CN108732630A - 一种4个供电点同时供电的激电扫面方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种4个供电点同时供电的激电扫面方法。本方法采用电法发送机通过不同位置的4个供电点同时供电，其中相对方向的两个供电点通过的电流信号方向相同，与其他方向的其他两个供电点通过的电流信号方向相反；采用电法接收机获取测区不同位置测点的电位信息和激电信息，通过4个供电点同时供电的归一化装置系数和电阻率计算公式，获取不同位置测点的电阻率数据，实现4个供电点同时供电的激电扫面工作。本方法有助于增强测区中间部分电场的均匀性、增加整个测区内不同方向的电信息获取量、提高电信号强度、减少供电源的孤立影响、增加测点获取测点下的地质信息量从而实现提高激电扫面效果等目的。

Description

一种4个供电点同时供电的激电扫面方法
技术领域
本发明涉及一种电法勘探中的激电扫面方法。
背景技术
目前在激电扫面工作中常用的是采用一对供电点供电的中间梯度装置的扫面方式。采用一对供电点供电的中间梯度装置在供电点AB之间的中间1/3AB长度的测线范围内、在垂直测线方向的1/5AB长度范围内电流场接近水平电场，从而有利于在该测量范围内对勘探目标体进行分析和研究，提高勘探效果和效率。
采用一对供电点供电的中间梯度装置虽然勘探效率和效果上均有明显改善和提高，但其限定在供电点AB之间的中间1/3AB长度的测线范围内、在垂直测线方向的1/5AB长度范围内开展工作，对于扫面工作而言，并未完全发挥出最大功效，且由于每开展一对供电点的扫面工作后，需要重新布置另一对供电点作为供电源，从而导致需要对供电点和电法发射系统进行多次挪动，且更换供电点位置后，每次测量的数据中包含不同供电源下面和供电源与测点之间的电阻率和激电信息，从而供电源的电阻率和激电信息对于扫面结果影响较大，值得考虑降低供电源的影响程度，进一步提高扫面效果。
另由于采用一对供电点供电的方式，虽然两个电极之间的水平电场范围有所扩大，但一旦离开主测线，电场强度下降较快，水平电场很快变为曲面电场，这也是激电中梯扫面规范限定在垂直测线方向的1/5AB长度范围内开展旁测的主要原因。故值得开展研究，进一步扩大扫面工作的旁测范围，提高扫面工作效率。
在激电中梯扫面工作中一般采用发电机为电源提供电能，由于供电点的接地条件和电流的屏蔽效应等因素限制，导致加大每个供电点输入大地的电流难度较大；若在同一个位置增加电极数量，则由于电流的屏蔽效应，也很难挖掘发电机的供电潜能。故有必要对目前所采用的常规供电方式进行改进，增大供电电流，获取信噪比更高的电法数据，提高勘探效果和效率。
基于现有技术的上述问题，本发明提出一种多个供电点同时供电的激电扫面方法，以期对上述问题进行一定程度上的解决或改善，提高扫面效果和效率。
发明内容：
本发明所提出的一种4个供电点同时供电的激电扫面方法，其特征在于：通过在激电扫面测区范围以外的相互垂直的两个方向的两边分别布置1个供电点；采用电法发送机对4个供电点同时供电，两个相互垂直方向中的某个方向上的2个供电点通过的电流信号方向相同，与相互垂直的另一个方向上的2个供电点通过的电流信号方向相反；并记录4个供电点通过的电流值I1、I2、I3、I4；测点布置可以采用两种方式开展：第一种测点布置方式采用一个固定的测点N和移动的测点M，固定的测点N布置在测区范围以外，且不在供电点位置，测点M布置在测区内，采用电法接收机测量固定的测点N与测区内移动的测点M之间的电位差和激电信息；第二种测点布置方式是在测区内布置两个移动测点，采用电法接收机测量测点N与M之间的电位差和激电信息；采用4个供电点同时供电时相应位置的测点的归一化装置系数公式和电阻率计算公式求取相应位置测点的电阻率信息；其中AiM为第i个供电点Ai与测点M之间的距离，单位为米；AiN为第i个供电点Ai与测点N之间的距离，单位为米；i为大于1的正整数，且其最大数等于同时供电时所采用的供电点数4；ρMN为测点M和测点N之间的电阻率；UMN为测点M和测点N之间的电位差，单位为毫伏；Ii为第i个供电点通过的电流值，单位为毫安；Ki为第i个供电点Ai与测点M和测点N的归一化装置系数，单位为米；移动第一种测点布置方式中的测点M的测量电极到其他测点位置或移动第二种测点布置方式中的测点M和N的测量电极到其他测点位置，并进行其他测点的4个供电点同时供电的电阻率和激电数据获取，直至完成所有测点的电阻率和激电数据，从而获取4个供电点同时供电时的电阻率和激电扫面成果。
