時間域瞬變水平電場全時間段視電阻率的計算方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于石油、天然氣、非常規油氣藏等地質勘探、地下礦藏勘探的電磁勘探領 域，具體涉及到瞬變電磁測深法全時間段視電阻率的計算方法。
【背景技術】
[0002] 瞬變電磁測深法是采用人工源發射激勵信號，在研究區觀測時間域的電磁場，以 研究地下電性結構的一種電磁勘探方法。圖1是瞬變電磁測深法的野外布設方式之一的示 意圖。在觀測點測量的物理量為兩個水平方向的電場，即：e x(t)和ey(t)(單位均為伏特/ 米），其中t為觀測的延遲時間（單位為秒）。
[0003] 圖1中，AB為發射電偶極子，通過發射機向地下饋入方波電流，電流強度為I (安 培），發射電偶極子的偶極距為Pe= I · AB(安培米）），r = 0為收發距（AB中點0到接 收點P的距離，單位米），Φ為發射電偶極子中心點0和測點P的連線與發射電偶極子AB 間的夾角。ex(t)和\(〇分別為與發射電偶極子平行和垂直方向的水平電場分量。
[0004] 一般地，采用占空比為1:1的方波波形，如圖2所示：T為一個周期的延遲時間 (秒），在前四分之一的時間段正向供電，緊其次斷電四分之一周期，又緊其次反向供電四 分之一周期（電流為-1)，最后四分之一周期斷電。
[0005] 瞬變電磁測深法資料處理的常規方法是由觀測到的電磁場分量計算早期視電阻 率和晚期視電阻率。但，早期視電阻率主要反映較淺地層的電阻率，晚期視電阻率則僅反映 深部電阻率的情況，兩者對過渡期的電阻率反映不清。
[0006] 例如，根據供電期內觀測的電場<(〇 (此符號內，X表示電場的方向，+表 示前四分之一的正向供電時間段，"上階躍"表示從開始供電即進行資料采集）計算的早期 視電阻率Ω-Μ )和晚期視電阻率Ω.Μ )表達式分別 為：
⑴
[0008] 為了獲得從早期到過渡期到晚期的"全時間段"視電阻率，以便能完整地反映地層 從淺層到中深層再到深層的電阻率變化信息，需要給出"全時間段"視電阻率的定義以及計 算方法。這種"全時間段"視電阻率也是反演所必須的。

【發明內容】

[0009] 本發明針對瞬變電磁測深法的早期和晚期視電阻率的不足以及后續進一步反演 的需要，給出一種"全時間段"視電阻率的定義以及計算的方法。
[0010] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0011] 本發明提供了一種時間域瞬變水平電場全時間段視電阻率的計算方法，包括以下 步驟：
[0012] S1、獲取野外采集所得的大地電磁場的時間域記錄資料，得到兩個水平方向的電 場分量ex⑴和ey⑴；
[0013] S2、對電場分量ex(t)和ey(t)進行疊加和濾波處理，以消除干擾信號；
[0014] S3、對電場分量ex(t)和^⑴的上、下階躍電場值進行編輯處理，剔除明顯偏離的 飛點；
[0015] S4、計算貨方向的水平電場％,《
[0016] %⑴上' =-q⑴搶跋sin爐+ 上賺娜鏟；鏟為發射電偶極子中 心點和測點的連線與發射電偶極子連線間的夾角；
[0017] S5、再根據公式
[0018]
計算全時間 段視電阻率pw(t)，Pw(t)隱含在該式中；
[0019] 其中μ。= 4 π X 10 7亨利/米，t為延遲時間，r =內為收發距，erf (X)為標準 概率積分或誤差函數：
[0020]
[0021]
[0022]
[0023]
[0024]
[0025] 本發明還提供了一種時間域瞬變水平電場全時間段視電阻率的計算系統，包括：
[0026] 數據采集模塊，用于獲取野外采集所得的大地電磁場的時間域記錄資料，得到兩 個水平方向的電場分量6 :;(〇和ey(t);
[0027] 信號處理模塊，用于對電場分量ex(t)和ey(t)進行疊加和濾波處理，以消除干擾 信號；并用于對電場分量e x(t)和\(〇的上、下階躍電場值進行編輯處理，剔除明顯偏離的 飛點；
[0028] 計算模塊，用于計算^方向的水平電場％⑴:
[0029] ⑴上階* =一D上階躍:：sin識+'(〇上_ .e'·識：;：(65為發射電偶極子中 心點和測點的連線與發射電偶極子連線間的夾角；
[0030] 再根據公式
[0031]
算全時間 r.· 段視電阻率pw(t)，Pw(t)隱含在該式中；
[0032] 其中μ。= 4 π X 10 7亨利/米，t為延遲時間，r |f|為收發距，erf (X)為標準 概率積分或誤差函數：
[0033]
[0034]
