[发明专利]一种多频谱地层边界远探测方法及装置

权利要求书

1.一种多频谱地层边界远探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用缠绕多匝的方式绕制圆形结构的线圈，在一半的线圈上包裹铜箔，将包裹有铜箔的线圈置于地层中；

S2、旋转线圈一周，依据线圈的感应电动势幅值判断层界面的方位；

S3、发射不同频率的电磁波，线圈接收信号后依据不同频率的电磁波在介质中的衰减不同，通过测量感应电动势的幅值和相角实现层界面距离进行判断。

2.根据权利要求1所述的多频谱地层边界远探测方法，其特征在于，步骤S2中，线圈旋转一周形成多个峰值，峰值最大部分对应未包覆铜箔线圈的角平分线所处的方位，此时对应位置的场强最大，对应方位为层界面方位。

3.根据权利要求1所述的多频谱地层边界远探测方法，其特征在于，步骤S3具体为：

S301、计算层界面不存在时接收线圈的感应电动势记为V1，幅值和相角分别为abs(V1)和angle(V1)；

S302、在未包覆铜箔线圈的角平分线方位存在与线圈法线平行的层界面时，接收线圈的感应电动势记为V2，幅值和相角分别为abs(V2)和angle(V2)；

S303、记发射线圈距离层界面的距离为d，发射线圈所在层为第一层介质，电导率为σ₁；层界面另一侧为第二层介质，电导率为σ₂，层界面的反射系数为其中μ为真空磁导率；ε₁和ε₂为第一层介质和第二层介质复介电常数，其表达式为ε′₁、ε′₂为第一层介质和第二层介质介电常数实部，ω为电磁波的角频率，j为虚部单位，j²＝-1；

S304、得到发射线圈产生的电磁波经过层界面反射到接收线圈处场的相角变化α，由场的叠加原理得到当层界面存在时，场的相角变化关系为angle(V2)-angle(V1)＝α，求解等式得到相角实现层界面距离d。

4.根据权利要求3所述的多频谱地层边界远探测方法，其特征在于，相角变化α为：

其中，arctan(Γ)表示反射系数的正切值，λ为电磁波在真空中的波长，μ_r为第一层介质的相对磁导率，ε_r为第一层介质的相对介电常数；

相角实现层界面距离d为：

5.根据权利要求1所述的多频谱地层边界远探测方法，其特征在于，步骤S3中，对于无限大均匀地层，发射线圈与接收线圈的距离为L电导率为σ，磁导率为μ，介电常数为ε，对于两种频率的电磁波，角频率分别为ω₁、ω₂，接收线圈产生的感应电动势分别为V1，V2，对应的幅值和相角分别为abs(V1)、angle(V1)和abs(V2)、angle(V2)，幅值关系为：

相角关系为：

其中，e为自然指数，j为虚部单位，j²＝-1。

6.一种使用权利要求1所述方法的多频谱地层边界远探测装置，其特征在于，包括线圈(1)，线圈(1)为圆形结构，采用多匝缠绕方式，一半的线圈(1)上包裹有铜箔(2)。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，线圈(1)与铜箔(2)之间密封连接。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，发射线圈匝数10～500匝，接收线圈的匝数在10～500匝。