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瞬变电磁法TEM系列磁探头

瞬变电磁法TEM系列磁探头简介

我公司长期从事瞬变电磁法磁探头的研制和生产,目前产品分两大类。

①地面TEM磁探头,型号为TEM-250K[包括TEM-250K(P)],TEM-70K;TEM-16KTEM-7K共四种,解决不同深度的地质问题。

②井中三分量TEM磁探头,型号为JZTEM-15K,安包括二个探头,其一是测井中垂直分量HZJZTEM-15KHZ)磁探头,另一个是井中测水平分量HyHx及探头姿态(倾角与方位角)的JZTEM-15KHxy)磁探头。可寻找占孔周围和井底TEM异常。

上述各型号TEM磁探头均可与国内外大部分瞬变电磁仪配套使用,例美国Zonge公司的GDP-32,加拿大凤凰公司的V8等综合电法仪,地科院物探所的IGGETEM-30瞬变电磁仪等。

一、地面TEM磁探头:

现根据磁探头的谐振频率,由高到低分述如下。

1/TEM-250K磁探头:

TEM-250K磁探头是2001年底投产的,其谐振频率为250KHZ,是TEM系列磁探头中谐振频率最高的一种,它的有效面积为200,灵敏度大于1μν/T.HZ(小于100KHz频段),重约1.2kg,探头直径50mm,长415mm。由于其谐振频率较高,适用于解决浅部地质问题,在矿产地质、水文地质和工程地质中均可应用。TEM-250K磁探头具有灵敏度较高,线性好,噪声低,重量轻等特点,是瞬变电磁法解决浅部地质问题的理想磁探头。探头外观见图1,幅频特性曲线见图2

TEM250KP)探头是在TEM-250K磁探头的基础上在探头顶部增加屏蔽层,并将供电电池也放在探头顶部,在坑道内使用时可减少目的层对面地层的影响,其主要性能与TEM250K相同。探头重约1.3kg,探头全长500mm,探头主体直径50mm,300mm,屏蔽筒直径75mm,长200mm。外观见图3,幅频特性曲线见图4

2/TEM-70K磁探头是TEM系列磁探头中最常用的一种,2002年投产,其谐振频率为70KHZ,其有效面积为2000,灵敏度大于10μν/nT.Hz(40KHZ频段),重约1.3kg,直径60mm,长510mm,由于其频段适中,高低频兼顾,适用于解决中、浅部地质问题,在矿产地质、水文地质和工程地质中均可应用,TEM-70K磁探头具有灵敏度较高,线性好,输出动态范围大,重量轻等特点,是瞬变电磁法常用的磁探头,其性价比较高。外观见图5,幅频特性见图6

 

3,最新研制的TEM-16K磁探头是TEM系列瞬变场磁探头中谐振频率较低的一种,2011年底投产,其谐振频率为16KHZ,有效面积为(10000,与美国GDP-32综合电法仪配备的TEM/3磁探头有效面积(10000)相同,灵敏度大于55μν/nT.Hz(ƒ≤10Kz频段),重约2kg(带电池),探头全长880mm,主体直径50mm,探头前部电源及放大器盒140×93×55mm.TEM-16K磁探头具有体积小,重量轻,灵敏度高,噪声小,线性段长,双端输出,动态范围大等特点,它采用特殊输出电路,驱动能力特强,输出电缆长达100米时信号失真很小(见附表),在野外作业搬站时,可以实现仪器不动,只移动探头进行测量,这样可以提高效率或实现多个探头同时在不同地点测量。TEM-16K探头适用于解决中、深部地质问题,是瞬变电磁法寻找中、深部矿体的有力工具。外观见图7,幅频特性见图8

9TEM-16K探头与美国GDP-32综合电法仪配备的TEM/3磁探头在河北某地的对比资料,测量仪器为GDP-32,在同一条剖面上共测24个测点,图9136~142四个点的TEM曲线对比图。(备有详细资料,需要者请备U盘)。

  TEM-16K磁探头与美国GDP-32配的TEM/3磁探头实测TEM曲线对比

4TEM-7K磁探头是TEM系列瞬变场磁探头中谐振频率最低的一种,2009年投产,其谐振频率仅为7UH,有效面积达40000,灵敏度为220μν/T.HZ(ƒ≤4 KZ),重量为4.2kg(带电池),全长1mm,前部为为65mm×120mm方盒,后部为直径60mmABS管,TEM-7K磁探头具有灵敏度高,噪声低,线性好,双端输出,适用于解决中、深部矿产地质、地热等,是瞬变电磁法寻找深部矿体的有力工具。外观见图10,幅频特性见图11

