基于简单模型的大地电磁测深法薄层识别与约束反演

薄层识别一直是大地电磁测深法(MT)数据反演解释的重点和难点。约束反演能有效提高大地电磁测深对薄层的识别能力,这里采用在井资料约束上覆地层与围岩的电性条件下,进行MT约束反演。通过约束浅部地层,提高对深部地层的反演识别能力,达到对目标层的准确识别与精确探测。通过模型设计与计算,讨论了地电参数约束类型、约束数量、以及测量噪音和测井资料质量对约束反演的影响,得出在井资料约束上覆地层与围岩的电性条件下进行MT约束反演,能有效提高对目标薄层的识别能力,提高资料处理抗噪能力以及加快反演迭代收敛速度等作用,验证了该约束反演的有效性。     

起伏地形三维激电连续介质模型快速反演

为提高起伏地形三维激电数据的反演解释精度和处理效率,笔者开展了连续介质模型快速反演方法研究。针对起伏地形连续电性介质模型,提出了四面体单元电性参数分块线性连续变化的参数化方法。在反演中对模型参数施加光滑和背景约束信息,以提高反演的稳定性和分辨率。通过采用降低反问题的维数、压缩存储线性反演方程各矩阵的元素以及将互换原理和拟牛顿法相结合的方式计算偏导数矩阵等手段,可有效地加快反演的计算速度。最后,为验证反演方法的有效性,对2例地电模型进行反演试算,计算结果表明：反演耗费时间较少,仅迭代6次拟合差便趋于稳定,反演结果能较好地刻画异常体形态,编制的反演解释软件可用于实际生产。     

TEM探测深部煤层上覆多电性层的OCCAM反演

瞬变电磁法（TEM）以其对低阻体反映灵敏而被广泛用于煤矿水文地质勘探中,当煤层埋藏较深,上覆地层纵向上有多种电性层存在时,瞬变电磁法晚期经验公式计算结果已不能反映实际情况。通过深入研究OCCAM反演算法,认为选择使误差目标函数达到最小的正则化参数,在反演迭代步长过大时进行压缩迭代步长的控制方法,以及最光滑的模型约束,可以提高反演分辨率。在瞬变电磁数据处理中使用加入了上述参数、控制和约束的反演技术,经对理论模型数据进行反演,反演结果与模型的电性分布规律吻合,表明算法正确;在华北煤田深部采场的瞬变电磁法探测应用中,OCCAM反演分辨出了煤层上覆多种电性地层,效果较好。      

高密度电法反演分辨率数值模拟与分析

高密度电法在反演过程中,电极距相比电性异常体横向长度过大时,电性异常体在反演中无法得到约束;某电极距下,当电性异常体埋藏深度增加大到一定深度时,在反演中电性异常体也无法得到约束。针对以上两个问题,利用res2dmod正演软件建立模型,再利用res2dinv反演软件对模型进行反演,通过对比分析结果表明:温纳、偶极和微分三种装置分两种情况:如果电极距小于20m模拟条件下,对于埋藏深度为5m且剖面面积不同的电性异常高阻体(异常体电阻率=100Ω·m,围岩电阻率=10Ω·m),横向反演分辨率,温纳装置大于微分和偶极装置;电极距小于12.75m时,微分装置大于偶极装置,电极距大于12.75m时,偶极装置大于微分装置。如果电极距在2m^8m范围内,对于剖面面积为4×4(m2)的电性异常高阻体(异常体电阻率=100Ω·m,围岩电阻率=10Ω·m),其最大约束深度随电极距的增大而先增大后减小;相同电极距下,偶极装置的最大约束深度>微分装置的最大约束深度>温纳装置的最大约束深度。     

定源回线TEM数据的约束反演方法及应用效果

为消除TEM定源回线装置增大接收区域后明显的边框效应,且提高TEM的分层能力,达到提高对不同电性地层精细分辨的目的,采用带约束的正则化反演方法。在反演算法中,拉格朗日因子采用CMD正则化因子的自适应调节方案,自主调整。为保证反演过程的高效、稳定且结果收敛性,使反演模型每一层的厚度按照等对数间隔进行离散,减少矩阵方程的病态性;同时对反演电阻率值采用可行的上下限约束,使迭代的结果不至于出现极值或错值,降低反演的多解性。通过对多层理论模型的计算,证明了约束反演算法的正确性和可靠性,将其用于实测瞬变电磁法勘探数据的反演计算中,反演电阻率纵向分布规律与已知地层电性资料吻合,解释的异常区得到了钻探验证,结果可靠。      

