且每个供电电极(A1,A2,A3...An)通过的电流信号频率不同，n个相互独立、不同频率的电流信号均通过无穷远供电电极C；其中n为大于1的正整数；
b)在待测目标区通过至少一台电法接收机采集接地的两个测量电极M、N之间的n个不同频率的电场信号，并对n个不同频率的电场信号进行分离，获取每个频率的电位差数据；
c)利用电法接收机完成整个待测目标区的所有测量点电场信号采集，并分离出所有测量点、所有频率的电位差数据；
d)采集所有供电电极和测量电极位置的三维坐标；并按照电法勘探的勘探装置系数公式计算与供电电极和测量电极位置有关的勘探装置系数Ki(i＝1,2,3...n)；其中 其中XAi,YAi,ZAi为供电电极Ai的三维大地坐标值，XN,YN,ZN为测量电极N的三维大地坐标值，XM,YM,ZM为测量电极M的三维大地坐标值，i＝1,2,3...n；
e)基于视电阻率算法开展所有测量点的不同频率的电位差数据与视电阻率数据之间的转换；其中i为某个频率电流信号的编号，取值为闭区间[1，n]的正整数；ρSi为第i个频率的电位差数据换算的视电阻率，Ki为第i个频率的电流信号通过的供电电极Ai与两个测量电极M、N的三维坐标计算的勘探装置系数，ΔUi为第i个频率的电流信号在两个测量电极M、N贡献的电位差，Ii第i个频率的电流强度；
f)对上述所有视电阻率数据开展反演处理，获取待测目标区的真实电阻率分布特征；
g)基于真实电阻率分布特征，分析待测目标区的地质特征。
上述方法中提到的n个相互独立、不同频率的电流信号优选地相邻频率的电流信号频差为即其中fi和fi-1分别表示第i个和第i-1个电流信号的频率，其中i为闭区间[1，n]的正整数。
采用上述方法能实现多个频率的电流信号通过不同供电电极同时发射，同一台电法接收机则同时接收所有频率的电位差信号，通过电法接收机的频率分离功能，从而获取到不同频率的电位差信号，实现同时获取不同勘探深度的视电阻率数据，从而实现明显提高勘探效率，降低勘探成本的目的。
附图说明：
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的野外工作布置示意图；
图中(A1,A2,A3,A4,A5,A6)代表6个供电电极，C代表无穷远供电电极，O代表测点O，M代表测量电极M，N代表测量电极N，1代表能同时发射6个相互独立的、频率值不同的频率电流信号的电法发送机，2代表能接收电法发送机发出的电流信号的电法接收机，3代表连接无穷远供电电极C和电法发送机的导线，4代表连接电法发送机和供电电极的六芯导线，5代表连接测量电极M和电法接收机的导线，6代表连接测量电极N和电法接收机的导线。
具体实施方式：
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1、附图2及具体实施方式，对本发明作进一步详细说明。
若获取某个测点O从浅往深的电阻率分布特征，需要在六个位置布置供电电极，则本发明所提出的方法可以按如下步骤进行实现：
a)在一条勘探线上按照常规三极电测深的方式布置六个供电电极(A1,A2,A3,A4,A5,A6)和一个无穷远供电电极C，以及连接无穷远供电电极C和能同时发射六个频率(0.1、0.2、0.4、赫兹)的电法发送机1的导线3，连接六个供电电极(A1,A2,A3,A4,A5,A6)和电法发送机1的六芯导线4，六芯导线4的每根芯与电法发送机的不同的频率电流信号输出口相连；
b)在O点两边布设测量电极M和N，以及能同时接收六个频率(0.1、0.2、0.4、赫兹)的电法接收机2，并布置分别连接两个测量电极M、N和电法接收机2的导线5和6；
c)采用能同时发射六个相互独立、不同频率(0.1、0.2、0.4、赫兹)的电流信号的电法发送机1通过接地的六个供电电极(A1,A2,A3,A4,A5,A6)和一个无穷远供电电极C发送不同频率(0.1、0.2、0.4、赫兹)的电流信号，且六个供电电极(A1,A2,A3,A4,A5,A6)通过的电流信号频率分别为：0.1、0.2、0.4、赫兹；六个相互独立、不同频率(0.1、0.2、0.4、赫兹)的电流信号均通过无穷远供电电极C，并记录每个频率的电流强度Ii(i＝1,2,3,4,5,6)；
