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-16K；TEM-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HZ的JZTEM-15K（HZ）磁探头，另一个是井中测水平分量Hy，Hx及探头姿态（倾角与方位角）的JZTEM-15K（Hx，y）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较高的一种，它的有效面积为200ｍ２，灵敏度大于１μν/ｍT.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。

TEM—250K（P）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TEM—250K相同。探头重约1.3kg，探头全长500mm,探头主体直径50mm,长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系列磁探头中较常用的一种，2002年投产，其谐振频率为70KHZ，其有效面积为2000ｍ２，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。

瞬变电磁法TEM系列磁探头

3，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(10000ｍ２）,与美国GDP-32综合电法仪配备的TEM/3磁探头有效面积(10000ｍ２）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。

图9是TEM-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9是136~142四个点的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

4，TEM-7K磁探头是TEM系列瞬变场磁探头中谐振频率较低的一种，2009年投产，其谐振频率仅为7UH，有效面积达40000ｍ２,灵敏度为220μν/ｍT.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。

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

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-15K（HZ），分为1000米型和2000米型2000米型两种，其二是测井水平分量Hx，Hy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 。并外協生产了六芯聚胺酯测井电缆，直径6.5mm,拉力300kg,长度较大为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米/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。

②2000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-15K（Hz）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10000ｍ

2.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  是JZTEM-15K(Hz)探头在野外实测地--井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400～410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Hx，Hy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2500ｍ２ (Hx，Hy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*方法之一。JZTEM-15K（Hx,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  重  kg,探头测姿态部分直径38mm，长　重  kg,配六芯聚胺酯测井电缆，较大探测深度2000米。图 18是JZTEM-15K（Hx,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。

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