本发明所提出的方法适用于测区内构造复杂、电磁干扰较大的测区开展激电和电阻率扫面工作。
采用本发明提出的激电扫面方法，有如下几个明显的优点：1、测区内的电场信号更强，电流密度大，且测区中间部分的电场近似均匀场，对不同方向的构造识别能力更强，有助于提高勘探效果，且对于测区中间部分的勘探精度更高；2、由于供电点分散布置，减少了供电点之间的屏蔽作用，可以尽量提高供电电流值，从而提高测点上的电位差强度，提高激电扫面工作的压制电磁干扰的能力，增大信噪比，提高勘探效果和效率；3、由于每个测点上均有4个供电点的场源影响，可以减少单个场源对测点的电阻率和激电数据的孤立影响，从而提高获取的电阻率和激电数据更直接反应测点下部的电阻率和激电分布特征的能力，提高勘探效果；4、本方法虽然增加了供电导线数量布置，但减少了整个电法发送系统的搬迁次数，对于复杂地形而言，提高了扫面工作的适应性，也能提高整个扫面工作的效率。
附图说明：
图1为本发明所提方法的野外布置示意图(第一种测点布置方式)；
图2为本发明所提方法的野外布置示意图(第二种测点布置方式)；
图3为本发明所提方法的4个供电点同时供电的电位模拟结果图(其中A1和A3供电点通过的电流相同，A2和A4供电点通过的电流相同，A1和A3和供电点通过的电流方向与A2和A4供电点通过的电流方向相反，图中的等值线为电位等值线)；
图中A1、A2、A3、A4代表不同位置的供电点，B为电法发送机，C为电法接收机，D为导线，M和N为测点。
具体实施方式：
以下参照图1和图3结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
假设在如图1所示的测区开展第一种测点布置方式的多个电极同时供电的激电扫面工作，测区共布置6条测线(测线号分别为0、4、8、12、16、20线)，每条测线11个测点(每条测线上的测点号为0、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20号)，每个测点编号均包括测线号和测点号，即测点编号采用X-Y的模式(X为测线号，Y为测点号)，如0号测线上的0号测点编号为0-0号，其他以此类推。
按照本发明提出的一种4个供电点同时供电的激电扫面方法对图1所示的测区开展本发明所提方法的激电扫面工作，本次激电扫面工作在测区范围以外的每一边布置一个供电点，即选择在-6线的10号点布置供电点A1，在16线的-6号点布置供电点A2，在38线的10号点布置供电点A3，在16线的26号点布置供电点A4。
假定本次采用的电法发送机B输出的信号为直流信号，采用导线把供电点A2、供电点A4与电法发送机B的正极相连，采用导线把供电点A1、供电点A3与电法发送机B的负极相连。电法发送机B通过4个供电点A1、A2、A3、A4同时供电，并分别记录4个供电点A1、A2、A3、A4所通过的电流值I1、I2、I3、I4。
在测区的测点以外选择一处未布置供电点的位置，布置固定的测点N，如图1所示在-6线的-6号点布置测点N；
在某条测线上布置测点M(如图1所示的0线的0号测点)，采用电法接收机C，并测量测点M和N上的电位差UMN和激电数据；采用公式分别计算4个供电点(A1、A2、A3、A4)与测点M和N的归一化装置系数Ki，其中公式中的π为圆周率；AiM为第i个供电点Ai与测点M之间的距离，单位为米；AiN为第i个供电点Ai与测点N之间的距离，单位为米；i为大于1的正整数，且其最大数等于同时供电时所采用的供电点数4。
