[發明專利]一種隨鉆瞬變電磁數據的實時成像方法及系統

在審

• 申請號: 202310217949.6
• 申請日: 2023-03-08
• 公開（公告）號: CN116068653A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 吳小平;夏彤;岳明鑫;程凱
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08;G01V3/36
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 金怡

本發明涉及一種隨鉆瞬變電磁數據的實時成像方法及系統，其方法包括：S1：利用傳感器采集時間域電磁數據，對其進行預處理，得到瞬變電磁響應數據；S2：將瞬變電磁響應數據分解為上行場和下行場，保留上行場瞬變電磁響應數據；S3：確定插值的開始時刻以及時間步長，對上行場瞬變電磁響應數據進行空間和時間維度的插值；S4：計算瞬變電磁數據的時間梯度和空間梯度；S5：對梯度變化范圍最小的測點進行時?深轉化得到視覺深度，并對時間梯度和空間梯度進行標準化操作后，合成數據成像。本發明提供的方法能夠快速得到地下結構的結構信息，實現實時成像。

技術領域

本發明涉及電磁成像技術和鉆孔領域，具體涉及一種隨鉆瞬變電磁數據的實時成像方法及系統。

背景技術

隧、巷道掘進過程中，經常會遭遇不良水體災害，嚴重威脅著人員和設備安全。因此，在進行隧、巷道掘進時需要進行超前探測。超前探測的手段有物探方法和鉆探兩種手段，兩者各有優勢，物探類方法尤其是電磁探測方法具有無損檢測和探測范圍大的優點，能夠防范于未然；而鉆探方法能夠精準確定水體賦存狀態以及不良水體的位置。在生產實踐中，兩種方法相輔相成，互為補充。近年來，為了進一步提高隧、巷道掘進效率，超前探測技術也得到新的發展，一種將鉆孔和物探方法中的瞬變電磁方法相結合的隨鉆瞬變電磁超前探測技術應運而生，這種新型探測技術能夠在鉆孔過程中同時進行瞬變電磁數據的采集。

瞬變電磁法(時間域電磁法)是地球物理勘探中的一類電磁探測方法。它基于法拉第電磁感應原理，通過人為地、多次重復激發電磁脈沖信號，并在發射脈沖的間隙時段采用磁傳感器來進行電磁場信號的采集。當地下的電性介質所處磁場發生突變時，會感應出渦流場，稱為二次場，二次場在空間中傳播，被傳感器所接收。由于地下介質由于電學性質的差異，產生的感應渦流強度不同，感應場衰減的速度也各不相同，因此可以通過分析傳感器所接收的二次場的衰減特性推測介質的電導率等信息。由于流體往往呈現出較好的導電性，因此瞬變電磁法被廣泛用于隧、巷道超前探測中。

傳統的瞬變電磁超前探測往往是和鉆探分開進行，需要對瞬變電磁觀測數據處理解釋之后才能夠繼續掘進，這就需要先觀測數據，而后再進行反演處理，因此施工效率被極大的拖延。瞬變電磁的數據處理和解釋技術成為制約施工進度的一個難點。

目前，時間域電磁數據的處理和解釋技術主要是兩種，一種定性的視電阻率成像方法；另一種是定量反演方法。其中，視電阻率方法是一種快速的近似成像的方法。它通過假設電磁波的擴散速度和地下是均勻的半空間模型來近似求取相對高低阻的異常分布。這種方法速度快，但是是定性的方法，并且經常出現假異常。另一種方法是反演方法，針對不同維度的時間域觀測數據又可以進行一維、二維和三維反演。盡管二、三維正反演技術已經有較多文章和專利發布，但是在實際中二、三維反演的應用案例仍然少之又少，其原因在于二、三維的反演技術成熟度仍不高，效率是一個很大的問題。因此，目前對于時間域電磁數據的處理方法主要以一維反演為主，一維反演的對象是單個測點數據，它假設該測點之下是層狀的地層，通過優化算法不斷的迭代求解與實測數據最接近的模型參數，是一種定量的數據處理方法。但由于一維反演方法將每個測點都看做是層狀模型，因此一維反演忽略了真實地下介質的三維性質，這樣的近似往往帶來很多問題，甚至反演結果為假異常。

對于新型隨鉆瞬變電磁探測裝備來說，瞬變電磁數據的采集隨著鉆桿不斷前進，這就要求瞬變電磁數據能夠進行實時處理和解釋。這對傳統瞬變電磁數據的解釋精度和計算速度帶來極大挑戰。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種隨鉆瞬變電磁數據的實時成像方法及系統。

本發明技術解決方案為：一種隨鉆瞬變電磁數據的實時成像方法，包括：

步驟S1：利用傳感器采集時間域電磁數據，對其進行預處理，得到瞬變電磁響應數據；

步驟S2：將所述瞬變電磁響應數據分解為上行場和下行場，保留上行場瞬變電磁響應數據；