CN113504574A

CN113504574A - 基于归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示方法及系统

Info

Publication number: CN113504574A
Application number: CN202110480885.XA
Authority: CN
Inventors: 王金海; 才智杰; 詹俊; 林佳富; 钟明峰; 赵丽萍
Original assignee: Third Geological Exploration Institute of Qinghai Province
Current assignee: Third Geological Exploration Institute of Qinghai Province
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2021-10-15
Anticipated expiration: 2041-04-30
Also published as: CN113504574B; ZA202203895B

Abstract

本发明涉及一种基于归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示方法及系统。其中，所述地震剖面显示方法包括：S1、将按照预先设定的信息采集的电场或磁场数据通过归一化函数获取其归一化数据；所述预先设定的信息包括：测点个数、每个测地的频点数、测点距、log10域的频率间距、电场或磁场数据振幅扩大倍数；S2、基于所述归一化数据，合成类地震剖面的电磁剖面。本发明基于归一化电磁数据，采用类地震时间或深度剖面显示方式，将电场或磁场数据通过归一化函数获取其归一化数值(归一化后的数值反映的就是其异常响应)，进而以类地震剖面的形式显示，不仅能反映二维或三维数据的全区异常响应特征，而且能反映每一道数据异常变化规律。

Description

基于归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示方法及系统

技术领域

本发明涉及地震剖面显示技术领域，尤其涉及一种基于归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示方法及系统。

背景技术

传统视电阻率剖面一般根据卡尼亚公式计算视电阻率，以等值线的方式展示不同频率的视电阻率异常响应幅值。

但是，传统可控源电磁法中卡尼亚视电阻率剖面一般只反映了“远区”的异常响应规律，从电场和磁场的各个分量的表达式可以看出，信号的强度是与收发距3次方(E_x),甚至是4次方(H_z)成反比减小的。故“远区”电磁信号微弱，信噪比较低，在相同供电功率的条件下，很难保证数据质量。

其次，卡尼亚视电阻率公式不适用于“近区”和“过渡区”，难以反映“过渡区”和“近区”的异常响应特征，故难以充分利用全区域的数据实现电磁探测。

最后，传统视电阻率等值线显示方式经过规则网格化处理，突出了剖面的整体异常特征，但很难反映单道数据不同频率的异常响应变化规律。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种基于归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种基于归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示方法，包括：

S1、将按照预先设定的信息采集的电场或磁场数据通过归一化函数获取其归一化数据；

所述预先设定的信息包括：测点个数、每个测地的频点数、测点距、log₁₀域的频率间距、电场或磁场数据振幅扩大倍数；

S2、基于所述归一化数据，合成类地震剖面的电磁剖面。

优选的，

所述归一化函数为：

F_xg为电场或磁场归一化值；ω是角频率；r是收发距；F_x ⁰为利用正演模拟方法计算的背景电场或者磁场数据；R_e表示取实部；F_x为采集的电场或磁场数据。

优选的，S2具体包括：

S21、基于给定函数进行类地震剖面显示；

其中，所述给定函数，用于在电场或磁场数据类地震剖面显示中将测点个数作为地震道数；将每个测地的频点数作为每一道采样点数；将测点距作为检波距；将log₁₀域的频率间距作为采样时间；将电场或磁场数据振幅扩大倍数作为地震数据振幅扩大的倍数；

S22、根据所述测点个数、每个测地的频点数、测点距、log₁₀域的频率间距、电场或磁场数据振幅扩大倍数，读取每个测点对应的不同频点电磁归一化数据；

S23、调用Fill画图函数对读入的电场或磁场数据归一化数据按道循环进行类地震剖面成图。

另一方面，本实施例还提供一种基于归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示系统，所述系统包括：

至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上述任一的基于归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示方法。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的一种基于归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示方法，由于采用定义一个适用于全区域的归一化函数，突破卡尼亚视电阻率仅适用于“远区”的局限性，充分利用“近区”和“过渡区”信息，给出目标层在全区域的异常响应变化规律。本发明采用类地震时间或深度剖面显示方式，将电场或磁场数据通过归一化函数获取其归一化后的数值(归一化后的数值反映的就是其异常部分)，进而以类地震剖面显示，不仅能反映二维或三维数据的全区异常响应特征，而且能反映每一道数据异常变化规律。

