海洋可控源电磁法一维正演与OCCAM反演研究

发布时间：2017-06-06 15:08

  本文关键词：海洋可控源电磁法一维正演与OCCAM反演研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：1982年，Alan D.Chave和Charles S.Cox得到了频率域中水平电偶源电磁场的解，至此海洋可控源电磁法一维的研究拉开了序幕。海洋可控源电磁法(MarineControlled Source Electromagnetic)使用移动式水平导线源和海底电场接收机阵列。发射电极源尽量放置于深海处以减小来自水-空气界面的空气波以及空间电磁噪声的影响。发射源发送的低频(十分之几到几十赫兹)电磁信号不仅向水中传播而且向海底传播。向海底传播的电磁波进入海底，在那里与高阻层（可能含油气）相互作用，产生响应电磁场，其中部分能量返回排列在海底的接收器。由于电磁波沿导电层传播比沿高阻层传播损耗更大，所以和缺乏高阻层的均质地层相比，油藏的出现会加强信号。地学家采用分析手段通过对比观测资料和预测模型，或采用数学手段利用反演算法，能够识别电阻率异常，并以此推断地层结构信息。 本文以现有的电磁场基本理论为基础，分析研究了海洋可控源电磁法的基本理论与国内外最新发展状况，主要完成了如下工作： (1)通过搜集和分析大量海洋大地电磁、海洋可控源电磁等相关的技术资料，掌握了海洋可控源电磁法的基本原理，并介绍了海洋电磁法在国内外的研究现状和发展趋势，重点对频率域海洋可控源电磁法做了研究。 (2)介绍了电磁场与电磁波的基本理论，根据考夫曼推导水平层状介质表面上电偶极子电磁场的思路，引入相关矢量位推导出了海洋可控源电磁法水平电偶极源在水平层状介质时电磁场各分量解的表达式。 (3)海洋可控源电磁法一维模型的正演研究。通过建立一系列常见模型，对其进行正演，验证了海洋CSEM的可行性和有效性。通过模拟分析，研究了海洋CSEM磁场分量，电场分量对海底高阻层的响应情况，比较了上述分量对高阻层的敏感性。研究了发射源的几何排列方式(Radial和Azimuthal模式)与目标高阻层响应之间的关系，分析了发射源在径向装置和赤道装置下对高阻体的敏感程度。通过模拟分析，讨论了不同发射频率下海洋CSEM的响应结果，对频率的影响做了研究。对于海洋CSEM中影响结果重要因素之一的空气波，本文通过设计恰当模型研究了空气波对结果的影响与收发距、海水深度之间的关系，研究了海洋CSEM在浅海进行油气探测的可行性。研究了海底高阻储层的厚度对响应结果的影响，间接讨论了程序对高阻薄层的分辨率。 (4)海洋可控源电磁法一维OCCAM反演研究。本文在正演的基础上，简要概述了地球物理的相关反演算法，重点介绍了OCCAM反演的基本理论。OCCAM反演不依赖初始模型，通过对模型进行光滑约束，在拟合观测数据的同时，使模型尽量光滑，并在可以拟合观测数据的多个模型中，选择最光滑模型作为反演结果，极大的改善了反演的多解性，是现在国外海洋CSEM一维反演的主流算法。本文在掌握了OCCAM反演基本原理的基础上，将OCCAM算法应用到海洋CSEM反演中。通过建立模型，研究了不同发射频率组合对OCCAM反演效果的影响。分析了不同海洋噪声水平对反演结果的影响程度。讨论并比较了在不同发射模式下的反演效果，得出相关结论对实际资料的反演提出了建设性建议。最后结合实际情况，，通过建立复杂油藏模型并对初始模型加入限制性约束条件对其进行约束反演，极大的提高了反演精确度，达到了预期效果。
【关键词】：海洋电磁法勘探 油气识别 OCCAM反演 可控源
【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
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-16
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 海洋可控源电磁法国内外发展现状10-12
• 1.3 海洋可控源电磁法理论研究进展12-13
• 1.4 选题依据和研究意义13-14
• 1.4.1 选题依据13
• 1.4.2 研究意义13-14
• 1.5 研究目标和主要研究内容14-16
• 1.5.1 研究目标14
• 1.5.2 主要研究内容14-16
• 第2章 CSEM 一维正演基本理论与公式推导16-30
• 2.1 海洋 CSEM 的基本原理16-18
• 2.2 电磁法理论基础18-24
• 2.2.1 麦克斯韦方程组18-20
• 2.2.2 矢量位的引入及其微分方程20-21
• 2.2.3 矢量位微分方程的傅里叶变换21-22
• 2.2.4 边界条件22
• 2.2.5 水平电偶源的汉克尔变换22-24
• 2.3 CSEM 层状介质水平电偶源电磁场表达式的推导24-29
• 2.3.1 矢量位Ay的求解25-26
• 2.3.2 矢量位Az 的求解26-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 海洋可控源电磁法一维正演研究30-42
• 3.1 两种布极模式的比较30-33
• 3.2 发射频率对海洋电磁的影响33-34
• 3.3 空气波对海洋电磁的影响34-37
• 3.4 储层厚度与电阻率的影响37-39
• 3.5 正演流程图39-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第4章 海洋可控源电磁法一维 OCCAM 反演42-57
• 4.1 地球物理反演算法概述42-43
• 4.2 OCCAM 反演算法的基本原理43-46
• 4.3 OCCAM 反演流程图46-47
• 4.4 OCCAM 理论模型一维反演47
• 4.5 OCCAM 一维反演在 CSEM 中的应用研究47-56
• 4.5.1 频点数对反演结果的影响49-50
• 4.5.2 海洋电磁噪声对反演的影响50-52
• 4.5.3 不同发射模式下的反演结果52-53
• 4.5.4 复杂海底油藏模型反演研究53-55
• 4.5.5 加入限制性先验条件的结果55-56
• 4.6 本章小结56-57
• 结论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

【参考文献】

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本文编号：426717