[发明专利]基于平滑电阻率模型的频率电磁测深反演方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于平滑电阻率模型的频率电磁测深反演方法，该方法包括以下步骤：构建电阻率初始模型；基于电阻率初始模型构建频率电磁测深反演初始目标函数f(X)⁰；对初始目标函数f(X)⁰进行处理以获取最终目标函数f(X)；根据最终目标函数f(X)构建电阻率向量变量X的最终迭代式，并基于最终迭代式X_k+1进行迭代反演计算；判断所述最终迭代式X_k+1是否满足终止迭代反演的预定条件；若满足所述预定条件，则反演结束，并输出电阻率向量变量X。本发明从不同地质单元间的平滑电阻率模型作为地球物理电性初始模型出发，构造加入模型粗糙度的复合反演目标函数，使用拟牛顿反演BFGS算法获取海森矩阵，达到利用简单的方法快速得到电层电性分布特征的目的。

技术领域

本发明涉及频率(域)电磁测深数据处理、反演解释技术领域，尤其是涉及一种基于平滑电阻率模型的频率电磁测深反演方法及装置。

背景技术

频率电磁测深法是一种频率域人工源电磁测深方法，它利用接地的水平电流源或者不接地回线形成的垂直磁偶源作为场源，在一定范围内测量电场分量、磁场分量或者电磁场分量，并通过观测的电场、磁场分量分析地层的电阻率分布特征，推断解释地下地质体的赋存形态。频率电磁测深法作为一种成熟的地球物理勘探方法，具有环保、非破坏性、分辨率高等特点，广泛应用于构造探测、金属与非金属矿床勘探、地下水勘查、地下空间探测等。尤其在石油天然气、煤系资源、页岩气、金属矿产勘查、水工环地质勘查等领域得到广泛运用。

通过观测电场、磁场数据以及利用适当的方法分析地层电阻率分布是地球物理解释的一个重要步骤。目前常用的分析方法有视电阻率计算法、近似反演法和物理电性参数模型反演法。视电阻率计算法是基于半空间电阻率相等的一种反演法，是一种比一维反演还简单的反演法；而物理电性参数模型反演法是一种复杂的模型反演，从简单到复杂为一维、二维、三维反演；视电阻率计算法和近似反演法(如大地电磁测深中Bostick反演等)是频率电磁测深法的基础，计算过程中不会受人为因素的影响，丰富的解释经验有助于提高解释的准确度；而物理电性参数模型反演问题的本质是一个最优化问题。

由于频率电磁测深法中正演模型复杂，观测数据与待求解的模型参数之间不存在线性关系，也就是说，频率电磁测深反演问题是非线性的。一般将非线性的正演模型在上一个模型参数附近近似线性化、二次函数化处理，通过迭代反演实现物理电性参数求解。常见的迭代反演算法如阻尼最小二乘法、最速下降法、共轭梯度法、牛顿法、拟牛顿法、OCCAM反演法等，在频率电磁测深反演领域都有应用，并取得了一定的效果，但各自也存在一些问题，影响频率电磁测深反演的速度和准确度。因此，如何提高频率电磁测深反演的速度和准确度是亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明提出了一种基于平滑电阻率模型的频率电磁测深反演方法及装置，结合拟牛顿BFGS算法和OCCAM反演法提高了频率电磁测深反演的速度和准确度。

根据本申请的第一方面实施例，提供了一种基于平滑电阻率模型的频率电磁测深反演方法，包括以下步骤：

S100、构建电阻率初始模型；

S110、基于所述电阻率初始模型构建频率电磁测深反演初始目标函数f(X⁰；所述初始目标函数f(X⁰为：

f(X⁰＝μ₀||RX||²+||W(d-F(X)||²＝μ||RX||²+f₁(X)