瞬变电磁虚拟波场联合偏移速度分析

瞬变电磁法作为一种重要的电磁勘探方法，广泛应用于资源勘探与工程勘察中，而在实际工作中，复杂地电条件下很难通过瞬变电磁法划分层位，二三维的正反演也均缺乏实用手段。本项目将在原有解释方法理论基础上，参考等效导电平面法原理中导电平面的移动速度，进行虚拟波场初始速度建模；借助空间插值技术，形成三维速度数据体；而后根据虚拟波场自激自收特性与地震叠加剖面的相似性，引入地震叠后深度偏移速度分析思想，完成联合偏移速度分析，得出新的更适合于电磁成像反演理论的虚拟波场速度，实现瞬变场资料的延拓成像。在处理过程中，有机结合了瞬变电磁法与地震处理方法，实际上同时解决了速度分析与三维反演成像两个问题。.最终本项目将得到一种精确的瞬变电磁虚拟波场速度分析方法，及有效实用的三维成像技术，对地下介质层位做到精细划分，大幅度提高地下目标体的探测分辨率。

随着勘探任务对精度要求的提高，目前的瞬变电磁反演水平难以满足实际需求，必须研究新的处理方法。瞬变电磁拟地震成像技术是一个前沿研究方向。瞬变电磁满足的微分方程是一个扩散方程，对成像是不利的，地震波场满足的波动方程，则有利于成像。我们根据这一思想，首先基于Lee等(1989)建立的满足时域扩散方程的电磁场与虚拟波场的关系式的逆变换，将高导电媒质中电磁场所满足的扩散方程转换为无耗媒质中电磁场所满足的无阻尼波动方程，主要采用超松弛预条件正则化共轭梯度法完成了能有效改善虚拟波场信号的全时域波场变换工作，并进一步引入地震勘探反褶积技术，对反变换来的虚拟波场进行了波形压缩，使其能更好的满足对波形要求较高的速度分析算法要求，之后由瞬变电磁用于定性计算的等效导电平面方法推出波场速度与介质电导率的关系式，并通过近点线性插值的三维空间插值方法细化速度分布，构建了初始波速模型，最后应用地震中前沿的全波形反演方法开展虚拟波场的精细速度分析，在波形匹配工作中，考虑到瞬变电磁虚拟波场求解目标仅为波速，为简化计算，采用了只考虑纵波速度的声波介质假设进行共轭梯度法反演，实现了精细速度模型的建立和成像。全波形反演对初始模型精度依赖较高，对低频信息的需求也较大，瞬变电磁场本身低频成分丰富，同时能够通过传统的定性处理给出比较准确的初始速度模型，因此大大提高了全波形反演在本项目上反演精度和应用水平，取得了较理想的成果。本项目应用这一套反演方法对典型一维三层模型数值模拟数据、三维五层复杂模型（含2层带采空区的煤层）数值模拟数据和二维水槽试验物理模拟数据进行了处理，取得了良好效果，并针对煤矿井下多匝小线框瞬变电磁数据提出了一种曲线预处理方法，将大量煤矿井下瞬变电磁实测数据校正后进行了本项目拟地震方法的处理解释，经过验证准确率超过90%，提高了瞬变电磁方法识别地下电性界面的能力。本项目开发了波场反变换和虚拟波场速度分析两个软件，已申请软件著作权，对井下瞬变电磁拟地震工作方法申请了发明专利，参加了2014中国地球科学联合学术年会并作了报告，发表了8篇各级别（EI、核心、会议）学术论文，还有3篇论文在投稿中。