CN102047147A - 电磁勘探 - Google Patents

Abstract

一种系统和方法，包括使用多个接收器接收从目标散发的电磁能，以及至少部分地根据所述多个接收器中的一个或多个接收器的位置和所接收的电磁信息产生伪源。

Description

电磁勘探

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年5月30日提交的美国临时专利申请序列号61/057,606的优先权，其全部内容在此引用作为参考。

技术领域

一般来说，本公开涉及电磁勘测，具体地说，涉及用于获取和处理地球物理信息的方法和装置。

背景技术

在油气勘探产业，为了识别具有潜在烃矿床的地下构造，通常采用地球物理工具和技术。一种这样的技术在称为电磁勘察的过程中利用电磁能。

电磁勘察是采用在地表产生电磁场的地球物理方法。电磁场可以具有波形特征、扩散特征或这两者的组合。当这些场穿透大地并撞击导电地层或矿体时，它们在这些导体中感应出电流，以这些电流为源的新场从这些导体辐射并由地表处的仪器检测。

发明内容

下面呈现本公开的几个方面的一般归纳，以便提供本公开的至少某些方面的基本理解。这个归纳不是本公开的详尽纵览。它不试图标识本公开的关键或必要因素或描绘权利要求书的范围。以下归纳仅仅以概括形式呈现本公开的某些概念，作为随后更详细描述的前奏。

所公开的方法用于采集地球物理信息，包括使用多个接收器接收从地表下目标散发的电磁能，以及至少部分地根据所述多个接收器中的一个或多个接收器的位置和所接收的电磁信息产生伪源。

附图说明

为了详细了解本公开，应当连同附图参考几个非限制实施例的以下详细说明，附图中相似的要素被赋予相似的编号，其中：

图1是地球物理信息采集系统的非限制实例；

图2展示了根据本公开的几个实施例可以使用的传感器节点的非限制实例；

图3展示了根据图1的系统中可以使用的电磁辐射体的几个非限制实例；

图4、图5和图6展示了与立方形电磁源相关联的电场图；

图7、图8和图9展示了与立方形电磁源相关联的磁场图；

图10、图11和图12展示了根据本公开的几个实施例的几个非限制多分量源结构；

图13展示了根据几个实施例可以使用的地球物理信息处理系统的非限制实例；

图14显示了地球物理信息处理的非限制方法；

图15显示了地球物理信息处理的另一个非限制方法。

具体实施方式

本公开的若干部分，详细描述和权利要求书可以以逻辑、软件或典型情况下编码在各种介质上的软件实施方面的形式呈现，包括但是不限于计算机可读介质、机器可读介质、程序存储介质或计算机程序产品。这样的介质可以由信息处理设备处理、读取、检测和/或解释。本领域的技术人员将认识到，这样的介质可以采取各种形式，比如卡片、磁带、磁盘(如软盘或硬盘驱动器)以及光盘(如光盘只读存储器(“CD-ROM”)或数字多功能(或视频)光盘(“DVD”))。本文公开的任何实施例都仅仅为了说明，并非为了限制本公开或权利要求的范围。

本公开使用若干术语，这些术语的意义将有助于提供对本文讨论的理解。例如，以上提及的本文所用的术语信息处理设备意味着发送、接收、操作、转换、计算、调制、转置、携带、存储或以其他方式利用信息的任何设备。在本公开的几个非限制方面，信息处理设备包括为执行各种方法而执行程序化指令的计算机。

本文所用的地球物理信息意味着关于地质体的位置、形状、范围、深度、内容、类型、特性和/或数量的信息。地球物理信息包括但是未必限于海洋和陆地电磁信息。本文所用的电磁信息包括但不限于以下的一种或多种或者任何组合：模拟信号、数字信号、记录数据、数据结构、数据库信息、关于地表地质的参数、源类型、源位置、接收器位置、接收器类型、源激发时间、源持续时间、源频率、能量振幅、能量相位、能量频率、波加速度、波速度和/或波方向、场强度和/或场方向。

地球物理信息可以用于许多目的。在某些情况下，地球物理信息可用于产生地下构造的图像。本文所用的成像包括地下构造的任何表达，包括但不限于图形表达、数学或数值表达、带状记录纸或者地下构造的任何其他处理输出表达。

