Содержание к диссертации
Стр..
Введение 4
Гдава I. Задачи, связанные с влиянием среды И'
Краткий обзор по исследованию полей локальных проводников в среде. Факторы влияния среды на аномалии локальных проводников и методы их учета ПрИ интерпретации м
Исследование влияния среды в виде аномалии электрического типа на примере задачи о шаре f4
Поле электрических диполей на поверхности двуслойной среды Z1
Постановка задач и модель исследования 7
Поле вертикального электрического диполя Д9
Поле горизонтального электрического диполя 30
Схема решения задачи о поле электрических диполей, находящихся в проводящей среде 38
Гдава 2. Возможности метода полного нормированного
градиента при интерпретации векгорных измере
нии электромагнитных полей Цо
Методы трансформаций электромагнитных полей. Возможность использования метода полного нормированного градиента при ингерпрвгации нестационарных полей Цо
Применение алгоритма полного нормированного градиенга(ПНГ ) к профильным и скважинным векторным наблюдениям 4з
Опробования алгоритма ШГ на магемаги -ческой модели g круговыми токовыми кон-гурами М9
_3-
Сгр.
Глава 3. Сие гама аппроксимационных алгоригмов ингарпре-
гации векторных измерений на основе модели с
токовым контуром Ь5
Выбор аппроксимационной модели 515"
Алгоритм обработки векторных измерений
ORTOO- $7
Алгоритм определения плоскости токового контура, моделирующего рудное тело CONTU& $9
Алгоритм нахождения эквивалентного магнитного диполя DIP0L 60
Алгоритм определения эквивалентного электрического диполя PETAL 61
Система алгоригмов определения параметров токового кольца K0LS0 65
Алгоритм поиска оси токового контура
PROJECT ' 74
Глава 4. Структура программного обеспечения интерактив
ной интерпретации и организация локальной базы
данных индукционной рудной разведки на микро ЭВМ
Электроника 80 77
Технические характеристики микро-ЭВМ.Электроника 80 77
Докальнан база данных 7S
Необходимость интерактивной интерпретации
при решении рудных задач 79
4.4. Допустимые графы обработки и интерпретации
с помощью разработанного математического
обеспечения о1
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86
ЛИТЕРАТУРА 89
ПРИЛОЖЕНИЯ .... 97
Введение к работе
На У съезде Коммунистической партии Вьетнама Генеральный секретарь ЦК КПВ товарищ Де Зуан подчеркнул исключительно важное значение геологических исследований, как основы для индустриализации страны и развития ее народного хозяйства. Для расширения минерально-сырьевой базы Социалистической республики Вьетнам требуется дальнейшее совершенствование методики поисково-разведочных работ, в том числе геофизических.
В настоящее время электромагнитные методы все шире применяются не только на этапе поисково-каргировочных работ, но и на этапе детальных поисков и разведки. Детальные исследования локальных проводников в электроразведке приобретают все большее значение при поисках и разведке месторождений хорошо проводящих руд. Знание размеров и формы проводников позволяет эффективно задавать систему разведочных скважин и горных выработок, уменьшая их количество, требуемое для оценки перспективности исследуемого объекта, или увеличивая объем и качество получаемой информации при фиксированном объеме горнобуровых работ.
Развитие математических методов и широкое распространение вычислительной техники открывает новые возможности для создания развитых интерпретационных комплексов для локальных проводников сложной морфологии.
Исследования проводились с учетом важных достижений в теории поисково-разведочных геофизических методов и в численном анализе. В разработку вопросов теории и применения электромагнитных методов большой вклад внесли работы ряда ученых (Безрук И.А., Булгаков Ю.И., Векслер И.В., Великин А.Б., Даев Д.С, Доброхотова И.А., Исаев И.А., Ицкович Г.М., Каменецкий Ф.М., Макагонов П.П., Молоч-
нов Г.В., Нго Ван Быу, Прис Р.В., Свегов Б.С, Сидоров В.А., Сингх Ш.К., Филатов В.В., Якубовский Ю.В. и др. [16,14,17,34,37, 52,56,72,75] , причем обработки и интерпретация на основе машинных методов решения прямых задач с учетом локальных неоднороднос-тей получили широкое развитие в глубинной электроразведке (Берди-чевскийМ.ЇЇ., Баньян Д.Д., Дмитриев В.И., Захаров Б.В., Жданов М.С., Табаровский Д.А. и др. ) [ 4,28,29,63,64,22 J.