直流电阻率测深二维自适应正则化反演

直流电阻率测深二维反演中,正则化参数的选取影响反演结果分辨率及反演过程稳定性。利用主动约束平衡正则化因子,进行直流电阻率光滑约束最小二乘二维自适应反演,改善直流电阻率测深二维反演的分辨率与稳定性。在反演迭代过程中,正则化因子根据模型参数的空间展布函数进行自适应计算、正则化参数的自适应计算。模拟数据反演结果验证了该方法的有效性与可行性,反演结果能准确地反映地下模型的真实电性结构。     

TEM最简化反演及在研究永久冻土层中的应用

阐述了基于烟圈理论的最简化反演方法和磁源TEM测深一维经验式反演方法,这两种方法可由观测数据直接反演,不需要初始模型。结合中国东北永久冻土层勘查研究课题,对TEM原始探测数据进行了反演解释。两种反演结果对揭示沿剖面横向、纵向的电性层变化,体现了较好的一致性,可为分析、划分不同电性界面的变化趋势提供参考依据。     

时间域航空电磁数据加权横向约束反演

传统的单点一维反演技术处理时间域航空电磁数据得到的电阻率和层厚度容易呈现横向不连续性,导致层界面不光滑。即使相邻测点的反演结果也会出现突变现象,与实际地质情况不符,给解释工作带来困难。笔者针对时间域航空电磁数据空间采样密集、在沉积岩地区工作时地下电性结构横向连续性较好的特点,研究了时间域航空电磁数据参数加权横向约束反演方法。反演时同时考虑数据拟合、相邻测点电阻率和层厚度横向约束以及深度横向约束,利用参数加权来调整对各层模型参数和深度横向光滑度的约束强度。通过对理论和实测数据反演并与传统的单点一维反演结果进行对比,验证了拟二维横向加权约束反演是处理时间域航空电磁数据的有效方法。横向约束反演结果电阻率和层厚度横向光滑连续,层界面清晰。引入参数加权实现对不同参数横向光滑度和连续性的制约,可进一步提高反演解的稳定性。加权因子对反演结果有较大影响,在实际应用中,应该综合考虑地质资料选择合适的加权因子。     

大地电磁数据三维反演技术在隐伏断裂勘察中的应用:以郯庐断裂宿迁段为例

应用音频大地电磁测深法(AMT)对郯庐断裂宿迁段隐伏断裂进行勘察研究,共布设3条AMT剖面,获得61个测深点,并对所获得的AMT数据进行电性主轴分析和维性分析,采用二维反演和三维反演算法,得到了可靠的地电模型。通过基于阻抗张量Groom-Bailey分解方法的电性主轴分析得到,从浅部到深部,电性主轴方向较为一致,约N60°E,这与浅层地质填图资料略有不同(浅表地质资料显示断裂走向约N20°E),这一角度推断为郯庐断裂主断裂或者其分支在地下的走向。应用基于相位张量分解的维性分析,得到郯庐断裂宿迁段在部分深度范围内表现出一定的三维特征,因此单纯采用传统的二维反演方法不能够准确反映地下构造信息,需要同时采用二维反演方法与更先进的三维反演方法对其进行建模来研究隐伏断裂带的产状信息。通过二维反演和三维反演结果对比看出,三维反演能全面反映断裂带的倾向、走向、延伸深度等信息,反演模型更为可靠。最后把三维反演模型垂直切片和水平切片分别与放射性元素探测剖面测得的氡元素异常曲线对比,也得到很好的对应。综上所述,大地电磁数据维性分析和电性主轴分析在隐伏断裂勘查中是非常必要的,对于复杂异常体,三维反演比二维反演能更加全面可靠地反映构造信息。     

一种基于地质模型的电性与速度界面不一致的联合反演方法

当电性与速度界面不一致进行联合反演时,存在参与联合反演的数据不同源的问题,如果做界面一致的假设,会降低反演的可靠性,建立电性与速度统一的反演模型是解决问题的关键.文章分析了地球物理勘探各类目标之间的相互关系,建立以地质模型作为速度和电性联合反演的统一模型,根据地质模型与物性模型、以及地球物理场分布特征的关系,模拟实际地质、地球物理状况,采用基于模式识别的联合反演算法,以直流电测深与地震数据为例进行了模拟实验,实验结果表明:以地质模型作为速度与电性不一致的联合反演统一模型是可行的.     

