大地电磁测深和电偶源频率电磁测深资料反演

在研究大地电磁响应函数频散关系的基础上,构制了一套滤波系数算法,以用于由一套视电阻率资料估算相应的阻抗相位.理论模型和实际大地电磁观测资料的数字试验表明,该法是行之有效的.由频散关系估算的相位值与观测的相位资料的比较,可用于检验观测资料是否满足频散关系.利用经频散关系校正的阻抗相位值,进行大地电磁阻抗的联合反演则可望获得更为可靠的结果.研究了观测频带相互衔接的电偶源频率电磁测深和大地电磁测深视电阻率的一维联合反演问题.对两个实测点两种电磁法的观测资料进行了联合反演试验,与钻井资料对比表明,所获得的电性分层参数是较为可信的.在补充了由频散关系获取的电偶源频率电磁相位资料后,对于两种电磁法的视电阻率————阻抗相位、阻抗实部视电阻率-阻抗虚部视电阻率进行了拟大地电磁反演,获得了相近的反演结果.      

复电阻率法二维数据空间反演并行算法研究（英文）

传统的复电阻率法二维正演是基于泊松方程完成的,而实际的频谱激电数据包括激电效应和电磁效应双重作用的影响,特别是频率较高时电磁效应甚至大于激电效应,因此只考虑激电效应的做法会降低反演结果的可靠性。本文的研究从麦克斯韦方程出发,引入Cole-Cole模型,同时考虑了激电效应和电磁效应,采用有限单元法实现了复电阻率法二维数值模拟。反演采用二维数据空间OCCAM方法,通过施加不同的模型光滑约束和参数界限约束,利用多排列电场数据同时反演Cole-Cole模型四个参数,既提高了反演的稳定性又降低了反演的多解性。为了提高计算效率,我们选用MPI实现了频谱激电二维正反演并行算法。通过理论模型的试算,对比串行程序和并行程序的计算结果和效率,验证了并行算法的稳定性、可靠性和高效性。     

基于富有机质页岩复电阻率的几种导电模型的探讨

利用SI-1260阻抗分析仪在室温常压下对南方页岩气探区中某井多块富总有机碳(TOC)含量的饱和页岩岩芯进行多次复电阻率扫频测量,最终选择一组数据分别使用单Cole-Cole、双ColeCole、Cole-Cole乘Brown以及Dias模型对其复电阻率幅值以及相位进行频谱参数联合反演。反演结果表明双Cole-Cole和Cole-Cole乘Brown模型相对于其他模型具有较小拟合误差,能够很好地描述页岩岩芯的复电阻率以及相位曲线,且能从反演结果中较准确地得到各频谱参数。测试与分析结果表明高TOC的页岩岩样的宽频复电阻率参数表现为低频时的高极化率异常,总结出高TOC页岩储层具有低电阻率、高极化率的异常特征。其对使用时频电磁勘探技术和频谱激电法寻找富总有机碳含量的优质页岩储层以及页岩储层复电阻率测井方法的实现都具有重要的指导与借鉴意义。     

复电阻率法二维有限元数值模拟

伴随着复电阻率法的广泛应用,发展精确和快速的正演和反演算法成为复电阻率法研究的重点.本文采用基于三角单元剖分的有限单元法进行了复电阻率二维数值模拟研究.为了提高计算速度,对无穷远边界进行了近似处理.整个正演计算过程分为两步,首先采用有限单元法计算四个不同频率的视复电阻率数据,然后对前一步得到的视复电阻率数据采用递推算法计算视Cole-Cole参数.采用这种正演算法与一维正演的结果进行了对比,验证了本文方法的正确性.设计了两个二维极化模型,数值模拟结果表明视复电阻率和Cole-Cole视参数等值线断面图对于异常目标体都有比较明显的反映.     

