[发明专利]一种人工场源频率域电磁视电阻率测量方法

说明书

本发明公开了一种人工场源频率域电磁视电阻率测量方法，首先根据探测或勘探需求，设置水平电偶极场源与电场水平分量测量系统，对于无损检测采用发射与接收固定的装置。利用不同频率f的电磁信号来记录某测点多频点电磁E_x分量。采用一阶差分求导的近似方法来计算相应频点组合的电磁场E_x对频点的导数并对计算后的偏导信息进行存储。利用电磁场E_x分量对频点的导数进行视电阻率转换处理。该方法克服了利用卡尼亚视电阻率定义准则来进行视电阻率求解的局限性，同时又降低常规全区视电阻率求取需要面对非线性方程组求解带来的计算结果不稳定风险，有效的提高视电阻率计算效率和准确性。

技术领域

本发明涉及勘探地球物理领域的人工场源频率域电磁视电阻率测量方法，其特别之处在于，该全区视电阻率求取方法无需求解非线性方程，降低了非线性方程求解不准确带来视电阻率定义误差，提高传统视电阻率计算准确度。

背景技术

在地球物理勘探中为了描述地下岩、矿石的导电性通常采用电阻率或电导率来进行叙述，然而实际开展工作时，采集的地下岩、矿石的综合效应，不是地下岩、矿石的真实电阻率，将其称为视电阻率，其与地下岩、矿石的成分、结构、采集装置布设方式等多个因素相关。

可控源音频大地电磁法(简称CSAMT)是频率域人工场源电磁测深方法，该方法采用大地电磁法(简称MT)相似的视电阻率定义形式来计算视参数，由于引入人工场源而大大改善了观测信号质量。随着电磁勘探方法的不断发展，该类方法被广泛用于石油、天然气、金属矿、地热、水文、环境等勘探领域。但是，人工场源频率电磁法引入人工场源成功解决了由于天然源的随机性和信号强度弱造成的观测困难，但也出现了一系列新问题。比如，其还是采用常规的卡尼亚视电阻率定义方式进行计算(如或)，该定义方式的前提条件为电磁波以平面波进行传播，故需要将观测区域置于远区，利用远区的数据来计算视电阻率，而非远区计算的视电阻率会产生严重畸变，故舍弃了过渡区和近区的数据，从而降低CSAMT适用范围。同时，在野外工作需要在远区测量两个正交的电场和磁场，降低了野外工作效率以及提高野外勘探成本。另外，常规的全区视电阻率定义方式采用E_E_x和来进行求解，该定义方式适用大部分测量区域，克服非平面区域不能求解视电阻率障碍，但是其需要对非线性方程组进行求解来定义相应的视电阻率，导致视电阻率准确度依赖非线性方程组的求解，从而影响视电阻率计算准确度以及效率。

发明内容

本发明的目的在于为了克服背景技术描述的问题，同时针对现有技术的不足，提供了一种人工场源频率域电磁视电阻率测量方法，该方法避免了卡尼亚视电阻率定义的平面波假设要求，同时又降低常规全区视电阻率求取需要面对非线性方程组求解带来的计算结果不稳定风险，有效的提高视电阻率计算效率。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案为一种人工场源频率域电磁视电阻率测量方法，野外实际数据采集中采用直角坐标系，根据电磁场理论，水平电偶极子的电场分量E_x在直角坐标系下的表达式为：

式中E_x表示为直角坐标系下x方向上电场分量，σ为均匀半空间的电导率，φ为观测点与偶极距正方向的夹角，r为观测点与偶极距中心的距离，k为波数，在准静态条件下，μ为磁导率，ω＝2πf为角频率，f为频率。i表示虚度单位。为中间变量，I表示为电偶极子发射电流的大小，dL表示为水平电偶极子的长度；

对角频率ω求偏导，可得：

化简为：

其中，ρ₀是介质的电阻率。

令p为感应数，m为复数中间变量，因此，进一步化简为：

其中，