三维大地电磁激电效应特征研究

在积分方程法的大地电磁三维正演模拟中引入Cole-Cole模型研究激电效应特征,对均匀半空间中存在极化体时的三维大地电磁测深响应进行了理论计算,分析了极化参数的影响规律.结果表明:激电效应使观测视电阻率值变低;地下高阻极化体比低阻极化体的激电效应强,特别是极化率大的高阻极化体对大地电磁响应影响大,使观测结果出现假异常.     

时间域航空电磁法激电效应对电磁扩散的影响

由于激发极化效应的影响,时间域航空电磁晚期道信号经常会出现变号现象.基于电阻率的传统反演方法无法对变号数据进行正确反演,因此通常在数据处理中予以剔除.为深入了解极化介质的电磁扩散特征,认识航空瞬变电磁负响应的产生机理,本文研究时间域航空电磁系统的电磁扩散特征.我们以均匀极化、非极化半空间及层状介质模型为例,通过直接积分的方法求解频率域电场响应,并由欧姆定律得到电流响应,再经过汉克尔变换得到时间域电流响应.通过研究电流随时间在地下极化介质中的传播特征研究电磁扩散过程;通过对比不同激电参数对电磁扩散的影响,研究极化介质中感应电流与极化电流的扩散规律,从而合理地解释极化介质中负响应的产生机理.基于本文研究和分析结果,可加深对时间域航空电磁法中激电效应的认识.     

基于油气藏两种极化模式的海洋可控源电磁法激电效应研究

海洋可控源电磁法(MCSEM)已日益成为海洋油气勘探的重要方法,但在传统MCSEM的数值模拟和反演解释中,通常考虑的是非极化海底介质模型,这与油气藏会产生激电效应的实际情况并不相符.在前人的研究基础上,本文总结了油气藏产生激电效应的两种模式:外生黄铁矿极化模式和油气藏自身极化模式.在典型的海洋4层地电模型基础上,本文设计了包含外生黄铁矿的海洋6层地电模型.基于这两种模型,通过推导MCSEM一维正演公式,引入Cole-Cole模型,本文分别计算了上述两种极化模式下MCSEM的激电响应,分析了各参数对两种模式下激电响应的影响特征,并对两种极化模式共同作用所产生的激电效应特征做了分析.结果表明,外生黄铁矿极化和油气层自身极化都会产生较明显的激电效应,而激电效应的强弱与观测频率、模型参数和激电参数有关.在相同的激电参数下,外生黄铁矿极化所产生激电效应的影响主要集中在小收发距处,而油气层自身极化所产生的激电效应则主要影响较大收发距处的场值.两种极化模式共同作用的效果相当于两种极化模式分别作用时的叠加.     

含激电效应的CSAMT一维正演研究

地电体对频率域电磁波激发源的响应为电磁感应和激电效应的综合响应.传统CSAMT法进行数据正反演时认为大地介质电阻率是与频率无关的实数,而实际上因为激电效应,地下可极化体的电阻率是一个与频率相关的复数.为推进二者总体响应研究,并扩展激电法的应用范围,同时提高电磁法勘探的精度,本文基于Dias模型,以复电阻率代替不考虑地电体极化效应的直流电阻率,对CSAMT场源一维层状模型进行了正演模拟,为提取CSAMT信号中所含激电信息提供理论基础.结果表明,考虑激电参数后,视电阻率及相位响应曲线出现明显异常（包括远场、过渡场、近场）;极化前后振幅比值异常峰值、相位差值异常峰值可直观体现激电异常;异常峰值与极化层层厚、埋深以及电阻率变化有连续的对应关系.认为从频率域电磁法信号中提取激电信息有乐观的前景.     

考虑面极化效应时谐变电磁场的计算和模拟相似准则

根据频率域激发极化法（以下简称激电）的现有实验资料,导出了包括面极化激电效应和电磁效应的定解条件,提出了从Maxwell方程组出发同时考虑电法两大效应时谐变电磁场的计算方法。在此基础上讨论了电法的模拟相似准则。     

大功率激电测深法寻找焦家式深部金矿床的试验应用研究

利用大功率的激电测深法可以寻找焦家式深部金 矿。首先,由物理和数学推导建立多层极化体的数 理模型,其数理模型产生的极化场可由多层若干 个极化单元场相叠加而成。由多次去除极化单元 场的原理而导出大功率激电测深资料进行消除浅 部强激电干扰异常的数据处理公式,从而突出了 深部矿床的激电异常。并利用处理后的激电测深 曲线,定量求取了深部金矿蚀变矿化带的顶界面 埋深。     

从CSAMT信号中提取IP信息探讨

CSAMT信号数据进行反演时,认为电阻率是一个与频率无关的实数,而实际上因为激电效应,地下可极化体的电阻率是一个与频率有关的复数.从CSAMT信号中提取激电信息可以加大激电法的使用范围,并可以提高CSAMT法勘探的精度.本文总结了国内外在这方面研究现状,介绍了从CSAMT法信号中提取激电信息的基本原理,并提出了未来值得深入研究的几个方面.     