d)通过电法接收机2采集接地的两个测量电极M、N之间的六个不同频率(0.1、0.2、0.4、赫兹)的电场总信号，并对六个不同频率(0.1、0.2、0.4、赫兹)的电场总信号进行分离，获取每个频率(0.1、0.2、0.4、赫兹)的电位差数据ΔUi(i＝1,2,3,4,5,6)；
e)采集所有供电电极(A1,A2,A3,A4,A5,A6)和测量电极MN位置的三维坐标，并采用电法勘探的勘探装置系数公式计算与供电电极和测量电极位置有关的所有勘探装置系数Ki(i＝1,2,3,4,5,6)；其中 其中XAi,YAi,ZAi为供电电极Ai的三维大地坐标值，XN,YN,ZN为测量电极N的三维大地坐标值，XM,YM,ZM为测量电极M的三维大地坐标值，i＝1,2,3...n；
f)基于视电阻率算法开展不同频率(0.1、0.2、0.4、赫兹)的电位差数据与视电阻率数据之间的换算，获得视电阻率数据；其中i为某个频率电流信号的编号，取值为闭区间[1,6]的正整数；ρSi为第i个频率的电位差数据换算的视电阻率，Ki为第i个频率的电流信号通过的供电电极Ai与两个测量电极M、N的三维坐标计算的勘探装置系数，ΔUi为第i个频率的电流信号在两个测量电极M、N贡献的电位差，Ii第i个频率的电流强度；
g)对上述所有视电阻率数据开展反演处理，获取待测目标区测量电极M、N之间的真实电阻率分布特征；
h)基于真实电阻率分布特征，分析待测目标区测量电极M、N之间的地质特征。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明内。

Claims (2)

1.一种多频电阻率勘探方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
a)在开展电阻率勘探剖面上，采用能同时发射n个相互独立、不同频率值的电流信号的电法发送机通过接地的n个供电电极(A1,A2,A3...An)和1个无穷远供电电极C分别发送不同频率的电流信号，且每个供电电极(A1,A2,A3...An)通过的电流信号频率相互不同，n个相互独立、不同频率的电流信号均通过无穷远供电电极C；并记录每个频率的电流信号强度Ii(i＝1,2,3...n)；其中n为大于1的正整数；
b)在待测目标区通过至少一台电法接收机采集接地的两个测量电极M、N之间的n个相互独立、不同频率值的电场总信号，并对n个相互独立、不同频率值的电场总信号进行分离，获取每个频率的电位差数据ΔUi(i＝1,2,3...n)；
c)采集所有供电电极(A1,A2,A3...An)和测量电极位置的三维大地坐标，并按照电法勘探的勘探装置系数公式计算与供电电极和测量电极位置有关的勘探装置系数Ki(i＝1,2,3...n)；其中
其中XAi,YAi,ZAi为供电电极Ai的三维大地坐标值，XN,YN,ZN为测量电极N的三维大地坐标值，XM,YM,ZM为测量电极M的三维大地坐标值，i＝1,2,3...n；
d)基于视电阻率算法开展测量点的不同频率的电位差数据与视电阻率数据之间的换算，获得视电阻率数据；其中i为某个频率电流信号的编号，取值为闭区间[1，n]的正整数；ρSi为第i个频率的电位差数据换算的视电阻率，Ki为第i个频率的电流信号通过的供电电极Ai与两个测量电极M、N的三维坐标计算的勘探装置系数，ΔUi为第i个频率的电流信号在两个测量电极M、N贡献的电位差，Ii第i个频率的电流强度；
e)对上述所有视电阻率数据开展反演处理，获取待测目标区的真实电阻率分布特征；
f)基于真实电阻率分布特征，分析待测目标区的地质特征。
2.一种如权利要求1所述的多频电阻率勘探方法，其特征在于：所述的n个相互独立、不同频率的电流信号优选地相邻频率的电流信号频差为即其中fi和fi-1分别表示第i个和第i-1个电流信号的频率，其中i为闭区间[2，n]的正整数。
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