新型ADU-07e MT仪和张量CSAMT

新型ADU-07e MT仪和张量CSAMTThe New MT System GMS-07e and Tensor CSAMT俞历朱自串Yu Li Zhu Zichuan北京欧华联科技有限责任公司Beijing Ouhualian Science and Technology Ltd.德国Metronix公司积36年研发和生产大地电磁仪的基础上，于2008年和2009年相继推出第七代产品ADU-07和改进版和ADU-07e大地电磁测深系统，2011年又推出当今世界上唯一的三组偶极子发射的张量CSAMT可控源电磁观测系统。

在过去三年半时间，国内已先后定购了60套ADU-07和ADU-07e电磁观测系统，并在不同领域获得应用，得到用户一致好评。

ADU-07e由主机ADU-07e、磁场传感器、电极和软件系统组成，总重38kg（图1）图1 ADU-07e大地电磁测深系统ADU-07e MT Syetem一、ADU-07e主要特点1. ADU-07e是全频段电磁观测系统：用于地下勘探的电磁波频率为1,000kHz-10,000S。

其中10kHz-1,000kHz称为无线电MT （RMT）主要接收无线电台发射的电磁波；10Hz-50kHz称为声频MT（AMT），主要接收大气层雷电活动产生的电磁波；10,000S-10kHz为MT+AMT，主要接收太阳活动和大气层雷电活动产生的电磁波，它是大地电磁法的主要频带；1kHz-100,000S称其为超低频MT。

ADU-07e的频带为256kHz-DC，基本覆盖了用于地下勘探的全部电磁波频带范围。

为了适应不同应用目的，ADU-07e分成三个观测频段（图2）：图2 ADU-07e三个观测频段的带宽示意图Frequency Bands of three ADB boards in ADU-07e高频板（ADB HF）：256kHz-1Hz，可延至100 S；中频板（ADB MF）：20kHz-1000 S；低频板（ADB LF）: 1kHz-DC每个频段的ADB板都配置两个24位A/D转换器，以保证频段范围内的高分辨率。

物探仪器分类按照地球物理勘探依据的原理分类，可将仪器分为以下几种：一高密度电法仪1. 吉林大学骄鹏E60M、E60D高密度电法仪（分布式，即电极接口处有自动转换开关），一次布设电极多，线缆多2. 美国劳雷公司的AGI 高密度电阻率成像仪（分布式11/6芯电缆）3. 北京地质仪器厂DCX-1多功能高密度电法仪（电阻率层析成像数据采集系统）DCX -1A 型集中式电阻率层析成像数据采集系统■由工控机做主控器，采用大屏幕LCD 显示器并附有触摸屏，数据处理能力强，存储数据量大，界面友好，易于操作。

■LCD 彩显可实时显示测量数据，如：电流、电压、电阻率、极化率等、工作状态、当前测量层位、 A ， B ，M ，N 各电极工作位置、电位曲线显示、视电阻率彩色剖面图像，显示内容丰富，测量进程直观。

■集中式多路电极转换器采用复合控制技术，精简了硬件规模，使控制电极道数增多，本系统以120 道为基本组态，可以方便地做长剖面的“ 滚动” 测量。

为满足特殊用户需求，可以接受240 道测量系统的订货。

■采用双向覆盖电缆，使现场布线与分布式仪器的布线速度相当，与以往普通式连接电缆相比，施工简化，降低了劳动强度，提高了工作效率。

电缆接头均有防水功能，可在水中作业。

■本系统测量通道数量多，而且易于扩大测量通道数，使之探测有效空间增大，便于增加勘探深度和提高探测分辨率。

DCX-1B 型分布式电阻率层析成像数据采集系统■ DCX-1B 型系统采用分布式结构，其电极转换器与电缆串接，每个转换器控制盒都设有微处理器芯片，控制准确快速，各串电缆可随意串接并自动排序编址，野外施工方便。

■测量主机与DCX -1A 型系统的主机相同，有PC 机及大屏幕LCD 显示器并附有触摸屏。

LCD 彩显可实时显示测量数据，如：电流、电压、电阻率、极化率等、工作状态、当前测量层位、A ，B ，M ，N 各电极工作位置、电位曲线显示、视电阻率彩色剖面图像，显示内容丰富，测量进程直观。

