基于遗传算法的地震面波和大地电磁数据一维联合反演算法研究

利用快速标量传递算法进行了一维层状模型的地震面波频散曲线正演计算,得到了基阶频散曲线;利用传统方法对一维层状模型进行了大地电磁正演计算,得到大地电磁的视电阻率曲线数据和相位数据。利用遗传算法对合成数据分别进行了单独反演和联合反演,得到拟合差分布图来分析两种数据的兼容性并研究联合反演的可行性。通过对比单独反演和联合反演的结果,可以看出地震面波频散曲线和大地电磁数据的联合反演结果较之单方法的反演结果要更加精确,收敛速度更快,两种数据的耦合情况较好,同时联合反演能够有效地限制多解性。     

基于最小构造模型的地空瞬变电磁一维正反演技术研究

地空瞬变电磁法(Ground-airborne transient electromagnetic method)是一种新兴的物探方法,其探测范围大,工作效率高,在地形复杂的区域有着传统物探方法无法比拟的优势。这里通过对地空瞬变电磁的一维正演问题的研究,采用Hankel变换、Gauss积分和频-时转换实现了地空瞬变电磁时间域响应正演计算,通过解析解和数值解的对比验证了正演方法的准确性和稳定性,并研究了其响应特征。利用最小构造模型约束下的自适应正则化反演方法,进行了地空瞬变电磁法反演模拟研究,证实了该方法对低阻层的反映比较真实,对高阻层的反映略有误差的特点。最后用该方法对某滑坡实测数据进行了反演解释,反演结果与工区地质情况符合较好。     

海水电阻率分层对海洋CSEM电磁响应的影响研究

海洋频率域可控源电磁法作为海底石油勘探一项新的技术手段,在深海油气勘探中已经取得许多成功的实例。但是,目前在海底地层电磁正演、反演技术中,很少考虑上部海水的电阻率分层对接收数据的影响。这里利用海洋电磁一维正演程序,研究了海水分层情况对理论数据的影响。通过比较分析,可以发现考虑海水电阻率分层对海洋电磁响应有较强的影响,因此,在实际海洋正反演过程中,海水电阻率层应该与地下地层一起参与反演解释,才能提高整体反演解释精度。     

CSAMT在巴音戈壁盆地铀储层识别中的应用

在电磁法数值模拟中,正演模拟是认识各种地电条件下的大地电磁响应特征的良好途径,模型正演得到的结论,对于资料处理、反演、解释具有积极的指导作用。通过在巴音戈壁盆地开展可控源音频大地电磁测量(CSAMT),结合巴音戈壁盆地已知钻孔资料,建立了初始地电模型,进行模型正演计算得出正演数据,通过对正演数据进行反演计算,确定合理的反演模型和反演参数,提高资料反演的准确性,最后根据对实测数据的反演计算、资料解释、综合分析结果,推断研究区铀储层巴音戈壁组的空间展布特征,解释结果得到钻孔资料的验证,在砂岩型铀矿勘查中取得较好的效果。     

回线源瞬变电磁法的一维Occam反演

基于Dipole 1D一维正演程序和Occam算法开发了回线源瞬变电磁法一维反演程序,并以四层介质模型验证了其正确性。对于倾斜界面模型,待反演数据由时域矢量有限单元法三维正演计算,通过对比实际模型和等效模型的反演结果,说明了一维反演可直接应用于此类情形。最后,开展了那仁宝力格煤田玄武岩深部探测案例研究。在反演电阻率断面图中,玄武岩整体形态呈"锅底状",与多个钻孔资料吻合良好,进一步验证了该反演程序的正确性。     

基于磁导率的频率域航空电磁法双频反演方法

以往的频率域航空电磁法数据反演方法中,通常在模型中以真空磁导率代替介质磁导率,忽略了磁性层影响。但在高磁性区域,这样做将会导致计算电阻率值偏高。针对这一问题,首先根据层状介质模型研究了考虑磁导率和电阻率因素条件下的电磁场正演计算方法,并且分析了不同磁性介质对频率域电磁响应的影响规律。在此基础上,提出了磁导率和电阻率的双频反演方法,电阻率是通过2个频率的虚分量之比计算得到的,计算结果更加可靠,提高了磁性区域视电阻率填图的精度。通过对模型计算和实测数据进行反演计算,表明这种方法具有较高的反演精度,为强磁性区域航空电磁法视电阻率填图提了供一种行之有效的反演方法。     