再采用公式计算测点M和N上所获取测点之间的电阻率数据，其中ρMN为测点M和N之间的电阻率；UMN为测点M和N之间的电位差，单位为毫伏；Ii为第i个供电点通过的电流值，单位为毫安；Ki为第i个供电点Ai与测点M和N的归一化装置系数，单位为米；其中i为1和4之间的正整数。
移动测点M上的测量电极到其他测点上，测点N固定不动，对测区内的其他测点均采用电法接收机C测量相应的电位差UMN和激电数据，并采用相应测点的归一化装置系数Ki和电阻率ρMN的计算公式，求取所有测点的电阻率结果，从而获取到整个测区内的所有测点的电阻率和激电结果，完成本发明提出的方法的激电扫面工作。
从图3本发明所提方法的4个供电点同时供电的电位模拟结果图可以发现，在均匀介质中本发明所提方法的电位模拟结果在测区中间部分呈现近似均匀电场，且电场强度较大，从而该电场分布有利于发现不同方向的构造，解决更复杂的地质问题；且由于采用4个供电点同时供电，也有助于从不同方向对地下的地质体进行探测，且信号强度增强，有助于压制更强的人文电磁干扰，获得质量更高的数据和勘探结果，由于信号的增强，也有助于野外工作的数据采集速度，从而提高工作效率；另由于采用4个供电点，从而可以减少单个供电点下部的地质信息对测点上的电阻率和激电信息的干扰，使本方法获取的数据更加真实反映测点下部的地质情况。
采用本发明提出的激电扫面方法，有如下几个明显的优点：1、由于本方法提出的供电点布置方式形成的电位等值线更接近均匀电场，对不同方向的构造的识别能力更强，从而可以更加快捷、更加有效地获取地下地质体的特征；2、由于供电点分散布置，减少了供电点之间的屏蔽作用，可以尽量提高供电电流值，从而提高测点上的电位差强度，提高激电扫面工作的压制电磁干扰的能力，增大信噪比，提高勘探效果和效率；3、由于每个测点上均有4个供电点的场源综合影响，可以减少单个场源对测点的电阻率和激电数据的孤立影响，从而提高获取的电阻率和激电数据更直接反应测点下部的电阻率和激电分布特征的能力，提高勘探效果；4、由于采用一套电法发送机进行供电，虽然增加了导线数量布置，但减少了整个电法发送系统的搬迁次数，对于复杂地形而言，提高了扫面工作的适应性，也能提高整个扫面工作的效率。

Claims (1)

1.一种4个供电点同时供电的激电扫面方法，其特征在于：通过在激电扫面测区范围以外的相互垂直的两个方向的两边分别布置1个供电点；采用电法发送机对4个供电点同时供电，两个相互垂直方向中的某个方向上的2个供电点通过的电流信号方向相同，与相互垂直的另一个方向上的2个供电点通过的电流信号方向相反；并记录4个供电点通过的电流值I1、I2、I3、I4；
测点布置可以采用两种方式开展：第一种测点布置方式采用一个固定的测点N和移动的测点M，固定的测点N布置在测区范围以外，且不在供电点位置，移动的测点M布置在测区内，采用电法接收机测量测点N与测点M之间的电位差和激电信息；第二种测点布置方式是选择测区内的两个测点布置两个移动的测点M和N，采用电法接收机测量测点N与M之间的电位差和激电信息；采用4个供电点同时供电时相应位置的测点的归一化装置系数公式和电阻率计算公式求取相应位置测点的电阻率信息；其中AiM为第i个供电点Ai与测点M之间的距离，单位为米；
AiN为第i个供电点Ai与测点N之间的距离，单位为米；i为大于1的正整数，且其最大数等于同时供电时所采用的供电点数4；ρMN为测点M和测点N之间的电阻率；UMN为测点M和测点N之间的电位差，单位为毫伏；Ii为第i个供电点通过的电流值，单位为毫安；Ki为第i个供电点Ai与测点M和测点N的归一化装置系数，单位为米；移动第一种测点布置方式中的测点M的测量电极到其他测点位置或移动第二种测点布置方式中的测点M和N的测量电极到其他测点位置，并进行其他测点的4个供电点同时供电的电阻率和激电数据获取，直至完成所有测点的电阻率和激电数据，从而获取4个供电点同时供电时的电阻率和激电扫面成果。
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