一种多道瞬变电磁法（MTEM）虚拟波场提取装置与方法制造方法及图纸

本申请提出一种多道瞬变电磁法波场提取方法与装置，涉及煤田水文地质与地球物理领域，包括：提取全时域扩散场的虚拟波场数据；提取划分的各窗口扩散场虚拟波场数据；对全时域提取结果与分窗口提取结果进行相关叠加，叠加结果作为虚拟波场提取结果。可以得到更加稳定、光滑的虚拟波场波形曲线，且抗干扰能力较强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤田水文地质与地球物理领域，具体涉及一种多道瞬变电磁法波场提取方法与装置。
技术介绍
多道瞬变电磁法(Multi-channel transient electromagnetic，MTEM)出现于20世纪90年代，是近年来发展起来的一种新的地球物理勘查技术。MTEM技术采用一发多收、阵列采集的方式进行数据接收，目前，MTEM技术主要用于探测高阻油气资源，在陆地和水深几百米内的海域均可进行探测。MTEM技术的数据采集方式与地震法类似，可以得到与地震数据类似的共偏移距道集、共中心点道集等数据格式。因此，采用瞬变电磁拟地震解释方法对MTEM数据进行数据处理解释具有一定的优越性。虚拟波场提取是瞬变电磁拟地震处理的前提，因此研究MTEM虚拟波场提取方法，具有重要意义。陈本池等采用奇异值分解法进行虚拟波场提取，并对算法中的影响因素进行了系统的研究和计算。李貅等将正则化算法引入到虚拟波场提取过程中，采用时间窗口分段计算的方式，改善了系数矩阵的病态程度，使得虚拟波场解更加稳定和可靠。戚志鹏等在李貅研究基础上，将正则化共轭梯度法与预条件共轭梯度法结合，采用预条件正则化共轭梯度法进行虚拟波场提取，提高了提取精度。MTEM方法通过接地电极向大地注入阶跃电流，同时采用接地电极接收瞬变电场轴向分量，最后通过解卷积的方式从采集到的信号中获取与地下介质信息相关的大地脉冲响应。MTEM方法的数据采集形式如图1所示。它采用电偶极源发射，电偶极子阵列接收的方式采集不同偏移距下的感应电场轴向分量，同时在发射源附近采集源信号。采用接收阵列采集数据，在一定程度上提高了数据采集效率，海上探测时尤为如此。同时这种采集方式能够对地下目标体进行多次覆盖，从而可将采集到的数据整理成共中心点道集、共偏移距道集，进而可借鉴地震勘探中的方法技术进行处理。若将大地看成线性时不变系统，则多道瞬变电磁系统采集到的响应信号可以表达成如下形式：ak(xs,xr,t)＝i(k,xs,t)*r(xr,t)*g(xs,xr,t)+n(xr,t)其中，ak(xs,xr,t)表示接收到的总响应，i(k,xs,t)表示源电流，r(xr,t)表示记录系统的系统响应，k代表第k次数据采集，g(xs,xr,t)为大地脉冲响应，n(xr,t)为噪声，xs为发射源位置，xr为接收机位置，t为时间。根据上式可知，MTEM采集到的响应信号在经过去噪处理后，通过解卷积的方式可以获得大地脉冲响应。为提高信噪比和分辨率，MTEM技术采用m序列发射波形。图2-4为MTEM源电流信号、接收信号及大地脉冲响应示意图。虚拟波场提取是MTEM拟地震处理的前提。时域扩散场与虚拟波场之间的数学对应关系，其具体表达式为， E ( x , y , z , t ) = 1 2 πt 3 ∫ 0 ∞ τe - τ 2 4 t U ( x , y , z , τ ) d τ ]]>式中，E(x,y,z,t)为扩散场，U(x,y,z,τ)为虚拟波场，τ为虚拟时间。通过求解上面公式，即可完成MTEM虚拟波场提取。由式上式可知，虚拟波场的求取是典型的反问题，其很重要的特征就是不适定性。对于反问题的求解，普通的数值化方法已不能满足要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种多道瞬变电磁法波场提取方法与装置，在以往奇异值分解法、预条件正则化共轭梯度法两种不同的常规提取方法研究基础上，采用 相关叠加法提取MTEM虚拟波场信息。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种多道瞬变电磁法波场提取方法，包括：提取全时域扩散场的虚拟波场数据；提取划分的各窗口扩散场虚拟波场数据；对全时域提取结果与分窗口提取结果进行相关叠加，叠加结果作为虚拟波场提取结果。可选地，提取全时域扩散场的虚拟波场数据包括：采用预条件正则化共轭梯度法提取全时域扩散场的虚拟波场数据；提取划分的各窗口扩散场虚拟波场数据包括：采用预条件正则化共轭梯度法提取划分的各窗口扩散场虚拟波场数据。可选地，采用预条件正则化共轭梯度法提取全时域扩散场的虚拟波场数据包括：使用超松弛预条件降低时域扩散场与虚拟波场的关系矩阵的条件数；利用所述降低的条件数构造预条件子；通过正则化方式对迭代方程组进行迭代求解；利用预条件正则化共轭梯度法提取全时域扩散场的虚拟波场数据，得到对应的虚拟波场数据。