时间域航空电磁激发极化参数三维反演研究

时间域航空电磁中心回线(或重叠回线)装置晚期道数据受激电效应影响常出现符号反转现象.这类数据与多个激电参数相关,并且各参数之间灵敏度差异较大,导致反演存在严重的非唯一性.本文提出一种基于Pearson相关性约束和深度学习算法相结合的时间域航空电磁激发极化参数反演策略.该反演策略首先基于深度学习预测时间域航空电磁激电参数,进而给时间常数和频率相关系数一个较小的约束范围后再反演电阻率和极化率,由此大大减少反演的多解性.针对电阻率和极化率的反演,我们采用统计学中Pearson相关系数构建两种物性参数的相关性约束,进一步减少反演多解性.为验证反演策略的有效性,我们对双棱柱模型和拱形模型分别进行反演试算.理论测试结果表明,基于Pearson相关性约束的电阻率和极化率的反演结果比传统的高斯-牛顿反演结果更接近真实模型,而基于深度学习预测时间常数和频率相关系数后的电阻率和极化率反演结果与给定真实时间常数和频率相关系数后的反演结果效果相当.最后,我们对来自澳大利亚的带激电效应的航空电磁实测数据在考虑和不考虑激电效应条件下进行反演,结果表明考虑激电效应的反演无论数据拟合还是地电断面的连续性均得到明显改善...     

复电阻率法在冷水坑矿集区的应用效果

复电阻率法(Complex Resistivity method,简称CR法)目前在深部找矿探测中应用颇广,主要研究地下地质目标体在近区电磁耦合效应及电极化效应中引起的谱参数异常.本文主要介绍了复电阻率法的基本理论以及野外数据采集参数设置方法,以江西省贵溪市银铅锌矿田勘探为例,通过Cole-Cole数学模型对四条测线实测数据在频率域进行谱参数分解,然后选取视电阻率、视频散率两个谱参数进行数据处理,视频散率选取1 Hz和0.0625 Hz两个频点实测振幅进行计算.进而绘制了视电阻率与视频散率二维拟断面以及二维反演断面,并结合矿集区地质、物性等资料,说明此方法在划分矿集区地下地质构造特别是F2断裂的识别情况上有较好的应用效果,并为后续研究工作提供有效依据.     

MT方法中Basokur视电阻率定义的研究

电法勘探中不同的视电阻率定义可以带来不同的反演效果,好的视电阻率定义可以提高反演分辨率。传统的Cagniar视电阻率(1953)只是利用了波阻抗的模值,而Basokur 1994年提出的视电阻率利用波阻抗的实部和虚部。本文做了4个不同模型的Basokur视电阻率响应及反演,结果显示新的视电阻率对薄层有很好的反应,对常规模型也有不错的表现。     

大地电磁测深资料的联合反演研究

本文从大地电磁扬的色散关系出发,阐述了进行大地电磁资料一维联合反演的物理意义。论证了对于以色散关系相联系的一对大地电磁响应函数,特别是阻抗实部和虚部视电阻率进行联合反演的必要性和可能的应用前景。对比研究了大地电磁阻抗各单参量及其联合反演的效果。结果表明,在加快反演迭代速度,限定反演解的非唯一性、保证反演迭代的稳定进行等方面,联合反演比单参量反演具有明显的优越性;在大多数情况下,阻抗实部视电阻率和阻抗虚部视电阻率联合反演的效果要比通常所采用的常规视电阻率和阻抗相位的联合反演效果好。实际大地电磁资料的试验表明,各种不同平均阻抗的利用和综合反演解释将有助于获得更为可靠的结果。     

激电和电磁效应对三维复电阻率正演结果的影响研究

复电阻率法(CR)又称为频谱激电法(SIP),是一种重要的激电分支方法,在矿产勘查中应用非常广泛.然而,在实际的频谱激电野外观测资料中,总是会受到不同程度的电磁耦合效应的影响.因此,研究同时存在激发极化效应和电磁效应的复电阻率性质,对频谱激电法的实际数据处理具有一定的参考价值.本文首先在均匀半空间条件下,进行了复电阻率法的正演模拟.分析了频率、收发距的改变对视电阻率和视相位的影响.然后在有低阻异常体存在情况下,同时采用三维积分方程法和三维有限差分法,研究了不同条件下视电阻率和视相位的变化.最后,根据对正演模拟结果的分析,总结出不同程度的电磁耦合效应对视电阻率及视相位的影响规律,为准确分析异常提供了依据.     

