[发明专利]自动去除激发极化测量中电磁耦合的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种勘查地球物理领域自动去除激发极化测量中电磁耦合的方法及装置。

背景技术

电磁耦合是一种因电（磁）场随时间变化而引起的电磁感应现象。电（磁）场随时间变化越剧烈，电磁耦合越强，其对激发极化测量的影响越严重。

随着经济快速发展，浅部矿产资源被大量开发，迫切需要加大激发极化法的勘查深度，要求采用更大的极距。极距加大后激发极化测量中的电磁耦合干扰更加凸显出来（因为电磁耦合的影响程度与极距的平方成正比），严重影响了激发极化法的地质效果。

为了减小激发极化测量中的电磁耦合，过去曾经采用过推迟测量激发极化的时间，待电磁耦合的尖峰过去之后、电磁耦合电位差趋于消失的时刻才测量激发极化的办法。但是，由于激发极化本身也是一个随时间逐渐衰减、消失的过程，等到电磁耦合归于消失的时刻，激发极化自身也大部分衰减，只能测量到很小的一点残余激发极化电位差。所以用推迟测量时间的办法克服电磁耦合，效果不好。另外，过去也曾采用通过对电磁耦合电位差进行校正的办法，来减小激发极化测量中的电磁耦合，但校正要求对当地的电磁耦合有事先的了解，并且需要增加野外或室内计算工作量，工作繁琐，效果也不好。至今还没有一种自动去除激发极化测量中电磁耦合的方法及装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工作效率高，适用范围广的自动去除激发极化测量中电磁耦合的方法及装置。

本发明依据的原理：激发极化法需要通过两个供电电极向地下发送激励电流，常用的激励电流波形有等宽度双极性矩形波和双频合成电流波形等。根据电磁感应定律，变化的电（磁）场将感应产生变化的磁（电）场，感生的电动势与磁通量变化的速率成正比：

                          （1）

式中是感应产生的电动势，是穿过回路的磁通量。以中间梯度排列为例，在脉冲电流的上升沿和下降沿，场随时间变化很快，电磁感应非常强烈，而在脉冲电流的水平段，场随时间基本没有变化，电磁感应归于消失。接收到的电位差实际上是供入地下的电流引起的直流电位差、电磁耦合电位差与激发极化电位差三者的叠加。电磁感应是通过被测量的大地耦合到接收机输入端的，激发极化法中把这种电磁感应称为电磁耦合。

由于电磁耦合的影响，电流脉冲刚一接通时，场随时间变化很快，，激起一个感应电位差（即电磁耦合电位差）高峰。过了一小段时间之后，脉冲电流进入水平段，基本不随时间变化，，感应电位差也迅速下降，最后缓慢地衰减到0。因此电流脉冲刚一接通时的感应电位差呈尖峰状。

激发极化电位差则是由于电子导体与离子溶液界面上积累的附加电荷引起的。电流脉冲开通之时，附加电荷尚未积累，激发极化电位差为0。随着电流接通的时间逐渐增长，附加电荷逐渐积累，激发极化电位差也随之增大。

研究表明，电流接通时间足够长，积累电荷逐渐达到饱和，激发极化电位差也渐渐饱和，趋于稳定。电流脉冲开通后的水平段，激发极化电位差与供入地下的电流形成的直流电位差叠加在一起，占总电位差的主要部分。这时电磁耦合的尖峰已经逝去，其在总电位差中所占的份额很小。

电流脉冲接通时，供入地下的直流电位差、电磁耦合电位差以及激发极化电位差符号相同，三者是相加关系。

电流脉冲切断时，与开通时既有相似之处，又有不同之点。

电流脉冲刚一切断，场变化很快，，激起一个反向的感应电位差尖峰。过了尖峰之后，场基本不随时间变化，，反向感应电位差也迅速消失，最后缓慢地上升到0。因此电流脉冲刚一切断时的感应电位差呈负向的尖峰状。

电流脉冲切断后，供入地下的电流为0，它引起的直流电位差也不复存在。激发极化的积累电荷则通过周围大地放电，激发极化电位差先快后慢地衰减到0。

电流脉冲切断后，不存在供入地下的电流，只有负向的电磁耦合电位差尖峰和正向的、逐渐衰减消失的激发极化电位差，二者方向相反，互相抵消。特别是在电流脉冲刚一切断的瞬间，正是激发极化电位差较强的时段，由于负向电磁耦合尖峰很大，又与激发极化电位差方向相反，几乎完全抵消、掩盖了激发极化的信息。