垂直電流勘探

垂直電流測深法(VECS)，即用垂直電流勘探的方法（ЗВТ），原則上是一種電法勘探新方法。這種方法 利用一種新的源—— 圓形電偶極(CED)為基礎。這要求我們提出一種地表排列形式，使得我們大大減小組成整個發射器的每個導體的磁場。

特色

此源不同於傳統的場源—— 線圈和水平線 似乎最有理由把此種源劃分為本身不帶磁場的源，CED是一種非感應源。

垂直電流測深法(VECS）

怎樣布置這種源昵?假設我們有我們所需的許多條電線，AB條線。它們中的每一條都是感應和電流源 電線以不同方式相連和接地，我們能形成許多程度不同的感應和電流源。它們可分為兩類。

一類是閉合的非接媳電路(線圈)，純感應源，電法勘探中是眾所周知的。如我們能去掉各條線的感應分量．顯然剩下即是第二類。做到這一點的唯一辦法是在徑向等電流均勻分布電線。以這種方式，我們獲得圓形電偶極—— 沒有本身磁場的純電流源。這個源以下列方式布置：一個發射電極在中心點接地，另一個以所需勘探深度決定的半徑在周圍均勻接地。圖1示出電法勘探中線源，線圈源和CED源的排列方式。有理由將CED描述為聚焦源。確實，由中心電極產生的最大垂直電流強度在整個瞬變過程位於此電極下，並且立刻向深部傳入介質內。CED是純電流場，在水平層狀介質的地表(及其上方)不存在正常磁場(在準靜態近似內)，而只有徑向電分量存在。CED場垂直於線圈場，具有方位對稱性。CED場總是受垂直介質結構(及在後期瞬變階段)影響，而不受總縱向電導率影響 注意到一個有意義的結果，即在海洋電法勘探中．在利用CED時不象利用線圈或直線源那樣海水層起著重要作用。在具有非導電基底的介質中，CED場呈指數衰減。一般情況下，其瞬變過程比線圈或直線 R-4～9倍。人們也可把CED看作為另一種已知源 垂直電偶極(VED)的變形。

閉合電路(線圈)和CED在數學上也可描述為電偶極的集合。引入物理概念更合適——垂直磁偶極代表線圈場，圓形電偶極代表純電流源。由於CED是一種純電流源，不澈勵長時間瞬變場，因此，研究IP過程似乎有新的意義。

我們已知電法勘探專家對我們提出的發射排列的看法—— 電線和接地裝置太多，難以布置。這不完全正確。在總電流相同情況下，如果我們用CED排列代替AB線，那么我們將需要相同重量的電線和接地裝置，以使CED排列半徑與AB長度相等。我們將AB線導電部分分成N段(相應地，接地裝置也如此)，按半徑距離布置它們。可是，為達到與AB線相同的穿透深度，要求半徑相當小。因此，CED裝置需要比AB線或線圈輕得多的電線。也應該注 洲用又細又輕的電線。在附近布置它，不需運載工具，兩個人就足夠了，其中一個人利用經緯儀控制它離開中心布置。

用研究方法的理論（套用電磁場的橫向磁分量）和新的技術解決方法（套用環形電偶極子(КЭД)-只有橫向磁極化場(ТМ)勵磁機作為電源）想結合，確定了此新方法。

我們強調環形電偶極子場的系列獨有的特點，它們具有嚴格的數學物理論據。在介質水平層面上，場是軸對稱的並具有三個分量：Eг ,Hф, 和Hz .在晝表面只有電場的輻射分量，而磁場只在破壞介質的（相對中心電極）對稱時出才產生。在用綠色的半空間作基礎的介質中（基礎），在後期用指數因數確認場的衰減，衰減的指標取決於介質的所有參數，這就給出此激勵方法的高鑑別能力。

眾所周知，電磁場在地層內是在任意激磁狀態下存在著就象兩個不同種類的組成部分疊加在一起 - 橫向磁力線（ТМ）和橫向電力線（ТЕ）。這些成份的性和狀態是完全不相同的。現在可以指出，實際上所有的傳統感應電法勘探基於套用場的橫向電力線組厂部分。這種電法勘探，主要套用在研究介質層間導電性電感的互相作用所造成的對其它電動力學可能的損害。