音频大地电磁约束反演在地层识别中的应用:以哈密盆地为例

覆盖区地质填图是新时期地质填图的重要方向.音频大地电磁法（AMT）是覆盖区地质填图的重要地球物理方法之一,可以为地层和基岩面的刻画提供电性参数的约束.然而,常规的AMT反演无法精确刻画电性异常体的边界,且当缺乏其他地质与地球物理资料约束时,难以进行地质解译.针对此问题,基于数值模拟结果的可行性,利用哈密烟墩戈壁覆盖区的4条实测AMT剖面探讨了AMT约束反演在地层识别中的应用效果.相位张量分析指示研究区浅部（> 1 Hz）电性结构表现为二维特征,深部受三维结构影响;浅部为低阻,深部电阻率逐渐升高.采用不加约束二维反演获得了4条剖面的地下（< 3 km）电性结构.基于研究区的重力异常、地震解译结果、物性和钻孔资料,在二维反演结果上初步划分了渐新统-中新统和侏罗系地层的底界面;进而以这两个界面建立先验模型,并根据物性资料设置电阻率变化范围,进行AMT约束反演,获得了更优化的反演结果以及清晰可靠的渐新统-中新统和侏罗系的底界面.结果显示,研究区渐新统-中新统地层电阻率值略小于10 Ω?m,其底界面平均埋深为120 m;侏罗系电阻率值为10~100Ω?m,其底界面最深可达2 km.基岩面（侏罗系底界面）埋深整体上呈现为东南深、西北浅,这指示哈密烟墩地区中生代以来的沉积中心在东南部;此外,侏罗系地层与下伏的古生界地层存在角度不整合.研究表明,哈密烟墩地区新生代以来可能受到了近南北向应力挤压,在研究区中部形成近东西或北东东向的侏罗系隆凹相间的构造地貌格局.而渐新统-中新统地层底部的不整合面可能反映了后期褶皱构造的影响,这种隆凹作用相伴的褶皱构造可能具有同沉积性质.      

基于分区并行的2.5维海洋可控源电磁法反演研究

这里实现了一种基于分区并行的2.5维海洋可控源电磁反演方法。正演采用基于总场的有限元方法,通过非结构化三角单元模拟复杂地形和倾斜边界,并利用后验误差估计来指示网格细化。为提高反演计算效率,通过将反演区域进行分解实现程序并行化,降低内存需求和计算时间。同时,为了在反演时设置更为合理的初始模型,根据地震解释剖面将反演区域划分为多个层位,每个层位电阻率值作为一个单独参数进行反演,然后将反演结果作为初始模型进行模型空间的OCCAM约束反演。数值算例表明,本反演方法对于薄储层电性边界刻画清晰,具有较高的分辨率。     

鄂尔多斯盆地北缘巴音青格利地段盖层地电结构特征

通过对巴音青格利地段完成的可控源音频大地电磁测深(简称CSAMT)数据的约束反演处理,获得了沉积盖层的电性结构,结合钻孔资料的对比分析,大致查明区内由浅至深主要发育三层地电结构,上部相对高阻电性层主要与下白垩统对应,整体反映为北部与南部薄、中部厚的沉积分布特征;中部相对中低阻电性层主要与中侏罗统直罗组与延安组或延安组对应;下部相对高阻电性层主要与上三叠统延长组对应,小范围分布区内北部,整体反映为由东向西、由北向南倾伏。     

电磁资料在柴达木盆地东部地区石炭系勘探中的应用

以柴达木盆地东部新采集的电磁资料为基础,同时以钻井、地震资料为约束,结合其他勘探资料、重力资料进行柴东地区石炭系综合研究、联合解释。研究过程中,首先对电磁资料进行了前期的预处理和反演,主要采用了一维Bostick反演、一维连续介质反演、二维共轭梯度反演、二维连续介质反演及最优化电性分层等反演技术;而后通过对电磁资料进行联合解释和综合研究,得出了柴达木盆地东部石炭系厚度图、石炭系埋深图等柴东地区综合研究成果;最后利用上述研究成果预测了柴达木盆地东部石炭系含油气有利区带,并且进一步针对柴达木盆地东部石炭系勘探提出了有意义的结论和建议。     

