基于天然电磁场源的孔隙介质的识别方法及装置与流程

本技术涉及勘探地球物理的，具体而言，涉及一种基于天然电磁场源的孔隙介质的识别方法及装置。

背景技术：

1、常规电磁勘测方法是一种利用电磁感应存在的趋肤效应现象研究地质结构、构造等地质问题，进行工程勘察的一类地球物理勘探手段，是一种体积勘探手段。电磁勘测方法通过在地面对电磁场数据的测量与分析，获得地下岩矿石电性分布特征资料，结合岩矿石电磁(电阻率、极化率、磁化率等)性质资料、地质及其他物探资料，经过多种资料的综合解释，解决地质勘查与工程勘察相关问题。

2、利用天然电磁场作为激发场源，进行地质勘查、工程勘察的历史可追溯到1950年前后的大地电磁法(mt，magnetotelluric)。后续的电磁勘测方法均是大地电磁法的原理上进行优化与改进的结果，其勘测精度并未得到实质性的提高。

3、目前，利用天然电磁场作为激发场源开展地质勘查与工程勘察活动，大多致力于地下电性(电阻率、极化率)分布(结构)的研究，以解决地层展布、地质构造为主要研究目标。但由于趋肤效应体积勘探分辨能力有限的特点，只能获取地下电性结构的粗略信息，不能对地下孔隙介质进行识别。

4、因此，亟需一种基于天然场源的电磁勘测方法，用于地下孔隙介质的识别。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术存在的不足，本技术提供一种基于天然电磁场源的孔隙介质的识别方法及装置。

2、本公开实施例第一方面提供了一种基于天然电磁场源的孔隙介质的识别方法，这种方法包括：

3、采集初始信号；初始信号包括天然电场和/或磁场入射地下，在经地下电阻抗分界面反射、折射回到地面的时刻，与时刻入射地下的天然电场和/或磁场在传感器处相遇，二者叠加得到的合成电场和/或磁场强度的初始时间序列；

4、对初始时间序列进行傅里叶变换得到初始时间序列的初始频谱；

5、在初始频谱中筛选优势频率成分；优势频率成分与地下孔隙介质顶/底面的埋藏深度相关；

6、基于优势频率成分的相位导数、振幅导数同步且等倍率变化，获得地下孔隙介质的顶面或底面与优势频率成分中的频率的对应关系。

7、可选地，上述方法还包括：

8、基于优势频率成分的频率-深度转换，获取地下孔隙介质顶/底面的埋藏深度。

9、可选地，上述方法还包括：

10、基于电磁波进、出地下孔隙介质时的电场和/或磁场的相位延迟量获得地下孔隙介质的含液性信息。

11、可选地，基于电磁波进、出地下孔隙介质时的电场和/或磁场的相位延迟量获得地下孔隙介质的含液性信息，包括：

12、当相位延迟量的变化特征响应于如下关系时，识别地下孔隙介质所含液性为水：

13、当电磁波进入孔隙介质时，相位延迟量增大，当电磁波离开孔隙介质时，相位延迟量减小。

14、可选地，基于电磁波进、出地下孔隙介质时的电场和/或磁场的相位延迟量获得地下孔隙介质的含液性信息，包括：

15、当相位延迟量的变化特征响应于如下关系时，识别地下孔隙介质所含液性为原油和/或天然气：

16、当电磁波进入孔隙介质时，相位延迟量减小，当电磁波离开孔隙介质时，相位延迟量变大。

17、可选地，相位延迟量至少满足：

18、

19、其中，为电磁波进/出地下孔隙介质时的相位延迟量；z为为电磁波从地面到地下孔隙介质的顶面或底面的传播距离；σ为地下孔隙介质的电导率；μ为地下孔隙介质的相对磁导率；ω为电磁波角频率：ω＝2πf，f为电磁波频率。

20、可选地，优势频率成分的振幅导数至少满足以下任一关系：

21、

22、

23、其中，a是σ、μ的指数函数，a是z的线性函数；b是f的指数函数。z为电磁波从地面到地下孔隙介质的顶面或底面的传播距离；σ为地下孔隙介质的电导率；μ为地下孔隙介质的相对磁导率；f为电磁波频率。

24、可选地，上述优势频率成分的相位导数至少满足以下任一关系：

25、

26、

27、其中，a是σ、μ的指数函数，a是z的线性函数。z为电磁波从地面到地下孔隙介质的顶面或底面的传播距离；σ为地下孔隙介质的电导率；μ为地下孔隙介质的相对磁导率；f为电磁波频率；t为电磁波从地面到地下孔隙介质的顶面或底面的传播时间。