（ТМ）橫向磁場過程-性質確定至今為止很少研究和很少被套用（在最好的情況下，只是作為很少實際採用的垂直電力線套用問題）。同時，這些性質在確定製度時是非常有趣的，不但如此，提出了在《純淨》狀態下激發此過程的現實地面方法-採用環形電偶極子裝置供給電裝置的方法。此過程中場的最明顯的性質應該列入在介質水平層的晝表面上沒有標準的（準穩態的）磁場，以及在所有階段上的與地電斷面的垂直結構有關（而不僅僅與表征感應激發過程的縱向總導電性有關）。

由介質水平層結構確定的標準場，以輻射電分量的存在顯示在地球晝表面上。顯然，在這些條件下地表水平均勻性的任何破壞給被觀測的地球磁場，在所有的成分當中百分之百應有的不均勻性，這就易於記錄甚至是不明顯的異常中。

這樣，用垂直電流勘探法，套用的完全是另一種場和介質層相互作用的方法，是在最近十年以來在感應電法勘探中最大的替代。

很自然，根本理論上的新發現導致和工作一段時間的儀器-方法的和詮釋的傳統決裂。在用垂直電流勘探的方法中，主要的論點是用垂直電力線的電源-作用在弧形電偶極子上來代替已知的電源。這些電源的等效性已被我們在理論上證實[1-4]。垂直電流勘探的結論，已用數字和物理模擬的結果證實

在實現實際的推廣環形電偶極子裝置時，產生了主要的技術難題必須在環形電偶極子的單獨射線上（光束）平衡電流。的確，這就是垂直電流勘探的技術焦點。已經建立了自動調節和測量電流系統，這就可以進行野外實驗和實驗性的工作[7]。

野外實驗

第一次進行野外實驗（在新西伯利亞洲的阿特古里鎮）是在斷面的水平結構層，無表面不均勻性以及深度到基礎兩公里的條件下進行的。實驗表明，在環形電偶極子裝置射線內當電流相等時，在晝表面上無標準場存在。實驗工作的下一步是用垂直電流勘探的方法找鎳礦（日托米爾斯卡亞洲，普魯多夫斯卡亞愛恩特魯吉亞區，）。經過實驗，準確地確定了礦體的界限，這個界限和重力勘探和鑽井勘探的結果相一致。接下來，完全跟喀山機電礦業學院《韃靼石油地球物理》聯合體合作，在姆斯柳莫夫斯基的34號石油礦層區用垂直電流勘探法進行實驗工作。工作表明尋找和勘探《礦藏》類型的項目可能性，證明了用垂直電流勘探生產率得到了相當大的提高。

隨著基於全球定位系統接收器的同步衛星系統的研製[7]，用垂直電流勘探的生產率得到了進一步提高。勘探法之一，打算在環形電偶極子裝置上，具有帶移動式感應感測器的密集的觀測平台系統。這種工作方法的實質-在沒有標準背景的混雜後層上，直接尋找局部破壞。藉助於全球接收定位系統接收器按照與美國國際標準的時間高精度時間柿尺給的信號，發電機和測量綜合系統同步，可以用垂直電流勘探法對距勘測中心不同的距離進行場勘察。在這種情況下，數台綜合測量儀能同時在研究廣場上工作。

《喀山地球物理》油礦完成了，檢驗用垂直電流勘探法測定石油礦層界限有效性的方法實驗工作，曾在兩個礦層（舒甘斯卡亞和烏多布諾夫斯卡亞）和一個地震多發區（阿格邊佐夫斯卡亞）上安裝測定含油率。結果證明，按照鑽深井得到的數據和用垂直電流勘探法測得的界限，很好地匯合在一起。阿格邊佐夫斯卡亞地區的地震多發和已開發的-+石油礦層的鑽井，同樣位於按照用垂直電流勘探法發現的界限內。

應該強調，以前ЗСБ所進行的電法勘探的工作在所述的地段沒有得到明顯的異常。很顯然，這就限制了小範圍的石油礦層和弱差項目的搜尋和混雜介質和在形成礦層時，缺乏明顯表達的結構因素。