二维激电中梯数据磁类比拟合反演研究

本文通过柯尔-柯尔模型研究地下不同几何参数的极化椭球体在地表的中梯双频激电响应,从而了解不同产状极化体产生极化率的特征,便于后期交互建模。由理论推导可知,任何具有激发极化特征的地质体在地表产生的激电异常都可近似为一个地下电偶极子的三维空间积分,这个积分形式与磁场正演计算公式一致,这意味着我们可以用解释磁法异常的方法解释激电异常,即磁类比法。只要根据先验信息实时改变模型,使激电正演得到的曲线与实测激电曲线逼近,当拟合差小于均方误差时,我们将最后一次模型近似看作是真实模型,由此获得地下极化体的顶埋深、倾角和几何大小等空间参数。实测数据测试表明,这种磁类比人机交互方法加入矿体的一些已知信息后,其拟合反演结果比自动反演更具合理性。      

不含金属矿物的饱和多孔介质激发极化机理与模型综述

实验室研究发现不含金属矿物的饱和多孔介质激发极化参数受岩石物理特性影响,建立岩心尺度的低频(<10⁶ Hz)复电导率与孔隙结构参数、流体属性等因素之间的定量关系对解释激发极化数据具有重要指导意义.然而,产生激发极化效应的原因还未形成统一的物理/化学过程认识,现有理论未能完全解释激发极化数据,激电参数与多孔介质结构参数之间的定量关系缺少深入的机理研究.为此,本文首先阐述了双电层理论和用以解释激发极化效应的机理,包括Stern层极化、膜极化、Maxwell-Wagner极化和动电效应等;其次,总结了现有激发极化模型研究的最新进展,包括等效电路模型、Stern层极化模型、膜极化模型、等效介质模型等.综述表明：(1)低频激发极化效应的微观机理仍未达成统一认知,在特定条件下,膜极化模型与Stern层极化模型都能解释低频激发极化数据;(2)特征弛豫时间受孔径或粒径控制仍存在争议.     

基于自适应有限元的2.5D海洋可控源电磁场激电效应特征研究

油气藏自身会产生激电效应,明确海洋可控源电磁场激电效应特征非常重要。本文基于自适应有限元方法实现了带激电效应的2.5D海洋可控源频率域电磁场正演。采用非结构化三角网格单元剖分地电模型,可以模拟任意起伏地形和复杂地电构造。利用Cole-Cole模型表述油气藏的激电效应,实现了考虑激电效应的海洋电磁复电阻率正演算法。将本文的计算结果与已发表的一维模型结果对比,检验了本文算法的正确性。最后,设计了不同的极化模型,针对不同的场源方位角、激电参数和地形,计算了的电磁场响应结果,分析了激电效应对海洋可控源电磁场的影响规律,结果表明油气藏的激电效应和海底地形对海洋可控源电磁场有一定的影响。     

电偶源频率电磁测深激发极化效应研究

本文研究含激电效应(IP)电偶源频率电磁测深问题.首先,通过对电偶源频率电磁测深电磁场分量分辨率的分析,提出利用电场Ex分量提取IP信息的合理性;然后,给出了同时存在激电和电磁效应时的理论计算公式和算法,对一些典型地电断面进行理论计算并对计算结果进行分析;最后,提出提取IP信息的几种可能方案.这些工作不仅为野外实测资料...     

基于STM32和LabVIEW的双频激电信号采集系统设计

本文将LabVIEW与基于32位ARM单片机的数据采集电路结合,研究实现了一种高精度、多功能的双频激电信号采集系统.激电信号被采集系统接收后,经信号调理进入模数转换电路转换为数字信号,由USB接口送入基于LabVIEW软件平台的上位机中.上位机对该信号进行滤波选频、幅值测量、频谱分析、幅频率计算等处理,得到目标参数,同时还具有绘图、保存、查看等功能.本文就双频激电信号采集进行了阻容网络模拟实验,先用公式计算出理论视幅频率值,然后搭建电路进行实测.实验结果表明,该采集系统对双频激电信号采集的视幅频率测量误差小、精度高,具有良好的测量效果.     