多辐射场源地空瞬变电磁一维反演方法研究

地空瞬变电磁法融合了地面与航空瞬变电磁的方法原理与观测模式,将发射源置于地表,并利用航空器在空中接收响应信号。因此,地空瞬变电磁法同时具有地面装置大测深、高信噪的优势以及航空装置中采集高效的优势。先有研究偏重于单一辐射源,忽略了多辐射场源在勘探深度与信噪比上的优势。因此需要研究适用于多辐射场源地空装置的数据解释方法。在解决多辐射场源地空瞬变电磁正演问题之后,以Occam反演理论为基础,对多辐射场源地空瞬变电磁一维反演进行研究。首先要构建目标函数,本文通过引入拉格朗日乘子,将数据拟合差及模型粗糙度组合起来进而构建目标函数;其次解决灵敏度矩阵的构建问题。模型计算结果表明本文多辐射场源地空瞬变电磁法一维反演算法的有效性,可为三维反演与精细解释提供良好的基础。通过对典型模型的反演计算,从其理论模型及反演结果的对比可以看出,Occam反演方法可以应用到多辐射场源地空瞬变电磁系统中,为多辐射场源地空瞬变电磁解释增加了新途径。     

基于全区视电阻率的瞬变电磁一维Occam反演中雅克比矩阵的解析算法

在目前的工程应用中,瞬变电磁测深一维反演结果依然是地质解释的重要依据。为提高一维反演的计算效率和计算精度,解析推导出一维正演的雅克比矩阵就非常必要。本文详细推导了中心回线装置下瞬变电磁一维正演全区视电阻率的雅克比矩阵的解析计算公式,并通过Occam反演测试理论模型和实测数据,证明该推导正确,值得采用。     

三分量定源瞬变电磁解释技术及其在金属矿区的实验

目前的瞬变电磁仪器已经为三分量瞬变电磁解释提供了硬件基础,但瞬变电磁的实用解释技术仍局限于对垂直分量的解释或一些简单近似技术。为充分利用三分量数据,进一步提高定源瞬变电磁方法的分辨率,针对定源瞬变电磁装置给出三分量全域视电阻率定义和三分量联合一维反演的方法。在进行全域视电阻率定义时,利用迭代求取反函数值的方法替代直接求取反函数的过程;引入三分量瞬变电磁数据的权重以构建联合三分量数据的目标函数,利用可行域法实现三分量联合一维瞬变电磁反演;最后将三分量解释算法分别应用在模型计算和金属矿的实际勘查资料上,以检验其有效性。模型试验和实际资料处理结果表明,三分量解释方法能够利用更多的瞬变电磁数据,获得更高分辨率的处理结果,且具有较快的计算速度。     

地下瞬变电磁法一维反演

瞬变电磁法在地下工程中得到了广泛地应用,但目前地下瞬变电磁的解释方法却仍主要沿用地面勘探的理论。为了进一步提高地下瞬变电磁法的解释精度,介绍一种带约束一维反演方法。基本思想是利用电偶极子等效方法进行地下瞬变电磁正演,并合理构建目标函数,利用阻尼最小二乘法进行带约束反演。首先将回线源看成是多个电偶极子产生的场的叠加,利用偶极子叠加的原理求取回线的电磁响应,并进行全域视电阻率定义,以此建立反演的初始地电模型,最后利用阻尼最小二乘法实现地下瞬变电磁数据的带约束反演。利用带约束反演方法进行数据测试,取得了较好的效果。     

基于Debye模型的时间域航空电磁激电效应正演模拟

时间域航空电磁法是一种高效的地球物理勘查方法。由于激电效应的存在,晚期道电磁数据经常会出现符号反转现象。此时,传统的不考虑激电效应的成像和反演方法无法恢复地下真实电性结构,因此需要开发含激电效应的电磁正反演模拟技术。本文提出了一种基于非结构有限元的时间域航空电磁激电效应三维正演算法。为描述介质的激电效应,引入Debye模型,利用频时转换将其变成时间域导数形式,进而采用无条件稳定的二阶后推欧拉方法进行时间离散。之后,采用基于非结构四面体网格的矢量有限元法,对麦克斯韦方程进行空间离散,实现含激电效应的时间域航空电磁正演问题求解。通过与均匀半空间模型的一维半解析解进行对比,验证了该算法的准确性。最后,计算了半空间和三维地质体具有不同极化条件时的电磁响应,发现可以根据航空电磁响应曲线的衰减特征,有效识别围岩及异常体的极化特征。此外,激电参数对时间域航空电磁系统的影响特征研究表明,地质体电阻率越高或者充电率越强,极化效应影响越严重。     

频率域海底电磁法三维正演研究

为了研究频率域海底电磁法在油气勘探中的可行性,根据海底电磁法的观测特点,建立海底三维地电模型,采用频率域FDTD三维正演模拟程序,计算不同参数时频率域电磁响应,获得了不同模型、不同频率下电磁场的响应。     

发射电流波形对瞬变电磁一维正反演的影响

本研究实现了考虑发射电流波形的瞬变电磁一维正反演算法。正演采用矩形回线源,通过Duhamel积分计算梯形波的感应电压;反演采用Occam反演方案,得到一个光滑的层状反演结果模型。理论模型合成算例的计算结果表明：上升沿时间、持续时间和下降沿时间不同程度地影响了垂直磁感应强度对时间的偏导数(dB/dt)响应以及电阻率反演结果。理论模型的正演结果显示,上升沿时间、持续时间和下降沿时间分别主要影响晚期、中晚期和早期的瞬变电磁响应,并且取值越大影响越大。理论模型合成数据的反演算例显示,不同上升沿时间对反演结果几乎没有影响,而下降沿时间和持续时间分别影响浅部和深部的反演结果。     

井中重力矢量数据联合反演研究

井中重力矢量测量可以近距离感知地下目标体,获得地质体不同方向的重力异常特征,提高地下介质的纵向分辨率.这里首先基于点元法实现了井中重力矢量正演,通过模型正演计算,分析了井中三分量重力异常响应特征,然后基于相关性搜索的黄金分割算法实现了井中重力矢量联合反演,通过模型反演分析了井中重力不同分量数据联合反演的效果,验证了反演...     

