基于位移逆有理Krylov子空间算法的频率域可控源电磁快速正演

本文开发了一种双重复极点位移逆(SAI)有理Krylov子空间算法,实现了频率域可控源电磁法(CSEM)多频电磁场值的快速计算.在有理Krylov子空间算法中,极点选择是保障CSEM正演精度的关键,单重复极点有理Krylov子空间算法在频率域可控源电磁法应用最为广泛,但其缺点在于正演计算频段范围有限,增加极点个数能够获取更宽频段响应.为此,立足于有理Krylov子空间基本理论,推导了多重复极点位移逆算法Rayleigh商一阶秩修改公式,并利用该模型降阶算法开展了可控源电磁法正演模拟.另外,本文利用粒子群算法求解多极点收敛率函数,可以快速获取最优多极点,从而确保正演模拟精度.相比于单重复极点,多重复极点位移逆算法会增加极点计算时间,但能在更宽的频率范围内准确计算电磁场值.根据频率范围选定合适的极点后,该方法仅需要求解与极点数相同的多个线性方程组,通过场源项和系数矩阵求得有理Krylov子空间,再将正演算子投影到有理Krylov子空间中,显著降低正演算子的自由度,提高多频正演的计算效率.设计了均匀半空间和块状异常模型,并开展了算法测试,计算结果表明:在保证精度的情况下,相比于常规矢量有限元算法,单重复极点、双重复极点位移逆模型降阶算法的加速比超过10倍以上;双重复极点位移逆模型降阶算法总体计算精度要优于相应的单重复极点算法,且具有更宽的计算频带.

E-E_φ广域视电阻率定义的改进方法及场特性识别

广域电磁法采用均匀大地表面水平电偶源的全区精确表达式定义广域视电阻率,与卡尼亚视电阻率相比,能更好地反映地电模型的电性特征。利用广域视电阻率定义方法定义了E Eφ方式的广域视电阻率、远区视电阻率及近区视电阻率,考虑观测方位角的影响,同时得出了E Eφ观测装置的装置系数和电磁响应函数。对3层介质的A型、Q型、K型和H型的一维正演计算分析表明:E Eφ观测装置的广域电磁法的观测方位角的影响相当于φ=90°时观测坐标系的旋转,通过适当的校正,任意φ角的测深曲线更能真实地反映地电断面随深度的客观变化,综合3种不同视电阻率的分析,能够较好地识别人工源频率域测深中电磁场不同的渐近特性。基于E Eφ方式的广域电磁法扩大了观测范围,具有更好的应用前景。

可控源电磁法中关键技术研究与应用

随着地质目标体大深度精细结构探测应用需求的增加,进一步提升可控源电磁法(CSEM)相关分辨率逐渐成为研究热点.为提升CSEM的勘探能力,解决其提高高频信噪比、压制人文干扰和加大勘探深度等关键问题,提出了基于电容补偿的高频供电技术、基于频点优化和数字滤波抑制工频干扰的数据采集与处理技术,以及基于观测电磁场场值直接反演的解释技术.首先将电容网络单元接入供电回路,通过计算分布电感和选择确定补偿支路连接方式,组合出最接近理论值的谐振电容,不同程度地提高了1000~10000Hz的发射电流;然后通过合理设计采样率和采样长度优化设置发射频点,再通过数字滤波,实现了对50Hz工频及其谐波对观测数据影响的校正;最后将常规可控源音频电磁法(CSAMT)低频观测频率由0.100Hz拓展至0.025Hz,对观测电磁场信号直接处理和反演.在此基础上,建立理论模型进行数值模拟和在干扰区开展了已知地热田的大深度探测试验,结果表明,CSEM探测深度可达3000~5000m,有效提升了人工源电磁法的勘探深度.

综合物探方法在滨海县月亮湾地热资源勘查中的应用

采用可控源音频大地电磁法和广域电磁法在江苏省滨海县月亮湾进行地热资源勘查,对可控源音频大地电磁法数据进行近场和过渡场曲线辅助校正和反演约束,获得滨海港地下地热资源电性结构信息,同时采用微动探测方法获得地下几何结构信息。综合分析3种地球物理资料进行解释结果,获得研究区地热模型,确定异常位置,随后钻井深度2919 m,出水量2171 m^(3)/d,水温51℃,综合物探成果与地质及地热井资料高度吻合,说明运用综合物探方法进行地热勘查,提高了勘探结果的可靠性。

海底油气藏及天然气水合物的时频电磁辨识

提出了伪随机多频海洋电磁法观测方案.采用伪随机多频信号作为激励场源,多偏移距同线偶极-偶极同时观测,相关辨识海底地电系统的频率特性和冲激响应,可以在时间域和频率域同时辨识海底高阻薄层.在时间域,瞬变冲激时刻可以直接指示海底地层电导率的变化;在频率域,利用多个频率的电场响应计算的频散率及其道间变化量,相对相位道间变化量对高阻薄层有很好的反映.从而实现对海底油气及天然气水合物的多参数辨识.