C S A M T测量原理(共30页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-一.国内外电法勘探仪器发展概况电法勘探仪器主要用於地质部门寻找矿床,工程部门中勘测地层结构, 水利部门中寻找地下水. 电法勘探方法是桉被测电信号的频率高低划分为:1.超低频:(0 HZ – 20 HZ)*.直流电阻率法. 测量大地剖面不同深度的电阻率(视电阻率).*.时间域激发极化法. 洌量大地剖面不同深度的极化率(二次电位/一次电位)%.*.频率域频谱激发极化法. 洌量大地剖面不同深度的复数电阻率, 即对不同频率的频率响应; 包括幅度响应(电压幅度/电流幅度)和相位响应(电压相位-电流相位).2.音频:(20 HZ – 20 K HZ)*.可控源音频大地电磁法(CSAMT). 用大功率电法发送机向大地供电(频率改变范围20 HZ – 8 K HZ), 用测量大地表面的交流磁埸方法测出电流的频谱(某频率的幅度与相位)同时测量大地某测站点上的电压频谱(某频率的幅度与相位). 计算出幅度响应(电压幅度/电流幅度)和相位响应(电压相位-电流相位).*.天然埸大地电磁法(MT). 利用大地内本身具有的天然交流电流(一般由远方的大功率无线电发送电台发出的甚低频(几十K HZ -几百 K HZ) 电流信号). 用计算机数理统计方法测大地某测站的电位. 算出大地的频谱响应.3.高频:(20 K HZ – 500 K HZ)*.瞬变埸法.*.电磁感应法4.射频:(500 K HZ – 20 M HZ)*.无线电透视法.5.超高频:(20 M HZ – 2 G HZ)*.测地雷达.国外概况;以上各种仪器国外都有专业公司生产, 国内进口的仪器最多的是加拿大凤凰公司生产的多功能(IP,CSMT,MT) 仪器. 还有美国的各种电法仪器.国内发展概况;电法勘探仪器在国内最近二十年里走过了艰难的道路, 自我开发能力与二十年前相比没有得到发展. 仪器的使用部门大多使用国外进口的仪器(加拿大, 美国占多数). 原有国内的专业地质仪器厂都在退出地质仪器领域. 特别是主要生产电法仪器的上海地质仪器厂在十年前己告破产. 现在只有重庆地质仪器厂还在生产电法仪器. 高校中,长春地质大学也在少量生产电法仪器(高密度电阻率仪).国土资沅部的物化探研究所也在研制和试销电法仪器(频谱激电仪). 国内仪器生产箪位主要生产的仪器品种是直流电阻率法和时间域激发极化法. 频谱激电法的仪器在十五年前由中国科学院地球物理研究所与无锡电子技术应用研究所合作生产过6套.2005年由中国科学院地质与地球物理研究所与上海绿海电脑科技有限公司合作研制了2套二总线高密度电阻率仪.2006年元月中国科学院地质与地球物理研究所与北京中科天丰测控技术公司合作研制多功能电法勘探仪, 目前已完成仪器中的 1. 十千瓦大功率发送机一台.2. 多功能电法接收机五台.3. 二总线通讯控制的数据采集器十台.二.仪器发展方向1.发现新的地球物理化学参数, 研制新参数野外测量专用仪器.2.提高参数测量的精确度, 提高测量信号的信澡比(提高发送机功率扩大供地电流密度), 提高接收机的抗干扰能力, 提高信号测量的稳定性和分辩率, 加强对信号模拟滤波和数字滤波. 模拟信号传送短导线化, 长导线传送模数转换后得到的数字信号.3.提高野外工作效率: 自动化操作, 多机并发同步测量, 多机通讯罔络化工作, 数据库共享. 野外数据现埸后处理(成图, 打印, 成档)三.野外局域罔可控源音频磁大地电流法电法勘探仪研制项目的意义1. 学术思想创新.为大面积深部找矿提供野外实用仪器. 为工程物探提供高效率的仪器. 实现计算机罔络化把物探专业知识封装在仪器的软件中提高野外数据的可靠性. 野外数据现场处理成图成档提高了野外工作效率. 为大面积自动化遥控遥测提供仪器设备.2. 技术思想创新.把工业自动化控制与测量新方案_现场总线局域罔运用到野外物探工地现场.3. 技术集成创新.把当今世界上的先进技术:计算机数字信号处理技术(数字滤玻器,DFT离散数字富里叶变换),微弱模拟电信号放大和预处理技术(有源滤玻器),微弱模拟磁场信号放大和预处理技术(磁探头),高速高分辨率数字化技术(高速1兆16位模数转换器),大容量数据存储技术(Flash memory),长距离(10公里)抗干扰二总线通讯罔(CAN BUS) 技术,全球卫星定位系统技术(GPS),箪片微型计算机实时控制硬件软件系统技术,(C51软件)大功率变频器技术(30KW IGBT 桥式逆变器)和数字频率合成器锁相环技术(连续扫频发生器),高压隔离抗干扰浮空电源技术,高压隔离模拟量测量技术,数据库通讯下载与后处理系统技术(VC++_RS232通讯处理软件WARTER),把以上新技术集成到一套仪器中.4. 项目组现有技术.计算机数字信号处理技术(数字滤玻器,DFT离散数字富里叶变换),微弱模拟信号放大和预处理技术(有源滤玻器),中速中分辨率数字化技术(中速500KPS 12位模数转换器),中容量数据存储技术(Flash memory29f010),中距离(1公里)二总线通讯罔(RS485 BUS) 技术,箪片微型计算机实时控制硬件软件系统技术,(C51软件)中功率变频器技术(10 KW IGBT 桥式逆变器)和数字频率合成器锁相环技术(连续扫频发生器),高压隔离抗干扰浮空电源技术,高压隔离模拟量测量技术,数据库通讯下载与后处理系统技术(VC++_RS232通讯处理软件),4. 要求研究掌握新技术.微弱模拟磁场信号放大和预处理技术(磁探头)*长距离(10公里)抗干扰二总线通讯罔(CAN BUS) 技术,*全球卫星定位系统技术(GPS),*大功率变频器技术(30KW IGBT 桥式逆变器)*数据库通讯下载与后处理系统技术(VC++_USB接口通讯处理软件与专用电法数据处理软件SAFA接口的应用软件DS06),*仪器的外型和内部结构设计,*专用测试校验设备研制*野外附助器件研制与配备(专用电榄, 供电电极, 测量电极, 充电器, 发电机组, 汽车)5. 预期成果与效益为我国填补了一种新仪器的空白, 先进性超过加拿大的凤凰公司同类仪器. 可替代进口设备, 同时可向国外出口.预期生产量年产值5000千万元. 增值75% .四.研制项目基础建设1. 实验室建设.建立一个小而全的产品开发实验室, 室内面积200平米, 室外场地300平米. 室内分为硬件开发室, 软件开发室, 机械结构设计与样机试制室, 总体设计室.室外具有卡车停车场, 30 KW发电机组工作棚, 水漕模型试验工作棚.2. 项目组成员配备.*.项目经理一名. 负责与外箪位联系,负责经费的使用, 设备材料采购, 项目中杂务.*仪器总体设计师一名. 负责系统设计, 硬件原理图设计, 软件方框流程图设计, 硬件软件总调试.*.方法指导师一名. 负责仪器室内和野外试验, 向仪器人员提出方法上的要求.*硬件工程师二名:一名主要负责弱信号仪器电路(计算机板, 放大器板, 数据采集器)一名负责强电部分(发电机组使用, 大功率变频器制作, 电源部件制作).软件工程师二名:一名负责仪器实时操作系统软件编写与调试, 要求熟练掌握C51箪片机程序编制.一名负责仪器的数据库程序编制与调试, 要求熟练掌握VC++通讯和数据库程序编制.*机械结构设计与试制技师一名. 负责设计与试装仪器整机结构与外壳.*电装工一名. 负责焊接电路板和机内机外电气联线. 负责室内外清洁卫生.五. 研究内容.1.总体方块图设计.( 总体设计师负责)数据采集器A BM N 磁探头RS485 ARS48530 KW 柴油发电机组变压器 1变压器 2 变压器 330 KW 0 – 8 KHZ 电法勘探发送机 (0号从机)多功能电法勘探接收机(主机)数据采集器(1号从机)数据采集器(32号从机)2.现有工作基础*已研制成功10 KW 中功率发送机一台. 频率范围–8khz. 电流最大10A, 电压最高为800 V.3.主要新研制关键技术与攻关方法.*研制大功率高压高速IGBT桥式逆变器. 要求耐压最高为1600伏, 电流最大为50A. 为此要寻找该IGBT模块. 做大量冒险性试验. 研制可靠的过压过电流和欠电流保护电路. 该工作是本项目中最难的关键技术. 好在本项目负责人曾经成功地大修与改装过T30 30 KW加拿大进口的电法勘探发送机. 为本项目结累了一些经验. 为了分担工作量还需寻找一位会搞大功率试验的硬件工程师合作工作. 要求在3个月内做大量试验.*研制长距离10公里的二总线通讯方法(CAN总线). 该技术在国际上已经成熟, 硬件有专用蕊片, 通讯协议是国际标准. 但本项目负责人未用过该技术, 因此要花3个月专门研究时间, 为了分担工作量还需寻找一位年青工程师专门攻关.*研究用GPS全球定位系统使整套仪器同步工作. 该技术主要研究降低成本, 要用市场上现有的GPS模板装入本仪器中的数据采集器中. 要掌握接口技术. 本项目负责人未用过该技术, 因此要花3个月专门研究时间, 为了分担工作量还需寻找一位年青工程师专门攻关.*研制高速高精度数据采集器. 选用16bit 1000kps的A/D转换器使它与箪片机接口. 要使用FIFO先进先出的寄存器耒快速采样. 放大器的指标也要相应提高, 电路板上布线艺术也要求完美. 电源澡声干扰也要大大提高. 该项研制费时至少半年.*研制测量大地表面的交流磁场信号的探头. 该项研制很费时间, 可先使用进口的磁探头配套. 待项目成功后对此再专题研制.*软件要求全面更新, 实时控制软件估计要新编一万行C51语言指令, 工作量是一人一年.数据库与数据后处理软件要新编VC++工程软件, 需要VC++程序员6个月工作量.五.经费预算明细表.1. 实验场地租借费:200平米室内,300平米室外, 二年. 6万6千元2. 实验场地装修费: 三相电源, 空调设备, 卫生设备, 办公设备. 3万元水漕模型试验设备.3. 员工宿舍租借费: 2万4千元4.实验室仪器设备添置费:*.大功率晶体管图示仪 8千元*.采样示波器 1万元*.DSP开发仿真器 1万2千元*.CAN总线箪片机开发系统 1万2千元*.高压绝缘测试仪 6千元*.恒温箱 8千元*.工业控制PC机 2台 2万8千元*.大功率稳压电源 6千元*.函数信号发生器 8千元*.数字频率计 3 千元*.数字电压表(6位) 6 千元*.数字电感电容表 1千元*.通用编程器 6千元*.彩色激光打印机 1万2千元5.办公费用:*.电话费:300元/月 *24 7千2百元*.上罔费:150元/月 *24 3千6百元*.文具纸张费 100元/月 *24 2千4百元*.书刊资料费 100元/月 *24 2千4百元*.电脑耗材费 100元/月 *24 2千4百元*.经理手机通讯补贴费 250元/月 *24 6千元*.旅差费 2000元/月 *24 4万8千元*.交际费 500元/月 *24 1万2千元*.市内交通费 300元/月 *24 7千2百元*.箪位机构登记注册及上交管理费 1万元6. 税费(桉小额纳税人)6% 10万元7. 固定人员工资费:* 总体设计师一人 10万元/年 *2 20 万元* 物探电法专家顾问一人 3 万元/年 *2 6 万元* 项目经理(兼会计出纳员)一人 4万元/年 *2 8 万元* 办公室主任(兼采购员) 一人 2 万元/年 *2 4 万元* 硬件工程师二人 3万元/年 *2 *2 12 万元* 软件工程师二人 3万元/年 *2 *2 12 万元* 电装工一人 1万2千元/年 *2 2 万4千元* 钳装工一人 1万5千元/年 *2 3 万元8. 样机材料费及外加工费:*.仪器车一辆 15 万元*.三相30 KW 柴油发电机组二台 4万/台 4万元*.30 KW电法勘探发送机(包括变压器) 15万元/台 *2 30万元*.AB供电电极控制器(30A,+ -1200V) 6百/台 *32 1万9千2百元*.多功能电法勘探接收机(内装GPS)2台 3万元/台 *2 6万元*.野外数据采集器(内装GPS) 8千元/台 *64 51万2千元*.通讯电榄10公里, 供电线(30A)2公里. 包括绕线架 3 万元*.30 KW 假负载 2台 4千元/台 8千元*.野外模拟信号发生器 2台 5千元/台 1万元9. 室内测试水漕试验费 1 万元10. 野外试验费 5万元/次 *2次 10 万元六.经费使用:项目成立之日,50%资金到位. 一年后35%资金到位, 项目交付验收附清15%.七.验收方法:1.室内模拟野外条件测试为主, 参考野外试验资料.2.主要技术指标*.接收机技术指标.(1). 在整套仪器中作为主机控制发送机和所有的数据采集器同步工作. 同步方法采用有线或无线电遥控. 或者用(GPS) 同步. 同步时间精确度为1微秒.(2). 提供CAN总线通讯接口, 可与所有的数据采集器通讯收集各从机的测量数据.(3). 机内装有flash 存储器容量为1兆字节. 可存放1万个野外测站的数据记录.(4). 仪器面板上装有摸拟电表和中屏幕(320*240点阵)LCD显示器. 模拟表头用来监视接收机附近的MNN电极上的信号.LCD用来显示采集得的数据记录和波形图.(5). 提供RS232串行通讯口, 可与PC机通讯向PC机下载野外数据记录.(6). 提供USB2高速串行通讯口, 可与PC机通讯向PC机下载野外数据记录.(7). 提供无线电通讯口, 可同步各从机和发送机工作(8). 提供GPS接口. 可同步各从机和发送机工作(9). 内装二道放大器和A/D转换器, 在没有数据采集器情况下可独立工作. 测量电压和电流的幅度和相位. *仪器发送机技术指标(1). 最大输出功率:30KW.(2). 最高输出电压:1000V.(3). 最大输出电流:40A.(4) 输出波形: 方波, 正负脉冲波.(5). 波形频率范围: HEZ _ 8000 HEZ.(6). 有过流自动保护功能, 保护速度高, 不会损坏大功率器件.(7). 有欠流保护功能,A B 电极被人和动物碰断时, 自动停止输出高压, 保护人和动物.(8). 内装微机控制大功率部件工作. 使发送机能人工操作, 也能在接收机(主机) 用有线或无线通讯控制下自动化工作.(9). 面板上有模拟电压表指示输入和输出电压, 有模拟电流表指示输出电流.(10). 面板上有中屏幕液晶显示器. 可显示仪器工作参数和波形.(11). 面板上有密封轻触键盘, 可人机对话.*数据采集器技术指标(1). 仪器的量程:+ -10微伏到 + - 5000 毫伏. 放大器增益可控范围1_1000倍, 增益自动调节, 自然电位与放大器的零点漂移自动补偿(2). 仪器的最高分辨率: 1 微伏.(3). 仪器的精确度: 1/1000.(4). 模数转换器分辨率16bit, 采样速率1000khez.(5). 用离散富里叶变换可同时测得MN 不极化电极上DELTA V1和磁探头上来的DELTA I信号的幅度和相位. 从而得到大地系统的复电阻率的幅度和相位移.(4). 仪器的工作坏境: 野外条件, 气温在零下-20摄氏度到+45摄氏度. 空气湿度低於80%相对湿度. 能经受长途运输和野外使用中的振动.(5). 仪器用CAN串行二总线通信最大距离为10公里, 从机可寻地址的数量无限止{一般不要超过128台}.(6). 仪器的重量和体积: 约2公斤,30厘米*20厘米*25厘米.(7). 仪器的备电使用指标: 仪器内装可充电的1号镍氢电池10节, 串联使用, 总电压13伏, 仪正常工作电流约500毫安, 在充足电池容量(4000MA/H) 后可速续工作8小时. 当电池用到输出电压降到11伏时, 要进行充电, 要使用仪器配套提供的充电器连续充电12小时(充电电流500ma). 超过12小时后充电器会自动停止充电. 仪器在使用时也可补充电, 但是仪器测量指标会降低, 这是50HZ工业电干扰信号会进入电池影响高灵度放大器的工作状态造成的, 所以提倡仪器工作时不要充电.*AB供电电极控制器主要技术指标(1). 可编码寻址32个地址.(2). 可被主机控制使供电电极与A供电线”通”或与B供电线”通”, 或与A线B线都”不通”.(3). 通断开关能承受+ -1200伏直流电压和30A电流. 开关寿命10万次.可控源音频大地电磁法(CSAMT)利用人工场源激发地下岩石，在电流流过时产生的电位差，接收不同供电频率形成的一次场电位，由于不同频率的场在地层中的传播深度不同，所反映深度也就与频率构成一个数学关系，不同电导率的岩石在电流流过时所产生的电位和磁场是不同的，CSAMT方法就是利用不同岩石的电导率差异观测一次场电位和磁场强度变化的一种电磁勘探方法。

