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物探与化探  2022, Vol. 46 Issue (2): 459-466    DOI: 10.11720/wtyht.2022.1382
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CSAMT一维正演可视化设计与激发极化效应
钟华1,2(), 唐新功1,2()
1.油气资源与勘探技术 教育部重点实验室(长江大学),湖北 武汉 430100
2.长江大学 非常规油气湖北省协同创新中心,湖北 武汉 430100
Visualization design of 1D CSAMT forward modeling and research on the induced polarization effect
ZHONG Hua1,2(), TANG Xin-Gong1,2()
1. Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources (Yangtze University), Ministry of Education, Wuhan 430100, China
2. Hubei Collaborative Innovation Center for Unconventional Oil and Gas in Yangtze University, Wuhan 430100, China
全文: PDF(4497 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

针对可控源音频大地电磁法(CSAMT)开发了一套CSAMT一维数据正演可视化软件。其界面友好,操作简单;使用MATLAB进行核心算法的编写,正演计算过程引入线性滤波系数对汉克尔积分进行求解,并对不同线性滤波系数方案的精度进行了比较;基于Java语言进行操作界面设计,提供多参数设置界面,自动化程度高;通过软件自带的绘图功能,将数据处理结果直观地提供给用户。在计算过程中引入Cole-Cole模型参数,以复电阻率代替不考虑地电体极化效应的直流电阻率,对CSAMT场源一维层状激化介质模型进行了正演模拟,讨论了极化层分别位于不同深度时一维层状介质的极化效应。研究发现极化层埋藏越浅,极化效应对于CSAMT的影响频带越宽。这对于认识含极化效应的CSAMT方法的电磁响应特征,提高数据处理便利度与工作效率方面都具有重要的作用。

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钟华
唐新功
关键词 一维正演汉克尔变换可视化激发极化Java    
Abstract

This study developed a piece of visualization software of the 1D data forward modeling applicable to the controlled source audio-frequency magnetotellurics (CSAMT). This software has the advantages of friendly interfaces and simple operations. In detail, MATLAB was used to develop the core algorithms, and linear filter coefficients were introduced to solve Hankel integral in the process of forward modeling. Meanwhile, the accuracy of schemes using different linear filter coefficients was compared. The operation interfaces were designed using Java, and multi-parameter setting interfaces with a high automation degree are available. Moreover, the data processing results can be intuitively provided to users using the drawing function of the software. In the calculation process, Cole-Cole model parameters were introduced, and complex resistivity was used to replace the DC resistivity without considering the polarization effect of geoelectric bodies. Furthermore, this study carried out the forward simulation of CSAMT field source on a one-dimensional layered model of induced polarization (IP) media and discussed the IP effect of one-dimensional layered media with polarization layers at different burial depths. It was found that the frequency band of CSAMT affected by the IP effect widened with a decrease in the burial depth of polarization layers. This result is crucial to understanding the electromagnetic response characteristics of the CSAMT method with IP effect and improving the convenience and efficiency of data processing.

Key words1D forward modeling    Hankel transform    visualization    induced polarization    Java
收稿日期: 2021-07-12      修回日期: 2021-11-05      出版日期: 2022-04-20
ZTFLH:  P631  
基金资助:国家自然科学基金项目(41874119);国家自然科学基金项目(41674107);资助
通讯作者: 唐新功
作者简介: 钟华(1996-),女,汉族,硕士研究生。研究方向:电磁法勘探与计算机。Email: 3332706538@qq.com
引用本文:   
钟华, 唐新功. CSAMT一维正演可视化设计与激发极化效应[J]. 物探与化探, 2022, 46(2): 459-466.
ZHONG Hua, TANG Xin-Gong. Visualization design of 1D CSAMT forward modeling and research on the induced polarization effect. Geophysical and Geochemical Exploration, 2022, 46(2): 459-466.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2022.1382      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2022/V46/I2/459
Fig.1  水平层状介质上的电偶极子地电模型示意
Fig.2  参数输入界面
Fig.3  导入文件选择界面
Fig.4  错误信息提示界面
Fig.5  绘图界面
K型结构 电阻率/(Ω·m) 层厚度/m
第一层 300 300
第二层 1000 600
第三层 200
Table 1  K型地电模型参数设置
Fig.6  K型地电模型极化层位于浅层时的视电阻率
Fig.7  K型地电模型极化层位于中间层时的视电阻率
Fig.8  K型地电模型极化层位于深层时的视电阻率
K型结构 电阻率/(Ω·m) 层厚度/m
第一层 500 200
第二层 300 100
第三层 1000 500
第四层 200
Table 2  HK型地电模型参数设置
Fig.9  HK型地电模型极化层位于第一层时的视电阻率
Fig.10  HK型地电模型极化层位于第二层时的视电阻率
Fig.11  HK型地电模型极化层位于第三层时的视电阻率
Fig.12  HK型地电模型极化层位于第四层时的视电阻率
QQ型结构 电阻率/(Ω·m) 层厚度/m
第一层 1000 500
第二层 300 500
第三层 100 500
第四层 50
Table 3  QQ型地电模型参数设置
Fig.13  QQ型地电模型极化层位于第一层时的视电阻率
Fig.14  QQ型地电模型极化层位于第二层时的视电阻率
Fig.15  QQ型地电模型极化层位于第三层时的视电阻率
Fig.16  QQ型地电模型极化层位于第四层时的视电阻率
HAK型结构 电阻率/(Ω·m) 层厚度/m
第一层 500 500
第二层 50 100
第三层 200 800
第四层 1000 1000
第五层 100
Table 4  HAK型地电模型参数设置
Fig.17  HAK型地电模型极化层位于第一层时的视电阻率
Fig.18  HAK型地电模型极化层位于第二层时的视电阻率
Fig.19  HAK型地电模型极化层位于第三层时的视电阻率
Fig.20  HAK型地电模型极化层位于第四层时的视电阻率
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