[发明专利]一种基于地下粗糙介质模型的电磁广义趋肤深度计算方法

说明书

本发明涉及一种基于地下粗糙介质模型的电磁广义趋肤深度计算方法，目的在于提高电磁探测深度的解译精度。本发明主要针对地下粗糙介质的电导率模型，推导了地下均匀粗糙介质的广义趋肤深度公式。先根据测区地质资料提取地下不同岩石层的空间均匀粗糙度参数，然后对实测数据进行场值归一化、噪声滤波等处理，将处理后电磁数据进行视电导率参数计算；再利用不同岩石层粗糙度参数值，计算粗糙介质电阻率和广义趋肤深度，最后进行粗糙介质的视电导率‑广义趋肤深度成像。本发明的广义趋肤深度与经典均匀半空间介质趋肤深度的计算方法相比，更符合实际地下粗糙介质的传播扩散规律，从而提高了视电导率‑探测深度的解译精度。

技术领域

本发明涉及一种地球物理勘探领域的探测深度计算方法，尤其适用于符合实际地质粗糙介质情况下的电磁勘探方法。

背景技术

在电法勘探中，视电导率与探测深度是最重要的两个参数，尤其探测深度还是衡量一种方法的探测能力主要标准之一。通过对电法勘探的极限(最大和最小)探测深度计算，可以得知这种方法的探测能力。对于实际电法勘探中，为了解释实测数据，需要计算视电导率与探测深度数值，并表示成视电导率-深度断面的形式，因此，需要计算在实测不同频率或不同时刻情况下的探测深度。

目前已经应用到实际电法勘探探测深度计算的方法，应用最为广泛的是Nabighian and Macnae(1989)提出的趋肤深度计算公式估算探测深度。Szalai,S.(2011)应用有效探测深度计算方法对多电极系统进行二维模型的探测深度计算，但是仅是理论模型研究，没有应用于实际例子。

US 8547103公开了一种估计地层参数的装置和方法，特别是涉及在多深度调查中估计电阻率特性的钻孔记录方法和装置。该装置可包括两个或多个发射机，用于向大地形成电流。该装置可以包括一个或多个接收器，响应于来自一个或多个频率的来自地层的电信号，以提供来自一个或多个调查深度的数据。但以上探测深度计算方法是基于均匀介质理论下的计算公式，而实际地球介质在其沉积或成岩等过程中受到差异压实和变质作用等影响，使得地层具有复杂的非均质特性,即实际地质结构都是粗糙介质，导致计算的探测深度比实际深度偏深，因此严重影响后期数据解释结果的准确性，所以对实际地质粗糙介质的广义电导率的探测深度计算方法研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有探测深度计算方法的不足，根据实际地质粗糙介质的广义电导率，以及趋肤深度的定义方式，提供一种基于地下粗糙介质模型的电磁广义趋肤深度计算方法。

本发明的主要思想是：在趋肤深度定义方式的基础上，根据粗糙介质广义电导率的定义，推导出适用于符合地下粗糙介质电导率的电磁广义趋肤深度公式，根据不同岩石层粗糙度参数，计算出探测深度。

本发明是这样实现的，一种基于地下粗糙介质模型的电磁广义趋肤深度计算方法包括：

(1)针对地下粗糙介质建立粗糙介质电导率模型，根据测区地质资料提取地下不同岩石层的空间均匀粗糙度参数；

进一步地，先获取探测区地质资料，获知探测区域的不同岩石层组成情况，根据岩石节理表面纹理等已知信息以及分形理论获取分形维数D，由于空间均匀粗糙度参数λ＝2-D，得到不同岩石层粗糙度参数。

(2)对电磁实测数据进行处理，包括场值归一化、噪声滤波等预处理；

(3)将预处理后的电磁数据进行视电导率参数计算，再利用不同岩石层粗糙度参数值，计算粗糙介质电导率；

进一步地，对电磁数据预处理结果进行视电导率计算，根据粗糙介质广义电导率公式σ_λ＝σ₀(iω)^λ，其中σ₀为直流电导率，ω为角频率，ω＝2πf，其中f为频率，计算出粗糙介质电导率值。

(4)根据均匀半空间模型的趋肤深度推导思想，推导了地下粗糙介质的广义趋肤深度公式；