Введение к работе
Актуальность темы. Основными тенденциями развития любого геофазического метода является повышение достоверности и детальности геофизической информации. Основной путь реализации этих тенденций в электроразведке - совершенствование методик, а также инструментальных средств полевого и вычислительного эксперимента. Уровень методического, аппаратурного и программно-алгоритмического обеспечения различных методов электрометрии весьма неоднороден. В частности, широко применяемые в нефтяной и рудной электроразведке метода нестационарного поля характеризуются наименее развитыми средствами математического моделирования и практически полным отсутствием автоматизированных систем интерпретации. Последнее обстоятельство характерно для многих электромагнитных методов геофизики, где ощущается недостаток программных средств интерпретации и отсутствие новых подходов, позволяющих автоматизировать этот процесс.
Таким образом, представляется актуальным исследование, направленное на создание алгоритмов и программ математического моделирования переходных процессов в неоднородных средах, а также на обоснование и развитие принципов автоматизированной интерпретации электромагнитных зондирований.
Цель диссертационной работы -создание комплекса средств математического моделирования переходных процессов в неоднородных средах и разработка поддающихся автоматизации способов детальной интерпретации электромагнитных зондирований.
Основные задачи исследования.
-
Разработать программные средства для моделирования нестационарных электромагнитных полей в квазитрехмерных моделях.
-
Изучить на этой основе закономерности установления электромагнитного поля в неоднородных средах.
-
Разработать и алгоритмически реализовать методику адаптивной последовательной интерпретации, стратегия которой вырабатывается на основе анализа априорной информации о гео-электрчческих параметрах разреза. Оценить эффективность мето-
дики на модельных примерах частотного зондирования (43) и зондирования становлением лоля (ЗС).
Методика исследований и фактический материал. Основной методикой исследований, используемой в диссертации, является математическое моделирование. Исходный материал для выводов и рекомендаций получен путем расчетов компонент электромагнитного поля в различных геоэлектрических моделях.
Научная новизна работы.
-
Разработаны алгоритмы конечно-разностного квазитрехмер-ного моделирования нестационарного электромагнитного поля: сформулированы краевые задачи на амплитуды дискретного углового спектра векторного потенциала, предложен способ расщепления векторной краевой задачи на три скалярные в численном методе переменных направлений, показана эффективность применения неравномерных пространственно-временных сеток, создан банк матриц, позволяющих численно реализовать известные интегро-диффе-ренциальные краевые условия на плоских границах, разделяющих проводники и изоляторы.
-
Предложен метод подавления ошибок априорной информации
в схеме последовательной адаптивной интерпретации: созданы алгоритмы построения полных и главных фильтров, приемы их одтимиза- > ции по устойчивости и чувствительности. На основе главных фильтров разработана методика автоматизированного выбора стратегии интерпретации.
3. Изучены закономерности эволюции нестационарного электро
магнитного поля в квазитрехмерных моделях, введены и исследова
ны обобщенные параметры распространения электрического и магнит
ного полей, проанализировано влияние неоднородностей в наземных
и скважиннкх методах электрометрии импульсных полей.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
-
Разработан и внедрен (НИИФ ЛГУ) программный комплекс ошл , предназначенный для адаптивной последовательной интерпретации данных ЗС и 43.
-
Создан комплекс программ математического моделирования нестационарного электромагнитного поля в квазитрехмерных моделях (cRAzy ). С помощью комплекса обоснована принципиальная
возможность картирования края малоконтрастного тела в наземном варианте ЗС, а также предложен способ, позволяющий отличать эффект внзванной поляризации от аномалии глубокозалегающей неоднородности.
-
Для индукционного каротажа методом переходных процессов изучены принципиальные технические параметры установок (времена регистрации, уровень сигналов), а также выявлены пределы применимости классических интерпретационных моделей.
-
Создан, Енедрен и используется для интерпретации полевых материалов банк теоретических данных ЗСБ (ПГО "Иркутскгес— физика", "Енисейгеофизика", Якутский геофизический трест).
Основные защищаемые положения.
1. Разработанные и объединенные в программном комплексе
" crazu " программно-алгоритмические средства моделирования переходных процессов позволяют исследовать эволюцию электромагнитного поля в новом классе геозлектрических сред с достаточной в научных и практических приложениях точностью.
2. Разработанная схема адаптивной последовательной интер
претации электромагнитных зондирований позволяет подавлять
ошибки априорной информации и осуществлять детальное расчлене
ние геоэлектрического разреза на завершающем этапе интерпрета
ции.
Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований докладывались на региональных семинарах по применению метода ЗСБ на Сибирской платформе (Новосибирск, 1985, 1987), на Всесоюзном семинаре по применению полевых вычислительных комплексов в геофизике (Новосибирск, 1986), на XI геологической научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Сибири (Новосибирск, 1988).
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения, всего 140 страниц машинописного текста, 79 рисунков, 24 таблицы. Библиография содержит ИЗ наименований.
Работа выполнена в Сибирском научно-исследовательском институте геологии, геофизики и минерального сырья НПО "Сибгео". Исследования проводились в соответствии с планом Мингео СССР в темах "Разработка методики многокомпонентных наблюдений методом становления поля" и "Разработка методики интерпретации
многокомпонентных ЗСБ" /№ 268, № 041, НПО "Сибгео"/.
При внедрении результатов работы неоценимую помощь оказывали В.Н.Рыбакин, В.М.Панкратов, Л.А.Зуева, А.В.Татаринов.
Автор выражает благодарность сотрудникам ИГиГ СО АН 'СССР М.И.Эпову, Ю.А.Дашевскому, В.П.Соколову за высококвалифицированные консультации во время работы над диссертацией.
Автор глубоко признателен своему научному руководителю Л.А.Табаровскому за научное руководство, постоянное внимание и интерес к работе, а также Б.И.Рабиновичу за поддержку и плодотворное обсуждение проблем, рассмотренных в диссертации.