[发明专利]一种基于水平电偶极源的波数视电阻率的测量方法

说明书

本发明公开了一种基于水平电偶极源的波数视电阻率的测量方法、装置及可读存储介质，该方法通过在地表铺设接地的水平电偶极源并供入电流，再测量水平电偶极源的两个分量，将两个分量进相比，消除无法解析求解的部分，得到与波数有关的参数x的一元四次方程，进而将测量得到的水平电偶极源的两个分量代入该方程，解析求解该方程的四个根，并根据相位选取合理的根计算波数视电阻率。本发明选用接地的水平电偶极源作为场源，有效克服了频率域磁性源在实际应用的局限，且本发明得到波数视电阻率的过程也无需迭代计算，适合于除极小收发距之外的任意收发距和任意频率，在低频时不存在任何畸变，可反映地下介质电性的客观变化规律，探测深度进一步扩大。

技术领域

本发明属于勘探地球物理技术领域，具体涉及一种基于水平电偶极源的波数视电阻率的测量方法、装置及可读存储介质。

背景技术

陆地频域可控源电磁法具有效率高、抗干扰能力强、高阻敏感等优点，已在深部资源勘探、地下水资源、环境及工程勘查等领域获得广泛应用。在可控源电磁法中，接地电偶极或者不接地的磁偶极所产生的电磁场可用于反映地下电导率的变化情况。波数视电阻率是将电磁场测量数据转化为地下电导率分布的有效工具，比电磁场分量更能直观地反映地下电性结构，且方便野外数据的质量控制，可即时提供初步电性结构的认识。

然而，作为主流的人工源电磁探测技术，可控源音频大地电磁法(CSAMT)要求在收发距远大于探测深度的区域进行观测。频率域可控源方法中最经典的视电阻率定义是可控源音频大地电磁方法中正交电场和磁场的比值形式，这种方式借鉴了大地电磁法中的卡尼亚视电阻率，利用了远区情况下接近平面波的特性，要求收发距满足：大约五倍的趋肤深度。当收发距变小时(过渡区和近区)，人工源电磁场平面波假设不再满足，此时CSAMT视电阻率曲线在低频时会呈现45度上升，出现明显畸变，无法直接反映地下电导率变化。

广域电磁法(WFEM)采用精确的电场表达式求取全区视电阻率，测量区域扩展至部分过渡区，可在更近的收发距下进行频率测深。目前广域电磁法在测点上主要只测量一个电场分量，再利用文献“汤井田,何继善..水平电偶源频率测深中全区视电阻率定义的新方法”记载的方法计算广域视电阻率，即用均匀半空间电阻率模型拟合观测的电场或者磁场，通过不断的迭代搜索，求得视电阻率。这种计算方式仍然需要迭代求解，测量区域的方位角必须在60度至120度之间。另外，由于频率域下磁性源所产生的场随收发距的增大衰减远大于电性源，场的强度较弱难以测量，而且磁性源方法难以探测高电阻率目标，因此频率域磁性源在实际应用有较大的应用局限。因此需要寻找适用于电偶极源的视电阻率的解析求解方法，同时进一步扩大测量区域。

发明内容

本发明的目的是针对由于均匀半空间模型中电场和视电阻率的函数含有超越函数，必须借助迭代搜索求解，无法由场值直接解析算出全区视电阻率以及磁性源方法存在应用局限的问题，提出了一种基于水平电偶极源的波数视电阻率的测量方法、装置及可读存储介质，所述方法通过将水平电偶极源的切向电场、垂直磁场的两个分量(H_z,)转化为电磁场波数相关的一元四次方程，转化过程中消除不能解析的部分，从而求解一元四次方程的过程无需迭代。进而本发明通过解析求解该一元四次方程的四个根，并根据相位选取合理的根计算出波数视电阻率。本发明整个过程无需迭代计算，适用于除极小收发距之外的任意收发距和任意频率，且在低频时不存在畸变，可以反映地下介质电性的客观变化规律。

一方面，本发明提供的一种基于水平电偶极源的波数视电阻率的测量方法，其包括以下步骤：

步骤1：在地表铺设接地的水平电偶极源并供入电流；以及在地表布设测点并记录测点收发距r，以及测量切向电场E_φ和垂直磁场H_z；

步骤2：将所述收发距r、切向电场E_φ和垂直磁场H_z代入一元四次方程解析参数x；

ax⁴+(3a+b)x³+(3a+b+2)x²+3x+3＝0