在找尋角礫雲母橄欖岩物體時，為了研究垂直電流勘探的效果，

與 ЯНИГП ЦНИГРИ АК《АЛРОСА》於1999年在哈塔特地段共同進行了實驗工作，該地段位於維柳伊斯科-馬爾欣斯科系統的中心裂面區。垂直電流勘探信號在轉換過程各個時期的區域分布（可以作為地電剖面特徵的電磁方式來研究）的分析證明了被鑽探證實的管狀物體原先熟知的異常，並發現管狀物體的第三點異常，它被隱藏在更厚的沉積層下，按重力勘探和磁力勘探結果未能表明。按照垂直電流勘探信號的區域圖象在相應於從一到幾百米深度的各個時期研究結果，可以在一定程度上確信已發現了管狀物體。

在《喀山地球物理學》油礦管理局尋找和勘探烴礦層及在ЯНИГП

ЦНИГРИ尋找和勘探角礫雲母橄欖岩物體的工作，證實了垂直電流勘探作為3D-電勘測的效果和生產能力。目前創建了中等功率的垂直電流勘探系統。在射線長度為500米和在環形電偶極子射線中的電流為6-8安時，在八射線裝置中的總電流為60-80安，而脈衝輸出功率為35千瓦。在此情況下研究深度為1500-1800米，而探礦面積-達20平方公里。但是垂直電流勘探在深處勘探的可能性還未使用。代替環形電偶極子射線中的電流穩定器，必須研製25-30安的穩流變換器。這樣在中心電極區的總電流將達到200 -250安，而脈衝輸出功率-超過100千瓦。在射線長度達1公里時，研究深度將達3-3.5公里，而探礦面積-達70平方公里。這才能夠論及強力電磁探測。研究和製造有穩定電流的變換器不需要大功率的轉換元件，有限制大功率高電壓發射的專用導線和裝置。就象在創建ЦЭС-МГД型減速系統勘探設備或導線時那樣。在這種情況下，它不具有自感係數並簡化整流是環形電偶極子另外的優點。在此情況下測量綜合裝置，同步系統和穩定電流控制系統實際上不能得到改變。

除此以外，與晝表面電回響記錄有關的方向還未落實,這種方法應作為激發極化過程的研究方法。這種方法有趣在於，建立環形電偶極子場的電動力過程與通常的接地水平線相比十分短促。從研究法的觀點來看，環形電偶極子場的方位角對稱也吸引著我們。我們還注意到，環形電偶極子的控制裝置能夠有效地將有磁和電測量的垂直電流勘探與傳統的地面電台和激發極化方法相綜合。從而，展現了在尋找烴礦層時深度勘探新工藝的創製前景。

建立橫向磁力線（TM）-場的過程的性能，能夠提供感應電測傳統困難問題的新的解決方法。

我們知道海上電勘測問題，地電剖面被海水深度隔離。但該問題只是在傳統的橫向電力線（TE）-激勵下（主要是水平電流）是難以解決的。環形電偶極子場作為橫向磁力線（TM）-激勵器的建立過程是這樣發生的，在所有階段的過程（就象它在晝表面上回響中的反射一樣）是以剖面的垂直結構，而不是總的特性（總的縱向電導）來確定的。應該注意到，海洋中環形電偶極子某些大功率裝置結構（接地裝置，船舶電源）問題容易解決。如果海水層不是垂直電流勘探中的否定因素，可以研究在北極地帶，環形電偶極子裝置在被極地的冰層覆蓋的地區或在浮冰上的工作方式。除此以外，還研製了在海面上能夠保持環形電偶極子幾何形狀的裝置〔6〕。

用具有大功率供電裝置的環形電偶極子在感應區域內進行工作時，可以有《空中方式》。我們相信，在平衡背景條件下的測量（即異常場的直接測量）使空中方式成為收集區域信息更可靠的方式。

因此，在垂直電流探測法的基礎上，建立了高生產率、廣泛套用的探礦工藝，藉助21世紀的工藝，可以進行尋找和勘探不同的地質工程項目，其中包括礦體，"礦層 "型項目，角礫雲母橄欖管岩，溶洞，空洞，裂面和斷層。總之，任意的工程項目在攙雜介質與項目之間的阻力，區別大約在1.5-2倍。在用垂直電流勘探法尋找碳氫化合物時，在總的地球物理工作綜合中，垂直電流勘探法可以列在地震勘探前面，特別是在很少研究的區域內，用於確定在不同深度處的異常界限。垂直電流勘探最大的遠景套用在世界海的大陸架，被極冰覆蓋的區域，在那裡採用地震勘探不可靠，而採用其它方法成效很少。