28、可选地，初始频谱包括电场和/或磁场的频率、实部、虚部、振幅、相位。

29、可选地，傅里叶变换的时间长度与待识别的地下孔隙介质的埋藏深度正相关。

30、本公开实施例第二方面提供了一种基于天然电磁场源的孔隙介质的识别装置，该装置运行时能够执行如前述第一方面中所述的孔隙介质的识别方法，包括：

31、采集模块，配置为采集初始信号；初始信号包括天然电场和/或磁场入射地下，在经地下电阻抗分界面反射、折射回到地面的时刻，与时刻入射地下的天然电场和/或磁场在传感器处相遇，二者叠加得到的合成电场和/或磁场强度的初始时间序列；

32、合成模块，配置为对初始时间序列进行傅里叶变换得到初始时间序列的初始频谱；

33、筛选模块，能够筛选初始频谱中的优势频率成分；优势频率成分与地下孔隙介质顶/底面的埋藏深度相关；

34、识别模块，能够基于优势频率成分的相位导数、振幅导数同步且等倍率变化，获得地下孔隙介质的顶面或底面与优势频率成分中的频率的对应关系。

35、可选地，识别模块能够基于优势频率成分的频率-深度转换，识别地下孔隙介质顶/底面的埋藏深度。

36、可选地，识别模块能够基于电磁波进、出地下孔隙介质时的电场和/或磁场的相位延迟量，识别地下孔隙介质的含液性信息。

37、可选地，识别模块能够在相位延迟量的变化特征响应于如下关系时，识别地下孔隙介质所含液性为水：

38、当电磁波进入孔隙介质时，相位延迟量增大，当电磁波离开孔隙介质时，相位延迟量减小。

39、可选地，识别模块能够在相位延迟量的变化特征响应于如下关系时，识别地下孔隙介质所含液性为原油和/或天然气：

40、当电磁波进入孔隙介质时，相位延迟量减小，当电磁波离开孔隙介质时，相位延迟量变大。

41、可选地，相位延迟量至少满足：

42、

43、其中，为电磁波进/出地下孔隙介质时的相位延迟量；z为为电磁波从地面到地下孔隙介质的顶面或底面的传播距离；σ为地下孔隙介质的电导率；μ为地下孔隙介质的相对磁导率；ω为电磁波角频率：ω＝2πf，f为电磁波频率。

44、可选地，筛选模块所筛选的优势频率成分的振幅导数至少满足以下任一关系：

45、

46、

47、其中，a是σ、μ的指数函数，a是z的线性函数；b是f的指数函数。z为电磁波从地面到地下孔隙介质的顶面或底面的传播距离；σ为地下孔隙介质的电导率；μ为地下孔隙介质的相对磁导率；f为电磁波频率。

48、可选地，筛选模块所筛选的优势频率成分的相位导数至少满足以下任一关系：

49、

50、

51、其中，a是σ、μ的指数函数，a是z的线性函数。z为电磁波从地面到地下孔隙介质的顶面或底面的传播距离；σ为地下孔隙介质的电导率；μ为地下孔隙介质的相对磁导率；f为电磁波频率；t为电磁波从地面到地下孔隙介质的顶面或底面的传播时间。

52、可选地，合成模块能够获得包括电场和/或磁场的频率、实部、虚部、振幅、相位的初始频谱。

53、可选地，合成模块能够以与待识别的地下孔隙介质的埋藏深度正相关的时间长度，对初始时间序列进行傅里叶变换。

54、可选地，采集模块至少设置有2个采集通道。

55、本公开实施例第三方面提供了一种电子设备，包括总线、放大器、采集卡(a/d转换)、梳状滤波器/带通滤波器、存储器、处理器及存储在存储器上，并可在处理器上运行的计算机程序，所述放大器、采集卡(a/d转换)、梳状滤波器/带通滤波器、所述存储器和所述处理器分别通过总线相连，所述计算机程序被所述处理器执行时实现根据前述第一方面中所述的孔隙介质的识别方法中的步骤。

56、本公开实施例第四方面进一步地提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据前述第一方面中所述的孔隙介质的识别方法中的步骤。

57、本技术提供的技术方案，通过采集天然电磁场入射地下半空间，经地下孔隙介质顶/底面反射、折射回地面，与所述时刻再次入射地下的天然电场和/或磁场在地面设置的传感器处相遇，二者叠加得到的合成电场强度和/或磁场强度时间序列，电磁波进入或者离开含液孔隙介质“组合体”时，因频散产生的振幅和相位响应关系，进一步地，根据其相位导数数值-电磁波振幅导数数值同步且等倍率变化的特征，可有效识别孔隙介质；利用孔隙介质含水与含原油“组合体”相位延迟量的差异性，可有效预测孔隙介质所含液性。可广泛应用于油气勘探、工程勘察、水文地质调查等地质与工程领域。仅采集与分析磁场数据时，不受水面、空中数据采集与分析的限制，方便地应用于水面、空中作业环境，具有非常广阔的应用前景。