可控源音频大地电磁法在实际勘探中的应用作者简介：汪㊀正（１９９０－），男，安徽铜陵人，本科，助理工程师，主要从事地球物理勘查工作㊂汪㊀正（安徽省地质矿产勘查局３１２地质队，安徽蚌埠２３３０４０）摘㊀要：随着我国经济的发展，常规的电法勘探已经无法满足野外的工作需求㊂ＣＳＡＭＴ具有勘探深度大㊁分辨率强㊁观测效率高等特点，尤其是作为普通电阻率法和激发极化法的补充，可以解决深层的地质问题㊂在物探综合剖面（电阻率联合剖面㊁激电测深）工作结果的基础上布置可控源音频大地电磁测深剖面，可进一步研究本区地质特征及地下深部构造㊂关键词：可控源音频大地电磁测深；二维反演；中深部构造中图分类号：Ｐ６３１文献标识码：Ａ文章编号：２０９６－２３３９（２０１８）０１－００１２－０２㊀㊀可控源音频大地电磁法（ＣＳＡＭＴ）是在大地电磁法（ＭＴ）和音频大地电磁法（ＡＭＴ）的基础上发展起来的一种人工源频率域测深方法㊂ＣＳＡＭＴ作为普通电阻率法和激发极化法的补充，可以解决深层的地质问题，在研究盆地基低起伏和埋深㊁构造形态及断裂展布㊁探测高阻层覆盖区下伏构造㊁预测目标层岩性分布及厚度等方面均取得了较好的地质效果㊂ＣＳＡＭＴ法是采用可控制的人工场源的一种电磁法，是勘探地下金属㊁非金属矿产的有效方法之一㊂１㊀区域地质概况工作区地层属华北地层大区晋冀鲁豫地层区徐淮地层分区㊂区域地层主要为新太古界五河群，元古界凤阳群，青白口系淮南群，古生界寒武系㊁奥陶系等㊂东部地段分布有中生界侏罗系㊁白垩系，北部沉陷盆地中分布有古近系㊁新近系及第四系㊂区域上属于华北地块南缘徐淮地块的蚌埠隆起东段，著名的北北东向郯庐郯断带从东部通过，受其影响区域上以东西向构造及北北东向构造为主构造格架㊂区域岩浆活动频繁，时代大体可划分为蚌埠期㊁燕山晚期和喜山期㊂蚌埠期以磨盘山混合钾长花岗岩体为代表㊂燕山期以涂山二长花岗岩㊁淮光花岗闪长岩㊁曹山二长岩㊁霸王城石英正长斑岩及张家洼石英闪长玢岩体为代表㊂喜山期以郭集次橄玄武岩㊁岗集次安山玄武岩体为代表㊂一般认为蚌埠期花岗岩为花岗岩化作用（包括重熔岩浆作用）产物，为原地或半原地花岗岩㊂区内火山岩有两个世代产物：一是五河群中的变火山岩，有变酸性岩类和变基性岩类；二是晚侏罗世火山岩，主要为中酸性火山岩，有粗安岩㊁英安岩㊁流纹岩及闪长玢岩等㊂工作区大部分为第四系覆盖，出露地层主要为新太古界的五河群西堌堆组㊂西堌堆组出露的岩性主要为斜长角闪片麻岩㊁斜长角闪岩㊁角闪斜长片麻岩㊁花岗质片麻岩㊁片麻花岗岩及与成矿有关的石英脉及构造蚀变岩（构造破碎带）㊂２㊀数据采集及处理２．１㊀可控源音频大地电磁法原理可控源音频大地电磁法是在大地电磁法（ＭＴ）和音频大地电磁法（ＡＭＴ）的基础上发展起来的一种人工源频率域测深方法㊂通过观测人工供电产生的音频电磁场，实质上是人工卡尼亚电阻率测深法㊂通过有限长（１ ３ｋｍ）的接地导线中供音频电流，来产生对应频率的电磁场㊂可控源大地电磁测深法的收㊁发距可达到十几公里，因而探测深度较大，在地热资源勘查和水文工程地质勘查及固体矿产深部找矿等方面都得到广泛的应用㊂２．２㊀工作方法为进一步综合研究本区地质特征，在物探综合剖面（电阻率联合剖面㊁激电测深）工作结果的基础上布置可控源音频大地电磁测深（ＣＳＡＭＴ）剖面（图１）㊂本次共布设测线２条，测线方向南北向㊂野外工作仪器采用由德国Ｍｅｔｒｏｎｉｘ公司制造的ＡＤＵ－０７ｅ，发射机电流为１０Ａ，收发距９．２ｋｍ＜ｒ＜１０ｋｍ㊂２．３㊀数据处理野外数据采集质量是数据处理的基础，在勘探期间严格按照规范的标准进行数据采集工作，应用现场处理软件进行实时处理㊂在后期资料处理上对每个测点的视电阻率和相位曲线进行评定，消除实测频谱中的干扰，剔除畸变频点，确保数据质量㊂对ＣＳＡＭＴ的资料解释遵循从已知到未知㊁由易到难㊁定性解释和定量解释相结合及反复深化的原则㊂反演初始模型与地质㊁地球物理资料相结合，运用二维反演的方法获取电性体的物性参数和几何参数，结合现有的资料进行定性解释，根据电性层变化推测岩性变化，对工作区内的构造㊁断层等建立整体的认识㊂２１图１㊀ＣＳＡＭＴ发射装置布置图２．４㊀资料分析ＣＳＡＭＴ测深剖面１２０线位于工区中部，南北向布置，长约４ｋｍ㊂从１２０剖面二维反演断面图可以看出（图２），剖面南部下部基本为完整岩性，剖面中北部下部有几条地质构造，推测断层Ｆ１㊁Ｆ２㊁Ｆ３分别对应中深部地质构造和浅层局部构造㊂图２㊀１２０线ＣＳＡＭＴ二维反演断面图由于１２０线下部构造位于工区范围内，在其东侧１５０ｍ布置旁测剖面１３５线（图３），１３５线反应的地质构造与１２０线形态相似，中心点向南偏移１００ｍ㊂推断地质构造的走向为北西向，角度３０４ʎ；从异常形态初步推测地质构造产状为北东向㊂３㊀结论ＣＳＡＭＴ在本次勘探中体现出其较强的抗干扰能力㊁图３㊀１３５线ＣＳＡＭＴ二维反演断面图勘探深度大㊁高分辨率的特点㊂结合资料解释的结果，我们大致推测出勘探区较大的构造发育规模及深度等信息；大致查明部分隐伏构造的位置及规模，为以后的地质及物探工作的展开提供了依据㊂参考文献：［１］㊀何继善．可控源音频大地电磁法［Ｍ］．长沙：中南工业大学出版社，１９９８．［２］㊀张兴昶，罗延钟，高勤云．ＣＳＡＭＴ技术在深埋隧道岩溶探测中的应用效果［Ｊ］．工程地球物理学报，２００４（４）：３７０－３７５．［３］㊀柳建新，王㊀浩，程云涛，等．ＣＳＡＭＴ在青海锡铁山隐伏铅锌矿中的应用［Ｊ］．工程地球物理学报，２００８（３）：２７４－２７８．［４］㊀何传江，张㊀毅，李维耿．可控源音频大地电磁法在西南地热资源勘查中的应用［Ｊ］．矿产与地质，２０１５（４）：５３１－５３４．［５］㊀黄兆辉，底青云，候胜利．ＣＳＡＭＴ的静态效应校正及应用［Ｊ］．地球物理学进展，２００６（４）：１２９０－１２９５．３１。