Важным исходным фактором для повышения информативности явилась аппаратурная реализация векторных многокомпонентных измерений в индукционной электроразведке, пригодных как для наземных дегали-зационных измерений, гак и для сквакинных ( Векслер В.И., Яебед-кин I.B., Попов Н.И., Великий А.Б. И др.) [ 10,14,15,39 ].
В процессе исследований оказался полезным опыт по разработке ряда алгоритмов интерпретации аппроксимационного типа в гравираз-ведке и магниторазведке (Березкин В.М., Блох Ю.И., Страхов В.Н., Пирульский А.В. и др. [ 5,60,61 ] , в электроразведке (Бугаева B.C., Макагонов П.П, [8,42,43 ]. Общим в технологии интерпретации является замена аномального объекта набором некоторых простых стандартных магемагических моделей и затем определение параметров аномального объекта по параметрам стандартных моделей.
Во МГРИ ведутся исследования по созданию общей системы алгоритмов интерпретации на ЭВМ данных индукционной электроразведки для различных классов моделей геоэлекгрического разреза, в гом числе для дегализационных исследований в творческом содружестве с НПО "Рудгеофизика".
Данная работа посвящена дальнейшему развитию математического обеспечения методов индуктивной электроразведки с целью оптимизации процесса извлечения информации на основе экспресс-интерпретации с применением ЭВМ непосредственно после проведения измерений
с использованием полученной информации для оперативного управления дальнейшими полевыми исследованиями, т.е. на основе неразрывности интерпретационного и измаригального процессов.
Цель работы: развитие и разработка эффективных приближенных моделей и методов экспресс-интерпретации индукционной элекгро -разведки при решении датализационных рудных задач в диалоговом режима на ЭВМ.
Исследования велись в следующих направлениях.
Решение прямых задач и разработка алгоритмов расчетов электромагнитных полай для всестороннего учета влияния среды.
Исследование возможности применения аналитического продолжения для ингарпретации результатов детальных векторных измерений электромагнитных полей.
. 3. Исследование возможности решения обратной задачи для токовой кольцевой модели на основе векторных измерений , полай.
4. Разработка алгоритмов и системы программного обеспечения для интерпретации на микро-ЭВМ.
Практическая значимость работы связана с тем, что магемаги -ческое обеспечение разрабатывалось прежде всего для серийной аппаратуры МІШ-4, предназначенной для векторных пространственных многокомпонентных измерений, сложность обработки и ингерпрега -ции которых практически не позволяет обойтись без применения ЭВМ.
В результате широкого применения электромагнитных методов на этапе детальных поисков и разведки в сложных геолого-геофизичес-ких условиях повысились требования к детальности описания геометрических и физических свойств локальных проводников. При определении параметров локальных проводников осложняющим фактором являются, в частности, проводимость вмещающей среды и приповерхносг-ныа дизкоомныа наносы. В первой главе исследован вопрос о влиянии
конечной проводимости среды в виде аномалии электрического типа на примере задачи о шаре в среде.
Для дипольного источника была посчитана нормированная вторичная аномалия электрического типа путем обратного преобразования Яапласа по мнимой оси комплексной плоскости с использованием алгоритма Филона.
Результат исследования по этим вопросам указывает на сгепен -ной характер убывания аномалии электрического типа во времени и связь экспоненциального спада исключительно с аномалиями магнитного типа.
В работе изложено решение задачи о неустановившемся поле горизонтального и вертикального электрических диполей, находящихся на поверхности двухслойной проводящей среды. При незначительном ограничении на рабочий диапазон времени первый слой аппроксимируется тонким слоем с постоянной продольной проводимостью [48] Решение строится на основе уравнений Максвелла для горизонтально-слоистых разрезов. Коэффициенты для векторных потенциалов находятся по граничным условиям на 5 - пласте (Шейнманн СМ.) [ 72 ] .
Векторные измерения переходных процессов по профилям и скважинам сложны для ручной обработки и интерпретации в силу своей пространственной структуры, гребущей отхода от традиционных двумерных представлений распределения сигнала. Сложность результатов измерений делает очевидной необходимость привлечения ЭВМ с самых ранних этапов обработки, начиная с визуализации результатов измерений, получаемых элекгроразведочной аппаратурой.
