电法勘探-32(频率域电磁测深)

1、3.3 3.3 频率电磁测深法频率电磁测深法3.3.1 3.3.1 频率测深法的基本原理频率测深法的基本原理频率测深法的场源既可采用接地的水平电接地的水平电偶极子偶极子，也可采用不接地的磁极子不接地的磁极子（水平线圈（水平线圈构成的垂立磁偶源）构成的垂立磁偶源）向地下输入不同频率的电磁场。测量时， 既可用水平电偶极子测量电场分量 yxEE ,也可用垂直和水平线圈测量磁场yxHH ,zH频率电磁测深装置示意图频率电磁测深装置示意图1）电磁波传播途径及场区划分电磁波传播途径及场区划分 传播途径传播途径由场源发射的电磁波分为：天波、地面波、地层波电磁波的水平极化电磁波的水平极化设均匀半空间：波长 f

2、10空气中 fC0m 20时： 公里公里14.1103150Hzf公里公里0.44700300010Hzf由反射定律：5010310sinsinfCV时10000001foo6 . 090sin01. 0sin00即使无论电磁波入射角多大，入射后总是近似垂直地面传播的平面波。 波场区的划分波场区的划分波区：波区：2r时，地层波S衰减殆尽，地下只有S0波入射形成的S*波存在。在波区S*相当于从高空垂直入射的平面电磁波。对地层分辨率最高，各向异性影响小。S区：区：2r时，地层波S占主导地位。其观测值与地层关系很弱，或只与总纵向电导有关。过渡区：介于波区与S区之间的场区。目标层的最大深度）（HHr8

3、6Hznf）10001 . 0(一般 注：高频时为波区情况，低频时进入注：高频时为波区情况，低频时进入S S区区与与MTMT的不同之处的不同之处2）有效穿透深度）有效穿透深度在波区，均匀半空间：设电偶极子AB向地下供入的谐变场为 tiezxerABIE23时当2z01zxxEeE%36衰减到地面的xE 所以取： 米）有效(/503.32fh另取：%50衰减到地面的xE时米）有效(/356fh说明：说明：有效h与电阻率和 f 有关，在某测点下电阻率一定，通过改变 f,可探测地下不同深度。3）电磁场表达式）电磁场表达式fro90M点的EX 、Ey 、EZ 、及HX 、Hy 、Hz 与有关。实际工作

4、中常用时时赤道电偶极源，波区：波区：0 3ZyxEErABIE0 xH 22)1 (03rABIiHy 2340rABIiHzS S区：区：0 23ZyxEErABIE0 xH22 rABIHy 42rABIHz说明：磁场分量与地层的电性无关。说明：磁场分量与地层的电性无关。4）视电阻率的概念）视电阻率的概念由电场、磁场公式可以计算地层电阻率公式：xEEABIrx3zHHABIrz3204在非均匀介质中，还用上式计算，即为综合影响，称为视电阻率IVkIVMNABrEEEEx3IVkIVnAABrHHHHz324EHkk布极常数 An接收线圈匝数和面积 EVMN间的电位差 HV接收线圈所测电位差

5、 由于频率测深中收发距由于频率测深中收发距r是固定不变的，随着频率的降低和断面参数的变化，是固定不变的，随着频率的降低和断面参数的变化，测点所处的位置会从波区逐渐向测点所处的位置会从波区逐渐向S区过渡。频率测深曲线就会呈现高频为波区，区过渡。频率测深曲线就会呈现高频为波区，低频为低频为S区的全波曲线的特征。区的全波曲线的特征。5）理论曲线）理论曲线完全波区理论曲线：（即整条曲线都符合完全波区理论曲线：（即整条曲线都符合2r）实际曲线（即整条曲线不能都符合实际曲线（即整条曲线不能都符合2r）曲线特点曲线特点: :a) 磁场分量视电阻率曲线 2061rzHb) 电场分量视电阻率曲线).(21122

6、11nnEhhhrxxE尾支只与总纵向电导S和r有关。为水平渐近线。c) 对称性：AQ KH曲线特征呈相反关系，但并不完全等值。 等值原理：同等值原理：同MT S等值性：薄层低阻等值性：薄层低阻 H A H等值性：薄层高阻等值性：薄层高阻 K Q3.3.2 3.3.2 频率测深的野外工作方法频率测深的野外工作方法1) 1) 测线与装置的布置测线与装置的布置一般认为频率测深之记录点是场源和接收点之中点“O”。2 2）装置参数）装置参数尽可能波区，偶极子 目标层的最大深度）（HHr86rABrAB)5/13/1（rABrMN)10/1（rLrL)10/1（3) 3) 野外观测方法野外观测方法供电偶

7、极子：f由高低变化，f是离散的，某个频率频点nHzHznf0 . 01000:xEVzHV在测点产生的电位差或后，就可根据相关公式计算相应频率之视电阻率和相位，并绘出该点的视电阻率和相位曲线。双对数坐标：纵轴 lg 横轴Tlg 3.3.3 3.3.3 频率测深的资料解释及应用频率测深的资料解释及应用 1 1）定性解释）定性解释分析对比划分曲线类型绘制各种图件曲线类型图等视电阻率平面图、断面图其它参数的平面图、断面图2 2）定量解释）定量解释 量板对比 其它方法 反演解释3 3）应用效果）应用效果优点（相对于直流电测深）： 效率高效率高 分辨能力高（主要对低阻层）分辨能力高（主要对低阻层） 能穿

8、透高阻屏蔽层能穿透高阻屏蔽层 岩层各向异性影响小岩层各向异性影响小 勘探深度大勘探深度大 图图10-3-5是是H型断面直流电测深曲线与频率型断面直流电测深曲线与频率测深曲线的比较。曲线测深曲线的比较。曲线的断面参数为；的断面参数为； 曲线曲线的参数为的参数为: 两两种断面基底埋深相差种断面基底埋深相差 ，但，但S值却相差不值却相差不大大(S5，S4.8)，形成，形成S等值，所以等值，所以直流电测深曲线的幅度只差直流电测深曲线的幅度只差57，相反，相反频率测深曲线的振幅和相位曲线的幅度相频率测深曲线的振幅和相位曲线的幅度相差较大，前者最大达差较大，前者最大达40，后者最大达，后者最大达15。由此

9、可见，频率测深曲线比直流电测。由此可见，频率测深曲线比直流电测深法的分辨力高。深法的分辨力高。1,41232v51,191232v18 . 0 h分辨力高分辨力高 频率测深的几个特点：频率测深的几个特点： 直流电测深曲线与频率测深曲线的分辨力比较（a）直流电测深 （b）（c）频率测深穿透能力强（能穿透高阻屏蔽层）穿透能力强（能穿透高阻屏蔽层）由于直流电场和似稳电场均不能穿过电阻由于直流电场和似稳电场均不能穿过电阻率为无限大的屏蔽层，但磁场能穿过。率为无限大的屏蔽层，但磁场能穿过。穿透能力强穿透能力强 由于频率测深法是在波区测量，在测点附由于频率测深法是在波区测量，在测点附近，一次场以平面电磁波的形式垂直向下近，一次场以平面电磁波的形式垂直向下入射，从而引起的电流线是水平的，因此，入射，从而引起的电流线是水平的，因此，对场的分布起作用的是岩层的纵向电导率，对场的分布起作用的是岩层的纵向电导率，而与横向电阻关系较小。可见，相对直流而与横向电阻关系较小。可见，相对直流电测深法来说，岩石水平方向的各向异性电测深法来说，岩石水平方向的各向异性对频率测深曲线解释结果影响不大。对频率测深曲线解