瞬变电磁积分方程法正演模拟研究

发布时间：2021-08-21 15:22

　　实际各种复杂的地电条件使得三维瞬变电磁响应变得十分复杂。研究一种有效和快速的三维正演模拟方法对于识别各种因素的影响具有重要意义,也为三维反演奠定了理论基础。积分方程法只对异常体区域进行剖分和计算,具有速度快和占用内存少等优势,故近年来愈受到人们的关注和重视,并取得较快的发展。我们整理和修正了前人所推导的层状介质背景下电磁张量格林函数,同时引进三种计算加速技术即QWE法、三维牛顿插值和群变换理论,形成了磁性源瞬变电磁三维正演程序。最后我们模拟了不同地电模型的三维瞬变响应特征。数值模拟结果表明：（1）高阻异常体无显著异常瞬变响应；异常体电阻率越低,感应电压衰减越慢且幅值越大,异常体影响时窗越宽。埋深增加会缓慢降低信号幅度,使得衰减曲线与均匀半空间的衰减曲线分离点延后。随着线圈尺寸的增加,全程段感应电压幅值均增大。导电性覆盖层使得衰减曲线与背景场的衰减曲线分离时间更晚。（2）导电性覆盖层影响。导电性覆盖层使得异常体可探测时窗变窄。基岩电阻率较高时,可从总的瞬变响应直接减掉覆盖层响应并用均匀半空间模型来解释确定异常体的参数。覆盖层厚度较小时,矿体与覆盖层直接接触可显著增强异常响应；覆盖层厚度较... 

【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
作者简介
摘要
ABSTRACT
第一章 绪言
    §1.1 国内外研究现状
        1.1.1 积分方程法研究现状
        1.1.2 磁性源瞬变电磁中激电效应研究现状
    §1.2 研究目标、内容及方法
    §1.3 论文的基本结构
第二章 积分方程法三维正演理论
    §2.1 一维层状介质全空间电磁场(背景场)
        2.1.1 水平层状介质表面垂直磁偶源全空间电磁场
        2.1.2 水平层状介质表面水平大回线源的电磁场
    §2.2 层状介质中三维异常体频率域电磁散射方程
    §2.3 电磁张量格林函数的求解
        2.3.1 全空间电流源项
        2.3.2 全空间电荷源项
        2.3.3 界面项张量格林函数
        2.3.4 特殊情况的处理
    §2.4 频率域到时间域响应的转化
第三章 正演加速技术和程序验证
    §3.1 基于QWE法的汉克尔积分求解
        3.1.1 QWE法的来源
        3.1.2 直接数值积分方法
        3.1.3 Shanks变换基本原理
        3.1.4 算法效果验证
    §3.2 群表示理论简化电磁阻抗矩阵
        3.2.1 群表示理论引入的背景
        3.2.2 阻抗矩阵的块对角化
        3.2.3 阻抗矩阵计算的对称性简化
        3.2.4 数值计算验证
    §3.3 牛顿差分形式的三次样条插值
    §3.4 三维正演程序验证
        3.4.1 张量格林函数的检验
        3.4.2 程序收敛性和模型检验
        3.4.3 时间域结果的检验
第四章 三维瞬变电磁响应正演模拟
    §4.1 均匀半空间中单个异常体的瞬变响应
        4.1.1 异常体与围岩电导率比值变化的影响
        4.1.2 异常体顶面埋深的影响
        4.1.3 线圈半径对瞬变响应的影响
        4.1.4 导电性覆盖层的影响
    §4.2 导电性覆盖层对大定源观测系统TEM响应的影响
        4.2.1 导电性覆盖层的影响
        4.2.2 覆盖层下基岩电阻率变化的影响
        4.2.3 覆盖层和异常体接触关系的影响
    §4.3 多异常体耦合瞬变电磁响应特征
        4.3.1 水平方向多异常体
        4.3.2 垂直方向上多异常体
    §4.4 激发极化效应对三维瞬变电磁响应的影响
        4.4.1 一维和三维IP效应对比
        4.4.2 瞬变响应信号二次变号现象
        4.4.3 三维极化体TEM响应
第五章 结论和建议
    §5.1 结论
    §5.2 建议
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]各向异性海底地层海洋可控源电磁响应三维积分方程法数值模拟[J]. 陈桂波,汪宏年,姚敬金,韩子夜.  物理学报. 2009(06)
[2]层状单轴各向异性介质并矢Green函数的递推算法及精确计算[J]. 魏宝君,LIU Qinghu.  中国科学（E辑:信息科学）. 2007(06)
[3]离散复镜像法求取层状介质的格林函数[J]. 邵长金,李相方.  中国石油大学学报(自然科学版). 2006(01)
[4]瞬变电磁法三维问题正演及激电效应特征研究[J]. 殷长春,刘斌.  地球物理学报. 1994(S2)
[5]赤道向频率域电磁测深三维电磁模拟技术研究[J]. 殷长春.  石油地球物理勘探. 1994(06)
[6]电偶源瞬变测深—维正演及视电阻率响应研究[J]. 李吉松,朴化荣.  物探化探计算技术. 1993(02)
[7]层状介质中三维大地电磁模拟[J]. 陈久平,陈乐寿,王光锷.  地球物理学报. 1990(04)
[8]两层大地中三维体的激发极化与电阻率响应的积分方程模拟[J]. 李晓波,朴化荣.  地球物理学报. 1988(03)
[9]积分方程法求解三度极化体的激发极化效应[J]. 朴化荣,薛爱民,金东,李晓波.  物化探计算技术. 1985(04)



本文编号：3355856