电性源短偏移距瞬变电磁研究进展

电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)是近些年发展起来的一种大深度瞬变电磁探测装置,在深部煤田水文地质调查等领域已表现出巨大潜力.本文通过回顾SOTEM方法的研究历史,总结SOTEM在正演模拟、反演成像、施工方法、附加效应、仪器设备等方面的研究现状,并结合实际应用案例论证了SOTEM在深部探测中的优越性.研究结果表明:SOTEM相较于传统回线源装置具有更大的探测深度,可以达到2 000 m左右;相对于传统的长偏移瞬变电磁法,收发距可缩小至1/6,精度提高1.5倍,SOTEM通过观测不同电磁场分量可以实现对高、低阻目标体的精准探测;地面SOTEM可以扩展为地-井SOTEM和地-空SOTEM装置,分别提高探测精度和探测效率,以适用于不同场景的探测.     

瞬变电磁法三维模拟计算研究进展

瞬变电磁法应用于矿产资源、环境工程等领域。目前主流的瞬变电磁三维正演模拟方法包括积分方程法、有限差分法、有限体积法和有限元法。随着观测环境的复杂化以及探测精度要求的提高,有必要研究瞬变电磁法高精度三维模拟计算,以便推动数据处理解释方法的进步。本文系统介绍了瞬变电磁三维正演计算研究进展,分析了准静态差分方程的构建和发射源的加载及边界的处理等有限差分法的关键技术,厘定出空间和时间离散以及大型线性方程组的求解等有限元法的难题。瞬变电磁数值模拟今后的发展方向是深入开展近源情况下受场源效应、复杂地形、极化效应等影响的三维模拟,以及特殊场情况下的多源多分量响应计算,为瞬变电磁法精细探测提供理论支撑。     

电性源短偏移距瞬变电磁场扩散规律三维数值模拟

电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)采用近源探测形式,极大地提高了信号强度,目前对电性源短偏移距瞬变电磁响应特征的研究主要基于一维模型,且主要讨论电场E_x分量和磁场H_z分量的响应特征和探测能力,不利于复杂目标体的精细探查。基于以上问题,采用三维时域有限差分法,对电性源短偏移距瞬变电磁场在地层中的扩散规律进行了模拟,并研究了三维异常体对电性源短偏移距瞬变电磁场扩散的影响。结果表明:电场E_x分量的正极值区域主要集中在发射源附近,并随着时间的推移逐渐向下扩散; 电场E_y分量正极值区域和负极值区域分别位于发射源两端,并随着时间的推移逐渐向下、向外扩散; 电场E_z分量在地层分界面产生跃变; 磁场H_x分量正极值区域和负极值区域分别位于发射源两端,并随着时间的推移逐渐向下、向外扩散; 磁场H_y分量上部为负值区域,下部为正值区域,说明H_y分量也会受到返回电流影响; 磁场H_z分量极值区域主要位于发射源下方,并随着时间的推移逐渐向下移动; 对于三维异常体,电场E_x分量和磁场H_y分量的灵敏区域位于异常体上方,而电场E_y分量和磁场H_x分量的灵敏区域位于异常体外部,且分布在异常体四周,磁场H_z分量的灵敏区域位于异常体两侧(靠近发射源和远离发射源位置),说明电性源短偏移距瞬变电磁场的5个分量对三维异常体的灵敏区域不同,不同的分量应选择不同的区域进行观测。     

煤矿水文瞬变电磁法数据处理软件开发及应用

瞬变电磁测深法是当前煤矿水文电法勘探中最常用的物探方法之一,本文在总结煤矿水文瞬变电磁法野外工作技术方法特点的基础上,针对其资料处理、解释的要求设计了煤矿水文瞬变电磁法数据解释软件。该软件包括数据预处理、反演解释和正演模拟等模块。在实际勘探资料中的应用,表明该软件使用方便、实用性强,处理效果良好。     

近地表空间梯度瞬变电磁粒子群优化反演研究

空间梯度瞬变电磁测量方法利用以发射线圈为对称平面的两个同规格接收线圈信号相减,消除了一次场互感影响,使得早时段瞬变电磁响应得到精确测量,为近地表电性结构层探测提供技术支持。瞬变电磁法一维正演理论研究表明:相比于重叠回线装置,空间梯度瞬变电磁观测模式在早时段(1 ms内)记录具有优势,对近地表30 m深度范围内的介质地电参数变化反映更为灵敏。为实现近地表空间梯度瞬变电磁高精度反演,提出一种基于反向学习策略的自适应混沌粒子群算法(OBL-ACPSO)。利用该算法对理论模型的无噪和含噪瞬变电磁数据进行反演,结果表明,改进的算法显著提高反演精度,抗噪性能突出,为近地表空间梯度瞬变电磁数据的快速反演解释提供了新算法。     

