瞬變電磁法TEM系列磁探頭
瞬變電磁法TEM系列磁探頭簡介
我公司長期從事瞬變電磁法磁探頭的研制和生產(chǎn)，目前產(chǎn)品分兩大類。
①地面TEM磁探頭，型號為TEM-250K[包括TEM-250K（P）],TEM-70K;TEM-16K；TEM-7K共四種，解決不同深度的地質(zhì)問題。
②井中三分量TEM磁探頭，型號為JZTEM-15K，安包括二個探頭，其一是測井中垂直分量HZ的JZTEM-15K（HZ）磁探頭，另一個是井中測水平分量Hy，Hx及探頭姿態(tài)（傾角與方位角）的JZTEM-15K（Hx，y）磁探頭。可尋找占孔周圍和井底TEM異常。
上述各型號TEM磁探頭均可與國內(nèi)外大部分瞬變電磁儀配套使用，例美國Zonge公司的GDP-32，加拿大鳳凰公司的V8等綜合電法儀，地科院物探所的IGGETEM-30瞬變電磁儀等。
一、地面TEM磁探頭：
現(xiàn)根據(jù)磁探頭的諧振頻率，由高到低分述如下。
1/TEM-250K磁探頭：
TEM-250K磁探頭是2001年底投產(chǎn)的，其諧振頻率為250KHZ，是TEM系列磁探頭中諧振頻率高的一種，它的有效面積為200ｍ２，靈敏度大于１μν/ｍT.HZ（小于100KHz頻段），重約1.2kg,探頭直徑50mm，長415mm。由于其諧振頻率較高，適用于解決淺部地質(zhì)問題，在礦產(chǎn)地質(zhì)、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中均可應用。TEM-250K磁探頭具有靈敏度較高，線性好，噪聲低，重量輕等特點，是瞬變電磁法解決淺部地質(zhì)問題的理想磁探頭。探頭外觀見圖1，幅頻特性曲線見圖2。
TEM—250K（P）探頭是在TEM-250K磁探頭的基礎(chǔ)上在探頭頂部增加屏蔽層，并將供電電池也放在探頭頂部，在坑道內(nèi)使用時可減少目的層對面地層的影響，其主要性能與TEM—250K相同。探頭重約1.3kg，探頭全長500mm,探頭主體直徑50mm,長300mm，屏蔽筒直徑75mm，長200mm。外觀見圖3，幅頻特性曲線見圖4。
2/TEM-70K磁探頭是TEM系列磁探頭中常用的一種，2002年投產(chǎn)，其諧振頻率為70KHZ，其有效面積為2000ｍ２，靈敏度大于10μν/nT.Hz（≤40KHZ頻段），重約１.3kg,直徑60mm，長510mm，由于其頻段適中，高低頻兼顧，適用于解決中、淺部地質(zhì)問題，在礦產(chǎn)地質(zhì)、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中均可應用，TEM-70K磁探頭具有靈敏度較高，線性好，輸出動態(tài)范圍大，重量輕等特點，是瞬變電磁法常用的磁探頭，其性價比較高。外觀見圖5，幅頻特性見圖6。
3，研制的TEM-16K磁探頭是TEM系列瞬變場磁探頭中諧振頻率較低的一種，2011年底投產(chǎn)，其諧振頻率為16KHZ，有效面積為（10000ｍ２）,與美國GDP-32綜合電法儀配備的TEM/3磁探頭有效面積（10000ｍ２）相同，靈敏度大于55μν/nT.Hz（ƒ≤10Kz頻段），重約２kg（帶電池），探頭全長880mm，主體直徑50mm，探頭前部電源及放大器盒140×93×55mm.TEM-16K磁探頭具有體積小，重量輕，靈敏度高，噪聲小，線性段長，雙端輸出，動態(tài)范圍大等特點，它采用特殊輸出電路，驅(qū)動能力特強，輸出電纜長達100米時信號失真很小（見附表），在野外作業(yè)搬站時，可以實現(xiàn)儀器不動，只移動探頭進行測量，這樣可以提高效率或?qū)崿F(xiàn)多個探頭同時在不同地點測量。TEM-16K探頭適用于解決中、深部地質(zhì)問題，是瞬變電磁法尋找中、深部礦體的有力工具。外觀見圖7，幅頻特性見圖8。
圖9是TEM-16K探頭與美國GDP-32綜合電法儀配備的TEM/3磁探頭在河北某地的對比資料，測量儀器為GDP-32，在同一條剖面上共測24個測點，圖9是136~142四個點的TEM曲線對比圖。（備有詳細資料，需要者請備U盤）。
TEM-16K磁探頭與美國GDP-32配的TEM/3磁探頭實測TEM曲線對比
4，TEM-7K磁探頭是TEM系列瞬變場磁探頭中諧振頻率低的一種，2009年投產(chǎn)，其諧振頻率僅為7UH，有效面積達40000ｍ２,靈敏度為220μν/ｍT.HZ（ƒ≤4 KZ），重量為4.2kg（帶電池），全長1mm,前部為為65mm×120mm方盒，后部為直徑60mmABS管，TEM-7K磁探頭具有靈敏度高，噪聲低，線性好，雙端輸出，適用于解決中、深部礦產(chǎn)地質(zhì)、地熱等，是瞬變電磁法尋找深部礦體的有力工具。外觀見圖10，幅頻特性見圖11。
圖12是用GDP-32綜合電法儀在同一測點，用TEM-7K與GDP-32的TEM/3磁探頭的對比結(jié)果（如需原始測量數(shù)據(jù)，請備U盤）。
圖13是TEM-7K磁探頭與其它 探頭的對比資料。
二、井中TEM三分量磁探頭JZTEM-15K：
