[发明专利]坑-井地大地电磁场非线性共轭梯度二维反演方法

说明书

技术领域

本发明涉及大地电磁测深方法的处理技术领域，具体地说是一种坑-井地大地电磁场非线性共轭梯度二维反演方法。

背景技术

目前大地电磁测深方法已经发展得十分成熟，在矿产资源、地热、石油勘查以及地球深部构造等领域有重要的应用。但随着国家经济的发展和基础设施的建设，工业、人文等因素对大地电磁场的影响越来越严重，导致地表天然场的采集工作日趋困难。虽然国内外科学家在大地电磁信号去噪领域有很多研究成果，但仍然存在很多难以消除的噪声，这些噪声严重影响着后期的数据处理结果。另一方面，随着经济发展和资源使用量不断增加，浅层矿产资源日近枯竭，在矿区寻找隐伏矿床以及在危机矿山寻找新的矿床已经成为目前中国矿产资源勘探的重要任务。

而矿区现有的巷道和钻井为井地大地电磁场的采集提供了空间。大地电磁场传播到地下时，虽然有一定的能量损失，却能够保持完整信息。但是地表的人工电磁场噪音却很难在地下传播的很远。所以在地下巷道或者钻井进行大地电磁场勘探，将测点布置在地下介质中，可以有效的避免人工场源噪声的干扰，减少去噪计算带来的数学误差。

目前的大地电磁场二维反演方法仅支持地表探测数据和海底探测数据的反演计算，而随着现今民用、军用、矿区等电力设施的建立和完善，地表的大地电磁场受到了严重的电磁干扰，采集得到的数据中包含了很强的干扰信息，使用这种数据进行反演计算，不能准确反映地下电性结构，而是反映出包含了很多干扰场源的电性结构。并且海洋中存在的洋流、密度流以及其他海水运动会对海底测点的数据造成很大的影响，从而使反演结果的准确性受到很大限制。

鉴于上述现有的大地电磁场二维反演方法中存在的问题和缺陷，本发明人依靠多年的工作经验和丰富的专业知识积极加以研究和创新，最终发明了一种坑-井地大地电磁场非线性共轭梯度二维反演方法，以解决现有技术存在的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种坑-井地大地电磁场非线性共轭梯度二维反演方法，避免了地表以及海底表面的多种电磁场干扰对数据反演结果的影响。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

坑-井地大地电磁场非线性共轭梯度二维反演方法，包括如下步骤：

a.建立二维模型；

b.计算全网格电场和磁场，各频点各测点模型正演响应，即视电阻率和阻抗相位；

c.判断目标函数值是否满足要求，当目标函数值满足要求时结束迭代，否则进入下一步；

d.计算目标函数梯度，并且通过预处理得到求解位于测点以及测点以下的模型网格节点电阻率改变量的查找方向，及求解模型改变量的查找步长；

e.修正模型，并返回步骤b。

进一步，步骤a中用笛卡尔坐标系中的x方向表示构造走向方向，用y方向表示模型横向方向，z方向表示模型纵向方向，并且大地电磁场分为电场平行极化（TE）模式和磁场平行极化（TM）模式两种极化模式，其中电场平行极化模式加入一个很厚的空气层约束场值变化，使得模型顶界面处电场y方向场值分量为常数。

进一步，步骤b中大地电磁场各分量分解成彼此独立的两组：磁场平行极化（TM）模式，包含H_x、E_y和E_z分量；电场平行极化模式，包含E_x、H_y和H_z分量，电磁场不同模式下有限差分公式如下：

TM模式：