可选地，采用预条件正则化共轭梯度法提取划分的各窗口扩散场虚拟波场数据包括：步骤S1、根据预设的时间窗口，利用预条件正则化共轭梯度法提取所述时间窗口内的扩散场的虚拟波场数据；步骤S2、将当前时间窗口推移一时间单位，并利用预条件正则化共轭梯度法提取所述推移时间窗口内的扩散场的虚拟波场数据；步骤S3、判断当前时间窗口是否为最后一个时间窗口，若否，返回步骤S2，若是，获得各窗口扩散场虚拟波场数据。可选地，对全时域提取结果与分窗口提取结果进行相关叠加，叠加结果作为虚拟波场提取结果包括：依次将各窗口扩散场虚拟波场数据与全时域扩散场的虚拟波场数据进行相关性分析，当所述所述相关性大于或者等于设定阈值，则保留所述时间窗口的扩散场虚拟波场数据，否则舍去所述时间窗口的扩散场虚拟波场数据；将保留的全部时间窗口的扩散场虚拟波场数据与所述全时域扩散场的虚拟波场数据进行叠加，获得虚拟波场提取结果。本专利技术还提供一种多道瞬变电磁法波场提取装置，包括：第一提取模块，用于提取全时域扩散场的虚拟波场数据；第二提取模块，用于提取划分的各窗口扩散场虚拟波场数据；叠加模块，用于对全时域提取结果与分窗口提取结果进行相关叠加，叠加结果作为虚拟波场提取结果。可选地，所述第一提取模块用于通过如下方式实现提取全时域扩散场的虚拟波场数据：采用预条件正则化共轭梯度法提取全时域扩散场的虚拟波场数据；所述第二提取模块用于通过如下方式实现提取划分的各窗口扩散场虚拟波场数据：采用预条件正则化共轭梯度法提取划分的各窗口扩散场虚拟波场数据。可选地，所述第一提取模块用于通过如下方式实现采用预条件正则化共轭梯度法提取全时域扩散场的虚拟波场数据：使用超松弛预条件降低时域扩散场与虚拟波场的关系矩阵的条件数；利用所述降低的条件数构造预条件子；通过正则化方式对迭代方程组进行迭代求解；利用预条件正则化共轭梯度法提取全时域扩散场的虚拟波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多道瞬变电磁法波场提取方法，其特征在于，包括：提取全时域扩散场的虚拟波场数据；提取划分的各窗口扩散场虚拟波场数据；对全时域提取结果与分窗口提取结果进行相关叠加，叠加结果作为虚拟波场提取结果。

【技术特征摘要】
1.一种多道瞬变电磁法波场提取方法，其特征在于，包括：提取全时域扩散场的虚拟波场数据；提取划分的各窗口扩散场虚拟波场数据；对全时域提取结果与分窗口提取结果进行相关叠加，叠加结果作为虚拟波场提取结果。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：提取全时域扩散场的虚拟波场数据包括：采用预条件正则化共轭梯度法提取全时域扩散场的虚拟波场数据；提取划分的各窗口扩散场虚拟波场数据包括：采用预条件正则化共轭梯度法提取划分的各窗口扩散场虚拟波场数据。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：采用预条件正则化共轭梯度法提取全时域扩散场的虚拟波场数据包括：使用超松弛预条件降低时域扩散场与虚拟波场的关系矩阵的条件数；利用所述降低的条件数构造预条件子；通过正则化方式对迭代方程组进行迭代求解；利用预条件正则化共轭梯度法提取全时域扩散场的虚拟波场数据，得到对应的虚拟波场数据。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用预条件正则化共轭梯度法提取划分的各窗口扩散场虚拟波场数据包括：步骤S1、根据预设的时间窗口，利用预条件正则化共轭梯度法提取所述时间窗口内的扩散场的虚拟波场数据；步骤S2、将当前时间窗口推移一时间单位，并利用预条件正则化共轭梯度法提取所述推移时间窗口内的扩散场的虚拟波场数据；步骤S3、判断当前时间窗口是否为最后一个时间窗口，若否，返回步骤S2，若是，获得各窗口扩散场虚拟波场数据。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：对全时域提取结果与分窗口提取结果进行相关叠加，叠加结果作为虚拟波场提取结果包括：依次将各窗口扩散场虚拟波场数据与全时域扩散场的虚拟波场数据进行相关性分析，当所述所述相关性大于或者等于设定阈值，则保留所述时间窗口的扩散场虚拟波场数据，否则舍去所述时间窗口的扩散场虚拟波场数据；将保留的全部时间窗口的扩散场虚拟波场数据与所述全时域扩散场的虚拟波场数据进行叠加，获得虚拟波场提取结果。6.一种多道瞬变电磁法波场提取装置，其特征在于，包括：第一提取模块，用于提取全时域扩散场的虚拟波场数据；...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛国强，李貅，智清全，钟华森，底青云，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11