CN109752762B - 单发多收观测装置瞬变电场数据动校正方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动校正方法，属于地球物理勘探技术领域，具体是涉及一种单发多收观测装置瞬变电场数据动校正方法及装置。包括：波场转换步骤，将采集的瞬变电磁场数据转换为虚拟波场数据；波速计算步骤，取距离发射源距离最近的测点数据的单调衰减段并计算虚拟波场速度值；数据校正步骤，对瞬变电磁虚拟波场的时距曲线进行校正，其中，每一测点的采样时间校正量和接收点与源点的距离成正比，且与虚拟波场速度值成反比。

Description

单发多收观测装置瞬变电场数据动校正方法及装置

技术领域

本发明涉及一种动校正方法，属于地球物理勘探技术领域，具体是涉 及一种单发多收观测装置瞬变电场数据动校正方法及装置。

背景技术

目前在生产实践中常用的瞬变电磁工作装置一般是改良后的中心回线 装置，该装置本质上等同于地震勘探中的“自激自收”装置，属于一维观 测系统，对地下的探测目标缺乏多次覆盖，数据量很小，因此探测精度较 低。地震勘探常用的高精度观测系统多为二维或三维观测装置，数据量大， 探测精度高，瞬变电磁探测近年来也向多维探测方向发展，但面临的问题 是电磁法数据在收发距改变后形态变化较大，资料处理难度高，一种较好的方法是将其变换为虚拟波场数据，降低数据之间的形态差异，再使用地 震的资料处理方法进行反演成像。

地震勘探中二维波场数据需要根据时距曲线特征对不同测点的采样时 间和位置进行动校正后才能进行后续的精细处理，二维瞬变电磁虚拟波场 数据显然也需要进行动校正，但其时距曲线数据特征与地震勘探数据不完 全一致，需要对其进行动校正，再开展其他的高精度处理解释工作，则后 续的反演会改变地层的角度，如实际地下地层水平，不经过动校正直接反 演会得到倾斜的地层结果。

然而，现有技术中针对时距曲线数据特征与地震勘探数据的动校正方 法其校正精底低，计算复杂，难以应用到衬际数据的校正中。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的瞬变电磁虚拟波场数据由于收发 距变化影响测点采样时间和测点位置的技术问题，提供了一种单发多收观 测装置瞬变电场数据动校正方法及装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种单发多收观测装置瞬变电磁虚拟波场数据动校正方法，包括：

波场转换步骤，将采集的瞬变电磁场数据转换为虚拟波场数据；

波速计算步骤，取靠近发射源的测点数据的单调衰减段并计算虚拟波 场速度值；

数据校正步骤，对瞬变电磁虚拟波场的时距曲线进行校正，其中，每 一测点的采样时间校正量和接收点与源点的距离成正比，且与虚拟波场速 度值成反比。

在本发明的至少一个实施例中，一种单发多收观测装置瞬变电磁虚拟 波场数据动校正方法，所述波速计算步骤中，取距离发射源距离最近的测 点数据的单调衰减段并计算虚拟波场速度值。

在本发明的至少一个实施例中，所述波场转换步骤中，基于下式将采 集的瞬变电磁场数据转换为虚拟波场数据：

式中f(x,y,z,t)代表瞬变电磁场的每个分量，u(x,y,z,τ)为f(x,y,z,t)所对应的虚拟波动场量，t为实际采样时间，τ为该虚拟波动场中的虚拟采样时间； e为自然常数。