[0035]
[0036]
[0037]
[0038] 本發明產生的有益效果是：本發明在進行瞬變電磁測深法勘探時，通過測量瞬變 電場，可以計算出全時間段的完整的視電阻率，進而由反演得到合理的正確的電阻率一深 度剖面圖。
【附圖說明】
[0039] 下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：
[0040] 圖1是瞬變電磁測深法的野外布設方式之一的示意圖；
[0041] 圖2是瞬變電磁測深法向地下饋入的占空比為1 :1的方波電流；
[0042] 圖3是瞬變電磁測深法一個周期內完整的接收波形；
[0043] 圖4為理論模型計算的電場波形曲線；
[0044] 圖5為常規方法計算的早期（PT" )和晚期)視電阻率曲線 (采用上階躍場值）；
[0045] 圖6為采用本發明計算的全時間段視電阻率曲線（Pw(t)，采用上階躍場值）；
[0046] 圖7為視電阻率曲線的比較。
【具體實施方式】
[0047] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不 用于限定本發明。
[0048] 本發明的實施例中，采用瞬變電磁測深法，如圖1所示，為瞬變電磁測深法的野外 布設方式之一的示意圖。在觀測點測量的物理量為兩個水平方向的電場，即：e x(t)和\(〇 (單位均為伏特/米），其中t為觀測的延遲時間（單位為秒）。
[0049] 圖1中，AB為發射電偶極子，通過發射機向地下饋入方波電流，電流強度為I (安 培），發射電偶極子的偶極距為Pe= I ·ΑΒ (安培米）），r = 為收發距（AB中點O到接收 點P的距離，單位米），W為發射電偶極子中心點O和測點P的連線與發射電偶極子AB間的 夾角。ex(t)和\(〇分別為與發射電偶極子平行和垂直方向的水平電場分量。采用占空 比為1:1的方波波形，如圖2所示：T為一個周期的延遲時間（秒），在前四分之一的時間段 正向供電，緊其次斷電四分之一周期，又緊其次反向供電四分之一周期（電流為-1)，最后 四分之一周期斷電。
[0050] 本發明給出了"全時間段"視電阻率（Pw(t)，Ω ·Μ)的定義，它隱含在以下等式 中：
[0051]
(2)
[0052] 其中心（O 為上階躍供電時於方向的水平電場，它由X和y兩個方向的電場轉 換而來，即：[OOFWl
(3)
[0054] 其中 μ 〇= 4 Ji X 1〇 7亨利 / 米；
[0055] 其中t為延遲時間（單位：秒），每個四分之一周期的起始點延遲時間均設置為 零；
[0056] 其中erf(X)為標準概率積分（或誤差函數）：
[0057]
(4) (5) (6)
[0062] 本發明可采用"中值搜索逼近法"依據定義式（2)計算"全時間段"視電阻率 P w(t)〇
[0063] 本發明的時間域瞬變水平電場全時間段視電阻率的計算方法包括以下步驟：
[0064] (1)、獲取野外采集所得的時間域記錄資料ex(t)和ey(t)。
[0065] 由于實際記錄是連續記錄數據，要依據發射波形，將所有記錄分成單個周期的記 錄（共N個記錄），且每個周期的記錄又要分成四個四分之一周期的記錄，每個四分之一周 期記錄的起始延遲時間均被設置為零。如圖3所示，為瞬變電磁測深法一個周期內完整的 接收波形（橫坐標為時間，縱坐標為電場），（第一個四分之一周期為正向上階躍記錄，第二 個四分之一周期為正向下階躍記錄，第三個四分之一周期為反向上階躍記錄，第四個四分 之一周期為反向下階躍記錄。
[0066] (2)、疊加和濾波。
[0067] 濾波是指消除固定頻率干擾信號（50或60Hz的民用電）的影響（采用數值濾波 法）。
[0068] 疊加是指將采集的多個周期的信號進行線性相加后平均的過程，其目的是消除非 固定頻率的干擾信號的影響，提高信噪比，以獲取高品質的電場資料。
[0069] 本發明的具體疊加過程是將上階躍和下階躍分開疊加，也即：將正向供電時的上 階躍的瞬變信號（第一個四分之一周期內）和反向供電時的上階躍的瞬變信號（第三個四 分之一周期內）疊加；將正向供電后斷電期間的下階躍的瞬變信號（第二個四分之一周期 內）和反向供電后斷電期間的下階躍的瞬變信號（第四個四分之一周期內）疊加。具體計 算公式為：
[0070]
(7) (8)
[0072] (3)、對上、下階躍電場值進行編輯處理。這是一個輔助的處理過程，僅將疊加記錄 中的"飛點"采用人工方式剔除。由于上、下階躍電場值僅差一個常數項，因此在編輯處理 過程中可以相互參考。
[0073] (4)計算夢方向的水平電場&(?)