图1是地球物理信息采集系统100的非限制实例。系统100可以包括任何数量的子系统和组件。在这个实例中系统100包括能量源102。一个或多个传感器104被安置在勘测区域中，并且这些传感器耦接到记录器106。在一个或多个实施例中，传感器104可以被合并到海底电缆118之中，并且海底电缆可以经由合适的通信接口120比如吊索连接到记录器106。在这个实例中，显示的海底电缆安置在海床122中或在其上，从可以包括地下地层、含烃储集层或其他地质构造的目标124散发的信号在此可以被几个传感器104检测出。非限制系统100展示了海洋环境以及由船只112拖曳的辐射体110。在其他实施例中，辐射体可以在机载配置中拖曳在水体之上或陆地之上而不脱离本公开的范围。在其他实施例中，电磁源102可以以固定的或半固定的方式部署在陆地上或海洋环境中而不脱离本公开的范围。无论为地球物理信息采集系统100选择的环境如何，都可以根据本文所公开的几种方法通过使用合适的地球物理信息处理系统处理所采集的信息。

传感器104可以包括在采集地球物理信息中有用的任何数量的传感器。在一个或多个实施例中，这些传感器可以包括电磁传感器，比如天线、电极、磁力计或其任何组合。在一个或多个实施例中，这些传感器可以包括压力传感器比如传声器、水听器及其组合。在一个或多个实施例中，传感器104可以包括粒子运动传感器，比如地震检波器、加速计及其组合。在一个或多个实施例中，传感器104可以包括电磁传感器、压力传感器和粒子运动传感器的组合。图1的非限制实例系统展示了使用海底电缆118的传感器布置。在一个或多个实施例中，若干传感器站可以放置在海床上并且在每个传感器站可以记录所收到的信号。

图2展示了根据本公开的几个实施例可以使用的传感器节点的非限制实例。所示的两个传感器节点200可以本质上彼此类似。每个传感器节点200都被置于海床122上，尽管陆地部署也在本公开的范围之内。根据一个或多个实施例的传感器节点200可以包括几个面202，每个面都可以包括电场传感器204和磁场传感器206。传感器204、206的形式可以是偶极子天线。在图2的实例实施例中，节点200是孤立的并且不使用以上介绍和图1所示的实例系统中的电缆118或表面记录器106。不过，节点200可以修改为连接到电缆和远程记录器而不脱离本公开的范围。每个节点200都可以包括一个或多个电池208，用于向节点200供电。在一个或多个实施例中，节点200可以包括存储器210，用于存储在节点200处收到的信息。可以包括处理器212，用于控制节点200和用于处理由节点200所收到的信息。

仍然参考图1和图2，传感器104、204、206可以产生模拟信号、数字信号或模拟信号和数字信号的组合用于记录。记录器106或站200可以是用于接收和存储由传感器104、204、206所产生信号的任何合适的记录器。记录器106或站200可以包括任何数量的地球物理信息处理、存储和传输组件。稍后将参考图13提供适合记录器106或站的若干部分的至少某些组件的更多细节。

能量源102可以包括几种源类型的任何一种或组合。在这个实例中，能量源包括能量发生器108，能量发生器108产生的电磁能用在称为可控源电磁法(CSEM)的过程中。能量发生器108耦接到多维电磁能辐射体110。本文使用的术语辐射体意味着适于辐射能量的任何设备、构造、机构、其组合以及其子部件。在图1的实例系统100中，发生器108显示为安置在海洋船只112上。发生器108可以被配置为在辐射体110中产生交流电(AC)或直流电(DC)。使用交流电时，所用的频率可以是在频率调制的CSEM中有用的变化频率。在一个或多个实施例中，可以调制辐射体110中流过的电流126的振幅。辐射体110经由合适的耦连114和拖缆116耦接到船只112，以便船只112可以通过所期望的介质运送辐射体110。在这个实例中，辐射体110在预定深度通过海水运送。在一个或多个实施例中，拖缆116和耦连114包括大规格导体以将电流传送到辐射体110。辐射体110基本上可以是直的或弯曲的构造比如电缆，或者辐射体110也可以包括多维构造。

图3展示了适于多维辐射体结构的几个非限制实例。多维辐射体结构可以包括二维多边形结构比如正方形、三角形等。辐射体结构的方向在操作期间可以变化，并且可以使用下面将描述的方法而不需要精确地知道辐射体结构的方向。例如，在操作期间可以将辐射体结构定向为图1展示的垂直或者图3在300处和304处展示的水平，或者辐射体结构可以处于任何其他方向。图3所示的辐射体结构仅仅是一些实例，并非将本公开限制为任何具体形状。这里所示的非限制辐射体结构包括正方形的二维辐射体结构300和三角形的二维辐射体结构304。这些二维辐射体结构的每一个都可以经由耦连114和拖缆116耦连到船只112，正如以上描述的和图1所示。