数据类型对三维地面可控源电磁勘探效果的影响

本文基于考虑人工场源辐射的可控源地面电磁勘探三维数值模拟技术,以目前常用的标量可控源音频大地电磁勘探测量方式为依据,讨论地面可控源三维电磁勘探中,为达到最佳的探测效果,如何选择合适的反演数据类型.地面可控源数据的三维反演采用有限内存拟牛顿方法.反演过程中,三维可控源频率域响应数值计算采用交错网格有限差分法,求解基于二次电场的Helmholtz方程.发射装置采用长度为1000m的有限长直导线源,测量频率为10Hz;测点个数200个,分布在10条剖面上.在异常体分布区分别观测(1)电场Ex分量的振幅和相位,(2)Ex振幅,(3)Ex与Ey分量的振幅和相位,(4)Ex与Hy的振幅和相位.反演的数据类型分别为上述4种数据以及导出的阻抗Zxy振幅和相位.反演模型由30×30×20个网格组成,测区内水平方向大小为50m×50m,垂直方向厚度为50m,最后5层厚度倍增.反演都从均匀半空间开始,迭代120次结束.数值模拟结果发现,(1)单个电场分量Ex,其相位信息对异常体信息提取非常重要,若只反演该电场振幅,深部电阻率分辨率低;(2)观测正交电场的效果比单个电场分量效果好,其浅部异常的边缘效应明显减弱,深部异常形态完整;(3)同时观测正交的电场和磁场,反演效果与只观测电场振幅和相位的相当;(4)从阻抗数据反演得到的异常位置和电阻率分布均有较大的改善,反演模型分辨率最好.因此,在理论上,建议在野外数据采集时,最好测量正交电磁场;次之,同时测量正交的电场;最次的,可以只观测电场Ex的振幅和相位,亦可取得较足够的信息.但如果只能获得电场的振幅信息,反演结果的深部将出现较大的不确定性.     

2.5维复电阻率反演及其应用试验

自复电阻率法被提出以来,其区分矿与非矿方面的潜力就引起了人们的广泛关注,但反演问题一直没有得到较好的解决,已经严重影响和制约了该方法的应用和发展.对此,本文提出并实现了利用多个排列视电阻率和视相位数据的2.5维SIP联合反演方法.算法利用最小二乘原理构建了反演目标函数,为提高反演的稳定性,在反演方程中加入了Occam法的光滑模型约束.通过借助电场的偏导数形式,推导出了灵敏度矩阵的解析表达式,并应用互换定理对其进行精确求取.反演算法充分利用了电磁感应和激电效应中的异常信息,能够同时反演出二维地质断面上所有单元的四种复电阻率参数.最后,利用该反演程序对安徽某地区的SIP实测数据进行了反演成像,通过与已知钻井资料及CSAMT反演结果的对比分析表明,该反演算法具有良好的应用效果.     

含激电效应的航空瞬变电磁数据横向约束反演

受激电效应影响,航空瞬变电磁响应曲线经常出现异常快速衰减和符号反转现象,使用Cole-Cole模型的等效电阻率代替原模型实电阻率能很好的解释该现象,但由于激电多个参数的引入,使得反演多解性问题更加严重.本文基于Cole-Cole模型实现了航空瞬变电磁一维正演,采用横向约束反演同时计算激电参数及层厚,增加约束条件改善多解...     

CSAMT单分量数据解释方法

可控源音频大地电磁法(CSAMT)一直沿用大地电磁法(MT)的办法,通过计算电场分量与磁场分量的比值,求取卡尼亚视电阻率.而CSAMT场源已知,电场分量和磁场分量都与地下电阻率存在一定的关系,可以单独采用CSAMT电场分量或者磁场分量提取地下介质的视电阻率.本文通过分析电场分量与磁场分量的数据特性,提出利用CSAMT电场单分量数据进行视电阻率的计算,用改进的广义逆矩阵反演方法,使初始模型中的地电层数等于频道个数,克服了以往反演计算中层数较少的问题;实现全场区电场分量视电阻率曲线的拟合反演.同时对单分量视相位计算方法进行分析,结合山西大同地区积水采空区探测及数据解释结果,论证本文提出的单分量解释方法的有效性.     

