一种广域电磁法二维反演方法技术

本发明专利技术提供一种广域电磁法二维反演方法，包括以下步骤：S1、对实测的广域电磁法电阻率曲线进行一维有源反演，得到各测点的一维有源反演模型；S2、根据一维有源反演模型，计算其一维MT响应，得到MT电阻率曲线，即，相当于将广域电磁法电阻率曲线校正到MT电阻率曲线；S3、对各个校正后的MT电阻率曲线，合成MT剖面，进行MT二维反演，得到二维反演的地电断面图；S4、利用步骤S3得到的二维反演的地电断面图进行地质构造的解译。本发明专利技术通过一维模型的过渡，将复杂的广域电磁法(WFEM)电阻率曲线校正成MT(大地电磁测深法)电阻率曲线，进而减少广域电磁法二维反演计算工作量。磁法二维反演计算工作量。磁法二维反演计算工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种广域电磁法二维反演方法


[0001]本专利技术涉及地球物理
，具体是一种广域电磁法二维反演方法。

技术介绍

[0002]广域电磁法(WFEM)是近几年快速发展起来的一种人工源电磁勘探方法，主要采用E
‑
E的工作方式，即采用电性源，接收电场的方式进行工作。近年来，E
‑
E广域电磁法在油气、矿产、地热、水文、工程等方面的应用越来越多。E
‑
E广域电磁法计算的视电阻率曲线和CSAMT卡尼亚视电阻率曲线、MT电阻率曲线等形态差异较大，也就是说，广域电磁法电阻率，不是CSAMT(可控源音频大地电磁法)电阻率，也不是MT(大地电磁法)的电阻率。但现阶段广域电磁法二维反演方法尚不成熟，很多情况下是将广域电阻率曲线直接用MT的方法进行二维反演。理论分析表明，在低阻背景区，上述反演方法基本能得到较为吻合的地电断面图，但在高阻区，则基本上得不到好的结果，甚至得到的是错误结果。同时从理论上来讲，有源的二维反演，计算量较大，在计算方法没有突破的情况下，反演时间将很长，如何快速反演，也是当前地球物理工作者应该考虑的问题。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种广域电磁法二维反演方法，旨在较快、较准确地对广域电磁法数据进行二维反演，得到较为接近实际情况的地电断面图。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0005]一种广域电磁法二维反演方法，包括以下步骤：
[0006]S1、对实测的广域电磁法电阻率曲线进行一维有源反演，得到各测点的一维有源反演模型；
[0007]S2、根据一维有源反演模型，计算其一维MT响应，得到MT电阻率曲线，即，相当于将广域电磁法电阻率曲线校正到MT电阻率曲线；
[0008]S3、对各个校正后的MT电阻率曲线，合成MT剖面，进行MT二维反演，得到二维反演的地电断面图；
[0009]S4、利用步骤S3得到的二维反演的地电断面图，进行地质构造的解译。
[0010]进一步的，步骤S1具体包括：
[0011]S1.1、实测电场迭代计算全域电阻率，所述步骤S1.1具体包括：
[0012]S1.1.1、观测点的大地电阻率ρ计算公式如下：
[0013][0014]其中r为收发距，即电偶源至观测点的距离，E
mn1
为水平电偶源中任意方向的电场分量，I为发射端的供电电流；L为偶极矩；为观测方位角，是水平电偶源X轴与观测点径向的夹角，即发射端与观测点的夹角，
ɑ
为发射电极与测量电极的夹角；D＝(1+ikr)e
‑
ikr
，其中k为波数，且k2＝ω2με
‑
iωμσ，ω为发射电流圆频率，μ为大地导磁率，ε为大地介电常数，σ为
大地电导率，σ＝1/ρ，ρ为大地电阻率；i为纯虚数；
[0015]公式右侧也含有大地电阻率ρ这一未知数，不能一次计算出准确的大地电阻率ρ，需要进行迭代计算才能最终收敛在准确的大地电阻率ρ，保证公式两侧电阻率小于给定的误差限制，迭代过程如下：
[0016]S1.1.2、令D＝0，根据公式(1)计算出电阻率初值ρ
(0)
：
[0017][0018]S1.1.3、以ρ
(0)
为大地电阻率的初值，带入公式(1)的右侧，求得下一次迭代视电阻率ρ
(1)
；
[0019]S1.1.4、判断|ρ
(1)
‑
ρ
(0)
|/ρ(0)，是否不大于给定误差限制，若是，则停止迭代，得到全域视电阻率；若否，则返回S1.1.3；
[0020]最终得到广域电阻率曲线；
[0021]S1.2、一维广域电阻率曲线反演拟合
[0022]通过括号+下标0表示贝塞尔函数零阶积分，括号+下标1表示贝塞尔函数一阶积分，水平层状地层中任意方向的电场分量E