其他合适的辐射体结构可以包括三维结构。例如，立方体结构306或四面体辐射体结构308可以连接到船只112。在某些情况下，拖曳配置可以使得拖缆116可以直接耦接到辐射体结构，正如四面体辐射构造306所示。

虽然显示了基本上直棱状的辐射体结构，但是也可以使用弯曲的结构以及具有弯曲与直棱状结构组合的辐射体结构。在一个或多个实施例中，辐射体结构的弯曲部分可以包括至少一部分弯曲形状。非限制实例包括比如圆形、椭圆形等的弯曲结构。多维辐射体结构300、304、306和308的每个分支都可以在选定的迂回方向承载电流126。受益于本公开的本领域技术人员将认识到，几条迂回电流通道将既产生电场又产生磁场，每个场都具有多个相应的分量，取决于所选定的特定电流通路。

图4、图5和图6展示了与立方形电磁偶极子张量源相关联的电场图，作为根据本公开的几个实施例产生多分量电磁场的实例。受益于本公开的本领域技术人员将能够把立方形源的教导扩展到本文公开的几个其他源几何形状以及其他源。

图4展示出，通过使电流i在平行于x方向并在Ex方向的导体中流动，在x方向可以产生如400指示的电场Ex。图5展示出，通过使电流i在平行于y方向并在Ey方向的导体中流动，在y方向可以产生如500指示的电场Ey。图6展示出，通过使电流i在平行于z方向并在Ez方向的导体中流动，在z方向可以产生如600指示的电场Ez。

图7、图8和图9展示了与立方形电磁偶极子张量源相关联的磁场图。图7展示出，通过使电流i在与x方向垂直摆放的导体中流动，在x方向可以产生如700指示的磁场Hx。Hx(或-Hx)的方向可以由众所周知的右手定律和电流流动的方向确定。一般来说，Hx是垂直于与承载电流i的导体相关联的平面的向量。类似地，图8和图9展示了立方形结构的相应磁场Hy 800和Hz 900。

图10、图11和图12展示了根据本公开的几个实施例的几个非限制多分量源结构。图10展示的源结构1000可用于产生三分量磁场。图11展示的源结构1100的非限制实例可用于产生三分量电场。图12展示的源结构1200的非限制实例可用于产生三分量磁场和三分量电场。在一个或多个实施例中，结构1200的任何两个分支之间的夹角约为60。

图13展示了根据几个实施例可以使用的地球物理信息处理系统1300的非限制实例。地球物理信息可以采集自以上描述和图1所示的系统100。在几个非限制实例中，系统100可以包括图13所示部件的一个或多个及其任何组合。在一个实例中，系统1300可以包括一台或多台处理设备，比如计算机和存储设备1302。计算机可以选自任何数量的有用计算机设备，其实例包括但不限于便携式计算机1304、台式计算机1306、大型机1308等。虽然显示了便携式类型，但是处理单元不需要包括用户接口设备。不过在适当时，计算机1304可以包括显示器、键盘和/或其他输入/输出设备，比如打印机/绘图仪、鼠标、触摸屏、音频输出和输入或者任何其他适合的用户接口。

计算机1304可以经由任何已知的接口与存储设备1302通信，并且用于将信息输入到计算机1304、1306、1308的接口可以是任何可接受的接口。例如，这种接口可以包括使用网络接口1310。

根据一个或多个实施例的存储设备1302可以是具有计算机可读介质的任何有用的存储设备。后面将描述的用于执行若干方法的指令可以存储在计算机1304、1306、1308中的计算机可读介质上，也可以存储在外部存储设备1302上。

现在将参考图1至图13解释示范地球物理信息采集系统100的操作。电磁场信号可以从能量源102散发并朝着海床122传播。电磁场信号可以包括具有一个或多个电场分量的电场、具有一个或多个磁场分量的磁场或者电场与磁场的组合。电磁场信号在大地内传播，并且可以与地表下目标124相互作用。传导目标，比如地层或具有传导流体的地层将响应电磁场信号产生响应场，响应场通常朝着海床和传感器104向上传播。传感器检测下行和上行的场，所检测出的场经由通信接口120中的导体发送到记录器106。

