高密度直流电法勘探系统应用

【摘 要】随着地球物理勘探新技术、新方法的不断开发应用，地球物理勘探技术的精度和效率都得到较大提高。电阻率地球物理勘探方法是一种高效的勘探手段，其中高密度电阻率地质勘探技术，在数据采集、分析、精度等方法都有了较大提高。文章通过调研分析，研究了高密度直流电法勘探系统的原理，分析了高密度直流电法勘探系统的应用方法。通过研究为提高地质勘探的精度和效率，降低地质勘探成本奠定了基础。

【关键词】高密度；直流；勘探；系统；原理；应用

1.高密度电法勘探系统的工作原理

高密度电法勘探是一种新型电法勘探方法，该方法通过将多种电法勘探装置进行组装，充分发挥各个装置的优势，将各个部分集成一个数据采集系统，具有诸多优点，高密度电法勘探在工作的过程中，既能够反映出所勘探区域地质层位横线电阻率的情况，同时还能够反映出勘探区域纵向电阻率情况。工作过程中通过将不同测量电极组合成一个整体，利电极的控制装置实现不同电极的同时测量，一个地质勘探测量点可以测量出多种测量测参数，通过将各个测点测得数据进行综合整理，利用一定的数据反演程序，就可以形成勘探区域的电阻率剖面值，对所得到的电阻率剖面进行分析，可以的得到勘探区域地质和岩石特征[1-2]。高密度电法勘探的勘探效率高，可以同时测量多种测量参数，测量效率高，在复杂区域构造的地质岩石勘探中具有广阔的应用前景。

2.高密度直流电法勘探系统组成

高密度直流电法勘探系统的工作原理和常规电法勘探原理基本相同，其工作优点主要是可以实现多种数据的组合测量，具有高效的数据测量和分析手段。高密度直流电法勘探系统中测量电极数量为四个，电极之间的排列方式没有特殊要求，而且每个电极之间的距离在允许的范围内，可以任意设定，每个电极之间距离间隔也可以不相同，大大的提高了系统的适应性和规范性。高密度直流电法勘探系统通过数据采集控制装置，将系统电极进行分成四个部分，分别对应四个电极，高密度直流电法勘探装置采用64个子电极，通过对电极进行不同的分类，得到高密度电法勘探的最大的数据采集总量为六万多，而常规的高密度的数据采集量仅为一千左右。由于高密度直流电法勘探系统采用了更多的测量电极，系统测量数据量得到了有效的提高，在地质勘探的同一个测量点，高密度直流电法勘探要比常规的电法勘探得到更多的数据量，通过对不同测量数据的反演分析，极大的提高了勘探的准确性。

高密度直流电法勘探过程中，无论采用何种电极组合方式，最终都是四个电极一次测量数据。利用数据采集控制系统，进行控制开关的开启和闭合，实现了四个电极不同数据的测量。首先将四个电极中两个作为供电电极，为测量系统提供能量，然后剩余两个电极作为测量电极，通过测量两个测量电极之间的电位差，就可以得到所勘探区域地质电信号，从而完成了一种信号参数的测量。该测量信号完成后，利用系统控制开关，将两个供电电极的电流停止，停止供电后，在两个测量电极之间又能够得到另外一组电位差，通过对两个供电电极的一次充断电，在两个测量电极上就可以的得到两组地层参数。所以不同的数据采集电极之间的更换和组合，可以得到大量的勘探数据测量点。但是如果存在多个电极的话，会同时产生大量数据，采用单通道数据采集方式会大大影响数据采集效率，而且同时采集大量数据对于单通道采集来说，几乎是不能实现的。高密度直流电法勘探采用多通道技术，每个数据采集电极都对应一个通道，多通道数据采集系统可以很好的解决单通道数据采集系统的问题，实现高密度直流电法勘探系统同时进行多种数据的测量。高密度直流电法勘探系统主要包括数据采集、处理系统，数据采集系统主要实现对所勘探区域地质信号的采集，数据采集系统采集到大量地质信息后，通过数据采集控制软件，将采集得到的信息存储到计算机系统中，信号处理系统对采集得到的地质信号，利用高密度直流电法勘探处理软件，对测得的信号进行反演处理，最终得到勘探区域的地质情况。

