Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Математическое моделирование переходных процессов в неоднородных средах и адаптивная интерпретация электромагнитных зондирований

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Математическое моделирование переходных процессов в неоднородных средах и адаптивная интерпретация электромагнитных зондирований"

' - • АКАДЕШЯ НАУК СССР . ; V . СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ¿, ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И ШШЗШ1 •

• На правах рукописи

РАБИНОВИЧ Михаил Борисович

УДК 550.837

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ . В НЕОДНОРОДНЫХ СРЕДАХ И АДАПТИВНАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЗОНДИРОВАНИЙ

04.00.12 - геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат' ' диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

НОВОСИШРСК 1988

Работа зыподгаена з Сибирском научно-ксследовательспом институте геолог::", геофизики и ышшрзльного сырья ШЮ'Скбгео'1

Научный рукогодитеяь: доктор технических наук Л.А.Табаровский

Официальные оплоканты: доктор тзхиичосхпх наук.

профессор Б.С.Сватов кандидат фшпко-ватсматичэскжс наук А.Ы.КатанскиЯ

Опнсикрувщая организация: Научно-»иссладоватеяьсннй

институт физики Ленинградского государственного ушьврситета

Защита состоится "21 " декабря _1568г. в. 15. час, на

заседания сшцлалиэироэклиого совэта Д 002.50.06 при Институте гаоаогкн н гаофпзпхл СО АН СССР, в ковЗ^ареиц-оал®.

Адрес: 630090, Иовосибирек~90, Уннворситстсккй просп.,3.

С длссортациэй гюепо ознакомиться в библиотека ИГкГ СО АН

КС?.

Автореферат разослан " '/¿> " /¿¿'J^/nS 1933 г.

УчевагЯ сагротарь спецкалкзвровакного

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основными тенденциями развития любого геофизического 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.

1. Разработать программные средства для моделирования нестационарных электромагнитных полей в квазитрехмерных моделях.

2. Изучить на этой основе закономерности установления электромагнитного поля в неоднородных средах.

3. Разработать и алгоритмически реализовать методику адаптивной последовательной интерпретации, стратегия которой вырабатывается на основе анализа априорной информации о гео-электртческих параметрах разреза. Оценить эффективность мето-

дики на модельных примерах частотного зондирования (43) и зондирования становлением ноля (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.

1. Разработаны алгоритмы конечно-разностного квазитрехмерного 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.

2. 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 электромагнитного поля в квазитрехмерных моделях, введены и исследованы обобщенные параметры распространения электрического и магнитного палей, проанализировано влияние неоднородностей в наземных и скважинных методах электрометрии импульсных полей.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Разработан и внедрен (НИИФ ЛГУ) программный комплекс сшл , предназначенный для адаптивной последовательной интерпретации данных ЗС и 43.

2. Создан комплекс программ математического моделирования нестационарного электромагнитного поля в квазитрехмерных моделях (сйалы ). С помощью комплекса обоснована принципиальная

возможность картирования края малоконтрастного тела в наземном варианте ЗС, а такав предложен способ, позволяющий отличать эффект вызванной поляризации от аномалии глубокозалегакхцей неоднородности.

3. Для индукционного каротажа методом переходных цроцессов изучены принципиальные технические параметры установок (времена регистрации, уровень сигналов), а также выявлены пределы применимости классических интерпретационных моделей.

4. Создан, шедрен и используется для интерпретации полевых материалов банк теоретических данных ЗСБ (ПГО "Ириутскгео-физика", "ЕнисейгеофЕзика", Якутский геофизический трест).

Основные защищаемые положения.

1. Разработанные и объединенные в программном комплексе

" спид " 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 интерпретации электромагнитных зондирований позволяет подавлять ошибки априорной информации и осуществлять детальное расчленение геоэлектрического разреза на завершающем этапе интерпретации.

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 113 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.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Диссертация посвящена трем основным проблемам:

X. Разработка программно- алгоритмических средств конечно-разностного моделирования нестационарных электромагнитных полей в квазитрехмерных моделях /разделы 1.2/

Актуальность трехмерного моделирования не вызывает сомнений. Имеется достаточно много программ, моделирующих трехмерные стационарнне поля /Дмитриев В.И., Барашков И.С., Мврщикова H.A., Жданов М.С., Варенцов И.М., Голубев Н.Г., Ццин М.Н., Вай-дельт П., Верма С., Хоманн Г., Дас У./. Для нестационарных полей таких программ значительно меньше, все они работают на пределе ресурсов ЭШ, точность вычислений с трудом поддается контролю /Сан-Фклшшо В. - Хоманн Г., Друскин В.Л. - Книжнерман Л.А., Ныоман Г. - Хоманн Г. - Андерсон В./. В диссертации для создания эффективных программ, моделирующих трехмерные нестационарные поля, используется квазитрехмерный подход, более доступный для реализации на современных ЭНЛ.

