[發明專利]一種人工場源頻率域電磁視電阻率測量方法

有效

• 申請號: 201810435743.X
• 申請日: 2018-05-06
• 公開（公告）號: CN108873083B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 張志勇;李曼;周峰
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: G01V3/38
• 分類號: G01V3/38
• 代理公司: 11203 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 沈波<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種人工場源頻率域電磁視電阻率測量方法，首先根據探測或勘探需求，設置水平電偶極場源與電場水平分量測量系統，對于無損檢測采用發射與接收固定的裝置。利用不同頻率f的電磁信號來記錄某測點多頻點電磁E_x分量。采用一階差分求導的近似方法來計算相應頻點組合的電磁場E_x對頻點的導數并對計算后的偏導信息進行存儲。利用電磁場E_x分量對頻點的導數進行視電阻率轉換處理。該方法克服了利用卡尼亞視電阻率定義準則來進行視電阻率求解的局限性，同時又降低常規全區視電阻率求取需要面對非線性方程組求解帶來的計算結果不穩定風險，有效的提高視電阻率計算效率和準確性。

技術領域

本發明涉及勘探地球物理領域的人工場源頻率域電磁視電阻率測量方法，其特別之處在于，該全區視電阻率求取方法無需求解非線性方程，降低了非線性方程求解不準確帶來視電阻率定義誤差，提高傳統視電阻率計算準確度。

背景技術

在地球物理勘探中為了描述地下巖、礦石的導電性通常采用電阻率或電導率來進行敘述，然而實際開展工作時，采集的地下巖、礦石的綜合效應，不是地下巖、礦石的真實電阻率，將其稱為視電阻率，其與地下巖、礦石的成分、結構、采集裝置布設方式等多個因素相關。

可控源音頻大地電磁法(簡稱CSAMT)是頻率域人工場源電磁測深方法，該方法采用大地電磁法(簡稱MT)相似的視電阻率定義形式來計算視參數，由于引入人工場源而大大改善了觀測信號質量。隨著電磁勘探方法的不斷發展，該類方法被廣泛用于石油、天然氣、金屬礦、地熱、水文、環境等勘探領域。但是，人工場源頻率電磁法引入人工場源成功解決了由于天然源的隨機性和信號強度弱造成的觀測困難，但也出現了一系列新問題。比如，其還是采用常規的卡尼亞視電阻率定義方式進行計算(如或)，該定義方式的前提條件為電磁波以平面波進行傳播，故需要將觀測區域置于遠區，利用遠區的數據來計算視電阻率，而非遠區計算的視電阻率會產生嚴重畸變，故舍棄了過渡區和近區的數據，從而降低CSAMT適用范圍。同時，在野外工作需要在遠區測量兩個正交的電場和磁場，降低了野外工作效率以及提高野外勘探成本。另外，常規的全區視電阻率定義方式采用E_E_x和來進行求解，該定義方式適用大部分測量區域，克服非平面區域不能求解視電阻率障礙，但是其需要對非線性方程組進行求解來定義相應的視電阻率，導致視電阻率準確度依賴非線性方程組的求解，從而影響視電阻率計算準確度以及效率。

發明內容

本發明的目的在于為了克服背景技術描述的問題，同時針對現有技術的不足，提供了一種人工場源頻率域電磁視電阻率測量方法，該方法避免了卡尼亞視電阻率定義的平面波假設要求，同時又降低常規全區視電阻率求取需要面對非線性方程組求解帶來的計算結果不穩定風險，有效的提高視電阻率計算效率。

為實現上述技術目的，本發明采用的技術方案為一種人工場源頻率域電磁視電阻率測量方法，野外實際數據采集中采用直角坐標系，根據電磁場理論，水平電偶極子的電場分量E_x在直角坐標系下的表達式為：

式中E_x表示為直角坐標系下x方向上電場分量，σ為均勻半空間的電導率，φ為觀測點與偶極距正方向的夾角，r為觀測點與偶極距中心的距離，k為波數，在準靜態條件下，μ為磁導率，ω＝2πf為角頻率，f為頻率。i表示虛度單位。為中間變量，I表示為電偶極子發射電流的大小，dL表示為水平電偶極子的長度；

對角頻率ω求偏導，可得：

化簡為：

其中，ρ₀是介質的電阻率。

令p為感應數，m為復數中間變量，因此，進一步化簡為：

其中，