SOTEM一维等效源反演方法

电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)是一种探测深度大、精度高的瞬变电磁工作形式,一维反演是目前SOTEM数据处理解释的主要手段。从电性源瞬变电磁场的扩散理论出发,研究了针对SOTEM的一维等效源反演方法。研究表明,传统的等效源反演方法对于实施近源观测的SOTEM并不完全适用,在早期会造成反演电阻率严重偏离真实值的情况。针对上述情况,提出了采用全期视电阻率进行校正的方法。理论模型的计算和河北某金矿的实际应用表明,经过校正后的反演算法在全期内都能很好地反映地层的真实电性分布。     

音频大地电磁法对隐伏构造的识别与应用——以河南省郑州市老鸦陈周边为例

为探明郑州市及其周边地区隐伏构造的分布情况,在郑州北郊老鸦陈断层东侧布设了一条EW向音频大地电磁(AMT)测线,并对野外数据进行了去噪、主轴旋转、阻抗分析、静态校正等处理。用正则化反演理论方法——非线性共轭梯度法(NLCG)进行二维反演,利用与AMT测线接近平行的地震剖面分层结果对模型进行约束反演,降低了反演的多解性以及NLCG对初始模型的依赖性,最终取得了较好的电性结果。结果表明测线下方分为3层,并有一隐伏构造。结合地质、地球物理资料推断解释,此隐伏构造有可能是一条发育在晚新近系的正断层,亦或为第四系地层与新近系地层的不整合接触面。本文的研究工作为进一步探明城市隐伏构造提供了地球物理及技术手段依据。     

测井约束地震反演分辨率及反演策略探讨

从地震反演的本质出发,分析了测井约束地震反演的分辨率与地震资料本身分辨率之间的关系,探讨了测井约束地震反演的基本策略,指出将地震属性技术、地震地层学研究方法应用于测井约束地震反演可以提高反演效果及可靠性。     

“大塘坡式”锰矿床电法勘探找矿标志与应用效果分析

研究区位于贵州松桃锰矿区,该区锰矿产出于南华裂谷盆地形成过程中的次级拉张、断陷盆地。收集整理的岩石物性资料表明:研究区深部总体呈现为高阻-低阻-高阻的三层电性结构,含锰岩系位于第二电性层、第三电性层的过渡带,确定了电法勘探中的锰矿找矿标志。横跨成锰槽盆的音频大地电磁反演结果显示:成锰槽盆深部电性特征为高阻-低阻-高阻三层电性结构特征,与岩石物性分析结果一致。依据锰矿找矿标志对反演结果进行了地质解释,解释结果与钻井资料揭示的深部结构吻合,验证了反演解释的正确性。     

欧拉反演方法分析及实用技术改进

欧拉反演是重磁资料反演解释的重要方法。在深入研究的基础上,针对欧拉反演存在的问题提出了具体的技术措施:水平梯度滤波准则、距离约束评价准则、聚集度约束评价准则等方法,从而使三维欧拉反演的适用能力得到很大加强,使欧拉反演方法技术进入实用化阶段。     

电性源瞬变电磁法综述

电性源瞬变电磁法(TEM)具有探测深度大、受地形限制小、工作效率高等优点,近些年发展较快,涌现出一系列面向地面、半航空、地—井的电性源瞬变电磁新方法。本文通过回顾近些年国内外出现的新方法,即长偏移距瞬变电磁法(LOTEM)、短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)、多通道瞬变电磁法(MTEM)、电性源半航空瞬变电磁法和电性源地—井瞬变电磁法的研究历史,总结各类方法在正演模拟、系统设计、反演成像和施工方法等方面的研究现状。研究结果表明:LOTEM研究基础丰厚,发展全面,是一种比较成熟的电性源TEM方法;而其他电性源TEM方法虽然取得了一些研究进展,但整体仍处在初步研究阶段,相关技术仍有待进一步提升;LOTEM中有价值的研究内容,如提高数据信噪比、高维反演和联合解释等,可为这些电磁勘探新技术提供借鉴,以期为高效率、高分辨率深部探测提供更多解决方案。