在本发明的至少一个实施例中，波速计算步骤中基于下式计算虚拟波 场速度值v：

式中σ为地层电导率，μ₀为真空磁导率。

在本发明的至少一个实施例中，数据校正步骤中，基于下式计算每一 测点的采样时间校正量：

Δt＝x/v

式中Δt为校正量，x为源点到接收点之间的距离，v为虚拟波场速度值。

在本发明的至少一个实施例中，所述数据校正步骤中，对瞬变电磁虚拟 波场的时距曲线接收点位置不做校正。

在本发明的至少一个实施例中，还包括数据反演步骤，用于将校正后的 数据标记为自激自收数据，采用地震勘探叠后偏移、全波形反演等其他处 理解释方法对其进行反演成像。

一种单发多收观测装置瞬变电磁虚拟波场数据动校正装置，包括：

波场转换装置，将采集的瞬变电磁场数据转换为虚拟波场数据；

波速计算装置，取距离发射源距离较近的测点数据的单调衰减段并计 算虚拟波场速度值；

数据校正装置，对瞬变电磁虚拟波场的时距曲线进行校正，其中，每 一测点的采样时间校正量和接收点与源点的距离成正比，且与虚拟波场速 度值成反比。

在本发明的至少一个实施例中，所述波速计算装置中，取距离发射源 距离最近的测点数据的单调衰减段并计算虚拟波场速度值。

在本发明的至少一个实施例中，所述波场转换装置中，基于下式将采 集的瞬变电磁场数据转换为虚拟波场数据：

式中f(x,y,z,t)代表瞬变电磁场的每个分量，u(x,y,z,τ)为f(x,y,z,t)所对应的虚拟波动场量，t为实际采样时间，τ为该虚拟波动场中的虚拟采样时间； e为自然常数。

因此，本发明具有如下优点：1、算法简单，计算效率高；2、校正结 果符合瞬变电磁虚拟波场特性，结果准确。

附图说明

图1a-图1b为本发明的二维“一发多收”瞬变电磁工作装置与二维地 震勘探工作装置对比示意图，其上，图1a是二维地震工作装置，图1b是 二维瞬变电磁工作装置示意图；

图2a-图2b为本发明的巷-孔瞬变电磁工作装置在没有异常体和有异 常体情况下采集到的数据曲线对比图,其中，图2a为无异常体时数据曲线， 图2b为有异常体时的数据曲线；

图3a-3d为本发明的二维“一发多收”瞬变电磁虚拟波场记录与二维 地震勘探单炮波场记录时距曲线特征对比示意图，其中图3a为地下一层界 面模型二维瞬变电磁虚拟波场记录，图3b为地下一层界面模型二维地震单 炮波形记录；图3c为地下一层界面模型二维瞬变电磁虚拟波场时距曲线拟 合结果(直线拟合度为0.9768，双曲线拟合度为0.9584，二者均超过0.9， 但考虑到直线拟合度更高，且计算简单，后续研究以虚拟波场的直线型时距曲线作为基准)。

图4a-4b为本发明的二维“一发多收”瞬变电磁虚拟波场记录点位置 与模型异常位置对照示意图；其中，图4a为起伏界面模型示意图，图4b 为起伏界面模型二维瞬变电磁虚拟波场记录

图5a-5d为本发明的二维“一发多收”瞬变电磁虚拟波场记录动校正 效果示意图；其中，图5a为地下一层界面模型二维瞬变电磁虚拟波场记录； 图5b是地下一层界面模型动校正结果；图5c是起伏界面模型二维瞬变电 磁虚拟波场记录；图5d是起伏界面模型动校正结果。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的 说明。

实施例：

1)如图1a-1b所示，首先确保数据来自二维“一发多收”观测装置， 包括但不限于地-井瞬变电磁(Borehole TEM；)、巷-孔瞬变电磁 (Roadway-Borehole TEM)和多道瞬变电磁(M-TEM)等装置；瞬变电磁有 很多种装置类型：如最常用的中心回线装置，其他有重叠回线装置、同一 回线装置、偶极装置等，这些装置的数据不属于二维“一发多收”观测装 置，其数据不能进行动校正处理，因此，在计算之前将这类数据去除。

2)根据公式

将瞬变场数据转换为波动场数据，式中f(x,y,z,t)代表瞬变场的每个分量， u(x,y,z,τ)为f(x,y,z,t)所对应的虚拟波动场量，t为实际采样时间，τ为该虚拟 波动场中的虚拟采样时间，e为自然常数；

3)如图2a-2b所示，取距离发射源距离最近的一个测点数据的单调衰 减段，根据公式

计算虚拟波场速度值v，式中σ为地层电导率，μ₀为真空磁导率。因为速度 公式是基于中心回线装置理论得出的，如图2所示，中心回线装置数据理 论上是单调衰减曲线，而二维装置数据理论上是先单调递增后单调衰减的 曲线，其中二者衰减段是重合的，可以用该衰减段代替中心回线装置部分 数据带入这里的公式进行计算，确保计算结果准确；距离发射源越远的测 点数据中衰减段越短，可用数据较少，所以要挑选距离源最近的一个测点进行计算。