VIAVI SolutionsData SheetVIAVIT-BERD/MTS Quad OTDR ModuleFor T-BERD®/MTS-2000, -4000 V2, -5800, CellAdvisor 5G and OneAdvisor-800 PlatformsThe VIAVI Quad OTDR module is the ideal test tool for installers/contractors, wireless service providers, or any user dealing with both single-mode and multimode applications every day. It is perfect for use in installing, turning up, and maintaining premises and enterprise, access, metro, and wireless fronthaul/backhaul networks.Key Featuresy Up to 37 dB dynamic range insingle-mode and 26 dB in multimode y Quad-wavelength version with850, 1300, 1310, and 1550 nm and a dual-wavelength version with 850 and 1300 nmy Integrated continuous wave (CW) light source and power meter y TIA/IEC pass/fail thresholds y Propagation delay measurement in multimode (TIA-568-C)y Optimized for 10 MB to 40 GE testing y Certifies Tier 2 premises networks** y IEC 61280-4-1-compliant using an external modal controllery Ready for SLM, FTTA-SLM, and FTTH-SLM intelligent optical application softwareThe VIAVI Quad OTDR module features fast acquisition time, sharp resolution, up to a 26 dB multimode dynamic range, and up to a 37 dB single-mode dynamic range for installing and maintaining fiber links. Its integrated light source and power meter, accessible through both OTDR ports (multimode and single-mode), let users quickly identify fiber without switching ports and conduct a full range of fiber certification tests.The Quad module’s optical performance combined with the T-BERD/MTS, CellAdvisor 5G and OneAdvisor-800 platform’s complete suite of features ensures that testing is done right—the first time.Standard test features include: y Automatic macrobend detectiony Summary results table with pass/fail analysis y Bidirectional OTDR analysisy FastReport on-board report generation*Compatible with models -5811P/L and -5822P.**For Tier 1 certification, see the VIAVI Certifier40GT-BERD/MTS-2000 one-slot handheld modular platform fortesting fiber networksT-BERD/MTS-4000 V2 Two-slot handheld modular platform fortesting fiber networksT-BERD/MTS-5800Handheld test instrument for testing 10 G Ethernet and fiber networksCellAdvisor 5GCell site test solutionOneAdvisor-800All-in-One Cell-site Installation and Maintenance Test SolutionSpecifications1. Using a mode conditioner2. Laser at 25°C3. The one-way difference between the extrapolated backscattering level at the start of thefiber and the RMS noise level after 3-minutes averaging4. Measured at ±1.5 dB down from the peak of an unsaturated reflective event5. Measured at ±0.5 dB from the linear regression using an F/UPC-type reflectanceOrdering Information Array Multimode and Quad OTDR Modules and OptionsMultimode 850, 1300 nm OTDR module E4123MMQuad 850/1300/1310/1550 nm OTDR module E4146QUADContinuous and Modulated Source option E41OTDRLSPower Meter option E41OTDRPMAccessoriesEF modal controller for 50 µm MM fiber−SC/PC EFJEF50CONSCPCEF modal controller for 50 µm MM fiber−FC/PC EFJEF50CONFCPCUniversal Optical ConnectorsStraight connectors (single-mode port)EUNIPCFC,EUNIPCSC,EUNIPCST,EUNIPCDIN,EUNIPCLC8° angled connectors (single-mode port)EUNIAPCFC,EUNIAPCSC,EUNIAPCDIN,EUNIAPCLCStraight connectors (multimode port)EUNIPCFCMM,EUNIPCSCMM,EUNIPCSTMM,EUNIPCDINMM,EUNIPCLCMMFor more information on T-BERD/MTS-2000, -4000 V2,-5800, CellAdvisor 5G and OneAdvisor-800 test platforms,please refer to their respective data sheets and brochures.Contact your VIAVI representative for additionalinformation regarding your specific needs.2 VIAVI T-BERD/MTS Quad OTDR Module© 2021 VIAVI Solutions Inc.Product specifications and descriptions in this document are subject to change without notice.Patented as described at /patentsquad-ds-fop-tm-ae 30168207 906 0721Contact Us+1 844 GO VIAVI (+1 844 468 4284)To reach the VIAVI office nearest you, visit /contactVIAVI Solutions。