Numerical simulation of the crustal stress field by using data of deep geophysical exploration in the northern part of North China

ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｒｕｓｔａｌｓｔｒｅｓｆｉｅｌｄｂｙｕｓｉｎｇｄａｔａｏｆｄｅｐｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｎｏｒｔｈｅｒｎｐａｒｔｏｆＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＣＨＡＮＧＱＵＡＮＬＩＵ（刘...     

A Method to Remove Electromagnetic Coupling from Induced Polarization Data for an "Exponential" Earth Model

--The electromagnetic (EM) coupling effect in induced polarization (IP) data is an important problem. In many works it has been computed only considering homogeneous or layered earth models with discretely uniform conductivity. In this study, an algorithm has been developed to compute the EM coupling effect in IP data measured on the earth, whose conductivity varies (increases or decreases) exponentially with depth. The EM coupling effects for Percent Frequency Effect (PFE) and phase data are computed for a dipole-dipole array with different separations, however the method can be applied to any electrode array. The results obtained for the cases of increasing and decreasing conductivity as a function of depth indicate that the EM coupling effect strongly depends on the subsurface resistivity and the dipole length. Here an "exponential" earth model is considered to remove EM coupling from the IP data in frequency and phase domain. For this purpose, first, the region of pseudo-section is divided into segments, and within each segment a typical average apparent resistivity („_a) curve is constructed. An exponential conductivity model is fitted to average „_a data. The conductivity model is then used to compute EM responses. Next the data are corrected for the EM coupling contribution. This decoupling process is applied to field data from a galenite-pyrite mineralization area at the Dolluk site, in western Turkey. The results from the decoupling method developed here are compared with other techniques.     

Two-dimensional inversion of spectral induced polarization data using MPI parallel algorithm in data space

Traditional two-dimensional (2D) complex resistivity forward modeling is based on Poisson’s equation but spectral induced polarization (SIP) data are the coproducts of the induced polarization (IP) and the electromagnetic induction (EMI) effects. This is especially true under high frequencies, where the EMI effect can exceed the IP effect. 2D inversion that only considers the IP effect reduces the reliability of the inversion data. In this paper, we derive differential equations using Maxwell’s equations. With the introduction of the Cole–Cole model, we use the finite-element method to conduct 2D SIP forward modeling that considers the EMI and IP effects simultaneously. The data-space Occam method, in which different constraints to the model smoothness and parametric boundaries are introduced, is then used to simultaneously obtain the four parameters of the Cole—Cole model using multi-array electric field data. This approach not only improves the stability of the inversion but also significantly reduces the solution ambiguity. To improve the computational efficiency, message passing interface programming was used to accelerate the 2D SIP forward modeling and inversion. Synthetic datasets were tested using both serial and parallel algorithms, and the tests suggest that the proposed parallel algorithm is robust and efficient.     

激发极化法基础理论研究——确定二次极化电流的新方法

本文提出一种通过测磁场确定面极化和体极化介质中二次极化电流的新方法.它与以往测电场的方法有所不同.当时域单向长脉冲激发电流通过面极化和体极化介质时,便在其表面和内部产生激发极化效应.在通电时间内和断电后的放电过程中,若极化介质内产生了二次极化电流,它必将在周围产生二次磁场.我们通过观测二次磁场可靠地确定了介质中二次电流的存在与否和量值大小以及矢量方向等重要内容.本文除给出一些实验结果外,还给出了实例.多年来,国内、外学者对体极化介质中二次极化电流的存在问题是有争议的,本文对此给出了具有充分说服力的实验结果,有利于统一这方面的认识.     

图像增强技术在重磁图像中的应用

本文综述了图像增强技术在位场数据中的应用现状，并介绍了两种改进的图像增强技术，用于增强重磁图像特征。一种方法借鉴了直方图平滑化的思想，应用于位场彩色影像的色谱的自动确定。该方法的应用能够使色彩合理地配置，从而保证了图像的视觉效果和分辨率。另一种方法基于改进的Radon变化和梯度计算，用于重磁图像中线性特征的检测和增强。该方法能在变化域中突出显示线性特征，从而有利于线性特征的检测和增强。通过对简单图像和实际资料的应用，表明了两种方法在增强特征中的有效性。