Диссертация (1100338), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Разнос установки – 1 км. Кривые разного цвета соответствуют разным значениямудельного электрического сопротивления нижнего полупространства, сопротивление воды – 0.3 Омм.В этом случае поле токов, индуцированных в породах разреза, регистрируется раньше поля,распространяющегося в воде (при этом ухудшаются условия измерения полезного сигнала). Напрактике проводимость воды, как правило, сравнима с проводимостью земли  0   1 . В этомслучае аномальный отклик от пород разреза и воды будут регистрироваться в одном временномдиапазоне.Приведённые расчёты показывают, что зондирования становлением поля в ближней зонецелесообразно применять при относительно малой глубине моря (до 300÷500 м), когдапроисходит разделение первичного и вторичного полей во времени.

С учётом сделанныхзамечаний и того, что измерения во временной области менее помехоустойчивы по сравнению сизмерениями в частотной области, применением зондирования становлением поля дляполучения УЭС разреза при глубоководных исследованиях представляется нецелесообразным.Это не относится к случаю, когда целью измерений является изучение ВП.2.2.5 Кажущееся удельное сопротивлениеВ завершение этого раздела остановимся более подробно на способе представленияизмеренныхданных.геометрическихВышезондированийбылииспользованы(формула2.29).нормированныеКажущеесязначениясигналов(эффективное)удельноеэлектрическое сопротивление  k , традиционно применяемое в наземной геофизике, неполучило распространения в морской электроразведке.

Широкое использование  k связано с48тем, что в некоторых асимптотических случаях, получивших широкое применение вразведочной геофизике, УЭС однородного полупространства 1 или его степень появляются ввыражениях для полей в виде сомножителя. Это даёт возможность определить 1 путёмнормирования измеряемых компонент поля на параметры диполя, которые численно равныполю диполя от однородного полупространства с единичным сопротивлением. Наиболеераспространённые случаи: ГЭД на поверхности однородного полупространства при полностьюустановившемся поле (ВЭЗ на постоянном токе) (по (Ваньян, 1997) и (Электроразведка, 1980)):I 1; r3в дальней зоне гармонического ГЭД (частотные зондирования):E xr I1  x 2 3 2  2  ;3 2  r  rв дальней зоне гармонического ВМД (частотные зондирования):Ex (2.30)(2.31)3M  1(2.32),2  r 49 M 1(2.33);Bz t2  r 5в дальней зоне ВМД в неустановившемся режиме (зондирования становлением в дальней зоне):E  3M1(2.34)2  r 4в ближней зоне ВМД в неустановившееся режиме (зондирования становлением в ближнейE зоне):bt  16 3  2 I1 r sin .t5 5Для (2.30)-(2.34)  k вводиться выражением:F k .F1(2.35)(2.36)0Для (2.35), с учётом (2.22),  k вводиться выражением: F 0  F2/3k1где F - измеренное значение компоненты поля,(2.37)0F - значение компоненты поля надоднородного полупространства с единичным УЭС.

Указанные закономерности сохраняются, втех случаях, когда измерения выполняются на некоторой глубине z и вертикальный скинэффект проявляется в виде множителя e  zk1 , который сокращается при нормировке. Линейнаяили степенная связь между  k и измеренными полями позволяет в численных процедурахминимизации вместо измеренных полей использовать  k или log  k .49Существуют ситуации, когда определить 1 путём нормирования не удаётся даже впростейших моделях. Например, осевая компонента электрического поля гармонического ГЭДна дне глубокого моря при  0   1 определяется выражением (2.27), где 1 входит вмножитель 1  k1 r  k12 r 2 . Другой пример – нарушение условия дальней или ближней зон.Например, если геометрические зондирования выполняются в промежуточной области kr ~ 1,тодля осевой составляющей электрического поля гармонического ГЭД на поверхностианизотропного полупространства нужно обращаться к выражению:  k1rI1  x 2Ex 32e1kr(2.38)12  r 3  r 2вместо асимптотик (2.30),(2.31).

В этом случае для определения УЭС полупространства можновыполнить, используя т.н. магнитные или электрические числа, представляющие собойнормированные значения соответствующих компонент поля как функций от приведённогорасстоянияk1r . Это преобразование взаимно-однозначно, но нелинейно, что делаетнежелательным использование подобным образом полученного  k в численных процедурахобращения5. Другой пример - измерение неустановившегося поля, когда начальная частькривой может находиться в ранней стадии (2.36), а конечная - в поздней (2.37) (см. (Strack,1992)).В более общем случае установки конечных размеров преобразование измеренныхсигналов в  k может выполняться только числено и быть неоднозначным (становление поля вприсутствии эффектов ВП; геометрическое зондирование с донным приёмом и поверхностнымвозбуждением на малых разносах).

