[发明专利]拖曳式海洋电磁地层电阻率与接收站位置联合反演方法

说明书

本发明提供一种拖曳式海洋电磁地层电阻率与接收站位置联合反演方法，包括：读取并转换参与反演的海洋可控源电磁场数据；设置联合反演执行参数；设置联合反演初始模型参数；构建各向异性电阻率和接收站位置参数联合反演目标函数；求取电磁场关于各向异性电阻率和接收站位置参数雅各比矩阵和海森矩阵；基于反演参数特性自适应计算正则化因子；求取模型更新量；计算反演迭代模型的目标函数拟合差；判断是否满足反演要求；输出最终反演模型。该方法同时考虑海底介质电阻率各向异性和接收站的位置对反演结果的影响，其适用性更广，能够适用于电阻率各向异性资料的反演解释；容错性更强，能够处理电磁接收站位置参数存在一定误差时的反演问题。

技术领域

本发明涉及多参数联合反演的海洋地球物理技术领域，具体涉及一种拖曳式海洋电磁地层电阻率与接收站位置联合反演方法。

背景技术

海洋可控源电磁法(CSEM)是探测海底油气资源和矿产资源的一种海洋地球物理勘探方法，在外国已被列为石油资源开采前必须采用的勘探方法之一。拖曳式施工方式是海洋可控源电磁法海上作业常用的方式之一，该方式将发射电偶极源与多个接收站串联，科考船拖曳着发射源和接收站同步前进，在发射源激发电磁波的同时接收站接收来自地下的电磁场信号。该观测方式具有施工速度快、采集效率高和实时采集监测的特点。然而该施工方式也存在弊端：由于发射源和接收站都同步拖曳施工，在拖曳的过程中发射源和接收站受海水运动和船速不稳定等因素影响，使得发射源和接收站不能在同一条测线上平行移动，致使发射源和接收站的相对位置出现偏差，虽然在实际的海洋探测中发射源和接收站的位置参数均有记录，但实测数据表明突发的接收站位置变化很难被记录到，导致采集的电磁信号存在误差，不准确的数据对海洋电磁资料的处理和反演解释带来了极大的困难。为提高采集电磁信号的质量，需对接收站的相对位置进行准确计算。

海洋电磁勘探实例表明，世界上大约30％的油气资源赋存于电性各向异性地层中，并且海底介质的电性各向异性是获得海底介质正确的电性分布的重要影响因素，若在解释海洋电磁资料时忽略电阻率各向异性，则很有可能无法获得合理的海底地电模型。然而，目前应用广泛的反演解释方法仍为传统的地球物理反演方法，该类方法在反演海洋资源勘探获取的海洋电磁资料时，常常假定海底介质为电性各向同性，这样的反演方法可能给后期资料解释提供巨大误差的反演结果，这也可能将导致获得错误的解释结果。为此，解释海洋电磁资料时必须考虑海底介质的电阻率各向异性的性质。

Ramananjaona(2011)分析电阻率垂直各向异性灵敏度特征，并利用Occam反演方法解释层状电阻率垂直各向异性海洋CSEM资料；罗鸣(2016)利用高斯-牛顿方法实现了一维垂直各向异性海洋CSEM反演算法，并对分析了多发射源、多频率数据能够更好的重构海底电性结构。然而，以上方法均仅反演了海底各向异性电阻率，而为考虑接收站位置对反演的影响。Swidinsky等(2011)提出海洋可控源电磁拖曳式采集系统的导航参数与海底各向同性电阻率的联合反演，并利用雅克比矩阵的特征值分解来分析反演的可行性，然而该算法未考虑海底电阻率存在各向异性的情况。此外，在现有的反演解释方法中，鲜有考虑接收站位置参数对反演结果的影响，大多方法均是直接利用存在误差的接收站参数进行反演解释，其反演结果必定也存在误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种拖曳式海洋电磁地层电阻率与接收站位置联合反演方法，该方法可应用于海洋电磁探测和反演的精确性。

为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案：

1.一种拖曳式海洋电磁地层电阻率与接收站位置联合反演方

法，其特征在于，主要包括：

S1、读取并转换参与反演的海洋可控源电磁场数据，所述数据包括电磁场实部与虚部数据、振幅与相位数据、极化椭圆长轴与短轴参数；

S2、设置联合反演执行参数，所述参数包括反演最大迭代次数、目标拟合差、最大迭代步长、步长比例系数、惩罚函数类型、正则化衰减系数；