所记录的信号可以当场处理，也可以传送到具有以上描述和图13所示的地球物理信息处理系统1300的处理设施。这几个处理部件不必位于一处，而是可以经由网络1310通信。本文介绍的这些方法基于新颖的干涉测量概念，它们证实了这里的讨论。

导言-扰动介质中的表现定理

设一般频率域的矩阵-向量微分方程为

它描述了不同的物理现象，比如场传播(如电磁场)，扩散和平流传输。

是包含若干场量的向量，为空间r和频率ω的函数。是源向量。矩阵

和

描述了空变的介质参数。算子

包含空间微分算子

项

包含介质参考系中的时间导数(即iω的傅立叶对偶)，而v是移动介质的空变速度。

满足以上线性偏微分方程的动态系统的定理包括：

其中 ${\hat{M}}_1=K[N_r-{\hat{A}}_A(v_A\·n)]$ 以及

${\hat{M}}_2=K[{\hat{A}}_B(\mathrm{i\ω}+v_B\·\▿)-{\hat{A}}_A(\mathrm{i\ω}-v_A\·\▿)]+$

$K[{\hat{B}}_B-{\hat{B}}_A];$ 以及

其中

以及

下标A和B与两种波状态有关，我们将分别称其为状态A和状态B。矩阵K是实数值对角矩阵K＝K^-1，以使得KAK＝A^T，KBK＝B^T以及KD_rK＝-D_r ^T。上标T表示转置，而

代表伴随矩阵(即，共轭转置矩阵)。n是处的外法线。算子N_r被定义为类似于D_r但是它却包含向量n的n_i个元素。

方程1是卷积型互易定理，而方程2是相关型定理。当由格林张量描述场响应时(参见以下)，在

和v_A＝-v_B时，方程1导出广义的源-接收器互易定理。在对物质属性的特殊情况下，方程2的相关型定理通过互相关导出一般形式格林(Green)函数反演(retrieval)(即一般形式的干涉测量法)。

对于受扰动介质的特殊情况，可以重写方程1和方程2。受扰动介质的物理现象能够由以下方程组描述：

$\hat{A}(\mathrm{i\ω}+v\·\▿)\hat{u}+\hat{B}\hat{u}+\hat{D}r\hat{u}=\hat{s}$

${\hat{A}}_0(\mathrm{i\ω}+v_0\·\▿){\hat{u}}_0+{\hat{B}}_0{\hat{u}}_0+{\hat{D}}_r{\hat{u}}_0=\hat{s}---\left(3\right)$

其中下标0表示未扰动的场量和介质参数，而其不存在则表示受扰动的场量和介质参数。每个受扰动的量和参数都能够写为其未扰动对应部分与扰动部分的叠加。因此，

v＝v₀+v_S和其中下标S代表扰动。注意，为了处理扰动介质，对于未扰动情况和扰动情况(方程3)，源向量

都相同。从方程3中的第一项减去第二项得到恒等式

$\hat{V}{\hat{u}}_0=\hat{L}{\hat{u}}_S;---\left(4\right)$

其中是方程3第一行中的线性微分算子，而是由

给出的扰动算子。这个算子在量子力学中也被称为散射垫。方程4中的恒等式显示出场扰动

不满足由场量

和所满足的相同场方程(方程3)。方程4的形式允许按照

对

进行展开。这种级数展开能够以不同的方法进行，例如根据Lippmann-Schwinger级数或根据Bremmer耦合级数。扰动方法和这些类型的级数展开可用于描述散射现象。

对于一般的受扰动介质，可以从方程1中导出卷积型表现定理。在本文自始至终，讨论都集中在使状态A中的未扰动场与状态B中的扰动场相关的定理上。在这种扰动方法中，我们设

对于v和v₀也是如此。因此，根据方程1我们以下式开始：

其中 ${\hat{M}}_1^P=K[N_r-{\hat{A}}_0(v_0\·n)]$ 以及 ${\hat{M}}_2^P=$

$K[\hat{A}(\mathrm{i\ω}+v\·\▿)-{\hat{A}}_0(\mathrm{i\ω}-v_0\·\▿)+\hat{B}-{\hat{B}}_0].$