综合物探方法在隧道勘察中的应用

采用多种物探方法对隧道的地质情况进行了勘察，结合钻探对比分析，说明这种综合物探结合钻探的勘察方法能够较好地完成山地丘陵地区复杂地质情况的探查任务，可以减少钻探工作量，节约勘察及设计、施工等各环节的经济投资。

频率域可控源电磁法多源数据联合反演

在传统的地面频率域可控源电磁法(FCSEM)勘探中,通常针对单一发射源装置下的观测数据进行反演计算。因此,探索地面频率域可控源电磁法的多源联合反演方法很有必要。首先,利用一维自适应正则化反演(ARIA)算法实现了多源数据的联合反演;然后,基于三层模型分析了不同源组合和不同数量源组合对联合反演效果的影响;最后,评估了该联合反演方法应用于复杂模型的效果。结果表明:相较于单源反演,多源联合反演可以明显提高反演结果的精度,使获得的地电参数更加接近真实值;随着参与反演源数量的增加,反演效果会得到进一步的改善;在不同源组合方式中,除了赤道向源组合对高阻目标体不敏感外,其他形式的源组合都可以实现对高、低阻目标体的灵敏反映。上述研究可为建立合理的多源频率域可控源电磁法观测技术和实际数据处理提供指导。

单船拖曳可控源电磁数据自适应分频匹配滤波消噪方法

海洋可控源电磁法(MCSEM,Marine Controlled-Source Electromagnetic Method)是一种工业化的主动源海洋电磁勘探方法,近年来在海底油气资源探测中收效显著,通过测量海底地下介质的电阻率变化,能够有效降低地震勘探方法的多解性.MCSEM的工作方式主要有单船拖曳与双船拖曳两类.单船拖曳信号具有强时变特征,近、中、远收发距信号强度变化极大.由于海水环境较为复杂,数据受到洋流、背景场、仪器等多种因素干扰,使得小收发距数据信噪比较高,中、远收发距数据信噪比较低,因此MCSEM数据随机干扰压制方法的研究难点在于适应数据的强时变特征.本文利用发射机数据与接收机数据的时间(空间)和频率对应关系,提出基于正则化条件和衰减函数约束的自适应分频匹配滤波方法.该方法首先通过计算原始接收机数据基频的振幅随偏移距变化(MVO,Magnitude Versus Offset)曲线获取衰减函数,然后利用该衰减函数将发射机所有频点数据进行振幅衰减,减低MCSEM发射机与接收机数据对应振幅的强时变差异,最后利用基于整形正则化条件的自适应匹配滤波方法压制接收机数据中的强振幅随机噪声.模型数据与实际数据的处理结果表明,本文提出的方法能够有效压制MCSEM数据中不同收发距的随机噪声干扰,保护具有强时变特征的接收机数据,提升整体数据质量.

三种物探方法在煤矿采空区勘查中的应用效果对比

在晋城某煤矿采空区勘查中,选取了采空区勘查中常用到的三种方法——瞬变电磁法、可控源变频大地电磁法、氡气测量法,进行了大量的试验。根据勘查效果,总结了三种方法的优缺点及大致适用范围,对今后勘查采空区时的方法选取有一定的帮助。

E-E_x和E-E_φ广域电磁法测量范围

应用标量CSAMT方法定义E-E_x广域电磁法的测量范围,场强和视电阻率曲线会出现严重畸变,因此需要重新定义E-E_x广域电磁法的测量范围。本文采用均匀半空间模型,分析天线方向图、电磁场和视电阻率随角度的变化规律,研究E-E_x和E-E_φ广域电磁法的测量范围。结果显示,E-E_x广域电磁法最佳测量范围在发射偶极中垂线两侧30°和轴向两侧20°张角内,E-E_φ广域电磁法最佳测量范围在发射偶极中垂线两侧60°张角内。采用E-E_x测量时,旁侧剖面长度约为垂直收发距的1.15倍,而采用E-E_φ测量时,测线长度可达垂直收发距的3.46倍。建议在发射偶极中垂线两侧30°张角和轴向两侧20°张角范围内采用E-E_x测量方式,在中垂线两侧30°~60°范围内采用E-E_φ测量方式。

浅海可控源电磁法数据一维时频联合反演

一维海洋电磁正演数值模拟表明,在浅海区使用水平电偶极源时,无论频率域数据还是时间域数据都存在一定的局限性。为了使海洋可控源电磁法(MCSEM)能够在中国近海油气勘探中得到更好的应用,借鉴陆地时频电磁法(TFEM)的思路,同时接收频率域和时间域信号,结合两类数据的特点,利用正则化反演思想,实现了MCSEM数据的一维时频联合反演。理论模型的反演测试表明,对于300m水深环境下的深层模型,频率域数据足以反演出储层的位置和电阻率,增加时间域数据无助于提高对异常体的识别能力;而对于水深为100m环境下的深层模型,联合反演的结果明显好于单一数据的反演结果。

隐伏断裂勘察中的综合地球物理方法研究

为了给城市工程建设规划提供基础地质资料,需查明区内断裂的准确位置、产状以及覆盖层厚度。利用反射波法地震勘探、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法进行勘察工作。虽然区内人文干扰和电磁干扰严重,但是野外施工时采用了多种手段以保证观测数据的可信度,三种物探方法的数据采用不同的方式进行处理,分析反演结果并结合已知地质资料,给出了区内断裂的准确位置等信息。进行隐伏断裂勘察时不能只采用单一的物探方法,必须采用综合物探的方法,才能准确地反映出隐伏断裂的位置、产状等信息。