Основы квазитрехмерного моделирования стационарных полей были заложены работами Е.Н.Васильева, В.И .Дмитриева и развиты Л.А.Табаровским, В.И.Дмитриевым, И.С.Барашковым Н.А.Мерщиковой, ИД.Варенцовым, В.С.Могилатовым, М.С.Ждановым, В.В.Спичаком, В.Ю.Заславским. Для нестационарных полей такой подход был применен Л.А.Табаровским и Г.Б.Ицковичем при решении задачи дифракции на тонком диске в воздухе.

В диссертации рассматриваются модели, содержащие одновре-

меню вертикальные цилиндрические и горизонтальные плоские границы. Источник располагается произвольно. Такие модели имеют все физические признаки Трехмерности, однако трехмерная задача дифракции может быть решена средствами двумерного моделирования.

При построении конечно-разностного алгоритма решения двумерного уравнения.теплопроводности использовался метод переменных направлений. Аналогичный подход использовался Л.А.Таба-ровским, В.С.Кривопуцким, М.М.1Ъльдманом, К.С;Белоглазовым, Г.Б.Йцковичем при расчете нестационарных шлей в двумерных моделях.

Основные результаты

1.1. В квазитрехмерных моделях, характеризуемых осевой симметрией среды и произвольным положением источника, трехмерная краевая задача электродинаотки нестационарного поля с помощью разложения в ряд Фурье по угловым гармоникам редуцирована к последовательности двумерных краевых задач для векторного потенциала. Для двумерных задач получены дифференциальные уравнения, сформулированы начальные и краевые условия, правила сопряжения решений на поверхностях разрыва электрических свойств среды.

1.2. Разработан алгоритм расщепления векторной краевой задачи на три скалярные в численном методе переменных направлений. Система дифференциальных уравнений на компоненты потенциала разделяется на три независимых уравнения с помощью подстановки

5 = Аг + Ну

С » А„ - А*

Однако граничные условия в исходной формулировке краевой задачи расщепить не удается. Такое расщепление оказывается возможным при численной реализации. Существенными элементами алгоритма расщепления являются встречная радиальная прогонка от центра и из бесконечности к цилиндрическим границам, а также построенные в работе уравнения компонент потенциала на оси симметрии среды, необходимые для инициализации радиальной прогонки.

1.3. Численными экспериментами доказана эффективность использования неравномерных пространственно-временных сеток в схеме переменных направлений. Основной достигаемый эффект - сущест-

венное уменьшение ресурсоемкости алгоритмов. Равномерная в логарифмическом масштабе временная сетка и увеличивающийся к краям области моделирования шаг пространственной сетки обеспечивают удовлетворительную точность моделирования в.-диапазоне разносов, представляющих практический интерес.

1.4. Алгоритмы квазитрехмерного моделирования нестационарных полей реализованы в программном комплексе сииу , который позволяет рассчитывать переходные процессы в трех типах неоднородных сред с осесимметричным распределением проводимости:

1. Бесконечная неоднородная проводящая среда.

2. Неоднородное проводящее полупространство.

3. Неоднородный проводящий пласт.

Поскольку какие-либо теоретические результаты об устойчивости и сходимости применявшихся алгоритмов практически отсутствуют, все эти -вопросы решались численными экспериментами. В первую очередь кон^олщювалась внутренняя сходимость сеточной задачи, т.е. стабилизация результата при увеличении числа временных и пространственных шагов. Далее программы проверялись на моделях, допускающих аналитическое или численное решение краевой задачи /однородная среда, горизонтально-слоистая среда, круговой бесконечный цилиндр в однородной среде, круговой цилиндр конечной длины в горизонтально-слоистой среде/. При смещении источника верификация алгоритмов проводилась путем контроля принципа взаимности.

В табл. I приведено сопоставление результатов расчетов по программам сяаху /индекс "С"/ и а\.е.х /Л.А.Табаровский, В.П.Соколов, индекс "А"/ в горизонтально-слоистой среде со следующими параметрами:

р. = » Ра = 0.1 р? = * рА =

И) = ( пг - 0.2 'о5 -а.г. - о? Таблица I

Компонента т / и,

5,6 7,6 10,2 11,9 13,8 16,0 18,6 21,3

«¡/н: е'/е* V с V 0,9994 0,9982 0,9971 0,9956 0,9940 0,9904 0,9822 0,9750 0,99'93 0,9977 0,9966 0,9987 0,9908 1,0032 0,9818 0,9660 1,0012 0,9999 0,9977 0,9977 0,9967 0,9941 0,9933 1,0032

Выполнение принципа взаимности в модели, показанной на рис. I, иллюстрирует табл. 2, где приведено отношение полей для взаимных положений источника и-приемника /I: т„/ь =11; г/п =15; 2: г„/м =15;^/ь=П/. В процессе вычислений учтено 6 угловых гармоник.