张量可控源电磁法（兼MT、AMT、CSAMT功能）一、引言1950年和1953年TNXOHOB,T.H和Cagniaral,L.分别提出在水平层状均匀介质条件下的大地电磁法理论和实施方案，后经实践检验证明，观测结果往往与实际地质情况不符。

1960年Cantwell,T.提出介质张量电性阻抗概念，很快形成大地电磁场数据的张量阻抗计算和分析理论及方法，使大地电磁法发生了本质性的变革。

由于大地电磁法的场源在1-10Hz和1000-3000Hz左右活动水平很低，称为“死区”，为了弥补这一缺点，1975年Goldstein,M.A 和Strangway,D.W.提出通过接地电极偶子向地下注射不同频率的电流产生的高强度人工电磁场做为场源的可控源大地电磁法，并在1978年投入矿产资源勘探，地下水勘探和油气资源勘探，命名为可控源声频大地电磁法（CASMT）。

CSAMT法是以水平层状均匀介质模型（标量电性阻抗）为前提，历经30余年仍未改变，主要原因是满足张量电性阻抗观测的可控源发射系统非常复杂、难于制造，另一方面在非常简单的地质构造地区，例如平原区浅层以标量电性阻抗模型为前提的CSAMT法尚能获得较好的勘探效果。

2010年德国Metronix公司研制成功了首台满足张量电性阻抗观测的可控源大地电磁仪及其数据处理软件系统,并在地质构造复杂地区获得成功应用,我们称其为“张量可控源电磁法（TCSMT），”传统的CSAMT称其为“标量可控源电磁法”。

Metronix公司研发的张量可控源电磁法的接收系统也是完善的AMT和MT观测系统，发射系统也可简化为CSAMT发射系统应用。

二、标量可控源电磁法CSAMT当地下介质是均匀水平层状，没有构造（如断层、褶皱、隆起、坳陷）存在时，电阻率只沿深度Z变化，沿水平方向不变时，也即地下介质的电性是标量情况下，入射的平面波场源H在地下介质中感应出与其相垂直的电场E. 此时介质的电性阻抗为标量：Z=EH（1）视电阻率值：ρa=0.2T|Z|2（2）为实现这一原理，CSAMT的野外工作装置如图1所示：图1 CSAMT发射装置只有一组发射电偶极子，只适合探测一维电性结构发射机通过单一接地电偶极子将不同频率的方波电流注入地下，在远离电偶极子的地方接收通过地下传播的不同频率的电磁场信号，例如Hy 和Ex ，根据公式（1）和（2）计算测点下的视电阻率值ρa 。

