Устранение гальванических искажении при обработке данных в методе магнитотеллурического зондирования Земли | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 2 ноября, печатный экземпляр отправим 6 ноября.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №49 (183) декабрь 2017 г.

Дата публикации: 11.12.2017

Статья просмотрена: 97 раз

Библиографическое описание:

Сапинов Г. К. Устранение гальванических искажении при обработке данных в методе магнитотеллурического зондирования Земли // Молодой ученый. — 2017. — №49. — С. 81-85. — URL https://moluch.ru/archive/183/47117/ (дата обращения: 22.10.2019).



При решении трёхмерных прямых и обратных задач МТЗ возникают проблемы, связанные с необходимостью длительных и сложных расчётов. В процессе обработки данных МТ для каждой точки наблюдения расчитывают частотные зависимости модулей и фаз компонент тензора импеданса. Анализ этих кривых позволяет оценить наличие искажений, обусловленных горизонтальной неоднородностью разреза. В частности они могут быть вызваны как латеральными неоднородностями электропроводности среды, так и неровностью рельефа местности [1, 2]. Интерпретация кривых МТЗ без учёта вышеупомянутых искажений может привести к получению информации о недрах земли, не соответствующий реальности и построению недостоверных геоэлектрических разрезов.

Вышеупомянутые искажения проявляются под действием гальванических и индукционных эффектов [3]. Гальванические искажения обусловлены действием избыточных зарядов, которые возникают на неоднородностях электропроводности среды. Они проявляются на малых частотах зондирования. Индукционные искажения связаны с действием избыточных токов в среде. Они наблюдаются на больших частотах зондирования. В ряде работ [4] гальванический эффект называют так же S-эффектом (так как искажения кривых МТЗ на больших периодах зондирования определяются степенью неоднородности суммарной продольной проводимости разреза [5]), а искажения кривых статическими. Если гальванический эффект вызван мелкими приповерхностными неоднородностями электропроводности, то его называют ρ-эффектом. При гальваническом эффекте искажённая кривая кажущегося сопротивления сдвинута по оси сопротивлений параллельно относительно локально-нормальной кривой, а фазовые искажённая и неискажённая кривые совпадают. При индукционном эффекте закономерности в расположении искажённых кривых МТЗ относительно неискажённых имеют более сложный характер. Его действие нередко приводит к появлению дополнительных минимумов (максимумов) на кривых кажущегося сопротивления — эффект ложного проводящего (высокоомного) слоя [6].

Особенности гальванических и индукционных искажений проявляются при нахождении аналитического решения прямой задачи для двумерной или трёхмерной модели среды. Известно множество способов устранения гальванических искажений кривых МТЗ и дальнейшей обработки полевых данных с помощью одномерной инверсии. В работе [7] предлагаются следующие способы устранения искажений: сдвиг кривых МТЗ, пространственная фильтрация, применение тензора искажений и моделирование. В статье [8] для подавления гальванических искажений рассмотрен способ обработки данных МТЗ с привлечением лишь TE-моды () электромагнитного поля и исключением TM-моды (). Обосновано это тем, что TM-мода появляется в горизонтально-неоднородных средах.

В данной работе рассматривается использование МТЗ совместно с М-ЗСБ, которая имеет «иммунитет» к гальваническим искажениям и позволяет учесть неоднородность ВЧР и оценить параметры глубинных объектов.

Рассмотрим технологию комплексной интерпретации электроразведочных данных М-ЗСБ и МТЗ на примере модели, построенной на вдоль профиля (рис. 1). Для моделирования среды использовался программный комплекс EM-DataProcessor (ЗАО «Аэрогеофизическая разведка»). Шаг наблюдения МТЗ — 1000 м, М-ЗСБ -500 м. Диаметр приемной петли в методе М-ЗСБ — 1 м, размер генераторной — 100х100 м, расстояние между генераторными петлями — 3500 м. Так как в методе М-ЗСБ регистрируется вторичное электромагнитное поле, то ее результаты не подвержены локальным поверхностным аномалиям и топографическим условиям. Также данный метод обладает достаточно высоким разрешением до глубины 500 м и поэтому более эффективно обнаруживает мелкие аномальные зоны по сравнению с МТЗ.

Как видно из рис. 1 моделируемая среда, состоящая из трех аномальных объектов, расположеных на гбуине ниже 3000 м осложнена приповерхностными неоднородностями.

Рис. 1. Модель среды

На рис. 2 представлена кривая сопротивления и геоэлектрический разрез по данным автоматической 1D-инверсии данных МТЗ по профилю, из которого видно, что без нормализации данных МТЗ интерпретировать полученный разрез не представляется возможным. Из за смещения кривой МТЗ в геоэлектрическом разрезе отсутсвуют глубинные аномалии, а поверхностные аномалии локализованы не корректно. Для того, чтобы компенсировать смещение графиков кажущихся сопротивлений, возникающих из-за локальных неоднородностей в ВЧР в большинство случаев прибегают к нормализации данных МТЗ.