长偏移距瞬变电磁信号小波阈值去噪效果分析

长偏移距瞬变电磁法用于地下深部勘探时,观测到的垂直磁场脉冲响应非常微弱,常伴有严重噪声,从原始信号中消除噪声获得有用信息非常重要。为此笔者研究小波阈值方案对长瞬变电磁信号的去噪能力。实验中对西部某勘探区垂直磁场信号采用Sqtwolog,SURE,Heuristic和Minimax等阈值方案进行小波去噪比较,结果表明：几种小波阈值去噪方案对瞬变电磁法垂直磁场的染噪信号均能提高一定量的信噪比,达到较好的去噪效果;不同的阈值方案去噪效果各有差异,采用启发式阈值方案对实验数据处理效果要优于其它几种方案,因此根据信号统计分布特征选择合适方案去噪效果;实测信号去噪结果包含信息需要结合勘探区情况分析,是地下电性特征的反映还是未去除的噪声要慎重对待。在长偏移距电性源瞬变电磁法用于地下深部勘探时,利用适当小波阈值去噪处理可以对资料处理工作带来有益的帮助。     

瞬变电磁法探测薄层的分辨能力与偏移距关系

薄层探测问题一直是地球物理勘探关注的重点,以往的研究大多关注的是不同地球物理方法对薄层的探测效果,却没有关注观测参数对探测结果的影响。拟选用电性源瞬变电磁法,以一维正演理论为基础,通过定义相对异常表征分辨能力,研究偏移距、观测时间与分辨能力之间的关系,从而决定如何选择合适的观测参数以实现薄层异常的快速有效勘探。结果表明:瞬变电磁法对薄层的分辨能力随着偏移距的增大先呈线性递减后逐步趋于稳定,同时所需的观测时间也逐渐增大; 分辨能力的衰减速率随着电阻率及埋藏深度的增大逐渐减弱。综上所述,采用较小的偏移距进行数据采集,不仅有利于提高勘探精度,也能相应地提升勘探效率。     

瞬变电磁法局部导体的遗传算法反演

瞬变电磁法局部导体响应的正演，是使用等效回路响应来近似计算的，对初始条件要求高的解析法最优化方法反演不能适用，需要寻找适当的直接方法来计算，采用群体优化进行变异遗传算法，能方便地把遗传算法运用于瞬变电磁法局部导体的反演，野外实测数据叠加了复杂的地质背景干扰，异常形态变的复杂，因此，要对辅助变量和综合参数采用宽尺度限制，才能使对实际数据的反演成为可能。     

多道瞬变电磁法(MTEM)技术分析

多道瞬变电磁法(MTEM)具有深度大且探测精度高的特点,是目前电磁法领域研究热点之一。为推进多道瞬变电磁法深部探测系统的研发,对多道瞬变电磁法的技术特点及地球物理机制进行了分析。首先,对多道瞬变电磁法的关键技术进行总结,其特点包括:采用大功率接地源形式;编码发射;多道观测;类地震资料处理。然后,指出多道瞬变电磁法的地球物理实质:多道瞬变电磁法属于近源测深,即通过改变偏移距达到测深目的;接收信号包括系统响应和大地脉冲响应(即含有一次场与二次场的混合场)信号,采用反卷积方法获取大地脉冲响应。最后,针对中国复杂环境下的深部探测,对现有的多道瞬变电磁法提出改进思路:①把二维观测系统改进成三维观测系统,即三维数据采集系统,使其应用性更强且更方便,探测深度大,精度高;②把常规一维拟地震资料简单处理改进成三维拟地震成像解释;③从油气勘探领域拓展到复杂的深部矿产资源领域。     

电性源瞬变电磁快速反演解释方法

电性源瞬变电磁法是俄罗斯等国家油气勘探的主要手段,国内相关解释和应用技术研究较少.在现有条件下,瞬变电磁法观测的是场源变化在接收线圈里产生的感应电动势,但是利用感应电动势计算全区电阻率往往出现双解或无解现象.实际计算中将实测的感应电动势转换成磁场,利用磁场计算全区视电阻率和电阻率反演.目前瞬变电磁反演主要采用“烟圈”反演方法,“烟圈”反演方法把感应涡流场在地表引起的磁场看作为地下各个涡流层的总效应,并认为近似等效于向下传播的一个个简单的电流环,地表瞬变电磁响应可以由某时刻地下的镜像电流环作为源来进行计算.文中给出电性源瞬变电磁测深一维“烟圈”反演解释方法的基本原理、计算方法和应用实例.     