其中

以及

通过使用恒等式

并且在方程5的左边插入了方程6之后，我们得到：

假定

这个方程是使状态B中的场扰动(方程的左边)与右边的两种状态中的场扰动和未扰动场相关的广义卷积型定理。

以下步骤通过把若干场量替换为其对应的格林函数，将方程7中的互易定理转换为表现定理。格林矩阵满足

和其中

在这个公式中，状态A的波动由

描述，表示由于在r处的激发在r_A处所观察到的未扰动的脉冲响应的格林矩阵(为了简要我们省略了对频率ω的依赖关系)。同样，状态B的波动由扰动的格林矩阵

表示。它给出：

其中K′＝-K。对于许多物理系统场扰动的描述，方程8很重要。为了展示这一点，让我们考虑某特殊情况：非移动介质中(即v＝v₀＝0)，或者当v＝-v₀时场的情况。在任一种情况下，等式8都简化为：

方程9是格林定理的广义版本，因为它通常出现在许多不同物理现象的物理描述中。它显示出由在r_A处所观察到的未扰动场与在r_B处所观察的末扰动场和场扰动的卷积，能够重建在r_B所观察到的场扰动的格林矩阵。如果i)在

上强加了若干均匀边界条件，或者ii)边界趋于无穷远并且一个或多个损失矩阵

或

在V的支集内是有限的(即若干场在无穷远处是静止的)，则边界积分为零。在任一种情况下，等式9都给出：

$K^{\′}{\hat{G}}_S(r_B,r_A)={\∫}_v{\hat{G}}_0^T(r_A,r)K\hat{V}\hat{G}(r_B,r)d^{3}r.---\left(10\right)$

这个方程是Lippmann-Schwinger积分的一般矩阵-向量形式，产生方程3所描述的任何物理现象的场扰动。连同从方程4得出的场扰动的级数展开，方程8和方程10描述了散射现象。

根据更一般的定理，可以导出用于扰动介质的相关型表现定理。以类似于先前的推导，我们用以下表达式开始，通过重写方程2使状态A中的未扰动场与状态B中的扰动场相关：

其中矩阵

和

由

和

给出。同样类似于先前部分的推导，根据方程1我们考虑使两种状态中的未扰动场相关的相关型定理，由下式给出：

其中

和假定

和然后通过在方程11的左边插入方程12给出：

这是广义的相关型定理，它使状态B处的场扰动(方程的左边)与两种状态中未扰动和扰动场(右边)相关。注意，如同在方程7中的卷积定理中，面积分包含来自状态A的未扰动场和来自状态B的场扰动。用导出方程9中使用相同的格林矩阵表达，方程13能够写为：

这种相关型表现定理描述了如何能够从在r_A处检测出的未扰动场与在r_B处观察的未扰动场和场扰动之间的互相关中反演由于在r_A处的源造成的在r_B处检测出的场扰动。方程14涉及由Wapenaar等(2006)和Snieder等(2007)提出的一般公式。在由Wapenaar等和Snieder等提出的公式中，通过互相关重构的格林函数反演了因果和反因果未扰动的响应

或

或者受扰动的响应

或这里，方程14(以及方程9)中的定理仅仅反演了因果场扰动矩阵

因为Wapenaar等和Snieder等的定理都反演了因果和反因果响应，所以本文中我们将它们称为双边定理；而方程14因为只产生因果响应是单边定理。一般来说，方程中14的体积分不能忽略，所以典型情况下不能仅仅从面积分中提取响应

重构散射场响应

根据体源监视参数的变化。尽管一般来说方程14中的相关定理不适合“无源的远程检测”实践，但是有两种特殊情况的确允许从观测的场反演介质响应。让我们首先考虑当方程14中的边界积分为零(见方程10推导中的必要条件)时非移动介质(v＝v₀＝0)的情况。在这种情况下，假定