4)地震勘探波场时距曲线表现为双曲线特征，其动校正按照如下公式 计算

式中Δt为校正量，x为源点到接收点之间的距离，t(x)为x点处的地震波传 播时间，t(0)为源点处自激自收的地震波传播时间，v为反射界面上方的介 质波速。

瞬变电磁虚拟波场的时距曲线特征经发明人研究表现为直线特征，其动 校正应按照如下公式计算：

Δt＝t(x)-t(0)＝x/v

式中Δt为校正量，x为源点到接收点之间的距离，t(x)为x点处的瞬变电磁 虚拟波动场传播时间，t(0)为源点处自激自收的瞬变电磁虚拟波动场传播时 间，v为电性界面上方的虚拟波场速度值。

现有技术中关于瞬变电磁拟地震解释方面的研究较少，并且这部分研究 的主要是一维装置，二维装置特征一般学者普遍认为还是和地震波一样为 双曲线特征，如图3a-3d所示。对图3a模型模拟的垂直分量感应电动势数 据做波场反变换，可得如图3b所示的波形，对比图3c所示的地震单炮数 据可以看出：瞬变电磁虚拟波场的“单炮”记录与地震反射波有明显不同， 由于波形记录沿测点方向斜率很小，并未表现出明显的双曲线特征，而更符合地震直达波的直线特征，而随测点距离的增大，虚拟波场数据的能量 也依次减弱，这与地震单炮记录一致。

经三维数值模拟并对时距曲线进行拟合计算后，虚拟波场时距曲线与直 线特征的吻合度更高，使动校正计算能更加简单，双曲线特征计算会复杂 一些。为检验图3b中的波场时距曲线特征是否与直观感受到的一致，对反 射波峰值点分别进行了直线拟合和双曲线拟合，结果如图3d所示，图中红 色实线为直线的结果，蓝色虚线为双曲线的结果，两条曲线几乎重合，差 异很小。从拟合度上看，直线拟合度为0.9768，双曲线拟合度为0.9584，二者均超过0.9，都可以作为虚拟波场的时距曲线特征，但考虑到直线拟合 度更高，且计算简单，实际工作将以虚拟波场的直线型时距曲线作为基准。

5)地震勘探资料处理时，认为地震波反射遵从射线定律，即反射点对 应的是源点与接收点的中点，因此采样时间经过校正后还需要将波场记录 移动至反射点位置，重新记录；瞬变电磁场属于扩散场，经研究认为其接 收点处的虚拟波场记录反映的就是该接收点正下方的地电信息，接收点就 是校正后的波形记录点，位置校正量为0。

现有技术中关于瞬变电磁拟地震解释方面的研究较少，主要集中于一维 装置，二维装置特征一般学者普遍认为还是和地震波一样为双曲线特征， 如图4a-4b所示，经三维数值模拟并对局部异常模型设置测点位置与波形 记录的测点位置对比发现二者点位相同，说明对二维瞬变电磁虚拟波场来 说，波场记录点与接收点是一一对应的，不需要修正到源点与接收点的中 点处。对图4a所示模型模拟的垂直分量感应电动势数据做波场反变换，可 得如图4b所示的波形，瞬变电磁虚拟波场的“单炮”记录仍然与图3a类 似，并未表现出明显的双曲线特征，而表现为直线特征；随测点距离的增 大，虚拟波场数据的能量也依次减弱。值得注意的是：在11-20号测点之 间，波形记录上表现出层位的起伏特征，该位置与图4a所示模型设计在水 平位置100m～200m之间的凸起位置吻合，证明波形记录点与接收点(检波 点)一致，这也与常规地震的单炮记录不同。

