瞬变电磁中心回线装置一维正反演算法研究

发布时间：2017-05-07 05:39

  本文关键词：瞬变电磁中心回线装置一维正反演算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method，简称TEM）又称为时间域电磁法，是一种重要的时间域电磁勘探方法；它是利用接地导线或不接地回线，向地下发送脉冲电磁场，在一次脉冲电磁场的间歇期间通过观测与研究二次涡流场随时间的变化规律，来探测地下介质电性的物探方法。中心回线方式是瞬变电磁测深方法最常用的装置形式之一，由于该方法观测的是纯二次场，可在近区观测，它以分层能力强、精度高等特点，被广泛用于油气勘探、工程物探、电法找水和地热勘探领域。 本文引言首先介绍了瞬变电磁法的工作原理，然后简单介绍了瞬变电磁法的装置类型和特点，最后从方法理论和仪器等方面介绍了国内外的研究现状与发展趋势。在正演理论方面，求得中心回线一维瞬变响应的方法是先求解垂直磁偶极子响应，再沿大回线源积分的方式求解得到最终结果。采用C++语言编写了正演程序，在正演计算过程中，采用先将瞬变响应从频域转换至S域，再通过逆拉普拉斯变换转换到时域，计算包括两个重要的步骤即汉克尔变换和G-S变换（逆拉普拉斯变换），其中汉克尔变换采用Anderson现行数值滤波法283位滤波系数进行计算，G-S变换采用了8位、10位和12位的系数进行计算并将这三种系数计算得到的时域响应结果进行了对比分析，发现G-S变换在采用10位系数进行计算时计算精度最高、效果最好、曲线最圆滑。 在正演研究和正演数值计算方法的基础上，编写了中心回线瞬变电磁一维正演算法程序，并进行了大量正演模拟，分析了对于不同发射电流、不同发射线框边长以及不同大地电阻率时的中心回线瞬变电磁均匀半空间瞬变响应特征，结果表明：当电流不断增大时，电磁响应的幅值也线性增大；当发射线框边长越大时，瞬变响应衰减越慢，，早期时间越长；对于不同大地电阻率的均匀半空间，电阻率高的地层，其瞬变响应进入晚期较早，若地层电阻率越低，瞬变响应进入晚期则越晚。正演模拟的地电模型有两层D、G地电模型，三层Q、 A、H、K地电模型，四层KH地电模型和五层HKH、KHK地电模型，对上述地电模型的曲线形态进行了分析，对瞬变电磁正演和数据处理与解释有很好的指导意义。 对于中心回线瞬变电磁的视电阻率定义方面，目前广泛采用的是按常规方法定义早、晚期视电阻率，可以通过感应电动势求得，也可通过磁场强度求得。本文在给出常规早、晚期视电阻率的定义之后，采用了一种新的求取全区视电阻率的方法-查表法，以该方法为重点，做了低阻目标层不同厚度、低阻薄层不同电阻率、高阻目标层不同厚度和不同电阻率的曲线对比，得出结论：该方法简单、容易理解，使用该方法得到的全区视电阻率能有效反映地质异常，但电磁感应方法本身存在对高阻层不如对低阻层敏感的缺陷，所以该方法反映高阻不如反映低阻的效果好，不过相比以往其他求视电阻率的方法，已经有了很大的提高。 在反演和成像方面，本文采用烟圈反演和快速一阶与二阶近似成像。基于瞬变电磁视电阻率，烟圈反演可以理解成是时间与深度的转换方法。基于用查表法求得的全区视电阻率，对不同地电模型做了烟圈反演和快速一阶与二阶近似成像，并与初始模型做了对比，以此验证查表法求取全区视电阻率的可行性，同时分析了烟圈反演和一二阶近似成像对各种地电模型的反映情况。烟圈反演可以有效突出异常；一阶与二阶近似成像能很好地反映层深和地层电阻率的变化，尤其是二阶近似，突出异常的效果尤为明显。烟圈反演与快速成像的共同特点是反演速度快和不需要初始模型，基于这两个优点，可将这两种方法用于工作现场快速反演地电剖面。
【关键词】：中心回线 瞬变电磁 汉克尔变换 G-S变换 查表法 全区视电阻烟圈反演 快速成像
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：P631.325
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-18
• 1.1 本文选题背景11-13
• 1.2 瞬变电磁法的研究现状与发展趋势13-16
• 1.2.1 国内外研究现状13-15
• 1.2.2 发展趋势15-16
• 1.3 本文研究的主要内容16-18
• 第2章 中心回线瞬变电磁响应一维正演理论18-27
• 2.1 水平层状均匀介质条件下瞬变电磁响应基本理论18-22
• 2.1.1 层状均匀介质上方垂直磁偶极子的 F 势18-20
• 2.1.2 中心回线装置H z的频域响应20-22
• 2.2 中心回线瞬变电磁响应数值计算方法22-25
• 2.2.1 汉克尔变换22-23
• 2.2.2 G-S 变换23-25
• 2.3 本章小结25-27
• 第3章 不同观测参数下瞬变响应曲线特征分析27-36
• 3.1 均匀半空间的瞬变响应曲线特征分析27-30
• 3.1.1 不同发射电流的瞬变响应特征27-28
• 3.1.2 不同发射线框边长的瞬变响应特征28-29
• 3.1.3 不同大地电阻率的瞬变响应特征29-30
• 3.2 典型地电模型的瞬变响应特征30-35
• 3.2.1 两层 D、G 型地电模型30-31
• 3.2.2 三层 Q、A、H、K 型地电模型31-34
• 3.2.3 四层 KH 型地电模型34
• 3.2.4 五层 HKH、KHK 型地电模型34-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第4章 视电阻率定义研究36-47
• 4.1 早、晚期视电阻率定义36-38
• 4.1.1 早期视电阻率的定义37
• 4.1.2 晚期视电阻率的定义37-38
• 4.2 全区视电阻率定义38-40
• 4.2.1 基于磁场强度定义全区视电阻率38-39
• 4.2.2 基于感应电动势定义全区视电阻率39-40
• 4.3 一种快速有效求解全区视电阻率的方法40-45
• 4.3.1 查表法40-41
• 4.3.2 全区视电阻率曲线特征分析41-45
• 4.4 本章小结45-47
• 第5章 反演与成像47-57
• 5.1 烟圈反演47-52
• 5.1.1 三层地电模型的烟圈反演48-50
• 5.1.2 四层地电模型的烟圈反演50-51
• 5.1.3 五层地电模型的烟圈反演51-52
• 5.2 一阶与二阶近似快速成像52-56
• 5.2.1 三层地电模型的快速成像53-54
• 5.2.2 四层地电模型的快速成像54-55
• 5.2.3 五层地电模型的快速成像55-56
• 5.3 本章小结56-57
• 结论与建议57-59
• 致谢59-61
• 参考文献61-64
• 攻读学位期间取得学术成果64

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李星;瞬变电磁响应正反演及其特殊问题研究[D];成都理工大学;2013年

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本文编号：349221