[发明专利]一种用于多相介质的几何-物性多特征参数提取方法

说明书

本发明涉及一种用于多相介质的几何‑物性多特征参数提取方法，目的在于同时提取地下多相介质的几何特征和物性参数，提高地质识别的准确性。本发明基于广义等效极化模型，定义地下介质由围岩、强极化介质和弱极化介质构成；计算双相和多相介质的梯形波激励下的时域磁场响应，并与超导量子传感器采集的磁场数据构成目标函数；根据实测磁场早期数据计算围岩电导率，作为约束条件；针对被提参数多维度、少约束的情况，设置维度分别对应双相和多相介质，采用量子粒子群优化算法分别进行参数提取，其中双相介质提取结果作为多相介质提取时的约束条件。本发明更符合地下多相介质本质特征，有效地实现了多维参数的全局提取，提高了提取速度和准确性。

技术领域

本发明涉及瞬变电磁勘探领域，具体地来讲为一种用于多相介质的几何-物性多特征参数提取方法。

背景技术

在瞬变电磁勘探领域，往往通过对接收数据进行预处理和反演，获得反映地下导电介质电性分布规律的不同时间的视电阻率函数，进而实现视电导率-深度成像。目前，国内的矿产开采和勘探已经逐渐向复杂矿、隐伏矿等目标发展。对于复杂地质结构，传统的电导率解释方法已经不足以准确识别地下介质的构成和分布。实际含矿地质体除了具有电导率特征外，还包含了矿石半径、体积分数等几何特征和每种矿石的电导率、极化率、频率相关系数等物性参数。所以需要对这些几何特征和物性参数进行参数提取，提高反演的准确性。因此，针对以上情况，研究适用于多相极化介质的模型和几何-物性多特征参数同时准确提取方法是非常必要的。

在瞬变电磁勘探领域，目前主要的参数提取和反演方法中，应用最广泛的是Constable(1987)提出的Occam反演方法，但存在着大量的矩阵运算和多次正演的问题。闫国祥(2015)应用最小二乘法对电导和极化参数进行分布提取，但过于依赖第一步反演结果和容易陷入局部最优解。此外，赵艺(2019)将粒子群方法应用于极化参数的提取，但粒子群方法无法进行全局搜索，而且采用的Cole-Cole模型较为简单，无法分析地下介质的几何特征和物化特性。

CN110133733A公开了一种基于粒子群优化算法的电导-极化率多参数成像方法，特别是涉及基于Cole-Cole极化模型将实测数据分两段分别进行极化参数提取，但是该方法由于模型简单(只包含电导率和极化率参数)，在参数提取时将地下多相介质的几何特征和物化特性笼统概括，使各相介质间无法区分，而且粒子群算法的局限性会导致对复杂目标体反演的准确性低。

CN101706587A公开了一种电法勘探极化模型参数的提取方法，特别是涉及直接提取单个Cole-Cole模型的参数，该方法基于随机统计算法和最小二乘法，从相对相位谱及振幅谱中提取Cole-Cole模型参数，既保证了初值的选取不会对提取结果造成影响，也保留了最小二乘法的提取速度较快的特点。但是该方法只能通过复电导率进行提取，且无法分析地下介质的几何特征和物化特性，显然实际情况下无法直接测得复电导率数据，更多的是得到电磁响应数据，因此野外勘探中难以应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有方法无法区分多相介质的几何特征和物性参数，根据实际地下介质的复杂特性，建立广义等效极化模型，并针对该模型参数较多的情况，提供一种用于多相介质的几何-物性多特征参数提取方法。

本发明是这样实现的，

一种用于多相介质的几何-物性多特征参数提取方法，该方法包括：

1)基于地下多相介质的广义等效极化模型，定义地下多相介质由围岩、强极化介质和弱极化介质构成，分别计算梯形波激励下的双相介质的时域磁场响应和多相介质的时域磁场响应；

2)采用超导量子传感器时域电磁探测系统进行野外磁场数据观测，并对实测数据进行叠加取样、滤波和一次磁场剔除处理；

3)利用步骤2)数据中的早期数据直接计算围岩电导率σ₀；