对于如图3a所示水平地层模型，按照上方确定的动校正算法进行校正， 可以由图5a得到图5b动校正后的波场结果图，可以看到不同接收点反映 层位信息的正峰波形记录时间不再倾斜，呈水平层状特征，与设计的数值 模型一致，说明动校正方法有效。对于如图4a所示起伏地层模型，同样按 照上方确定的动校正算法进行校正，可以由图5c得到图5d的动校正后的 波场结果图，可以看到不同接收点的反映层位信息的正峰波形记录时间基 本不再表现出整体倾斜的特征，除11-12号测点之间的起伏特征外，其它 测点大体呈水平层状特征。而11-20号测点位置与模型设计在水平位置 100m～200m之间的凸起位置吻合，说明动校正方法有效。

6)将校正后的数据标记为自激自收数据，采用地震勘探叠后偏移、全 波形反演等其他处理解释方法对其进行反演成像，实现二维“一发多收” 观测装置瞬变电磁资料的精细解释。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明 所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或 补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权 利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种单发多收观测装置瞬变电磁虚拟波场数据动校正方法，其特征在于，包括：

波场转换步骤，将采集的瞬变电磁场数据转换为虚拟波场数据；

波速计算步骤，取靠近发射源的测点数据的单调衰减段并计算虚拟波场速度值；

数据校正步骤，对瞬变电磁虚拟波场的时距曲线进行校正，其中，每一测点的采样时间校正量和接收点与源点的距离成正比，且与虚拟波场速度值成反比；

其中，数据校正步骤中，基于下式计算每一测点的采样时间校正量：

Δt＝x/v

式中Δt为校正量，x为源点到接收点之间的距离，v为虚拟波场速度值。

2.根据权利要求1所述的一种单发多收观测装置瞬变电磁虚拟波场数据动校正方法，其特征在于，所述波速计算步骤中，取距离发射源距离最近的测点数据的单调衰减段并计算虚拟波场速度值。

3.根据权利要求1所述的单发多收观测装置瞬变电磁虚拟波场数据动校正方法，其特征在于，所述波场转换步骤中，基于下式将采集的瞬变电磁场数据转换为虚拟波场数据：

式中f(x,y,z,t)代表瞬变电磁场的每个分量，u(x,y,z,τ)为f(x,y,z,t)所对应的虚拟波场量，t为实际采样时间，τ为该虚拟波场中的虚拟采样时间；e为自然常数。

4.根据权利要求1所述的单发多收观测装置瞬变电磁虚拟波场数据动校正方法，其特征在于，波速计算步骤中基于下式计算虚拟波场速度值v：

式中σ为地层电导率，μ₀为真空磁导率。

5.根据权利要求1所述的单发多收观测装置瞬变电磁虚拟波场数据动校正方法，其特征在于，所述数据校正步骤中，对瞬变电磁虚拟波场的时距曲线接收点位置不做校正。

6.根据权利要求1所述的单发多收观测装置瞬变电磁虚拟波场数据动校正方法，其特征在于，还包括数据反演步骤，用于将校正后的数据标记为自激自收数据，采用地震勘探叠后偏移、全波形反演对其进行反演成像。

7.一种单发多收观测装置瞬变电磁虚拟波场数据动校正装置，其特征在于，包括：

波场转换装置，将采集的瞬变电磁场数据转换为虚拟波场数据；

波速计算装置，取距离发射源距离较近的测点数据的单调衰减段并计算虚拟波场速度值；

数据校正装置，对瞬变电磁虚拟波场的时距曲线进行校正，其中，每一测点的采样时间校正量和接收点与源点的距离成正比，且与虚拟波场速度值成反比。

8.根据权利要求7所述的一种单发多收观测装置瞬变电磁虚拟波场数据动校正装置，其特征在于，所述波速计算装置中，取距离发射源距离最近的测点数据的单调衰减段并计算虚拟波场速度值。

9.根据权利要求7所述的一种单发多收观测装置瞬变电磁虚拟波场数据动校正装置，其特征在于，所述波场转换装置中，基于下式将采集的瞬变电磁场数据转换为虚拟波场数据：

式中f(x,y,z,t)代表瞬变电磁场的每个分量，u(x,y,z,τ)为f(x,y,z,t)所对应的虚拟波场量，t为实际采样时间，τ为该虚拟波场中的虚拟采样时间；e为自然常数。

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