敦密断裂带(辉南段)结构及其赋存地热资源可能性

本文通过对敦密断裂带上可控源音频大地电磁测深剖面分析,总结了敦密断裂带结构及其深部低阻异常特征,对其局部含热的可能性进行了探讨。

AMT与CSAMT在地热勘查中的应用探讨——以贵州省平塘县平里河地热勘查为例

近年来AMT法和CSAMT法在地热勘查中得到了广泛的应用。以两种方法在平里河地热勘查中的应用为例,通过抗干扰能力、探测分辨率、探测深度及解决地质问题效果的对比,总结两者在地热勘查中的各自利弊,为今后在类似地区的地热勘查方法选用上提供借鉴资料。

CSAMT在辽宁锦州深部地热勘探中的应用

地热资源是一种无污染的清洁能源,包括中国在内的世界许多国家对地热资源的勘探、开发和利用正在蓬勃兴起。锦州盆地断裂构造发育,有良好的地热地质条件。为探测锦州市百股——紫荆山地段深部控热构造的分布状态,利用可控源音频大地电磁法CSAMT(Controlled Source Audio-frequency Electrotellurics),通过实验选择适合的技术参数,对工区深部控热构造进行探测。所采集数据经过各项处理后进行反演,再结合已知的地质、水文条件,对反演图件进行推断解释,结果清晰显示了地层及断裂构造的分布情况。钻孔结果证实了该方法寻找深部地热的可行性。

综合物探技术在煤矿采空区勘察中的应用

煤矿采空区勘察是场地建设适宜性评价的基础,物探是采空区勘察的重要手段,瞬变电磁法和可控源音频大地电磁法在采空区的勘察中应用广泛。文章论述了瞬变电磁法和可控源音频大地电磁法的工作原理、参数选择和解译原则等,以济南市章丘某煤矿采空区勘察为例,对2种物探方法采集结果进行对比分析得到:①2种方法视电阻率变化趋势接近;②视电阻率总体范围变化不大;③采空区和断裂异常反映略有不同。2种方法推测结论基本一致,经钻孔验证,物探结果与钻探结果基本吻合,表明瞬变电磁法和可控源音频大地电磁法能有效查明采空区的分布情况,获得较好的地质勘察效果。

衡阳盆地西北缘物化探特征及其找矿意义

衡阳盆地是华南扬子板块和华夏板块的拼接带,因其复杂的地质构造运动历史造就了其具有丰富的矿产资源潜力。为深入解剖衡阳盆地西北缘地层构架,探讨矿床就位机制,首先利用跨越紫云山岩体和南岳岩体的多方法长剖面进行综合探测,分析了衡阳盆地西北缘盆地结构;其次选择剖面经过重点区段的精测剖面采用激电测深进行大比例尺精细探测,分析了长寿—衡阳—观音阁断裂的激电响应特征,探讨了其成因与成矿远景;最后结合区域地质、重力异常等综合信息研究了此区内的成矿物质运移规律,证实了衡阳盆地属于典型的"亚幔柱—幔枝体系"。

多种物探方法在西林金成矿带深部探测效果分析

为了筛选出适用于胶东金矿集中区深部探测的地球物理方法,同时也为查明西林金成矿带深部构造位置、产状及与地质体的关系,总结地球物理找矿标志,构建深部地质地球物理找矿模型,在西林金成矿带开展了AMT、CSAMT和WFEM 3种典型电磁法试验。采用理论分析、实测对比和钻孔验证的方式,重点围绕抗干扰性、探测深度、分辨率及准确度4方面对比分析这3种电磁法的探测效果。试验结果表明,WFEM在抗干扰性、探测深度、分辨率和准确度上均优于其他2种方法,能准确限定测线经过区地质体产出规模、深度,能有效约束西林断裂带发育位置、深部变化及与岩体关系。

可控源音频大地电磁法在广东某多金属矿区中的应用

可控源音频大地电磁法具有工作效率高、勘探深度范围大、抗干扰能力强、分辨力高、低阻敏感性、地形影响小、场源影响小、设计灵活等特点。为本区断裂构造寻找、矿体空间分布提供了有利证据,是寻找致密块状硫化物矿体行之有效的方法之一。

电法联合解释在覆盖区矿产勘查中的应用

覆盖较厚的区域地球物理异常较弱,尤其是危机矿山二次空间探矿的人文干扰较大,从而使找矿难度增加.为了开展覆盖区隐伏矿产资源的勘查工作,应用信号较强的人工源工作方式,分别采用瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法和激发极化法在同一矿区进行勘查.在理论上分析了这3种方法结合的优势,使3种方法在深度电阻率断面上互相校正、互相补充.在甘肃某区进行金属矿勘查时,采用3种方法组合进行联合解释,取得了较好的探矿效果,表明多电法综合进行覆盖区找矿是一种行之有效的途径.