一種計算三維大地電磁測深主阻抗的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油、天然氣、頁巖氣等地質(zhì)勘探、地下礦藏勘探的電磁勘探領(lǐng)域，具 體涉及一種計算三維大地電磁測深主阻抗的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 大地電磁測深（MT)是在地面上觀測天然的交變電磁場在地下巖層的變化情況， 從而研究其電磁性特征，以達(dá)到解決與礦藏、油氣藏、地質(zhì)構(gòu)造相關(guān)的地質(zhì)問題的一種地球 物理勘探方法。其基本原理是：以天然交變電磁場為場源（平面波入射），當(dāng)交變電磁場以 波的形式在地下介質(zhì)中傳播時，由于電磁感應(yīng)作用，地面上電磁場的觀測值包含有地下電 阻率分布的信息。電磁波的趨膚深度跟頻率有關(guān)，不同頻率的電磁波具有不同的穿透深度 (高頻淺，低頻深），觀測不同頻率的電磁信號，可得到一定深度范圍內(nèi)地下介質(zhì)（地層）電 阻率信息。
[0003] 在一個局部區(qū)域進行三維大地電磁測深，已得到廣泛應(yīng)用。但對于三維地形和三 維復(fù)雜構(gòu)造區(qū)，大地電磁測深資料中普遍存在由三維地形和淺部不均勻體引起的靜位移效 應(yīng)，同時對三維構(gòu)造的主阻抗的求解也較困難。
[0004] 現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理中，采用與二維處理相同的阻抗旋轉(zhuǎn)法，可以得到一個二維形式 化的TE和TM極化下的視電阻率和相位曲線。這種計算無法消除復(fù)雜地形和近地表淺層不 均勻體產(chǎn)生的負(fù)面影響，計算結(jié)果也不是理想的三維構(gòu)造的主阻抗。
[0005] 若反演時帶三維地形進行，因無法精確計算地形因子，其反演結(jié)果是近似的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對復(fù)雜地形及地下構(gòu)造的MT資料存在的問題及反演結(jié)果應(yīng)用問題，提 供一種計算三維大地電磁測深主阻抗的方法，三維散射張量因子消除三維地形和淺表結(jié)構(gòu) 影響的方法（是指消除），再對消除影響后的資料進行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)以計算主阻抗（TE和TM極 化下）對應(yīng)的視電阻率和相位。
[0007] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0008] -種計算三維大地電磁測深法主阻抗的方法，包括：
[0009](1)、獲取野外采集所得的時間域記錄資料：包括兩個相互垂直方向上的電場和磁 場，即ex (t)、ey (t)、hx (t)、hy⑴，其中t是時間；
[0010]⑵、對步驟⑴中的時間域記錄資料進行時間域到頻率域的轉(zhuǎn)換；
[0011] (3)、計算張量阻抗原始值，并對其進行編輯處理；
[0012] (4)、計算出正確的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角0。；
[0013] (5)、計算出三維構(gòu)造情況下的主阻抗a和b;
[0014] (6)、計算出三維散射張量因子e、A丨、入2 ;
[0015] (7)、給出坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角0。、三維散射張量因子C和主阻抗Z。的計算結(jié)果。
[0016] 所述步驟（2)是這樣實現(xiàn)的：
[0017] 采用傅里葉變換法進行時頻轉(zhuǎn)換獲得電磁場各分量的譜：Ex(f)、Ey(f)、Hx(f)、 Hy(f)，其中f是頻率，變換公式的統(tǒng)一式為
[0018] 所述步驟（3)是這樣實現(xiàn)的：
[0019] 采用公式（1)計算張量阻抗原始值：
(1)
[0021]Zxx、Zxy、Zyx、Zyy分別為張量阻抗的四個元素，均為復(fù)數(shù)，由步驟⑵得到的電磁場 各分量的譜計算這四個元素：
[0022
[0023] 其中A' 分別為民、
€的6種不同的組合，Y表示A的共軛，〈AB〉表 示A和B的互功率譜，在上式中，Ex、Ey、Hx、Hy分別對應(yīng)Ex (f)、Ey (f)、Hx (f)、Hy (f);
[0024] 所述對其進行編輯處理是指對張量阻抗原始值進行疊加和飛點刪除，具體如下：
[0025] 疊加是指在多個（最多可達(dá)20個）張量阻抗中選取誤差相對較小的若干個進行 平均；
[0026] 飛點刪除是指在平均后的張量阻抗誤差仍然較大時，直接刪除不用（但通常不能 連續(xù)刪除三個相接著的頻率點所對應(yīng)的張量阻抗）。