По этим причинам в настоящее время, особенно привыполнении площадных работ становлением поля или на низкочастотном переменном поле,  kзачастую не используется вовсе (например, Тригубович, Персова и Соловейчик, 2009;Могилатов, Захаркин и Злобинский, 2007; Zach and Frenkel, 2009). При этом для качественнойоценки сигналов может применяться любая трансформация наблюдённых полей, например вформе (2.29).

Задача, которая при этом преследуется, состоит уменьшение динамическогодиапазона сигналов для качественной оценки их изменчивости вдоль профилей.5Нелинейная трансформация меняет закон распределения шума, который обычно полагается нормальным. Этоставит вопрос о правомерности нормальной системы уравнений, которые являются основой многих алгоритмовминимизации. Корректная оценка точности входных данных особенно важна при совместной инверсии измеренийразличного происхождения.502.2.6 TE и TM моды поляПри качественном анализе различных типов источников весьма полезным оказалосьпонятие TM и TE мод электромагнитного поля. Показано (Светов, 2008), что для важногослучая горизонтально-слоистой среды, ЭМ поле 4-х основных источников можно представить ввиде суперпозиции двух полей: TM (transverse magnetic) моды, не имеющей вертикальноймагнитной компоненты, и TE (transverse electric) моды, не имеющего вертикальной компонентыэлектрического поля.

Формальное разделение полей на два типа можно выполнить, например,выразив компоненты поля в горизонтально-слоистой среде E и H через вертикальнуюкомпоненту электрического векторного потенциалаAzeи вертикальную компонентумагнитного векторного потенциала Azm (например, Ваньян, 1997); или же через пару скалярныхфункций (например, потенциалов Герца), удовлетворяющих по отдельности обыкновеннымдифференциальным уравнениям второго порядка, правые части которых определяются через j z(вертикальныйстороннийток),jhs иj hp (вихреваяипотенциальнаясоставляющиегоризонтального стороннего тока ) (Chave and Cox, 1982); возможны и другие способы.TE мода (поле магнитного типа или H-поле) связана с системой токов, циркулирующих вгоризонтальных плоскостях. В этом случае токи связаны между собой механизмом взаимнойиндукции. Возбуждается такая система токов индукционно (например, ВМД) и убывает по мереснижения частоты.

Поле этого типа чувствительно к наличию тонких проводящих слоёв вразрезе, но мощность и проводимость таких слоёв не могут быть разрешеныраздельно (S-эквивалентность). Важнейший для морской электроразведки объект поиска – тонкий слойвысокого сопротивления – плохо проявляется в таком поле.TM мода (поле электрического типа или E-поле) связана с системой токов, текущих ввертикальных плоскостях.

ГМД возбуждает чисто вихревое TM поле. ВЭД возбуждает каквихревое, так и потенциальное TM поле, причём известны морские реализации для оченьнизкочастотного питающего тока с измерением «почти» постоянного азимутальногомагнитного поля (First results of the MOSES experiment, 1985), а также для устанавливающегосяполя (Vertical source, vertical receiver.., 2009). Круговой электрический диполь, КЭД,предложенный в работе (Могилатов, 2002), возбуждает переменное потенциальное TM поле.

Всилу того, что токи пересекают границы слоёв, поле этого типа чувствительно к наличию вразрезе тонких слоёв с высоким УЭС, но мощность и УЭС таких слоёв не могут бытьразрешены раздельно (T-эквивалентность). В пределе слой очень высокого сопротивленияэкранирует нижележащую толщу.51При зондировании в частотной области влияние поперечного УЭС  n уменьшается приувеличении разноса, по мере того, как условие дальней зоны выполняется с большейточностью.

При зондированиях становлением поля влияние  n на сигналы увеличивается современем становления, по мере того как происходит переход из ближней зоны в дальнюю.Исключение составляет частный случай фундамента высокого сопротивления, когда токовыелинии оказываются зажатыми между двумя изоляторами, а поле – H-поляризованным (TEмода) (Могилатов, 2002).2.3 Прямые о обратные задачиВ связи с высокими требованиями к точности подбора морских измерений, одномернаяинверсия в настоящее время применяется только для моделирования простых ситуаций.Инверсия реальных полевых данных осуществляется в 2.5D либо 3D пакетах.Решение прямых и обратных задач 2D и 3D задач геоэлектрики представляет собойобширную, быстро развивающуюся область (например (Avdeev, 2005)).

Характеристики

Список файлов диссертации