附图说明

图1为本发明的一种基于归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示方法流程图；

图2为本发明实施例三中设计的低阻薄层模型；

图3(a)为本发明低阻薄层模型拟地震剖面的归一化之后的电场Ex 分量归一化异常响应图；

图3(b)为本发明低阻薄层模型拟地震剖面的归一化之后的电场Hy分量归一化异常响应图；

图3(c)为本发明低阻薄层模型拟地震剖面的归一化之后的电场Hz 分量归一化异常响应图；

图4为本发明实施例三中设计的高阻薄层模型；

图5(a)为本发明高阻薄层模型拟地震剖面的归一化之后的电场Ex 分量归一化异常响应图；

图5(b)为本发明高阻薄层模型拟地震剖面的归一化之后的电场Hy分量归一化异常响应图；

图5(c)为本发明高阻薄层模型拟地震剖面的归一化之后的电场Hz 分量归一化异常响应图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参见图1，本实施例提供一种基于归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示方法，包括：

S1、将按照预先设定的信息采集的电场或磁场数据通过归一化函数获取其归一化数据。

所述预先设定的信息包括：测点个数、每个测地的频点数、测点距、log10 域的频率间距、电场或磁场数据振幅扩大倍数。

S2、基于所述归一化数据，合成类地震剖面的电磁剖面。

本实施例的实际应用中，所述归一化函数为：

F_xg为电场或磁场归一化值；ω是角频率；r是收发距；F_x ⁰为利用正演模拟方法计算的背景电场或者磁场数据；Re表示取实部；F_x为采集的电场或磁场数据。

本实施例中，S2具体包括：

S21、基于给定函数进行类地震剖面显示。

其中，所述给定函数，用于在电场或磁场数据类地震剖面显示中将测点个数作为地震道数；将每个测地的频点数作为每一道采样点数；将测点距作为检波距；将log₁₀域的频率间距作为采样时间；将电场或磁场数据振幅扩大倍数作为地震数据振幅扩大的倍数。

S22、根据所述测点个数、每个测地的频点数、测点距、log₁₀域的频率间距、电场或磁场数据振幅扩大倍数，读取每个测点对应的不同频点电磁归一化数据。

S23、调用Fill画图函数对读入的电磁归一化数据按道循环进行类地震剖面成图。

其中，Fill画图函数是现有的画图函数。

在本实施例的实际应用中，S2主要通过如下程序实现：

function seiplot(trace,sample,disoffset,dt,amp)；

seiplot是定义画电场或磁场数据拟地震剖面的函数。

trace是数据道数(测点数)，sample是每一道频率采样点数，

disoffset是测点距，dt采样频率，amp是电场或磁场数据异常响应振幅扩大的倍数。

trace＝601；

sample＝1001；

disoffset＝10；

dt＝0.004；

读取十进制数据；

画图部分

本发明的一种基于归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示方法，由于采用定义一个适用于全区域的归一化函数，突破卡尼亚视电阻率仅适用于“远区”的局限性，充分利用“近区”和“过渡区”信息，给出目标层在全区域的异常响应变化规律。本发明采用类地震时间或深度剖面显示方式，将电场或磁场数据通过归一化函数获取其归一化数值(异常部分)，进而以类地震剖面显示，不仅能反映二维或三维数据的全区异常响应特征，而且能反映每一道数据异常变化规律。

实施例二

采用本发明的一种基于归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示方法，以理论模型数据(均匀层状介质的归一化电磁异常数据)为例对本发明进行详细说明：

在柱坐标系下，水平层状大地上只考虑接地导线供电的频率域电磁场分量表达式为(何继善,1990；汤井田等,2005)：

式中，E_r、

H_r、

H_z为电磁场分量，I为供电电流幅值，dL为偶极源长度，r为收发距，

为偶极子和收发距的夹角，μ为自由空间磁导率， ω为圆频率，

k为波数，R和R^*表达式为：

将柱坐标系下的电场转化为笛卡尔坐标系下的x方向电场：

其中，E_x、E_y、H_x、H_y为笛卡尔坐标系下电磁场分量。式(1)和式(2)涉及的贝塞尔函数积分采用112点滤波系数进行汉克尔变换，对于长导线源，将其分为多个偶极子源分别计算其场值并进行累加求和。

为了方便反映全区异常特征起见，本发明定义归一化函数用于反映 “远区”、“过渡区”和“近区”异常特征，突破了卡尼亚视电阻率只能反映“远区”异常响应的局限性。下面模型计算均采用如下归一化函数：