井中TEM三分量磁探頭由兩個探頭組成，其一是測井中垂直分量Hz（井軸分量）探頭，型號為JZTEM-15K（HZ），分為1000米型和2000米型2000米型兩種，其二是測井水平分量Hx，Hy探頭，同時測量井中探頭姿態(tài)（傾角與方位角），型號為JZTEM-15K （Hx,y ）.井中水平探頭只有2000米型的一種。垂直分量探頭可單獨使用，也可與水平探頭聯(lián)合使用進行井中三分量TEM測量。
為了配合井中TEM測量，我公司專門設(shè)計生產(chǎn)了手搖1000米型絞車，體積長45×寬65×高75cm重量約55kg,外觀見圖14 。并外協(xié)生產(chǎn)了六芯聚胺酯測井電纜，直徑6.5mm,拉力300kg,長度大為2000米（需預訂）。
同時外協(xié)生產(chǎn)了適用六芯聚胺酯測井電纜的自動排纜電動絞車（用Ac220V電源），有1000米型和2000米型二種（需預訂）。
? 1000米型自動排纜絞車，可配1000米直徑6.5mm,拉力300kg的六芯聚胺酯測井電纜，具有自動/手動、恒速控制、點測/連測，深度校正功能。速度范圍：0~30米/分鐘。工作電源：交流220V±10%，50Hz，凈重110kg,體積：860mm×600mm×700mm（長×寬×高）。帶井口滑輪及連接井下儀的接頭。外觀見圖。
②2000米型自動排纜絞車，可配2000米直徑6.5mm，拉力300kg的六芯聚胺酯測井電纜，性能同1000米型，凈重140kg（不含電纜），體積1020mm×700mm×550mm（長×寬×高）,外觀見圖。
1. JZTEM-15K（Hz）磁探頭是井中三分量TEM探頭中專門測量垂直分量（井軸分量）的探頭。它可以與水平探頭聯(lián)合使用，也可以單獨使用，占國內(nèi)外各種TEM儀器配合可進行地-井瞬變電磁法測量，以便檢查或發(fā)現(xiàn)鉆孔未打到的旁側(cè)異常或井底異常。測量井深分1000米和2000米二種（1000米探頭2011年已小量生產(chǎn)）。1000米的井中探頭已進行過15Mpa打壓試驗，2000米的井中探頭已進行過30Mpa，溫度85º的打壓試驗，探頭外徑為38mm，適用于一般小口徑鉆孔。
JZTEM-15K（Hz）井中垂直分量Hz磁探頭的諧振頻率為15KHz,有效面積為10000ｍ２,重量5kg,直徑38mm，長1640mm（不包括連接電纜通用接頭）。該磁探頭具有靈敏度高，噪聲小，線性段長，雙端輸出，驅(qū)動能力強等特點，是瞬變電磁法發(fā)現(xiàn)井中旁測異常和井底異常的有力手段，拓寬了瞬變電磁法的應用范圍，是解決較復雜地質(zhì)問題的有力工具。，外觀見圖15 幅頻特性見圖16。
圖 一 是JZTEM-15K（Hz）探頭在野外實測地--井TEM五方位資料。
地—井TEM系統(tǒng)JZTEM-15K垂直分量探頭下井試驗
一、試驗孔概況：選擇在江蘇省某地ZK1孔進行地—井TEM系統(tǒng)試驗，終孔深度約500米，鉆孔附近地形較平坦，沒有明顯的電磁干擾源。據(jù)收集到的地質(zhì)資料顯示，該區(qū)地層總體呈水平層狀，走向約北西330 °。ZK1孔電阻率和激電測井曲線見圖1，在400～410米深度段顯示明顯的低阻高極化特征。
二、100m×100m五方位測量：井口至井底全程測量，點距5米，異常段（400m-420m）加密至2米，發(fā)射時基10ms,下降沿500μs，發(fā)射電流10安培。測量設(shè)備：IGGE TEM-30A瞬變電磁儀，JZTEM-15K井下探頭，JC-1000A自動排纜絞車。
三、結(jié)論：實測響應曲線的異常深度與鉆孔資料基本相符。
1. JZTEM-15K（Hx,y）磁探頭是井中TEM三分量磁探頭中測量水平分量水平分量Hx，Hy及探頭在井中姿態(tài)（傾角與方位角）的探頭，其諧振頻率為15KHz，有效面積為2500ｍ２ （Hx，Hy相同），探頭外徑38mm,它分二部分，探頭下部是水平分量測量線圈、放大器及電源，上部為測量探頭在井中姿態(tài)的傳感器及電源，這二部分運輸時是分開的，到井場后組裝成一體下井。該水平探頭與JZTEM-15K（Hz）垂直分量探頭配合可進行井中三分量TEM測量，可更有效的確定井旁異常和井底異常的空間位置，井中三分量瞬變電磁法是目前尋找深部礦體較先進的方法之一。JZTEM-15K（Hx,y）已基本完成室內(nèi)測試，其主要技術(shù)指標與加拿大克隆公司的PEM井中三分量探頭相近，即將投產(chǎn)。探頭的水平線圈部分直徑38mm，長 重 kg,探頭測姿態(tài)部分直徑38mm，長 重 kg,配六芯聚胺酯測井電纜，大探測深度2000米。圖 18是JZTEM-15K（Hx,y）水平探頭與加拿大克隆公司的PEM井中水平分量探頭的幅頻特性曲線對比圖。
外觀見圖17。
探頭對比數(shù)據(jù)（無電纜）
蘭線：進口PEM水平線圈、原裝放大器
綠線：進口PEM水平線圈、配自己研制放大器
黃線：JZTEM-15K（Hx,y）自制水平探頭Hx分量、No6副放大器
紅線：JZTEM-15K（Hx,y）自制水平探頭Hy分量、No6主放大器
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