电导率张量测量及仪器设计作者：陈延军张智韬仵杰来源：《湖南大学学报·自然科学版》2021年第02期摘要：岩石电各向异性以电导率张量表征，实验室中多采用四极法与六极法测得巖石电导率，但难以一次实验完全获得电导率张量的9个分量，若多次实验易造成较大的测量误差.为此本文基于文献研究成果，针对方样岩芯设计电导率张量测量仪，该方案也适用于柱塞岩芯.通过氮气驱替完全水饱的岩芯，温控系统和围压控制系统控制岩芯夹持器内部的温度和压力，可运用上位机控制电极测量不同含水饱和度时岩芯电导率张量的9个分量.该仪器亦可用于柱塞岩芯的岩电实验，通过测得的电导率数据，确定阿尔奇公式的未知系数. 通过理论与实验数据分析，验证了该电导率张量测量仪设计方案的可行性.关键词：电各向异性;电导率张量;阿尔奇公式;电阻率指数Abstract：The electrical anisotropy of rock is characterized by conductivity tensor. The four-pole method and six-pole method are mostly used to measure rock conductivity in the laboratory，but it is difficult to fill the nine components of conductivity tensor in one experiment. And multiple experiments are easy to cause large measurement errors. For this reason，based on the existing document，this paper designs a conductivity tensor measuring instrument for square sample cores. This solution is also suitable for plunger cores. The completely water-saturated core is replaced bynitrogen. The temperature control system and the confining pressure control system control the temperature and pressure inside the core holder. The upper computer control electrode can be used to measure the core conductivity tensor at different water saturations. The instrument can also be used for rock electrical experiments of plunger cores. Through the measured conductivity data，the unknown coefficients of Archie’s formula can be determined. Through the analysis on theoretical and experimental data，the feasibility of the design scheme of the conductivity tensor measuring instrument is verified.Key words：electrical anisotropy;conductivity tensor;Archie formula;resistivity index岩石物理参数测量是岩石物理学的重要内容，也是测井学科的基础.针对不同油田岩芯岩性、物性、含水性不同的特点，用岩电实验进行地层岩电机理分析研究，对各储层参数变化规律进行探讨，确定不同含水矿化度下岩石电阻率变化以及阿尔奇公式参数变化规律，可以提高解释精度并且对水饱模型优选及参数的正确选取提供理论依据[1-8]. 一般的测量仪工作频率为几赫兹到1兆赫兹，在不同储层环境下，可测量岩芯的电导率、介电常数、流体饱和度和岩芯结构参数.现有的电阻率测量仪器中，Noureddine等人[9-10]利用敏感交流电桥中的搜索线圈、采用冲击的方法测定岩芯的电阻率;童小龙等人[11]、陈兴生等人[12]通过电化学理论结合复电阻率实验测量高浓度溶液含量岩芯的电阻率; Blackham等人[13] 用雷达探测仪结合双端阻抗分析仪和四端阻抗分析仪测量不同流体饱和度下的电阻率[14-16]，以上文献所涉及到的仪器均未能一次性获取电导率的9个分量.目前实验室同时测得电导率张量9个分量的仪器尚不存在，本文针对这一情况设计的电导率张量测量仪适用于特定条件下的低频段测量，对3对电极进行控制，测得9个方向的电导率张量. 相比其他仪器须通过反复调整岩芯测量不同方向的电导率张量，本仪器可以一次固定岩芯同时测得电导率张量的9个分量，大幅度提高测量效率与精确度.利用该电导率张量仪，首先测量用以标定的各向同性方样岩芯的9个分量电导率，然后测量具有倾斜夹层各向异性方样岩芯的电导率张量，均验证该仪器设计方案的可行性与仪器性能的鲁棒性.通过测量采自伊通盆地某区域柱塞岩芯zz方向的电导率σzz，确定阿尔奇公式的系数a、b、m、n，其结果与油田数据基本吻合.1 电导率张量测量原理1.1 岩芯电各向异性的表征对于边长为Δx、Δy、Δz的方样岩芯，如图1所示，分别在x、y、z三个方向施加电压ΔV，利用不同方向测得的电流I，得到电导率张量的9个分量为1.2 岩芯电各向异性的测量对于方样岩芯的x、y方向电流测量，通过对岩芯外接电压源，测量流过剩余两方向电极的电流，从而取得电导率张量的9个分量.例如对9方向电极连接电压源，测量y、z两方向电极的电流，通过公式（4）计算电导率张量的交叉分量σxy、σxz . 由图3和图4可知，测量岩芯的选取对电导率分量的测量具有很大的影响.2 电导率张量测量仪器的设计根据以下技术指标设计电导率张量测量仪：1）岩芯加热温度不超过108 ℃，误差：+0.1 ℃;2）岩芯承压不超过90 MPa，误差：1.5%;3）岩芯电阻率测量的范围：0.1～1 000 Ω·m;4）柱状岩芯尺寸：Φ = 25.4 mm，高度h = 30 ～ 60 mm;5）方样岩芯尺寸：50 mm × 50 mm × 50 mm.张量电阻率测量系统包含7个模块，分别为：岩芯夹持器、数字电桥、上位机控制台、数字天平、驱替系统、围压控制系统、控温系统，如图5所示.仪器设备之间通过不锈钢管线连接.岩芯夹持器与特制的密封胶套配合，将岩芯固定;夹持器中，设有4根导线连接至密封胶套，并与岩芯电极接通，通过上位机控制數字电桥仪与岩芯夹持器电极的连通，完成电导率张量分量的测量，电路原理如图6所示. V+、V-为电压源提供电源，I+、I-为测量电流，通过上位机控制，切换开关来实现对张量电阻率的测量.在上位机中设置釜体温度和压力预定值，根据预定值可通过釜体外壁加热管进行加热，外壁的隔热保温层能够防止意外烫伤和稳定釜体内温度. 在釜体中安装温度传感器，连接温度表可显示实时的釜体内温度.围压控制系统的涡轮增压泵控制内部釜体压力.将围压加压阀打开，油瓶中的油被增压泵吸到釜体中，通过改变釜体内油的体积控制内部压力，使得夹持器中的压力达到预设压力，并由内压表实时显示夹持器内压力. 再通过上位机设置岩芯的物理参数.待釜体内温度和压力稳定时，驱替系统通过氮气将岩芯中的水驱出. 通过氮气减压阀、压力变送器、驱替加压阀，氮气被输送到夹持器内;将排液手阀打开，岩芯中的水流经胶管至干燥杯内，用数字天平称重记录并计算出在不同含水饱和度下岩芯的电导率. 通过设置稳定时间和精度，得到不同精度的电导率.测量结束后，关闭氮气瓶，将驱替卸压阀打开排出夹持器内剩余的氮气;打开围压卸压阀控制电动涡轮增压泵，将釜体中一部分油抽回至油瓶，使仪器围压降低.待仪器内围压降低至标准，取出岩芯和夹持器.3 测量结果与分析3.1 柱塞岩芯岩电实验本文设计的电导率张量测量仪，能够测得方样岩芯电导率张量，亦可测量柱塞岩芯zz方向电导率σzz，从而确定阿尔奇公式（15）（16）中的系数a、b、m、n.选取某井区的多块柱塞岩芯，测量不同含水饱和度下zz方向的电阻率，分别绘制地层因数F与有效孔隙度φ、电阻增大系数I与含水饱和度Sw的实验关系，如图7所示.由此可知阿尔奇公式中的系数a = 0.824 5、m = 1.609，其中第一块岩芯的b = 1.074 5、n = 1.918，第二块岩芯的b = 1.015 7、n = 1.552，与该区块已有系数基本一致，只是由于岩芯样本的非均匀性与孔隙结构复杂导致系数有些变化.3.2 方样岩芯电导率张量测量本仪器还可以用于方样岩芯的电导率张量测量实验.在电导率张量的测量过程中，首先选择标准岩芯用于校准仪器，该方样岩芯电阻率为各向同性，其电阻率是3.9 × 103 Ω·m，设定温度与压力，待仪器稳定后，2 h内对岩芯实时监控并记录电导率，如图8所示.图8中，岩芯接触面40 mm × 40 mm测得的电导率张量的值小于接触面20 mm × 20 mm 测得的电导率张量的值. 由结果可知，当电极与岩芯接触面积减小时，测得的电导率张量值偏大. 由公式（4）、（6）可知，当电极接触面变小时电导率张量值偏大，实验数据与公式规律一致. 因此实验时所取电极尺寸为40 mm × 40 mm时，测得的电导率张量接近真实值.为进一步验证仪器测量的准确性，5次测量无倾角松木、樟木及有10度倾角夹层樟木的电导率分量σzz，其结果见表1. 选取电极尺寸为40 mm×40 mm时，具有倾角夹层方样岩芯电导率张量，如图9所示.从图9可知，由于倾角夹层的存在导致电导率张量的主轴分量σxx≠σyy≠σzz，验证该仪器可同时测得各向异性方样岩芯电导率张量的9个分量.以上两组实验数据说明所设计电导率张量测量仪具有较高的鲁棒性，能够同时准确测量不同方向的电阻率分量.4 总结本文所设计的电导率张量测量仪具有较高的测量精度与鲁棒性，在预设温度与围压条件下，通过氮气驱替完全水饱的岩芯，能够同时测量方样岩芯电导率张量的9个分量. 该仪器亦可用于柱塞岩芯的岩电实验，求得阿尔奇公式的未知系数.在实际测量过程中，由于测量坐标系与地层坐标系难以一致，其测量结果受岩层产状影响很大，后续拟对测量结果处理取得岩芯层界面倾角α及方位角β，并由电导率张量反推岩芯含水饱和度Sw .