矩形大定源瞬变测深数据模型约束反演

利用一维光滑模型约束反演对矩形大定源回线的数据进行反演,大定源回线瞬变电磁响应采用计算速度很快的小方形回线等效叠加方法获得.光滑模型反演分别采用基于平坦约束和光滑约束进行,通过对层状模型理论的垂直磁场感应电动势数据和实际数据进行反演,结果表明,采用光滑模型约束,能较稳定地获得地下电阻率的合理分布.     

基于GPU的航空瞬变电磁法响应模拟

针对航空瞬变电磁法正演算法结构与GPU的并行性运算相结合,推导出了航空瞬变电磁法一维正演公式,在2007年NVIDIA公司推出的CUDA平台上实现了一维正演算法在GPU上的调用。为验证CUDA C语言程序的正确性,设计了几个模型,并与C代码模拟的响应做了对比,结果表明,基于GPU的CUDA C代码所编的程序在航空瞬变电磁法的模拟中拥有明显优势,速度提高非常明显,在复杂的地球物理学模型计算和反演中,拥有巨大的发展潜力。     

海洋可控源电磁法数值滤波解及算例

讨论了海洋可控源电磁法水平电偶极子源发射时电磁场的正演计算问题,采用Guptasarma线性数值滤波公式求解。对比验证了两组Guptasarma滤波系数的计算精度,分析了电场表达式核函数的变化规律。模型算例表明,高阻薄层的存在能使电场响应增强,若要提高海洋可控源电磁法对浅部高阻薄层的分辨能力,应增大发射电流的频率并采用短偏移距测量。振幅随偏移距变化曲线同样表明该方法对高阻水平薄层有较高的分辨率,适用于高阻油气藏的识别,这些都说明开展一维正演问题的研究,可以了解地质体的电磁响应特征及变化规律,为野外资料的反演解释奠定基础。     

考虑IP效应的可控源电磁法电磁响应畸变分析

在野外观测的频率域电磁法的电磁场响应,不仅包含电磁感应响应也含有激发极化(IP)响应。为对IP效应引起的电磁场响应畸变进行分析,首先在纯电磁感应有限长导线源E_x、H_y、H_z电磁场响应表达式的基础上引入Cole-Cole模型,其次设置不同的地电模型,分别对含IP效应、纯电磁感应的有限长导线源频率域电磁法进行一维正演。通过理论模拟结果表明,加入IP效应后电磁场响应会产生畸变,随着极化层埋深的增加,响应畸变出现在更低的频率处,同时受IP效应的影响减弱。根据计算的最大相对异常值可知,水平电场E_x对极化层最为灵敏,而水平磁场H_y对深部极化层的反映能力最弱。     

TEM正演响应计算的几种频-时域转换方法对比

在瞬变电磁的一维正演响应模拟中,常用的方法是先在频率域中求解,之后将结果转换到时间域。但该方法在晚期的计算精度通常不高,因此,使用5种频-时域转换方法(正、余弦变换的数值滤波算法,G-S逆拉普拉斯算法、正、余弦变换的折线逼近法)进行了计算,与解析解对比,得出余弦变换的数值滤波算法在晚期计算中精度最高的结论,并对这五种转换方法产生误差问题的原因进行了讨论和分析。本研究有利于瞬变电磁一维正演响应的高精度计算,使其在多维计算中得到更好的应用。     

半航空时间域电磁数据一维自适应正则化反演

半航空时间域电磁法集成了地面和航空电磁法各自的优势,不仅容易实现大发射磁矩,增大勘探深度,同时还可以提高勘探效率。但是由于半航空时间域电磁法在测量过程中,收、发距会发生变化,因此与地面和航空电磁法相比,其数据处理与反演解释更加困难。以长导线电性源半航空电磁法为例,将自适应正则化反演算法应用于半航空时间域电磁数据反演中。首先给出最平缓模型约束条件下的半航空时间域电磁数据自适应正则化反演算法,并引入并行技术实现了该反演算法的并行计算;然后对两种三层地电模型和一种六层地电模型的理论电磁响应加高斯白噪声后的数据进行反演计算;最后对其反演结果和并行计算的效率进行了详细地分析与讨论。实验结果分析表明:自适应正则化反演算法是一种有效的半航空时间域电磁数据反演解释方法,该方法具有很好的收敛性和稳定性;自适应正则化反演算法并行计算能大大减少反演计算时间,提高反演效率。