[发明专利]海洋电磁地层各向异性电阻率与发射源姿态联合反演方法

说明书

本发明提供一种海洋电磁地层各向异性电阻率与发射源姿态联合反演方法，包括：读取并转换参与反演的海洋可控源电磁场数据；设置联合反演执行参数；建立观测系统并设计联合反演初始模型；构建各向异性电阻率和发射源位置参数联合反演目标函数；求取电磁场关于各向异性电阻率和发射源位置参数雅各比矩阵和海森矩阵；基于反演参数特性自适应计算正则化因子；求取模型更新量；计算反演迭代模型的目标函数拟合差；判断是否满足反演要求；输出最终反演模型。该方法同时考虑海底介质电阻率各向异性和发射源的位置及姿态参数对反演结果的影响，能够有效解决发射源位置及姿态参数不准确给海洋可控源电磁资料解释带来的影响，适用性更广，容错性更强。

技术领域

本发明涉及多参数联合反演的海洋地球物理技术领域，具体涉及一种海洋电磁地层各向异性电阻率与发射源姿态联合反演方法。

背景技术

海洋可控源电磁法(CSEM)是探测海底油气资源和矿产资源的一种海洋地球物理勘探方法。随着资源开发和深地探测的需求不断提高，海洋电磁方法在矿产资源的调查、海洋地壳与地幔结构研究中正发挥越来越大的作用。频率域海洋CSEM方法通常使用拖曳在离海底上方几十米处的水平电偶极源作为发射源，并在被科考船拖曳过程中向电磁采集站发射范围为0.1-10Hz低频电磁信号，通过对布设在海底面采集站接收电磁信号进行反演获得海底介质的电性分布情况。电磁采集站接收电磁信号的强弱和质量高低不仅与海底介质的电阻率有关，同时与发射源和接收站的相对位置和姿态参数精度有直接的关系。在实际海上作业中发现，考察船在拖曳发射源的过程中发射源受海水运动和船速不稳定等因素影响，使得发射源不能按照预设的路径前进，其位置和姿态参数会出现较大范围的浮动，而这种变化量很难被监测和记录下来，致使发射源记录的位置和姿态参数与实际出现偏差，不准确的发射源位置和姿态数据对海洋电磁资料的处理和反演解释带来了极大的困难。因此，需对发射源的位置和姿态参数进行校准以提高海洋电磁信数据的质量。

研究表明，世界上大约30％的油气资源赋存于电性各向异性地层中，并且海底介质的电性各向异性是获得海底介质正确的电性分布的重要影响因素，若在解释海洋电磁资料时忽略电阻率各向异性，则很有可能无法获得合理的海底地电模型。然而，目前应用广泛的反演解释方法仍为传统的地球物理反演方法，该类方法在反演海洋资源勘探获取的海洋电磁资料时，常常假定海底介质为电性各向同性，这样的反演方法可能给后期资料解释提供巨大误差的反演结果，这也可能将导致获得错误的解释结果。为此，解释海洋电磁资料时必须考虑海底介质的电阻率各向异性的性质。

在现有的反演方法中，鲜有考虑电磁发射源位置和姿态参数对反演结果的影响，大多方法均是直接利用存在误差的电磁发射源参数进行反演，其反演结果必定也存在误差。因此，若能提出一种有效改正电磁发射源位置和姿态参数的反演解释方法将有效提高电磁数据解释的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋电磁地层各向异性电阻率与发射源姿态联合反演方法，该方法可应用于海洋电磁探测和反演解释的精确性。

为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案：

1.一种海洋电磁地层各向异性电阻率与发射源姿态联合反演方法，其特征在于，主要包括：

S1、读取并转换参与反演的海洋可控源电磁场数据，所述数据包括电磁场实部与虚部数据、振幅与相位数据、极化椭圆长轴与短轴参数；

S2、设置联合反演执行参数，所述参数包括反演最大迭代次数、目标拟合差、最大迭代步长、步长比例系数、惩罚函数类型、正则化衰减系数；

S3、建立观测系统并设计联合反演初始模型；

S4、构建各向异性电阻率和发射源姿态参数联合反演目标函数；

S5、求取电磁场关于各向异性电阻率和发射源姿态参数雅各比矩阵和海森矩阵；

S6、基于反演参数特性自适应计算正则化因子；