[0027] 所述步驟（4)是這樣實現(xiàn)的：
[0028] 在按不同的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角0進行旋轉(zhuǎn)的過程中，真正的合適的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角0。是在 下列函數(shù)V( 0 )取得極小值時獲得的：
[0030] 其中：
[0029] 0) (8) (9)
[0033] 由于Q。允許有90°的差異，因此9。取| 9。|和| 9?！?0° |中數(shù)值最小的那一 個。
[0034] 所述步驟（5)是這樣實現(xiàn)的：
[0035] 按照公式（10)計算出三維構(gòu)造情況下的主阻抗a和b
[0036]
(10)
[0037] 其中，〖和n為計算過程中的過渡量，不具有特定含義。
[0038] 所述步驟（6)是這樣實現(xiàn)的：
[0039] 按公式（11)計算出三維散射張量因子e、A i、入2 :
[0040]
(11、
[0041] 所述步驟（7)是這樣實現(xiàn)的：
[0042] 三維散射張量因子C :
[0043]
⑵
[0044] 主阻抗Z0 :
[0045]
(4) 〇
[0046] 在步驟⑷和（5)中，以采用準(zhǔn)則（7)獲取0。為基礎(chǔ)，進而用公式（10)求出主 阻抗a和b，即由含有三維散射張量因子的張量阻拐
^算出不含有三維散射 張量因子的主阻g
這樣處理就消除了三維散射張量因子。
[0047] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：上述應(yīng)用本發(fā)明的例子說明，在進行三 維大地電磁測深法（MT)資料處理時，可以通過三維散射張量因子有效消除三維地形和淺 表結(jié)構(gòu)的影響，準(zhǔn)確計算出真實的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角和主阻抗，進而由反演獲得合理的反演電阻 率-深度剖面圖。其實際應(yīng)用效果是顯著的。
【附圖說明】
[0048]圖1是計算坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角的數(shù)值例子。
[0049] 圖2是本發(fā)明方法的步驟框圖。
[0050] 圖3-1是某測線的原始視電阻率-頻率剖面圖，橫坐標(biāo)為：剖面位置，單位Km;縱 坐標(biāo)為：頻率取對數(shù)，單位Hz。
[0051] 圖3-2是某測線的處理后的視電阻率-頻率剖面圖，橫坐標(biāo)為：剖面位置，單位 Km;縱坐標(biāo)為：頻率取對數(shù)，單位Hz。
[0052] 圖3-3是某測線反演后的電阻率-深度剖面圖，橫坐標(biāo)為：剖面位置，單位Km;縱 坐標(biāo)為：海拔深度，單位Km;圖中符號為地層代號。
[0053]圖3-4是某測線對應(yīng)的地震疊前剖面（此剖面對應(yīng)圖3-3中的12-32Km區(qū)間段）， 橫坐標(biāo)為：剖面位置，單位Km;縱坐標(biāo)為：雙程旅行時，單位s;圖中符號為地層代號。
【具體實施方式】
[0054] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述：
[0055] 為了克服已有的對三維地形和淺表結(jié)構(gòu)處理方面存在的問題，本發(fā)明用一個三維 散射張量因子模型表達(dá)三維地形和淺部不均勻體，在反演之前將其作為干擾因素予以消 除，同時求解一個針對三維構(gòu)造的主阻抗，則可大大提高反演地下復(fù)雜構(gòu)造的精確度。目 前，尚未見到用消除過三維散射張量因子的MT資料來計算主阻抗（對應(yīng)視電阻率和相位） 的報道。
[0056] 本發(fā)明消除三維散射張量因子，并在此基礎(chǔ)上計算主阻抗（對應(yīng)的視電阻率和相 位參數(shù)），具體如下：
[0057] 首先，利用已有的老方法技術(shù)對MT原始資料進行預(yù)處理（包括時頻轉(zhuǎn)換、張量阻 抗計算、單點編輯）；
[0058] 其次,在此基礎(chǔ)上計算坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角0。；
[0059] 第三，計算出三維散射張量C和主阻抗Z。。
[0060] 最后，為后續(xù)MT資料處理提供準(zhǔn)確參數(shù)，從而計算出主阻抗Z。(TE和TM極化下） 對應(yīng)的視電阻率和相位。
[0061] 基本公式如下：
[0062] (1)實測的張量阻抗Z
[0063]
(1)
[0064]Zxx、Zxy、Zyx、Zyy分別為張量阻抗的四個元素，均為復(fù)數(shù)。
[0065] (2)三維散射張量因子C
[0066]
⑵
[0067] e、