地质勘探数据采集系统工作时，高密度直流电法勘探系统设计有专门的采集控制程序，数据采集工作人员可以利用数据采集控制程序，及时有效的分析得到数据的准确性，在数据采集过程中，如果数据采集控制程序显示采集的电流和电压信号较为稳定，说明采集的地质勘探信号数据质量较高，如果显示采集的电流和电压信号不稳定，存在跳跃和突变，说明采集的地质勘探信号数据质量不高，需要及时检查数据采集系统寻找问题的原因，及时修正，保证高密度直流电法勘探系统数据采集准确性。由于实际地质勘探区域是三维的，因此地质区域的电阻率值也是三维函数关系，但是以目前电阻率地质勘探技术来说，真正的三维电阻率地质勘探技术还处在研究阶段，还不能在现场应用。进行地质体电阻率信号反演计算时，首先假设电阻率的地质构造方向固定，而且产生的电磁场是三维的。系统测量剖面和地质体的构造方向呈九十度夹角，这种测量方式被称为二点五维测量方式，二点五维测量在测量准确性方面虽然达不到三维地质勘探的水平，但是要比传统的二维地质勘探的精度高很多，而且更接近地质体的实际构造情况。通过对数据采集系统得到数据的反演处理，可以直观有效的得到地质体的实际构造情况。

3.高密度直流电法勘探应用

应用高密度直流电法勘探系统时，首先要对勘探区域的地质资料进行搜集，通过对先前地质资料的搜集，对勘探区域地质状况有一个大致了解。对地层岩性的分析可以得到区域可能存在的电阻率异常区域。地质勘探测线长度对地质勘探的精度具有较大的影响，测线长度越长，系统测量的有效深度越深，通常状况下系统探测的长度一般为测线长度的五分之一。数据采集测量电极之间的距离决定数据采集的分辨率，通常情况下，测量电极之间的距离越大，数据采集的分辨率就越低。在实际应用过程中，并不是测量电极之间的距离越小越好，需要根据具体测量条件进行电极间距的设计。因为电极之间距离的减小，会降低系统有效探测深度，因此需要合理的选择电极距离和系统的探测范围，如果测量的范围小，可以适当的减小测量电极之间的距离，增大系统测量分辨率。通常情况系勘探区域都是三维的，而通过测线测量的勘探区域是二维的，通过对测量曲线的分析，可以得到地质分析剖面图，地质剖面是二维的，如果要进行三维的勘探结果分析，需要对测得的二维地质剖面进行分析处理。通过二维剖面之间的交叉和重合，可以实现地层的三维分析。利用高密度直流电法勘探的过程中，需要根据测量区域实际条件，合理的设计布置系统测量点的位置。

4.结束语

高密度直流电法勘探是一种新型高效的电法勘探技术，该技术可以实现多种数据的共同测量，测量精度高。高密度直流电法勘探可以实现多种数据的组合测量，具有高效数据测量和分析手段，高密度直流电法勘探系统中测量电极数量为四个。利用数据采集控制系统，进行控制开关的开启和闭合，实现四个电极不同数据的测量。高密度直流电法勘探采用多通道技术，每个数据采集电极对应一个通道，有效的提高了数据采集的效率。测线长度越长，系统测量有效深度越深，通常状况下系统探测的长度为测线长度的五分之一。如果测量范围小，可以适当的减小测量电极之间的距离，增大系统测量分辨率。通过研究对于提高地质勘探的效率，提高勘探精度，降低勘探成本具有重要的作用。

【参考文献】

[1]周扬，陈服军，陈桂珠，等.高密度电阻率法测深原理及应用实例[M].郑州：黄河水利出版社，2012.

[2]邓娜，江民森.高密度电法在工程勘察中的应用实例[J].物探化探计算技术，2009.