mn
′
为：
[0023]其中为观测方位角，是水平电偶源X轴与观测点径向的夹角，即发射端与观测点的夹角；m为空间频率；r为收发距；
ɑ
为发射电极与测量电极的夹角；h为各层的分层厚度；N为地层的层数；σ各层的为大地电导率；
[0024]其中i为纯虚数；ω为发射电流圆频率；μ为大地导磁率；I为发射端的供电电流；L为电偶源极距的长度；k为波数；R
*
和R为空间频率特性函数；
[0025]利用公式(3)计算出水平层状地层水平电偶源的电场分量E
mn
′
，并进一步使用步骤S1.1迭代计算出对应的全域视电阻率，得到层状分层模型的广域电阻率
‑
频率曲线，再通过采用正则化反演方法，从实测的广域电阻率曲线反演得到得到实测广域电阻率
‑
频率曲线所对应的光滑水平电性分层模型，即得到所述各测点的一维有源反演模型。
[0026]进一步的，所述步骤S4具体为：
[0027]根据步骤S3得到的二维反演地电断面图，对比步骤S1得到的一维有源反演地点断面图，进行地质构造的解译，得到更接近实际情况的地质解译成果。
[0028]本专利技术的有益效果是：
[0029]1、本专利技术能够在广域电阻率曲线一维反演的基础上，得到校正后的MT电阻率曲线，进而利用成熟的MT二维反演方法，得到二维反演结果，极大地减小计算工作量，为广域电磁法的二维反演提出了新的方法；
[0030]2、本专利技术的二维反演结果也可以作为完全有源的广域电磁法二维反演的初始模
型，即使今后在有源的广域电磁法二维反演算法上有所突破，采用本专利技术也可以快速使模型逼近真实的模型，减少耗时较长的有源广域电磁法二维反演次数。
附图说明
[0031]图1为本专利技术一种广域电磁法二维反演方法的流程图；
[0032]图2为本专利技术广域电磁法的坐标系示意图；
[0033]图3为有限收发距下，同一水平层状模型的广域电阻率和MT电阻率对比曲线图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]在进行具体实施例的说明之前，先对本专利技术的背景解释一下：
[0036]物探的数据处理的方法，一般是基于均匀半空间的前提下进行的，再拓展到水平层状地层型、二维、三维等复杂模型。
[0037]电偶源即发射端，实际工作中，发射端的尺寸相对于测量端与发射端之间的距离很小，可以认为发射端就是电偶源，观测点为测量电极MN中点(如图2所示)。而偶极矩则是大小等于发射电极距AB、方向与发射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种广域电磁法二维反演方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对实测的广域电磁法电阻率曲线进行一维有源反演，得到各测点的一维有源反演模型；S2、根据一维有源反演模型，计算其一维MT响应，得到MT电阻率曲线，即，相当于将广域电磁法电阻率曲线校正到MT电阻率曲线；S3、对各个校正后的MT电阻率曲线，合成MT剖面，进行MT二维反演，得到二维反演的地电断面图；S4、利用步骤S3得到的二维反演的地电断面图，进行地质构造的解译。2.根据权利要求1所述的一种广域电磁法二维反演方法，其特征在于，步骤S1具体包括：S1.1、实测电场迭代计算全域电阻率，所述步骤S1.1具体包括：S1.1.1、观测点的大地电阻率ρ计算公式如下：其中r为收发距，即电偶源至观测点的距离，E
mn1
为水平电偶源中任意方向的电场分量，I为发射端的供电电流；L为偶极矩；为观测方位角，是水平电偶源X轴与观测点径向的夹角，即发射端与观测点的夹角，α为发射电极与测量电极的夹角；D＝(1+ikr)e
‑
ikr
，其中k为波数，且k2＝ω2με
‑
iωμσ，ω为发射电流圆频率，μ为大地导磁率，ε为大地介电常数，σ为大地电导率，σ＝1/ρ，ρ为大地电阻率；i为纯虚数；公式右侧也含有大地电阻率ρ这一未知数，不能一次计算出准确的大地电阻率ρ，需要进行迭代计算才能最终收敛在准确的大地电阻率ρ，保证公式两侧电阻率小于给定的误差限制，迭代过程如下：S1.1.2、令D＝0，根据公式(1)计算出电阻率初值ρ
(0)
：S1.1.3、以ρ
(0)
为大地电阻率的初值，带入公式(1)的右侧，求得下一次迭代视电阻率...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆柏树，蔡足根，陈尧尧，
申请(专利权)人：湖北省水文地质工程地质勘察院有限公司，
类型：发明
国别省市：