12是用GDP-32综合电法仪在同一测点,用TEM-7KGDP-32TEM/3磁探头的对比结果(如需原始测量数据,请备U盘)。

13TEM-7K磁探头与其它 探头的对比资料。

二、井中TEM三分量磁探头JZTEM-15K

 井中TEM三分量磁探头由两个探头组成,其一是测井中垂直分量Hz(井轴分量)探头,型号为JZTEM-15KHZ),分为1000米型和2000米型2000米型两种,其二是测井水平分量HxHy探头,同时测量井中探头姿态(倾角与方位角),型号为JZTEM-15K (Hx,y ).井中水平探头只有2000米型的一种。垂直分量探头可单独使用,也可与水平探头联合使用进行井中三分量TEM测量。

为了配合井中TEM测量,我公司专门设计生产了手摇1000米型绞车,体积长45×宽65×高75cm重量约55kg,外观见图14 。并外協生产了专用六芯聚胺酯测井电缆,直径6.5mm,拉力300kg,长度最大为2000米(需预订)。

同时外協生产了适用六芯聚胺酯测井电缆的自动排缆电动绞车(用Ac220V电源),有1000米型和2000米型二种(需预订)。

  1000米型自动排缆绞车,可配1000米直径6.5mm,拉力300kg的六芯聚胺酯测井电缆,具有自动/手动、恒速控制、点测/连测,深度校正功能。速度范围:0~30/分钟。工作电源:交流220V±10%50Hz,净重110kg,体积:860mm×600mm×700mm(长×宽×高)。带井口滑轮及连接井下仪的接头。外观见图。

2000米型自动排缆绞车,可配2000米直径6.5mm,拉力300kg的六芯聚胺酯测井电缆,性能同1000米型,净重140kg(不含电缆),体积1020mm×700mm×550mm(长×宽×高),外观见图。

1.    JZTEM-15KHz)磁探头是井中三分量TEM探头中专门测量垂直分量(井轴分量)的探头。它可以与水平探头联合使用,也可以单独使用,占国内外各种TEM仪器配合可进行地-井瞬变电磁法测量,以便检查或发现钻孔未打到的旁侧异常或井底异常。测量井深分1000米和2000米二种(1000米探头2011年已小量生产)。1000米的井中探头已进行过15Mpa打压试验,2000米的井中探头已进行过30Mpa,温度85º的打压试验,探头外径为38mm,适用于一般小口径钻孔。

JZTEM-15K(Hz)井中垂直分量Hz磁探头的谐振频率为15KHz,有效面积为10000,重量5kg,直径38mm,长1640mm(不包括连接电缆通用接头)。该磁探头具有灵敏度高,噪声小,线性段长,双端输出,驱动能力强等特点,是瞬变电磁法发现井中旁测异常和井底异常的有力手段,拓宽了瞬变电磁法的应用范围,是解决较复杂地质问题的有力工具。,外观见图15    幅频特性见图16

图 一  JZTEM-15K(Hz)探头在野外实测地--TEM五方位资料。

地—井TEM系统JZTEM-15K垂直分量探头下井试验

 

一、试验孔概况:选择在江苏省某地ZK1孔进行地—井TEM系统试验,终孔深度约500米,钻孔附近地形较平坦,没有明显的电磁干扰源。据收集到的地质资料显示,该区地层总体呈水平层状,走向约北西330 °。ZK1孔电阻率和激电测井曲线见图1,在400410米深度段显示明显的低阻高极化特征。

 

二、100m×100m五方位测量:井口至井底全程测量,点距5米,异常段(400m-420m)加密至2米,发射时基10ms,下降沿500μs,发射电流10安培。测量设备:IGGE TEM-30A瞬变电磁仪,JZTEM-15K井下探头,JC-1000A自动排缆绞车。

 

 

三、结论:实测响应曲线的异常深度与钻孔资料基本相符。

1.   JZTEM-15K(Hx,y)磁探头是井中TEM三分量磁探头中测量水平分量水平分量HxHy及探头在井中姿态(倾角与方位角)的探头,其谐振频率为15KHz,有效面积为2500(HxHy相同),探头外径38mm,它分二部分,探头下部是水平分量测量线圈、放大器及电源,上部为测量探头在井中姿态的传感器及电源,这二部分运输时是分开的,到井场后组装成一体下井。该水平探头与JZTEM-15K(Hz)垂直分量探头配合可进行井中三分量TEM测量,可更有效的确定井旁异常和井底异常的空间位置,井中三分量瞬变电磁法是目前寻找深部矿体较先进的方法之一。JZTEM-15KHx,y)已基本完成室内测试,其主要技术指标与加拿大克隆公司的PEM井中三分量探头相近,即将投产。探头的水平线圈部分直径38mm,长    kg,探头测姿态部分直径38mm,长 重  kg,配六芯聚胺酯测井电缆,最大探测深度2000米。图 18JZTEM-15KHx,y)水平探头与加拿大克隆公司的PEM井中水平分量探头的幅频特性曲线对比图。

外观见图17

 

探头对比数据(无电缆)

兰线:进口PEM水平线圈、原装放大器

绿线:进口PEM水平线圈、配自己研制放大器

黄线:JZTEM-15K(Hx,y)自制水平探头Hx分量、No6副放大器

红线:JZTEM-15K(Hx,y)自制水平探头Hy分量、No6主放大器