基于特征提取与聚类识别的人工源电磁伪随机信号处理方法

人工源电磁数据易受噪声干扰,影响勘探效果。传统人工源电磁数据处理通常采用频点筛选、异常剔除等方法,人为因素影响太大,且滤波方法无法保留伪随机有效信号。为解决这些问题,针对人工源电磁伪随机数据,通过剖析有用信号与噪声的时域特征,定量辨识并定性分析人工源电磁伪随机有用信号,提出了基于特征提取和聚类识别的人工源电磁伪随机信号处理方法。首先,建立两类典型噪声和伪随机信号的样本库,分析样本库信号的时、频域特征;然后,提取时域统计学特征,并结合模糊C均值聚类算法识别并去除噪声,保留有用信号并重构人工源电磁原始数据;最后,利用数字相干技术提取有效频点的频谱。对模拟数据与实测数据进行处理分析,结果表明：本方法能准确、有效地识别并剔除典型噪声,显著提高人工源电磁伪随机数据的质量,经本文方法处理后的电场分量E_x归一化电场曲线和广域视电阻率曲线更平稳、连续,可有效提高人工源电磁信号的信噪比。     

柴达木盆地某油气聚集区电性结构研究

柴达木盆地某油气聚集区地质条件复杂,地震勘探效果不明显。 在该区布设了 5 条广域电磁法测线,采用 2 n 序列伪随机信号发射源和广域电磁法油气目标识别技术,研究了该区电性结构特征。 结果表明,该区存在 5 个主要电性层,产气层为高电阻率特征,产气层反演电阻率是非产气层的 2 倍以上。 反演
结果与钻井及地震资料对比证明,广域电磁法对油气层识别较有效。 由于施工简单,成本低,广域电磁法有一定的推广应用价值。     

广域电磁法在湘西北页岩气探测中的应用

将广域电磁法应用于湘西龙山地区的碳质页岩探测,揭示了该区碳质页岩的含碳量较高,相对上、下地层显示为低阻的特征。采用自主研发的“重磁电三维反演成像解释一体化系统”进行广域电磁法数据处理,获得了地下电性体真实的电阻率特征,基本查明龙山地区碳质泥页岩层位的电性分布规律。表明广域电磁法是获取碳质页岩分布范围和埋深的有效探测手段。     

基于自适应差分进化算法的MT信号激电信息提取

从MT信号中提取激电信息的研究有助于提高大深度探测技术的勘探精度、深度和范围。针对MT信号激电信息提取中存在的非线性和非凸特征,通过改进混沌自适应差分进化算法中进化参数的自适应策略,提出了一种基于非均匀统计分布的自适应差分进化两阶段最小构造反演方法。一方面该方法利用柯西分布和高斯分布的统计特性自适应获取进化参数F和CR,提高算法的全局搜索能力, 通过记忆以往迭代过程中的优秀进化参数提高算法后期的稳定性;另一方面该方法通过引入第二阶段的反演过程强化极化率对观测数据的影响;通过将正则化参数引入差分进化算法的适应度函数解决反演的多解性问题。对含激电效应的MT一维模型的反演结果表明,本文算法能够较好地重构地电结构和提取激电信息并在加噪环境下具有较强的鲁棒性。与其他非线性算法(混沌自适应差分进化算法,标准差分进化算法和粒子群优化算法)的反演结果对比表明,本文算法具有更为优越的全局搜索能力和较高的反演精度,适于微弱激电信息的提取。     

广域电磁法反演方案评估

E-Ex广域视电阻率和大地电磁法卡尼亚视电阻率具有较高的相似性,部分生产单位基于大地电磁法反演开展广域电磁法的数据处理,但该反演方案对人工源电磁法中的假极小值和进入过渡区后的频点资料过度拟合,导致反演结果在深部出现偏差,误导地质解释。基于最小构造约束的最小二乘法算法,对典型地电模型的广域电磁法数据进行大地电磁法反演和广域电磁法反演,对比反演结果和地电模型,研究适用于广域电磁法的反演方案。研究表明,采用大地电磁法反演得到初始模型后,开展广域电磁法反演,可以极大的缩短反演时间,提高反演精度。     

视激电率在尼日利亚某矿区激电异常评价中的应用

在双频激电法中,异常解释是工作的重点。在以往的工作中,一般直接采用视幅频率和视电阻率进行地质推断解释,对异常有时难以做出准确的解释。视激电率综合了视幅频率和视电阻率两种评价参数的信息,可以很好地压制与电子导体不相关的激电异常,为异常解释工作带来准确性。将视激电率应用于尼日利亚某矿区的激电异常评价,提取了剖面数据的二次信息,很好地区分了矿致与非矿致异常,圈定了几处异常区域。结果表明,视激电率对异常的定性及定量解释有很好的作用。     