F_xg为电场或磁场归一化值；ω是角频率；r是收发距；F_x ⁰为正演模拟计算的背景电场或者磁场数据；Re表示取实部；

为含有异常体正演模拟的电场或磁场数据。

然后，将电场或磁场数据与地震数据进行类比，给出电磁道数，每一道频率采样点数，测量点距，频率采样间隔及振幅扩大倍数，采样地震剖面的显示方式对电场或磁场数据进行拟地震剖面显示。

具体为：

①给定数据头文件：给定函数function seiplot(trace,sample,disoffset,dt,amp)进行类地震剖面显示。其中，

trace是地震道数，在电场或磁场数据类地震剖面显示中对应测点个数。

sample是每一道采样点数，在电场或磁场数据类地震剖面显示中对应的是每个测地的频点数。

disoffset是检波距，在电场或磁场数据类地震剖面显示中对应的是测点距。

dt是采样时间，在电场或磁场数据类地震剖面显示中对应的是log₁₀域的频率间距。

amp是地震数据振幅扩大的倍数，在电场或磁场数据类地震剖面显示中对应的是电场或磁场数据振幅扩大倍数。

②根据步骤①给出的参数(地震道数、每一道采样点数、检波距、采样时间、地震数据振幅扩大的倍数)，读取每个测点对应的不同频点归一化电场或磁场数据。

③成图：调用Fill画图函数对读入的归一化电场或磁场数据按道循环进行类地震剖面成图，即得到最终的类地震电磁剖面。

实施例三

设计均匀层状介质模型用于说明本实施例中归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示方法。计算参数：在对数区间中等间隔选取51个频率参数，最高频率为10⁴Hz，最低频率为10^-1Hz；水平电偶极子源沿y方向布设于地表坐标原点，偶极距1m，发射电流幅值为1A，收发距从200m到20km，按200m间隔均匀采样。

1.低阻薄层模型

设计一个H型三层地电模型(这个H型三层地电模型就是低阻薄层模型)参见图2，三层电阻率依次为100Ω·m、20Ω·m和100Ω·m，其中第一层厚度固定为1000m，低阻薄层厚度为10m，异常响应幅值放大倍数均为6000。归一化后的低阻薄层模型电磁场异常幅值合成类似地震剖面的电磁剖面如图3所示。

从上述H型三层地电模型的电磁拟地震剖面可以看出；在整个剖面上，归一化之后的电场水平分量Ex和磁场垂直分量Hz均反映了比较明显的负异常，尤其是电场水平分量Ex的在“近区”和“过渡区”异常响应幅值大，范围广，且明显强于“远区”的异常响应幅值；该剖面既能反映二维数据的全区异常响应特征，又能反映某一道同一测点，不同频率数据异常变化规律。

2、高阻薄层模型

设计一个K型三层地电模型(这个K型三层地电模型就是高阻薄层模型)参见图4，三层电阻率依次为100Ω·m、500Ω·m和100Ω·m，其中第一层厚度固定为1000m，低阻薄层厚度为10m，异常响应幅值放大倍数均为9000。归一化后的高阻薄层模型电磁场异常幅值合成类似地震剖面的电磁剖面如下图5(a)、图5(b)、图5(c)所示。

从高阻模型的电磁剖面可以看出：在整个剖面上，归一化之后的电场分量和磁场分量均反映了一定的正异常，但是电场分量对高阻薄层最为敏感，故电场的水平分量Ex表现最为明显，电场水平分量的正异常响应在近区和过渡区明显强于远区，且范围较广。同样地，与低阻剖面类似，既能反映整个剖面的异常响应特征，又能反映单道异常响应规律。

由于本发明上述实施例所描述的装置，为实施本发明上述实施例的方法所采用的装置，故而基于本发明上述实施例所描述的方法，本领域所属技术人员能够了解该装置的具体结构及变形，因而在此不再赘述。凡是本发明上述实施例的方法所采用的装置都属于本发明所欲保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。

此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、 “一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例” 等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。

Claims

1.一种基于归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示方法，其特征在于，包括：

所述预先设定的信息包括：测点个数、每个测地的频点数、测点距、log10域的频率间距、电场或磁场数据振幅扩大倍数；

S2、基于所述归一化数据，合成类地震剖面的电磁剖面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述归一化函数为：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，S2具体包括：

S21、基于给定函数进行类地震剖面显示；

4.一种基于归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示系统，其特征在于，所述系统包括：

至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至3任一所述的基于归一化函数的电磁数据拟地震剖面显示方法。