【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是多种地球物理数据联合成像方法领域，具体是一种频率域海洋可控源电磁和大地电磁数据联合成像方法。
技术介绍
0、技术背景
1、随着我国工业化和城镇化的持续深入，朝着现代化强国不断发展，对于矿产类资源综合对外依存度持续上升。特别是石油天然气等油气资源，2019年中国进口石油5.4亿吨，对外依存度上升至73.5％，2020年全年中国天然气进口量达1.0166亿吨，对外依存度约为84.3％。矿产资源高度依赖进口已经成为制约我国发展的主要瓶颈之一，加快油气等矿产资源的勘探开发已成为国家重要战略目标。电磁法作为一种传统的地球物理勘探技术，在矿产资源勘探中发挥重要作用，尤其是频率域可控源电磁法。频率域可控源电磁法是采用人工场源对观测电磁场的方向、场强以及频率范围进行控制的一种方法，具有探测深度大、分辨率高、野外抗干扰能力强等优点，被广泛应用于矿产资源勘查、环境工程勘探等各种领域。特别是近年来在海洋油气资源勘探中发挥的重要作用，由于频率域可控源电磁法对于高阻油气藏的灵敏度较高，为海洋油气资源的勘探提供许多重要信息。
2、大地电磁法是以高空垂直入射地面的天然交变电磁场为场源，以岩石的电性差异为物质基础，研究沉积盖层乃至地壳和上地幔电性结构的一种地球物理方法。它具有成本低廉、不受高阻层屏蔽、对低阻层分辨率高等优点，在国内外的石油和天然气的普查和勘探、地壳和上地幔电性结构的研究、地热田的调查以及天然地震的预测、预报等方面都得到了成功的应用(叶益信等，2020)。
3、尽管目前关于可控源电磁数据和大地
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了提高海洋可控源电磁和大地电磁数据成像方法的成像精度和分辨率，弥补单一数据集反演存在的不足，从而使成像结果更清晰、分辨率更高，提出了一种频率域海洋可控源电磁和大地电磁数据联合成像方法。
2、本专利技术提出的频率域海洋可控源电磁和大地电磁数据联合成像方法，其基本思路是：针对常规海洋可控源电磁和大地电磁成像方法的成像精度不足、分辨率低等问题，本专利技术首先采用非结构双网格系统对正反演模型区域进行离散，一套为正演网格，另一套为反演网格，然后采用快速奥克姆成像算法分别实现海洋可控源电磁和大地电磁数据三维反演成像，最后将海洋可控源电磁和大地电磁数据加入同一反演数据集，引入归一化的联合拟合函数，使反演结果能均衡拟合不同电磁数据子集，得到新的海洋可控源电磁和大地电磁数据的联合成像方法。
3、所述非结构双网格系统：一套为反演网格，即粗网格，用于对反演模型参数的离散化；另一套为正演网格，即精细网格，用于对正演模型的离散化，用于保证正演的精度，由反演网格细化而来。
4、本专利技术正演网格的细化策略如下：
5、(1)对接收点附近单元进行细化，找出接收点所在的单元，判断其体积是否小于设定的接收点单元体积的要求，如不满足，则其体积进行减半，并在随后的网格细化中，对其进行细化。重复以上步骤，直到单元的体积满足要求为止。
6、(2)如为海洋可控源电磁数据，为了克服发射源点的奇异性，需对发射点附近单元进行细化。找出发射点所在的单元，判断其体积是否小于设定的发射点单元体积的要求，如不满足，则其体积进行减半，并在随后的网格细化中，对其进行细化。重复以上步骤，直到单元的体积满足要求为止。
7、(3)对网格的每个单元进行循环，求取单元到接收点和发射源的距离的最小值，根据距离大小和趋肤深度大小，计算单元应满足的最大体积，如果体积超过该最大体积，则其体积减半，并在随后的网格细化中，对其进行细化。重复以上步骤，直到所有单元的体积满足要求为止。
8、(4)对于反演时，为了实现反演参数到正演参数的无偏传递，只需把反演网格中每个需要反演的单元标记为一个独立的区域。
9、进一步，通过吉洪诺夫正则化方法构建反演目标函数，泛函u表示为：
10、u＝μ||rm||2+||w(d-f(m))||2
11、式中：m为n维的模型参数矢量，一般为电阻率值，r为粗糙度算子矩阵，μ为拉格朗日乘子，用以平衡模型粗糙度和数据拟合误差，当μ取较大值时，反演以搜索光滑模型为主，反之则以搜索最小拟合误差为主。w为关联的对角加权矩阵，d为观测数据矢量，f(m)为模型m对应的正演响应。
12、给定初始模型mk的函数，通过以下迭代方法实现目标函数的最小化：
13、
14、数据修正向量为：
15、
16、雅可比矩阵j为m×n大小的矩阵，其中每个分量的表达式为：
17、
18、进一步，采用伴随互易定理计算雅可比矩阵：
19、引入伴随电性源和伴随磁性源得到如下麦克斯韦方程组：
20、
21、
22、考虑边界问题并代入上式中，得到下式：
23、
24、上式便是求解电磁场雅可比矩阵的基本公式，通过选择合适的伴随场源计算雅可比矩阵。如果需要获得观测点r0处ex的雅可比式，令和则得到：
25、
26、上式即为ex分量的雅可比计算公式，为了得到可以通过先求解原始电磁场得到e，然后计算得到伴随场源情况下的电场值e*，最后点积e*·e即可。
27、进一步，将目标函数中的拟合函数扩展为：
28、||w(d-f(m))||2＝||w1(d1-f1(m))||2+||w2(d2-f2(m))||2
29、
30、假定通过增加数据权重系数α1、α2来达到预期拟合误差，α1、α2的取值与每个子集的数据量有关，使用归一化的联合拟合函数如下：
31、
32、式中是数据拟合平衡权重，它对每个数据子集拟合函数进行归一化，以便较小的数据子集对总体误差的影响与较大的子集一样。
33、基于上述专利技术思路，本专利技术为实现专利技术目的提出的技术方案是频率域海洋可控源电磁和大地电磁数据联合成像方法，其步骤是：
34、步骤1：网格细化
35、采用非结构双网格系统对正反演模型区域进行离散化：一套为反演网格，即粗网格，用于对反演模型参数的离散化；另一套为正演网格，即精细网格，用于对正演模型的离散化，用于保证正演的精度，由反演网格细化而来。
36、所述正演网格的细化步骤如下：
37、(1)对接收点附近单元进行细化，找出接收本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种频率域海洋可控源电磁和大地电磁数据联合成像方法，其步骤是：
2.根据权利要求1所述频率域海洋可控源电磁和大地电磁数据联合成像方法，其特征是：所述正演网格的细化步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种频率域海洋可控源电磁和大地电磁数据联合成像方法，其步骤是：
2.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶益信，刘志新，岳建华，胡双贵，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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