方程14变为：

现在由于

方程15中的第一积分仅仅说明了背景介质中的能量耗散。因此，当背景损失参数(由矩阵

表示)与

中的变化相比可以忽略不计时，就能够忽略方程15中的第一积分，剩下：

注意，这个积分非常类似于方程10中的广义Lippmann-Schwinger积分，其中被积函数中

由

替代。我们将在我们后面的讨论中探究这种类似性。下一步，我们考虑v之内分布的体噪声源

对于任何两个这样的噪声源，对于任何i≠j和r≠r’，它们相应的向量元素与

不相关；而对于任何r和源向量分量，除频变和空变的激发函数外，它们的功率谱都是相同的。不相关噪声源服从关系

其中右边是空间总体平均，

是噪声功率谱，而对角矩阵包含激发函数。以上总体平均中

的存在表明扰动状态的体源

局部地正比于r处的介质参数变化。在这些条件下，所测出响应

的空间平均是：

与方程16中的结果一起使用这个结果给出：

对于方程16有效的情况，方程18表明，通过在评估中使用的环境噪声记录的互相关，能够获得在r_A和r_B处的观测点之间的散射场响应。对于广义表现定理，使这个结果远离先前结果的是，这里随机体噪声源局部地正比于介质参数扰动，例如，所观测的信号可以理解为是由于介质中的变化所导致。对方程18中一般结果的这种解释与尾波干涉测量法的概念紧密相连。尾波理论依赖于能量传播模式，其中体散射体(即这里由空变矩阵

所描述的介质扰动)表现为二次源，二次源发射的波对该介质采样和平均多次。在尾波干涉测量法的实践中，所观测数据(它代表了多次散射模式中的波)的后部的互相关提供了介质扰动的度量，并且能够用于监视介质中的变化。方程18的结果与尾波干涉测量法的结果相关，因为提供激发的体源正比于介质扰动(即，正比于局部散射强度)，并且在两个观测点所观测到数据的互相关产生了两个接收器之间散射场脉冲响应的估计。虽然典型情况下，尾波干涉测量法由单接收器测量(其中r_A＝r_B)完成，但是方程18证明在两个或多个接收器检测的响应的互相关也能够提取介质中关于散射体和/或变化的信息。不仅如此，方程18的结果不仅适用于无损材料中的波(比如声波和弹性波)；它也适用于耗散的声学、弹性和电磁学现象、量子力学波、质量、热量或平流传输系统等。所以，由尾波干涉测量法引入的监视介质扰动的概念事实上适用于具有多观测点的实验和适应方程16的所有物理系统。

从面积分重构扰动

方程14的另一种重要特殊情况发生在通过互相关反演场扰动的格林矩阵的背景中。设损失矩阵：方程14产生：

其中

由于方程19适应于全部损失矩阵被设为零时，所以对于在时间反演下不变的系统它严格成立。因此，例如对于无损声波和弹性波传播、对于在高阻抗介质中电磁现象以及对于薛定谔

方程，方程19反演了场扰动

下一步，我们考虑如图2中的介质配置，其中仅仅对于

和观测点远离

时

在这种配置中，存在源

(其中

是

的连续段)，对于它们直接传输的未扰动波的固定通路不受

中介质扰动的影响。这是图2a中的描述。因为所述未扰动波不穿过所以

对于方程19中体积分的领头阶固定相位贡献可忽略，因为沿着固定未扰动波的通路

虽然体积分的剩余贡献(由被积函数中的

给出)不可忽略，但是(对于散射场的领头阶)其贡献具有与面积分的贡献相同的相位，因为被积函数也具有相同的相位。所以，有可能根据下式估计散射场响应：

根据方程20仅仅估计面积分就应当反演具有正确相位谱的

但是由于忽略了方程19中的体积分所以振幅谱可能失真。也要注意，方程20的结果并非对于封闭面

中的所有源都有效。当是无限平面并且波传播模式能够由共轭的单向算子描述时，方程20的结果才是精确的：通过对

处观测的散射场与测出的内行传输波进行互相关而获得接收器之间传播的外行散射波。方程20的结果可用于根据上的远程源反演

这里术语外行波和内行波表明相对于目标散射体位置的传播方向；即，内行波朝向散射体传播，而散射回的波是外行波。

现在参考图14和图15并得益于上述地球物理信息采集系统100和干涉测量法技术，将描述用于采集地球物理信息的方法。参考图14，根据一个或多个实施例的方法1400包括1402在两个或多个接收器处接收电磁场、1404使用所收到的电磁场产生伪源以及1406使用该伪源估计储集层参数。本文使用的术语伪源是指从多个接收器所收到的返回信息产生的一系列球物理信息，其中所产生的信息表示位于接收器位置处已知特征的物理源。所收到的电磁场可以是物理源场与地表下目标相互作用的结果，或者所收到的场也可以是自然电磁场辐射，比如来自太阳、穿透大地并与地表下目标相互作用的结果。