Рис. 2. кривая сопротивления и геоэлектрический разрез по данным 1D-инверсии данных МТЗ

При наличии только данных МТЗ нормализация проводится по среднему уровню в группе схожих кривых (близких по фазам). При такой нормализации искажается информация о ВЧР, которая хотя и не является целевым объектом исследования, но ее неточное восстановление может привести к существенному искажению глубинной части геоэлектрического разреза. Наиболее же корректным способом нормализации является использование данных М-ЗСБ, которые либо практически не реагируют на такого рода объекты — помехи, либо дают достаточную информацию для их корректного учета. Поэтому следующим этапом интерпретации комплекса данных М-ЗСБ и МТЗ является обработка данных М-ЗСБ, после которой получаем кривую сопротивления (рис 3), отличающиеся от траектории кривой МТЗ на аналогичных частотах.

Рис. 3. кривая сопротивления по данным М-ЗСБ

Так как данные М-ЗСБ менее подвержены воздействию локальных неоднородностей рельефа и промышленных помех она является базовой кривой, на которую и делается сдвиг кривых МТЗ по методу Бостика [9]. После нормализации данных МТЗ с учетом сдвига по М-ЗСБ получим кривые, изображенные на рис. 4.

Рис. 4. Нормализованная кривая МТЗ

Для детальной параметризации разреза далее проводится 3D-интерпретация данных МТЗ с фиксированной 3D-моделью ВЧР, полученной по данным М-ЗСБ. В результате инверсии данных МТЗ получаем геоэлектрический разрез, показанный на рис. 5, более качественно локализующая как поверхностные, так и глубинные аномалии.

Рис. 5. геоэлектрический разрез по результатам 1D-инверсии нормированных данных МТЗ

Из всего вышеперечисленного следует, что комплексная обработка данных М-ЗСБ и МТЗ в программном обеспечении EM-DataProcessor позволяет повысить разрешение объемной реконструкции глубинной части разреза за счет более детального восстановления неоднородной ВЧР по данным М-ЗСБ, нормализации данных МТЗ на основе полученной модели верхней части разреза.

Литература:

  1. Jiracek G. R. Near-surface and topographic distortions in electromagnetic induction // Surv. Geophys.. — 1990. — V. 11. — № 2–3. — P. 163–203.
  2. Плоткин В. В., Губин Д. И. Моделирование влияния рельефа при магнитотеллурическом зондировании // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. — [Электронное издание]. Новосибирск: СГГА. 2014. Сборник материалов. — Т. 2. — № 3. — С. 8–13.\
  3. Альпин Л. М. Теория поля. М.: Недра, 1966, 384 с.
  4. Berdichevsky M. N. and Dmitriev V. I., 1976, Basic principles of interpretation of magnetelluric sounding curves, In: A. Adam (ed), “Geoelectric and Geotermal Studies”, Akademiai Kiado, Budapest.
  5. Плоткин В. В., Губин Д. И. Моделирование влияния рельефа при магнитотеллурическом зондировании // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. — [Электронное издание]. Новосибирск: СГГА. 2014. Сборник материалов. — Т. 2. — № 3. — С. 8–13.
  6. Бердичевский М. Н., Дмитриев В. И. Модели и методы магнитотеллурики. М.: Научный мир, 2009, 680 с.
  7. Барашков А. С., Дмитриев В. И. Об обратной задаче глубинного магнитотеллурического зондирования // ДАН СССР. — 1987. — Т. 295. — № 1. — С. 83–86.
  8. Plotkin V. V. Synchronous magnetotelluric sounding with non-uniform source field excitation [Электронный ресурс] // Problems of Geocosmos: Proceedings of the 10th International Conference (St. Petersburg, Russia, October 6–10, 2014). — St. Petersburg, 2014. — P. 45–51.
  9. Bostick, EX.: A simple almost exact method of MT analysis. Workshop on Electrical Methods in Geothermal Exploration, U. S. Geol. Surv., Contract No. 14080001–8-359, 1977
Основные термины (генерируются автоматически): геоэлектрический разрез, нормализация данных, данные, гальванический эффект, кривой, искажение, кажущееся сопротивление, сдвиг кривых, искажение кривых, сопротивление.


Похожие статьи

Метод расчета активного сопротивления цилиндрического...

...наибольшим искажениям подвергается форма кривой тока, в то время как кривая

поверхностный эффект, несинусоидальность, активное сопротивления медного провода

Применение третьей теории прочности и сопротивления недренированному сдвигу для...

Проведения гидродинамических исследований (ГДИ) по...

При обработке из фрагментов формируется одна кривая притока [3, с. 93]. Обработка данных.