Выбор алгоритмов интерпретации с применением ЭВМ определяется гремя основными взаимосвязанными факторами:
характером сети и точностью наблюдений;
характером решаемых задач,:
-8_
3. классом моделей, привлекаемых в процессе интерпретации.
Задачи, решаемые с помощью векторных измерений МПП, меняются по мере увеличения числа пробуренных скважин. Задача определения основных геометрических параметров проводящего рудного объекта (размеров и пространственного положения) ставится в момент про -ведения наземных измерений и измерений не более чем в однои-двух скважинах. При решении этой первой группы задач важно как можно раньше получить результаты интерпретации, чгобы иметь возможность учесть их для оптимизации возбуждения и саги наблюдений в МПП, а также для оперативного управления разведочными горно-буровыми работами. Это требует применения микро-ЭВМ, пригодных для использования в полевых условиях. В свою очередь, ограниченность ресурсов микро-ЭВМ по сравнению с большими ЭВМ, требует использования упрощенной системы моделей в алгоритмах интерпретации. Разработка матобеспечения этого этапа представляется наиболее актуальной задачей.
Важным отправным моментом в построении рассматриваемых далее алгоритмов является обоснованное в работах В.В.Вронского, А.Б. Великина и Ю.И.Булгакова [ 6 ] положение о гом, чго локальный проводник, изомегричный или линзообразный, при произвольном индуктивном возбуждении может быть аппроксимирован одиночным токовым контуром, положение которого на поздних временах контролируется не столько направлением возбуждающего поля, сколько геометрией электрически связанной части проводящего объекта. Кольцевые модели имеют ограниченное число параметров, которые достаточно четко отражают геометрические параметры локальных проводников. Принятое за основу указанное положение о контурной аппроксимации нашло подтверждение в результатах работы.
Вели влияние среды можно исключить, распределение сигнала на
каждой временной задержке енє проводника будет иметь потенциальный характер. С помощью алгоритма типа аналитического продолжения - метода полного нормированного градиента (ПНГ) (Березкин В.М. [ 5 ] ), который используется обычно в гравиразведке для определения особых точек гравитационных полей, была проведена обработка нестационарных электромагнитных полей ряда моделей.
На математической модели с круговыми токовыми кольцами были проведены вычислительные эксперименты с целью:
определения возможности выделения нескольких электрически изолированных проводников (определения их числа);
определения положения ближайших к профилю продолжения точек контуров тока в проводниках.
В результате этих исследований показаны возможности алгоритма ПНГ в интерпретации векторных поверхностных и скЕажинных наблюдений.
В третьей главе рассмотрены алгоритмы интерпретации векторных измерений электромагнитных полей, включая первичную обработку. Кратко описаны ранее разработанные алгоритмы аппроксимации кольцевой модели. Здесь также описана сисгема алгоритмов решения задачи наховдения параметров кольца.
В четвертой главе описана структура программного обеспечения интерактивной интерпретации и предложенная организация локальной базы данных с использованием системных средств матобеспечения микро-ЭВМ "Электроника 80". Здесь также изложены результаты интерпретации данных с помощью коллектива разработанных программ.
Предлагаемый в работе способ сведения пространственной задачи к плоской несомненно облегчает разработку алгоритмов интерпретации направленных на детализацию модели рудного объекта.
Все разработанные алгоритмы и программы, приведенные в работе,
-по-
написаны на языка АЯГОЛ-60 для ЭВМ Одра-1204 и Форгран-1У и го_ говы к внадранию.
Основные результаты работы докладывались на научной коафараа-ции профессорско-преподавательского состава МГРИ (1984 г.). По теме диссертации опубликована I статья.
Рабога выполнана в Московском ордена Трудового Красного Знамени геологоразведочном институте имани Серго Орджоникидзе под аауч-ным руководством профессора кафедры высшей математики, д.т.н. МАКАГОНОВА П.П.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю за неустанное внимание, поддержку и помощь, доценту МУХИНОЙ Н.И. и БУГАЕВОЙ Б.С. за содействие в рабога, к.г.н. ВЗДИКИНУ А.Б., к.г.н. БУЛГАКОВУ Ю.И. и ВРОНСКОМУ В.В. за предоставленный материал для работы и полезные обсуждения, также всему коллективу лаборатории ЭВМ за доброжелательное отношение в процессе выполнааия диссарта-циоааой работы.