图15展示了迭代方法1500，包括1502产生电磁源场和1504在两个或多个接收器处记录返回的电磁场。方法1500进一步地包括1506产生大地模型、1508产生伪源以及1510判断大地模型与伪源是否一致。在这个方法中，大地模型由地表下构造的一维或多维表达组成。在一个实施例中，这些表达可以是任何形式的、地表下材料的相关物理性质的空间参数分布的任何定量或定性的形式的二维的或三维的表达。地表下材料的相关物理性质可以包括例如声学、弹性动力学、电学、电磁学、震电学、热学或质量性质。在伪源与大地模型之间存在着一致性1510时，可以估计储集层参数1514，否则1512更新大地模型并产生新的伪源1508。经由关于图15所描述的方法，能够得到最终的大地模型，方式为根据当前大地模型设置所选定的定量阈值，用于测量所采集数据与所预测数据之间的一致性。另外，通过迭代方法推理最终大地模型还可以利用任何其他类型的附加地表下信息，如地震数据和/或图像、钻孔地球物理信息或任何其他类型的地球物理数据。

虽然能够从最少两个接收器中产生对于给定辐射体位置的单一伪源记录，但是产生伪源数据也有可能根据来自所选定勘测区域上分布的多个接收器的所有可能的接收器组合。增加产生伪源数据所用的接收器的数量就增加了伪源数据的总体积，并且能够提供有关目标地表下构造及其物理性质的附加信息。

无论是否知道物理源参数，都可以实施以上描述的方法。根据一个或多个实施例的电磁干涉测量法技术可以包括使用干涉测量法处理由知道不多和/或控制不好的物理源产生的数据信号为形式的信息，以便在接收器位置产生伪源，其中伪源具有精确已知的参数。伪源然后能够用于提取有关地表下更完整和更可靠的信息。几个实施例都可以使用以上讨论的一般理论的若干方面，以从干涉测量法获得所期望的结果。我们将考虑两个实例，它们引出两个不同的数据处理例程。

实例1：

在这个实例中，可以致密地采样源和接收器，并且垂直电场和磁场都可靠地测出。本方法包括使用在接收器x_A和x记录的电场和磁场，以分离

中向上衰减的场与

中向下衰减的场，其中

和

分别是通量规一化的上行和下行向量场。本方法进一步包括解

的逆积分方程，其中

是来自输入数据和

的脉冲响应的傅里叶变换。然后，我们可以使用

(它是伪源的响应)估计地表下信息。

实例2：

在这个实例中，接收器稀疏地采样，和/或分离向上和向下衰减场不可行，即无法测量垂直场或者数据不可靠。适于这些条件的方法包括建立描述海水和空气的电磁性质的现有背景模型，或者使用来自CSEM数据标准处理的最佳配合地表下模型。本方法进一步包括数值地模拟场

和

以模拟接收器在r_A和r_B所采集的背景响应。本方法包括由自适应减法使

与全场采集数据

匹配并且得到和

作为副产品。

然后可以求解以上的方程14以估计伪源响应

从数据

和计算面积分。经由矩阵向量场的去卷积可以计算格林函数核。通过设置零阶散射近似值

数值地估计体积分，从背景模型计算矩阵

并从现有大地模型提取

该模型可以来自标准的CSEM处理或者来自这个处理例程的早先迭代。

在一个或多个实施例中，然后可以使用所估计的伪源响应

推理或估计地表下性质。在所估计的大地模型性质与原始采集的数据不一致时，便可以迭代以上的估算以估计

和估计地表下性质，直到达到了在预定阈值之内的可接受大地模型。定义“可接受的”大地模型的方式可以是所采集数据与根据当前大地模型会预测出的数据之间差异的某种形式的定性和/或定量的度量。另外，可接受大地模型的准则也可以依赖其他地球物理或地质信息，比如地图、钻孔数据、地震剖面、地震图像、重力数据或电阻率剖面。

执行本公开的方法时可以使用电磁信息或与任何其他有用地球物理信息的组合。例如，估计参数406、1514可以包括使用采集电磁信息之前、同时或之后采集的地震信息。在一个或多个实施例中，其他地球物理信息，比如地震信息，可用于产生、约束或以其他方式阐明大地模型1506。

本公开应当视为说明性的而不是限制以下权利要求书的范围或性质。本领域的技术人员学习了本公开后，众多修改和变化将变得显而易见，包括对本文描述的要素使用等效功能和/或结构上的替换，对本文描述的耦合使用等效功能的耦合，以及/或者对本文描述的动作使用等效功能的动作。这些非实质的改变应当视为在以下权利要求书的范围之内。

