[发明专利]瞬变电磁三维有限差分正演方法及系统

说明书

本发明提供一种瞬变电磁三维有限差分正演方法及系统，除初始时间步长进行预设次数的时间步进迭代外，其余时刻的时间步长都是由当前时刻地电模型中地下介质的视电导率来控制并确定的，能够自适应调整获取合适的时间步长，对于存在高电导率对比的地电模型，总的时间迭代步数能够显著减少，具有更好的适应性，充分利用了瞬变场的体积效应，有效提高正演模拟的计算效率。

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，尤其涉及一种瞬变电磁三维有限差分正演方法及系统。

背景技术

瞬变电磁法利用接地电极或不接地回线向地下发射双极性脉冲电流，地下介质在其激发下的感应涡流产生随时间变化的二次场，在一次场的间歇期，使用接收线圈测量磁场信号，通过对二次场信号的提取和分析，从而达到探测地下地质体的目的。目前作为主要的非地震方法之一，广泛应用于近地表资源、环境、工程探测中。

正演模拟对于典型异常体响应特征的分析和瞬变电磁法数据的反演解释具有关键意义。三维有限差分是瞬变电磁法最常用的三维正演方法之一，其具有非常好的并行效率，在利用多核CPU、GPU加速的情况下，能够非常迅速的进行时间步进迭代，快速获取正演结果。

目前，经典的瞬变电磁法三维有限差分正演方法中，假设介质的电磁本构关系是线性的且与时间无关，为确保时间步进迭代始终稳定而引入空气中的假定介电参数，该参数随着时间步进迭代过程逐渐变化。时间迭代步进过程中的时间迭代步长由地下介质的最小电导率进行控制。但是对于一些地下存在空洞等低导异常体的情况，由于低导异常体的电导率接近于0，即使将其近似为有限电阻导体，其电导率也是极小，则时间迭代步长就受到低导异常体的控制，相比于无异常体情况，正演所需的时间迭代步数和计算时间会大幅增加，使得正演效率极大的降低。

为此，现急需提供一种瞬变电磁三维有限差分正演方法。

发明内容

本发明提供一种瞬变电磁三维有限差分正演方法及系统，用以解决现有技术中存在的缺陷。

本发明提供一种瞬变电磁三维有限差分正演方法，包括：

根据地电模型的模型参数，设置时间步长为初始时间步长；

基于所述初始时间步长，进行预设次数的时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟；

将所述时间步长设置为当前时刻的目标时间步长；

基于所述目标时间步长，继续进行时间步进迭代，并执行三维有限差分正演模拟，直至时间步进迭代的总时长达到预设时长，三维有限差分正演模拟过程结束；

其中，所述目标时间步长基于当前时刻所述地电模型中地下介质的视电导率确定。

根据本发明提供的一种瞬变电磁三维有限差分正演方法，所述目标时间步长具体基于如下方式确定：

基于当前时刻的所述视电导率，确定当前时刻的备选目标时间步长；

基于所述备选目标时间步长，确定所述目标时间步长。

根据本发明提供的一种瞬变电磁三维有限差分正演方法，所述基于当前时刻的所述视电导率，确定当前时刻的备选目标时间步长，具体包括：

基于当前时刻的所述视电导率、所述地下介质的最小磁导率、所述地电模型中离散的最小网格间距以及当前时刻进行的时间步进迭代中电流完全关断后的延迟时间，确定所述备选目标时间步长。

根据本发明提供的一种瞬变电磁三维有限差分正演方法，所述基于所述备选目标时间步长，确定所述目标时间步长，具体包括：

若判断获知当前时刻的视电导率增大，则基于第一预设倍数的前一时刻的时间步长，以及所述备选目标时间步长之间的最小值，确定所述目标时间步长；