时间域航空电磁法激电信息提取研究

时间域航空电磁晚期道数据中常出现符号反转现象,该现象被证明是由激电效应引起.鉴于利用传统实电阻率模型的成像和反演技术处理该类数据无法得到正确的反演结果,本文提出基于Occam理论的反演方法,对层状模型电阻率和充电率参数进行同时反演.本文首先通过正演模拟极化介质中电流密度的分布情况,对时间域航空电磁信号出现多次符号反转现象做出合理解释;然后通过链式法则和波形褶积技术计算Cole-Cole模型参数灵敏度,进而探讨不同Cole-Cole模型参数灵敏度差异及其对反演结果的影响.为了提高多参数反演的稳定性和准确性,在反演过程中对参数采取上下限约束,最后对B_z、dB_z/dt响应单独反演结果和联合反演结果进行对比和分析,发现联合反演可以有效地降低反演结果的多解性.     

基于Cole-Cole模型的中间极化水平层大地电磁IP效应研究

利用Cole-Cole模型的复电阻率公式表征的介质激电效应,对一维层状介质O型、H型、A型、K型和Q型地电断面中间极化的大地电磁模型进行了正演计算.利用视电阻率比值和相位比值参数来表征IP效应,详细讨论了各地电类型的激发极化效应.对大地电磁场激发极化效应与极化体厚度和埋深的关系进行了讨论.     

MT激电效应的模拟研究及在油气检测中的应用

本文引入Cole-Cole模型来模拟大地的激发极化效应,对三层水平地层且中间层为极化层的大地电磁测深的视电阻率进行了理论计算,分析了极化参数对视电阻率曲线的影响规律.采用广义逆方法对三层水平地层且中间层为极化层的模型进行了反演研究,结果表明该反演方法能够较好地确定地层电阻率的同时获得地层激电参数,应用于实际资料的反演时,反演结果与已知含油气地层的实际参数十分吻合.     

利用Cole-Cole模型组合得到SIP真参数的联合频谱最优化反演

利用Cole-Cole模型组合和稀释系数理论，可以描述测量得到的视复电阻率频谱与地下多个电性体SIP真参数之间的正演关系。本利用此正演关系进行反演试算，并比较了几种Cole-Cole模型反演方案的效果；提出固定极化目标体和围岩体的极化率同时反演其它各SIP真参数的反演方案。结果表明在固定极化率为真值时，利用此反演方案可以稳定、准确、快速地得出地下电性体SIP真参数。     

基于最小二乘的岩石频谱参数反演初始值选取的讨论

频谱激电法作为地球物理勘探的有效手段,在寻找激电异常体以及探寻深部矿产方面有重大贡献,岩石频谱参数的确定是实现该方法的重要步骤。在利用最小二乘法对复电阻率、相位参数进行反演时,各频谱参数初始值选取不同对反演效果影响较大,选取不好甚至会发散。在各频谱参数所属范围内采用随机选取初始值的方法进行反演,对复电阻率幅值曲线以及相位曲线拟合效果较好,不易陷入局部极小值的特点,能克服了较为盲目选取初始值而对结果带来的不良影响。     

大地电磁资料的灵敏度研究

本文研究了大地电磁资料对地球电性结构模型参数的灵敏度,它在反演解释中具有重要意义.通过研究均匀半空间中视电导率资料的灵敏度函数与计算分析实际观测资料的Fréchet导数和斜率表明,视电导率资料的灵敏度在地表最大,从地表向下呈指数衰减,频率愈高,电导率愈大,衰减也愈快.视电阻率资料和阻抗相位资料对高频、浅层和低阻层具有更高的灵敏度,几何参数的平均灵敏度高于电性参数的平均灵敏度,通常阻抗相位资料比视电阻率资料更灵敏.同时,根据阻抗实部定义的视电阻率与Kunetz定义的时间域大地电磁响应,反映地层电性差异的灵敏度最高. 文章还指出,在实际的反演解释中,如何正确有效地应用阻抗相位资料,提高分辨能力,仍是急待解决的问题.     

基于最小二乘的岩石频谱参数反演初始值选取的讨论

频谱激电法作为地球物理勘探的有效手段,在寻找激电异常体以及探寻深部矿产方面有重大贡献,岩石频谱参数的确定是实现该方法的重要步骤。在利用最小二乘法对复电阻率、相位参数进行反演时,各频谱参数初始值选取不同对反演效果影响较大,选取不好甚至会发散。在各频谱参数所属范围内采用随机选取初始值的方法进行反演,对复电阻率幅值曲线以及相位曲线拟合效果较好,不易陷入局部极小值的特点,能克服了较为盲目选取初始值而对结果带来的不良影响。