基于拟流场法的堤坝管涌渗漏检测频率研究

拟流场法为病险水库隐患探测和汛期堤坝查险提供了必不可少的技术支撑和科学抢险决策依据,而堤坝管涌渗漏检测仪通过设置合适的频率才能提高隐患探测的准确性。通过数值计算比较了水体外电磁干扰在同一水深的衰减情况,计算了相同测量装置下不同频率的发射电流变化,以此来评估信噪比。计算结果表明,水体具有低通特性,频率越高,水体外电磁干扰衰减越快;发射电流由于电缆的感抗会随发射频率的升高而降低,发射频率超过拐角频率时,无法形成稳定的人工源。因此,在保证发射电流强度的前提下,频率越高,水体外电磁干扰影响越小,信噪比越高。在已知渗漏区域的水库开展了对比试验工作,对比了30 Hz、300Hz、1 024Hz三种频率的检测效果,结果表明,频率为1 024 Hz的检测效果最好,与数值计算结果一致。因此,在施工时频率设置尽可能接近拐角频率可有效保证检测效果。     

E-E_x广域电磁法三维数值模拟

采用伪随机信号源的广域电磁法具有探测深度大、精度高、抗干扰能力强、效率高等优点,正成为新的研究热点。E Ex广域电磁法已经实现了一维和二维正反演。但地球介质是复杂的三维结构,所采集到的数据需要进行三维反演和解释,为了进一步提高广域电磁法的数据处理和解释精度,迫切需要进行广域电磁法三维正反演研究。采用积分方程法实现E Ex广域电磁法三维正演,首先对均匀半空间中存在低阻异常体进行了数值模拟,发现广域视电阻率不仅具有比CAGNIARD视电阻率更优的分辨能力,且广域视电阻率的场源阴影效应相对CAGNIARD视电阻率有所减弱;然后对均匀半空间中存在高阻异常体进行了数值模拟,结果表明CAGNIARD视电阻率对高阻体响应不明显,而广域视电阻率有良好反映。研究表明,无论是高阻还是低阻异常体,广域视电阻率的分辨能力都优于CAGNIARD视电阻率。     

何继善教授从事地球物理工作60周年学术成就回顾

何继善教授,我国著名地球物理学家、教育家、工程管理学家,我国电(磁)法集大成者之一。1934年出生于湖南省浏阳县。1960年毕业于长春地质学院物探系。1994年当选为中国工程院首批院士。曾任中南工业大学校长、中国有色金属学会副理事长、中国地球物理学会副理事长、中国工程院能源与矿业工程学部主任、湖南省科协主席;1991年~2001年担任《中国有色金属学报》和《中国有色金属学报(英文版)》首任主编;现任湖南省科协名誉主席、中国工程院第五届主席团成员、工程管理学部常委、美国勘探地球物理学家协会(SEG)终身会员。何继善教授长期从事地球物理研究,学术成就卓越。创立了双频激电法,发明了双频激电仪;提出了三元素群的自封闭加法,实现了2n系列伪随机信号的快速递推编码,创立了伪随机信号电法体系;创立了高分辨率检测堤坝管涌渗漏入水口的"流场法",为病险水库隐患探测和汛期堤坝查险提供了必不可少的技术支撑和科学抢险决策依据;统一了频率域电磁法全区电阻率的定义和算法,创立了广域电磁法,为电磁勘探开辟了崭新的研究领域;创建了中国第一个以地电场与观测系统为特色的国家级重点学科;发明了一系列具有国际先进水平和自主知识产权的地电场观测仪器和装备,为中国资源勘探和工程勘察事业作出了重大贡献。他创立和发展的以伪随机信号电磁法和双频激电法为特色的勘探地球物理理论体系,被国际上誉为应用地球物理界的一重大事件。他的研究成果和学术思想对中国地球物理学的发展有重要指导意义。     

广域电磁法在隐伏金矿中的应用

相对于传统的电磁法,广域电磁法具有一系列的优点。本文介绍广域电磁法的基本原理、特点及广域视电阻率的定义,并阐述其工作方法,综合剖面与平面测试结果分析广域电磁法查找隐伏金矿的有效性。应用该方法在山东某金矿中查找隐伏金矿,根据该区地质背景、成矿条件和矿区岩石物性特征,遵循已知到未知的原则,由广域视电阻率的分布规律推断低阻局部膨大部位与断裂带,从而间接推断金矿成矿的有利部位。广域电磁法推断的断裂带与已知断裂带位置基本一致,圈定的部分局部膨大部位经开挖证明有金矿存在,结果表明利用广域电磁法查找深部隐伏金属矿是有效的、可行的。