基于CSEM發(fā)射信號的數(shù)值模擬分析與研究.pdf

1、進入21世紀(jì)，石油勘探的重點已由陸地向海洋轉(zhuǎn)移。而在眾多探測手段中三維地震勘探一直是為海洋鉆探前提供海底地層構(gòu)造的重要手段，但石油公司面對海洋油氣鉆探的巨額風(fēng)險，并不滿足于僅獲知海底構(gòu)造的準(zhǔn)確性，還希望在鉆探前得知構(gòu)造內(nèi)流體的性質(zhì)，以提高鉆探成功率?；诳煽卦春Ｑ箅姶盘綔y法能夠很好的完成這項任務(wù)。由于海底巖層中介質(zhì)復(fù)雜，而不同的介質(zhì)對電磁波的吸收、衰減以及傳播特性的影響都不同，在高阻體中，電磁波的衰減相對緩慢，可以傳播到相當(dāng)遠的距離，而

2、在低阻體中，其衰減非常的快，同時，眾所周知電磁波的衰減與頻率成一定的比例關(guān)系，頻率越高，衰減越快，傳播的距離也越短。在海底介質(zhì)復(fù)雜的情況下，電磁波的傳播特性也將變得復(fù)雜多變，本文以此為出發(fā)點，主要實現(xiàn)以下四個目的:
　　(1)熟悉海洋可控源電磁(CSEM)探測技術(shù)的硬件組成，確定其中重要參數(shù)，深入理解其理論基礎(chǔ)，并以此為根據(jù)推導(dǎo)相關(guān)理論公式。
　　(2)推導(dǎo)電偶極子源所激發(fā)電磁場公式，以及電磁波在海底各介質(zhì)中的傳播衰減特性。

3、
　　(3)找出海底發(fā)射模式下發(fā)射頻率、偏移距測深之間的關(guān)系，并以海底發(fā)射模式為基礎(chǔ)，通過多方面的對比分析來論證半空發(fā)射模式的可行性。
　　(4)通過數(shù)值模擬的方式合理的模擬出可控源海洋電磁法中各參數(shù)之間的關(guān)系，為相關(guān)參數(shù)的選取提供理論依據(jù)。
　　本文以電偶極子源作為激發(fā)源并建立相應(yīng)的模型，以麥克斯韋方程組及相關(guān)電磁場理論為基礎(chǔ)推導(dǎo)了電偶極子源所激發(fā)電磁波的特性。由于電磁波的衰減與頻率成指數(shù)衰減關(guān)系，所以決定了，在用人

4、工源做擊發(fā)方式的情況下，只能使用低頻信號作為激發(fā)信號，一般在0.01Hz～50Hz之間以達到增加電磁波的穿透能力的目的，也就是增加探測深度，理論上講頻率越低其衰減越慢，但是隨著頻率的降低，電偶極子源所激發(fā)的場的近區(qū)場范圍就越大，而在近區(qū)場范圍內(nèi)，其波動性很小，在這種情況下，對于一些較淺層的目標(biāo)體就會失去分辨能力，因此合理的選擇發(fā)射頻率非常的重要。另一個對測深有重要影響的參數(shù)就是收發(fā)距。如果收發(fā)距太遠，許多有用反射信號可能無法傳播到接收機

5、就已經(jīng)衰減掉了，如果太近又會使得巖層中的直達波或者海水中的直達信號太強從而無法分離出有用的回撥信號，又或者處于S區(qū)而無法接收到電磁波。因此，在可控源海洋電磁探測中，頻率、收發(fā)距的選取顯得非常的重要。
　　另外基于可控源的海洋石油探測法基本選用海底發(fā)射方式，即以船體尾部用數(shù)千米的電纜拖拽發(fā)射源于距離海底50m以內(nèi)的高度緩慢移動的激發(fā)方式，這種方式能將發(fā)射信號的能量最大程度的發(fā)射到海底中，但是由于發(fā)射的功率非常大一般為200～300K

6、W，而電纜線又比較長，所以對電纜的要求非常高，另外，由于發(fā)射源是被拖拽在海底附近，所以對海底通信技術(shù)也有要求，因此半空發(fā)射模式的可行性分析是很有必要的。
　　在實現(xiàn)平臺上，由于MATLAB在作圖方面具有非常強的能力，而在可視化和控制方面有所不足。同時VC的可視化效果相對而言非常好，但在作圖特別是3D作圖方面又非常的薄弱，所以綜合考慮后，本文選用的實現(xiàn)平臺為基于COM組件的MATLAB、VC的混合編程，在此技術(shù)的支持下各取所長，在作