参考文献[1] KENNEDY W D，HERRICK D C，YAO T. Calculating water saturation in electrically anisotropic media[J]. Petrophysics，2001，42（2）：118—136.对于方样岩芯的x、y方向电流测量，通过对岩芯外接电压源，测量流过剩余两方向电极的电流，从而取得电导率张量的9个分量.例如对9方向电极连接电压源，测量y、z两方向电极的电流，通过公式（4）计算电导率张量的交叉分量σxy、σxz . 由图3和图4可知，测量岩芯的选取对电导率分量的测量具有很大的影响.2 电导率张量测量仪器的设计根据以下技术指标设计电导率张量测量仪：1）岩芯加热温度不超过108 ℃，误差：+0.1 ℃;2）岩芯承压不超过90 MPa，误差：1.5%;3）巖芯电阻率测量的范围：0.1～1 000 Ω·m;4）柱状岩芯尺寸：Φ = 25.4 mm，高度h = 30 ～ 60 mm;5）方样岩芯尺寸：50 mm × 50 mm × 50 mm.张量电阻率测量系统包含7个模块，分别为：岩芯夹持器、数字电桥、上位机控制台、数字天平、驱替系统、围压控制系统、控温系统，如图5所示.仪器设备之间通过不锈钢管线连接.岩芯夹持器与特制的密封胶套配合，将岩芯固定;夹持器中，设有4根导线连接至密封胶套，并与岩芯电极接通，通过上位机控制数字电桥仪与岩芯夹持器电极的连通，完成电导率张量分量的测量，电路原理如图6所示. V+、V-为电压源提供电源，I+、I-为测量电流，通过上位机控制，切换开关来实现对张量电阻率的测量.在上位机中设置釜体温度和压力预定值，根据预定值可通过釜体外壁加热管进行加热，外壁的隔热保温层能够防止意外烫伤和稳定釜体内温度. 在釜体中安装温度传感器，连接温度表可显示实时的釜体内温度.围压控制系统的涡轮增压泵控制内部釜体压力.将围压加压阀打开，油瓶中的油被增压泵吸到釜体中，通过改变釜体内油的体积控制内部压力，使得夹持器中的压力达到预设压力，并由内压表实时显示夹持器内压力. 再通过上位机设置岩芯的物理参数.待釜体内温度和压力稳定时，驱替系统通过氮气将岩芯中的水驱出. 通过氮气减压阀、压力变送器、驱替加压阀，氮气被输送到夹持器内;将排液手阀打开，岩芯中的水流经胶管至干燥杯内，用数字天平称重记录并计算出在不同含水饱和度下岩芯的电导率. 通过设置稳定时间和精度，得到不同精度的电导率.测量结束后，关闭氮气瓶，将驱替卸压阀打开排出夹持器内剩余的氮气;打开围压卸压阀控制电动涡轮增压泵，将釜体中一部分油抽回至油瓶，使仪器围压降低.待仪器内围压降低至标准，取出岩芯和夹持器.3 测量结果与分析3.1 柱塞岩芯岩电实验本文设计的电导率张量测量仪，能够测得方样岩芯电导率张量，亦可测量柱塞岩芯zz方向电导率σzz，从而确定阿尔奇公式（15）（16）中的系数a、b、m、n.选取某井区的多块柱塞岩芯，测量不同含水饱和度下zz方向的电阻率，分别绘制地层因数F与有效孔隙度φ、电阻增大系数I与含水饱和度Sw的实验关系，如图7所示.由此可知阿尔奇公式中的系数a = 0.824 5、m = 1.609，其中第一块岩芯的b = 1.074 5、n = 1.918，第二块岩芯的b = 1.015 7、n = 1.552，与该区块已有系数基本一致，只是由于岩芯样本的非均匀性与孔隙结构复杂导致系数有些变化.3.2 方样岩芯电导率张量测量本仪器还可以用于方样岩芯的电导率张量测量实验.在电导率张量的测量过程中，首先选择标准岩芯用于校准仪器，该方样岩芯电阻率为各向同性，其电阻率是3.9 × 103 Ω·m，设定温度与压力，待仪器稳定后，2 h内对岩芯实时监控并记录电导率，如图8所示.图8中，岩芯接触面40 mm × 40 mm测得的电导率张量的值小于接触面20 mm × 20 mm 测得的电导率张量的值. 由结果可知，当电极与岩芯接触面积减小时，测得的电导率张量值偏大. 由公式（4）、（6）可知，当电极接触面变小时电导率张量值偏大，实验数据与公式规律一致. 因此实验时所取电极尺寸为40 mm × 40 mm时，测得的电导率张量接近真实值.为进一步验证仪器测量的准确性，5次测量无倾角松木、樟木及有10度倾角夹层樟木的电导率分量σzz，其结果见表1. 选取电极尺寸为40 mm×40 mm时，具有倾角夹层方样岩芯电导率张量，如图9所示.从图9可知，由于倾角夹层的存在导致电导率张量的主轴分量σxx≠σyy≠σzz，验证该仪器可同时测得各向异性方样岩芯电导率张量的9个分量.以上两组实验数据说明所设计电导率张量测量仪具有较高的鲁棒性，能够同时准确测量不同方向的电阻率分量.4 总结本文所设计的电导率张量测量仪具有较高的测量精度与鲁棒性，在预设温度与围压条件下，通过氮气驱替完全水饱的岩芯，能够同时测量方样岩芯电导率张量的9个分量. 该仪器亦可用于柱塞岩芯的岩电实验，求得阿尔奇公式的未知系数.在实际测量过程中，由于测量坐标系与地层坐标系难以一致，其测量结果受岩层产状影响很大，后续拟对测量结果处理取得岩芯层界面倾角α及方位角β，并由电导率张量反推岩芯含水饱和度Sw .参考文献[1] KENNEDY W D，HERRICK D C，YAO T. Calculating water saturation in electrically anisotropic media[J]. Petrophysics，2001，42（2）：118—136.对于方样岩芯的x、y方向电流测量，通过对岩芯外接电压源，测量流过剩余两方向电极的电流，从而取得电导率张量的9个分量.例如对9方向电极连接电压源，测量y、z两方向电极的电流，通过公式（4）计算电导率张量的交叉分量σxy、σxz . 由图3和图4可知，测量岩芯的选取对电导率分量的测量具有很大的影响.2 电导率张量测量仪器的设计根据以下技术指标设计电导率张量测量仪：1）岩芯加热温度不超过108 ℃，误差：+0.1 ℃;2）岩芯承压不超过90 MPa，误差：1.5%;3）岩芯电阻率测量的范围：0.1～1 000 Ω·m;4）柱状岩芯尺寸：Φ = 25.4 mm，高度h = 30 ～ 60 mm;5）方样岩芯尺寸：50 mm × 50 mm × 50 mm.张量电阻率测量系统包含7个模块，分别为：岩芯夹持器、数字电桥、上位机控制台、数字天平、驱替系统、围压控制系统、控温系统，如图5所示.仪器设备之间通过不锈钢管线连接.岩芯夹持器与特制的密封胶套配合，将岩芯固定;夹持器中，设有4根导线连接至密封胶套，并与岩芯电极接通，通过上位机控制数字电桥仪与岩芯夹持器电极的连通，完成电导率张量分量的测量，电路原理如图6所示. V+、V-为电压源提供电源，I+、I-为测量电流，通过上位机控制，切换开关来实现对张量电阻率的测量.在上位机中设置釜体温度和压力预定值，根据预定值可通过釜体外壁加热管进行加热，外壁的隔热保温层能够防止意外烫伤和稳定釜体内温度. 在釜体中安装温度传感器，连接温度表可显示实时的釜体内温度.围压控制系统的涡轮增压泵控制内部釜体压力.将围压加压阀打开，油瓶中的油被增压泵吸到釜体中，通过改变釜体内油的体积控制内部压力，使得夹持器中的压力达到预设压力，并由内压表实时显示夹持器内压力. 再通过上位机设置岩芯的物理参数.待釜体内温度和压力稳定时，驱替系统通过氮气将岩芯中的水驱出. 通过氮氣减压阀、压力变送器、驱替加压阀，氮气被输送到夹持器内;将排液手阀打开，岩芯中的水流经胶管至干燥杯内，用数字天平称重记录并计算出在不同含水饱和度下岩芯的电导率. 通过设置稳定时间和精度，得到不同精度的电导率.测量结束后，关闭氮气瓶，将驱替卸压阀打开排出夹持器内剩余的氮气;打开围压卸压阀控制电动涡轮增压泵，将釜体中一部分油抽回至油瓶，使仪器围压降低.待仪器内围压降低至标准，取出岩芯和夹持器.3 测量结果与分析3.1 柱塞岩芯岩电实验本文设计的电导率张量测量仪，能够测得方样岩芯电导率张量，亦可测量柱塞岩芯zz方向电导率σzz，从而确定阿尔奇公式（15）（16）中的系数a、b、m、n.选取某井区的多块柱塞岩芯，测量不同含水饱和度下zz方向的电阻率，分别绘制地层因数F与有效孔隙度φ、电阻增大系数I与含水饱和度Sw的实验关系，如图7所示.由此可知阿尔奇公式中的系数a = 0.824 5、m = 1.609，其中第一块岩芯的b = 1.074 5、n = 1.918，第二块岩芯的b = 1.015 7、n = 1.552，与该区块已有系数基本一致，只是由于岩芯样本的非均匀性与孔隙结构复杂导致系数有些变化.3.2 方样岩芯电导率张量测量本仪器还可以用于方样岩芯的电导率张量测量实验.在电导率张量的测量过程中，首先选择标准岩芯用于校准仪器，该方样岩芯电阻率为各向同性，其电阻率是3.9 × 103 Ω·m，设定温度与压力，待仪器稳定后，2 h内对岩芯实时监控并记录电导率，如图8所示.图8中，岩芯接触面40 mm × 40 mm测得的电导率张量的值小于接触面20 mm × 20 mm 测得的电导率张量的值. 由结果可知，当电极与岩芯接触面积减小时，测得的电导率张量值偏大. 由公式（4）、（6）可知，当电极接触面变小时电导率张量值偏大，实验数据与公式规律一致. 因此实验时所取电极尺寸为40 mm × 40 mm时，测得的电导率张量接近真实值.为进一步验证仪器测量的准确性，5次测量无倾角松木、樟木及有10度倾角夹层樟木的电导率分量σzz，其结果见表1. 选取电极尺寸为40 mm×40 mm时，具有倾角夹层方样岩芯电导率张量，如图9所示.从图9可知，由于倾角夹层的存在导致电导率张量的主轴分量σxx≠σyy≠σzz，验证该仪器可同时测得各向异性方样岩芯电导率张量的9个分量.以上两组实验数据说明所设计电导率张量测量仪具有较高的鲁棒性，能够同时准确测量不同方向的电阻率分量.4 总结本文所设计的电导率张量测量仪具有较高的测量精度与鲁棒性，在预设温度与围压条件下，通过氮气驱替完全水饱的岩芯，能够同时测量方样岩芯电导率张量的9个分量. 该仪器亦可用于柱塞岩芯的岩电实验，求得阿尔奇公式的未知系数.在实际测量过程中，由于测量坐标系与地层坐标系难以一致，其测量结果受岩层产状影响很大，后续拟对测量结果处理取得岩芯层界面倾角α及方位角β，并由电导率张量反推岩芯含水饱和度Sw .参考文献[1] KENNEDY W D，HERRICK D C，YAO T. Calculating water saturation in electrically anisotropic media[J]. Petrophysics，2001，42（2）：118—136.。