在给出了一般概念和特定实施例的以上公开之后，保护范围由附带于此的权利要求书定义。所发布的权利要求书不应当视为将申请者的权利限制为所公开的权利要求书，而是按照美国的法律和/或国际条约，尚未在文字上对通过一个或多个进一步的申请(包括已提交的申请)的主题内容提出权利要求。

Claims (29)

1.一种用于采集地球物理信息的方法，包括：

使用多个接收器接收从目标散发的电磁能；以及

至少部分地根据所述多个接收器中的一个或多个接收器的位置和所接收的电磁能产生伪源。

2.根据权利要求1的方法，其中，接收电磁能的动作包括接收多分量的电磁能；

3.根据权利要求2的方法，其中，所述多分量的电磁能包括：一个或多个磁分量、一个或多个电分量、或者其组合。

4.根据权利要求1的方法，其中，所述多个接收器包括：位于陆地上、海洋环境中或者既包括陆地部分又包括海洋部分的区域中的一个或多个接收器。

5.根据权利要求1的方法，其中，产生伪源的动作进一步包括使用计算机产生的参数集。

6.根据权利要求5的方法，其中，产生的参数集模仿具有已知参数的物理源，并且其中所模仿的物理源位于接收器之一的位置或附近。

7.根据权利要求1的方法，进一步包括以下动作：

从物理源发射电磁能，其中，从所述目标散发的所述电磁能是对所发射的电磁能的响应。

8.根据权利要求7的方法，其中，所述物理源包括产生多分量电磁能场的多维结构。

9.根据权利要求8的方法，其中，发射所述电磁能的动作进一步包括发射多分量电磁能场。

10.根据权利要求1的方法，进一步包括以下动作：

产生初始大地模型。

11.根据权利要求10的方法，进一步包括以下动作：

至少部分地根据所产生的伪源更新所述大地模型。

12.根据权利要求8的方法，进一步包括以下动作：

运送所述物理源，

其中，所述运送包括在水体中、陆地上、空中、地下或其任何组合中运送所述物理源。

13.根据权利要求7的方法，其中，产生伪源的动作进一步包括产生与所述物理源的任何参数无关的参数集。

14.根据权利要求1的方法，其中，所述产生伪源的动作进一步包括为所述多个接收器中的每个接收器产生伪源参数。

15.一种用于采集地球物理信息的系统，包括：

处理器；

物理源，被配置为发射电磁能；以及

多个接收器，被配置为接收从目标散发的电磁能；

其中，所述处理器至少部分地根据所述多个接收器中的一个或多个接收器的位置和所接收的电磁能产生伪源。

16.根据权利要求15的系统，其中，所述多个接收器进一步被配置为接收多分量电磁能。

17.根据权利要求16的系统，其中，所述多分量的电磁能包括一个或多个磁分量、一个或多个电分量、或者其组合。

18.根据权利要求15的系统，其中，所述多个接收器包括位于陆地上、海洋环境中或者既包括陆地部分又包括海洋部分的区域中的一个或多个接收器。

19.根据权利要求15的系统，其中，所述处理器进一步被配置为产生代表所述伪源的参数集。

20.根据权利要求19的系统，其中，所产生的参数集模仿具有已知参数的物理源，并且其中所模仿的物理源位于接收器之一的位置或附近。

21.根据权利要求15的系统，其中，从所述目标散发的电磁能是对所发射的电磁能的响应。

22.根据权利要求15的系统，其中，所述物理源包括产生多分量电磁能场的多维结构。

23.根据权利要求22的系统，其中，所述物理源进一步被配置为发射多分量电磁能场。

24.根据权利要求15的系统，其中，所述处理器进一步被配置为产生初始大地模型。

25.根据权利要求24的系统，其中，所述处理器进一步被配置为至少部分地根据所产生的伪源更新所述大地模型。

26.根据权利要求15的系统，其中，所述物理源进一步被配置为在水体中、陆地上、空中、地下或其任何组合中进行运送。

27.根据权利要求15的系统，其中，所述处理器进一步被配置为产生与所述物理源的任何参数无关的伪源参数。

28.根据权利要求15的系统，其中，所述处理器进一步被配置为为所述多个接收器中的每个接收器产生伪源参数。

29.一种计算机可用的介质，具有其内包含的计算机可读程序代码，其中，所述计算机可读程序代码适于执行权利要求1的方法。

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