三维模型拟合二维剖面数据反演调研

野外CSAMT大多采集的是二维剖面数据,如何利用这些二维剖面数据获得尽可能接近实际情况的地电断面是许多电磁学者关心的问题。在对电磁正反演充分调研的基础上,可以对二维CSAMT剖面数据进行三维模型的模拟反演,通过三维数值模拟解决人工场源的三维特征问题,保证对三维地质体的模拟,同时拟合二维剖面数据,减小野外施工难度。在充分调研的基础上,系统地介绍了电磁正反演的研究现状及发展方向,讨论了用三维模型拟合二维剖面数据反演的可行性。     

高密度电法中多尺度反演提高深部异常的分辨能力研究

针对高密度电阻率法反演中关于提高深部目标体分辨能力问题进行了探讨。首先对实测视电阻率数据进行第一尺度反演,其次将第一尺度反演的结果进行正演,并将得到的视电阻率值采用＂比值法＂对实测视电阻率数据进行校正,将校正后的视电阻率数据进行第二尺度的反演,得到基本不包含浅部信息二次反演的地电断面,最后采用二次反演得到的地电断面构造＂比值参数＂对第一尺度反演的结果进行修正,得到反映全区域地电信息的反演断面。通过模型计算表明,该方法能有效提高深部异常的分辨能力。     

InSAR同震形变场及其在震源参数确定中的应用研究进展

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术是20世纪70年代发展起来的一种空间大地测量技术,具有全天时、全天候、高精度、广域覆盖的优势,自20世纪90年代以来在地震地壳形变监测研究领域得到了广泛应用,对地震发生机理研究具有重要意义。尤其是InSAR技术观测的同震地壳变形结果可以为分析发震断层几何学特征和动力学机制提供重要约束。随着InSAR技术的发展,如何获取可靠、多维的同震形变场,构建更加真实的正反演模型,是利用InSAR技术研究地震震源参数的关键。首先,综述了利用InSAR技术获取同震形变场的研究现状,总结了InSAR技术获取同震形变场的优缺点、InSAR技术获取三维同震形变的现状; 接着,回顾了地震震源参数正反演模型及方法的研究历程,包括从简单的弹性半空间位错模型到接近真实地球介质的数值模型,分析了不同反演方法和先验约束对结果的影响; 最后,从同震形变场分离、自动化InSAR数据处理与震源参数反演等方面进行了展望。综上所述,InSAR技术获取的同震形变场具有大范围、高精度的优势; 随着精细地壳介质参数的逐步确定,联合地震学技术方法,InSAR技术可以反演确定比较准确的地震震源参数。     

合成平面波叠前深度偏移技术的编程实现

在江汉油田地震资料处理和解释系统平台上,一直没有精度高、计算量小的波场延拓叠前深度偏移软件。因此,中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院开展了"基于起伏地表合成平面波叠前深度偏移"的方法研究和软件研制,成功研发了PWMIGD模块,并用它在SUN工作站上处理了四川山地地震资料,得到了较好的叠前深度偏移成像剖面。该技术可以作为开展地震资料叠前正演、反演、储层预测研究的基础,丰富了江汉油田地震资料处理和解释的手段。     

郑州、安阳市城市活动断层调查中的电法勘探

利用电阻率层析成像测量方法,在安阳市进行了地震活断层调查,采用正、反演处理软件进行资料处理和解释,取得了较理想的勘探效果。结果表明,在安阳城市活断层调查中,电阻率层析成像测量方法是一种十分有效的勘探方法。     

CWP／SU地震数据处理软件研究与应用

CWP／SU是美国科罗拉多矿业学院波场处理中心开发的一款免费的地球物理开源软件。其主要研究地震建模和成像,地震反演理论,以及复杂地质体地震数据处理算法,既可以作为地震数据处理环境,也可以作为波场处理的相关软件的研究与开发环境。其广泛应用于地震勘探开发领域,是一个很好的学习工具。本文主要是以SU地震处理软件为平台,进行了三个方面的研究与应用：基于SU的地震正演模拟;LIFT去噪方法在SU中的实现;基于SU的地震延时校正程序编写。     

含泥质碳酸盐岩储层反演技术

为了提高含泥质碳酸盐岩储层反演的精度,提出以波阻抗数据体作为背景约束进行基质孔隙度随机反演处理的方法.该方法首先统计分析大量测井资料,获得波阻抗和基质孔隙度的关系;然后以波阻抗反演数据体作为背景约束,对基质孔隙度进行随机反演处理;最后根据基质孔隙度与波阻抗数据交会设定门槛值来划分储层与非储层.研究结果表明,储层和非储层对应的基质孔隙度数值存在明显界限,最终反演的基质孔隙度数据体清晰显示了储层和非储层的分布情况.与储层的实际厚度相比,利用该方法反演的储层厚度误差在10%以下.     

重力场深部结构与动力学特征分析

目前重力场结构分析多关注重力场表层,关于重力场深部结构的分析较少,所反映出的地球地质、板块运行等地理信息结论也比较少,为此提出重力场场深部结构与动力学特征分析.计算重力场局部梯度,确定重力场中心和边缘位置,得到重力场场源边界参数,采用反演计算得出重力场深度参数,采用Ueosoft软件的Euler3D模块形成重力场深部结...