北京市昌平区大杨山地热大地电磁（MT）勘查成果报告北京欧华联科技有限责任公司二〇一一年六月北京市昌平区大杨山地热大地电磁（MT）勘查成果报告项目负责：主要参加人员：报告编写：报告审核：提交单位：提交时间：二〇一一年六月目录1项目概况 (1)1.1工作目的和任务 (1)1.2测区地热地质特征 (1)1.2.1 地层 (1)1.2.2 地质构造 (1)2工作方法与技术 (1)2.1测点定位 (1)2.2仪器设备及方法原理 (3)2.3野外施工 (5)2.4室内资料处理 (6)3推断解释 (7)4结论和建议 (10)4.1结论 (10)4.2建议 (10)1项目概况为探明北京市昌平区大杨山地区深部地层结构、断裂构造带特征及富水性，最大限度降低地热开发风险，在该区开展了大地电磁测深(MT)勘查工作。

受北京地质调查院委托北京欧华联科技有限责任公司承担该项目。

工区四个拐点坐标如下：北西：40° 19'05.28"北，116°24'53.81"东北东：40° 18'45.90"北，116°26'02.27"东东南：40°18'18.26"北，116°26'01.01"东西南：40°18'24.89"北，116°24'57.56"东1.1工作目的和任务本次勘查工作目的为：了解探测区内地下3000m以内地层及构造分布情况，通过大地电磁测深所得二维视电阻率剖面推断探测区域内含水情况。

具体任务是：完成MT剖面2条，每条长度约1km。

综合分析该地区的地质条件对物探成果进行推断解释，提交物探成果报告。

1.2测区地热地质特征1.2.1 地层1.2.2 地质构造2工作方法与技术2.1测点定位根据委托方要求，本次野外数据采集设计基本点距为100m，共布置了两条测线，测线方向分别为东西向（L0）,西侧起点为dysh0100号点，东侧终点为dysh01000号点，和南北向（L1）南侧起点为dysh1100号测点，北侧终点为dysh 11000号测点。