Причинами скин-фактора являются гидродинамическое несовершенство вскрытия пласта, загрязнение прискважинной зоны и прочие нелинейные эффекты.

Геофизические методы определения пористости

Коэффициент пористости коллекторов в соответствии с выполняемым комплексом ГИС определяется по данным метода сопротивления, по данным метода потенциалов

Для пород первой группы характерно максимальное отклонение кривой ПС от линии глин.

Корреляция отражающих горизонтов на примере Медвежьего...

Эти же пачки и вносят основной вклад в формирование сейсмического поля ачимовской толщи, особенно её клиноформной части, несмотря на присутствие в геологическом разрезе, казалось бы, более контрастных по волновым сопротивлениям границ песчаных линз и вмещающих...

Разработка программного модуля для оцифровывания...

Для повышения эффективности проведения анализа данных и сокращения временных затрат необходимо оцифровать имеющиеся палетки, а также расширить

Выходными параметрами являются: — магнитные числа среды, — эффективное сопротивление, кривая зависимости от .

Исследование типов поверхности при помощи атомно-силового...

Сила, действующая со стороны поверхности, приводит к сдвигу амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик зонда, и амплитуда и фаза

Рис. 5. АСМ-изображение поверхности без искажений.

Основные принципы, анализ искажающих эффектов.

Математическая модель и интерпретация эффекта...

Ключевые слова: эффект Даннинга-Крюгера, завышенная самооценка, уровень компетентности, когнитивное искажение, сравнения уровней профессиональной подготовки.

Рис. 2. Кривая эффекта Даннинга-Крюгера с сеткой координат.

Управление частотой среза конверторных фильтров

Соотношение (1) позволяет менять эквивалентное сопротивление путем изменения соотношения

В справочных данных на лестничные

Неоднозначность преобразования на частоте =0 приводит к тому, что для симметричного фильтра происходит искажение...

Негативное воздействие токов высших гармоник на элементы...

Отклонения кривых тока и напряжения от синусоидальной формы обычно представляют с

В качестве исходных данных и упрощения теоретических выкладок рассмотрим систему

Происходит искажение формы кривой напряжения в системе, что и показывает нам рис.5.

Похожие статьи

Метод расчета активного сопротивления цилиндрического...

...наибольшим искажениям подвергается форма кривой тока, в то время как кривая

поверхностный эффект, несинусоидальность, активное сопротивления медного провода

Применение третьей теории прочности и сопротивления недренированному сдвигу для...

Проведения гидродинамических исследований (ГДИ) по...

При обработке из фрагментов формируется одна кривая притока [3, с. 93]. Обработка данных.

Причинами скин-фактора являются гидродинамическое несовершенство вскрытия пласта, загрязнение прискважинной зоны и прочие нелинейные эффекты.

Геофизические методы определения пористости

Коэффициент пористости коллекторов в соответствии с выполняемым комплексом ГИС определяется по данным метода сопротивления, по данным метода потенциалов

Для пород первой группы характерно максимальное отклонение кривой ПС от линии глин.

Корреляция отражающих горизонтов на примере Медвежьего...

Эти же пачки и вносят основной вклад в формирование сейсмического поля ачимовской толщи, особенно её клиноформной части, несмотря на присутствие в геологическом разрезе, казалось бы, более контрастных по волновым сопротивлениям границ песчаных линз и вмещающих...

Разработка программного модуля для оцифровывания...

Для повышения эффективности проведения анализа данных и сокращения временных затрат необходимо оцифровать имеющиеся палетки, а также расширить

Выходными параметрами являются: — магнитные числа среды, — эффективное сопротивление, кривая зависимости от .

Исследование типов поверхности при помощи атомно-силового...

Сила, действующая со стороны поверхности, приводит к сдвигу амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик зонда, и амплитуда и фаза

Рис. 5. АСМ-изображение поверхности без искажений.

Основные принципы, анализ искажающих эффектов.

Математическая модель и интерпретация эффекта...

Ключевые слова: эффект Даннинга-Крюгера, завышенная самооценка, уровень компетентности, когнитивное искажение, сравнения уровней профессиональной подготовки.

Рис. 2. Кривая эффекта Даннинга-Крюгера с сеткой координат.

Управление частотой среза конверторных фильтров

Соотношение (1) позволяет менять эквивалентное сопротивление путем изменения соотношения

В справочных данных на лестничные

Неоднозначность преобразования на частоте =0 приводит к тому, что для симметричного фильтра происходит искажение...

Негативное воздействие токов высших гармоник на элементы...

Отклонения кривых тока и напряжения от синусоидальной формы обычно представляют с

В качестве исходных данных и упрощения теоретических выкладок рассмотрим систему

Происходит искажение формы кривой напряжения в системе, что и показывает нам рис.5.

Задать вопрос