摘要：城市地下空间开发与轨道交通的快速发展对低阻地层岩溶发育区、断裂带的孔间电磁波CT探测需求越来越大.由于低阻地层对电磁波吸收大,为保证探测距离,必须降低频率.而现有的孔间电磁波CT正反演方法基于高频射线理论对幅度测量信息进行计算,用于低阻地层的低频电磁波CT正反演计算误差会增大,影响反演分辨率.为此,提出了适用于低阻地层条件低频电磁波CT的幅度相位联合正反演方法.推导了二维分层介质中一维Sommerfeld积分形式的张量格林函数,将其应用于低频频段散射场正演计算,计算地表面波效应的影响,提取了地表面波影响的包络特征;利用基于Laplace算子约束的迭代反演方法提高了低频信号反演分辨率.将所提方法应用于杭州三江汇地区70 m距离与武汉龙泉山某地铁线岩溶发育区27 m距离反演,杭州反演结果与地层分层相符,在龙泉山成功探测到高度为1.1 m的溶洞,验证了该方法的正确性.

摘要：井间电磁测井技术测量井间地层电磁波传播特性,通过正反演获得井间电阻率分布信息,由此揭示地层油气水的分布信息.井间电磁接收是井间电磁测井技术中一项重要内容,是开展井间电磁成像测井系统研制中必须攻克的难题之一.本文通过对比磁反馈与无磁反馈两种天线接收幅度与相位特性,发现磁反馈接收天线频带平稳无相位跳变点,相比无反馈天线具有明显优势.在磁反馈天线的基础上,本文分析不同天线磁芯、不同天线缠绕方式对天线幅频特性的响应,发现这些参数均对天线幅频特性有不同影响,为天线设计与研制提供参考设计参数.在接收天线研究的基础上,采用噪声匹配放大、1/f滤波、工频压制、数字锁相放大、相敏检波等软硬件处理技术,进一步降低噪声,提高接收精度和灵敏度.为有效开展井间同步发射与接收采集,采用高精度时间同步技术,提高同步与电磁波相位提取的精度.针对接收线路与系统中存在的误差,采用两距离井间电磁刻度方法进行压制.井间电磁接收样机研制完成后,分别在现场进行井下噪声测试、非金属套管井间、金属套管井间等系列井间电磁接收测量实验,研究与实验结果表明:本文所研究的井间电磁接收技术可实现500 m以上大井距和双层金属套管井间测量.

摘要：磁定位(CCL)曲线常出现套管接箍信号太小、接箍信号波峰变宽或呈“M”状等现象,导致测井深度不准。基于磁定位的结构和工作原理,采用有限元分析方法,研究了测井速度、套管与接箍尺寸和传感器结构参数对磁定位测井曲线形态的影响。结果显示,测速过快和不均匀会导致磁定位曲线中波峰的位置偏离曲线的中心;线圈轴向过长会导致接箍信号变小和波峰呈“M”状;线圈匝数、套管接箍处气隙长度和套管内径主要影响接箍信号的大小,增加线圈匝数和增大磁钢半径可以提高在大直径套管中的接箍信号。研究结果有助于磁定位测井的优化设计与应用。

摘要：当前国内外钻孔电磁波CT有基于电偶极子模型的电天线系统和基于磁偶极子模型的磁天线系统。由于电天线需要满足天线准则(波长的1/4或者1/2)因而长度较长,当电天线模型传播距离与尺度可比时,由于近场的强非线性以及方向性会受到结构影响因而电偶极子模型等效性差。基于磁天线的CT仪器电磁波此时由于频率结构的特点,磁偶极子模型等效性好。在某国家重大专项中根据实际要求采用基于磁偶极子模型技术的钻孔电磁波CT系统,该系统要求天线接收交变磁场,频段为30 Hz~3000 Hz (SLF/ULF),通带内灵敏度应是坦平状。本文采用磁通负反馈技术结合噪声匹配分析等方法,对接收天线进行了理论分析和设计,制作了相应的天线样机,经实验室刻度和现场测试天线各项指标满足项目要求。

摘要：由于城市城区勘察环境复杂、受限因素众多,传统的地质钻探、挖探、触探等手段不能做到全覆盖、连续性勘察。如昆明地铁5号线圆通山–翠湖公园站、深圳地铁15号穿西乡房屋密集区段,由于地表建筑物阻挡造成钻探无法实施,形成勘探盲区。针对城市地下勘探盲区和城市空间存在的抗干扰能力弱、探测精度低、分辨率差等问题研制了新型电磁波CT系统,该系统针对现有电天线CT近场强非线性的缺点,采用磁天线和磁场幅度相位联合反演技术,实现地铁沿线勘探、帷幕检测和溶洞探测等领域的有效测量,为各类基建地质勘探提供了新方法。