Таблица 2

Компонента т /

28,1 37,9 51,1 59,4 69,0 80,2 93,2 108,3

И./М» 0,9983 0,9996 1,0010 1,0012 1,0009 1,0011 0,9998 0,9979

* г. 1 . г . 1 . £ а < ; 1 1 I Э*" " < • < и —л

О, | 01 1 Ь1

/ г / >/! 1 > т-т

б^о

с!/ И = 5 ; Н/Ь=Т; ^/6,= и/Ь • 10

Рис. I

2. Фильтрация ошибок априорной информации и построение схем адаптивной последовательной интерпретации /раздел 3/

Как правило, при определении параметров исследуемого геофизического объекта требуется учитывать все остальные параметры разреза /которые можно считать фоновыми/. Это приводит к возникновению обширных зон эквивалентности, что значительно ухудшает точность определения основных параметров. Поэтому весьма желательно на этапе сбора данных или во время интерпретации осуществить такую трансформацию данных /фильтрацию/, которая позволила бы существенно уменьшить зависимость процесса и результатов интерпретации от свойств фоновых объектов;

Подход, связанный с полнил исключением из данных информации о фоновых объектах, используется в электроразведке давно я успешно. Особенно широкое распространение получил он в фоку-сиругащих низкочастотных и высокочастотных методах индукционного каротажа проводимости, в которых результаты измерений практически не зависят от свойств скважины и околоскватанного пространства /Плюснин М.И., Аксельрод С.М., Зверев Г.Ы., Долль Г., Кауфман A.A., Даев Д.С., Антонов Ю.Н., Изюмов И.Ф./.

В наземной электроразведке широко известны различные методы наблюдений и обработки, позволяющие исключать влияние вмещающей среды /Бубнов В.П., Гольданский Д.В., Кашик A.C., Маядеяьбаум М.М., Рыхлинский Н.И., Черняк В.В., Исаев Г.А., Тригубович Г.Н., Махагонов П.П., Бугаева E.G., Рабинович Б.И., Морозова Г.М., Спайс Б., Табаровский I.A./.

В диссертации рассматривается подход, связанный с построением фильтров, понижающих чувствительность наблюдаемых данных к изменениям априорных параметров. Результат фильтрации состоит в том, что сравнительно большие ошибки априорных данных о фоновом разрезе слабо отралсаются на точности определения параметров основного объекта.

Основные результаты

2.1. Разработаны два метода фильтрации и два типа фильтров, подавляющих ошибки априорной информации. Полные фильтры подавляют ошибки задания всех априорных параметров. Для этого строится функционал £

F = 2 e-ii UO , i=i

где f - наблюдаемая величина,

4 - зондирующий параметр /например, частота или время/. Коэффициенты с,. находятся из следующих условий:

_ i . af(4-t) _ öq, ~h Cl~öqГ

0<\1 £ Cl öq, -<3Pct>" 1 , anil) „ aqm * £

где Ц * (Д,, Ч,., • • •, ) ' - вектор фоновых параметров /Ь т /, - его априорное значение.

В табл. 3 на-пушере частотного зондирования показано действие полного фильтра, настроенного на подавление ошибок задания параметров первого слоя /двухслойный разрез: р, =1; Ь, =1; рг~0,25/, Для построения фильтра использовалась мнимая часть поля Нг на трех частотах л/у», =4; 8; 40 /л - душна волны в первом слое/.

Таблица 3

Фильтруемый параметр Отклонения фильтруемого параметра /%/

30 -30 60 -60 '100

Отклонения фильтрованного сигнала /#/

и, 0,05 0,15 0,25 0,4 0,5 0,15 0,15 0,3 0,6 0,4

Результаты, приведенные в таблице, подтверждают эффективность фильтрации: большие ошибки в компенсируемых параметрах приводят к незначительным изменениям фильтрованного сигнала.

Построение главных фильтров осуществляется на основе спектрального анализа информационной матрицы

А =Х'Х ,

где

*3 -

т - вектор данных, Ч - вектор компенсируемых параметров. Относительное различие сигналов в моделях (} и хараятери-

• зуется функционалом

£а = »(5ятХ т X ¿я ) = с т(X ) ) = £ (5 ^ ) .

V»!

Здесь символ 5 означает относительное приращение; с - матрица» составленная из собственных векторов оператора д ; Ь<п = с Зц вектор независимых обобщенных параметров, сравнительны!; вклад которых в функционал ¿.г полностью характеризуется собственными числами ¿ц.. В соответствии с этим параметр лЛсчитается тем бо-

лее значимым, чем большему собственному числу он соответствует.

Главный фильтр представляет собой следующую трансформацию исходного сигнала:

- к Г = П *

Коэффициенты ^ находятся из условия зануления билогарифмичес-ких произюдных трансформанты Р по наиболее значимым обобщенным параметрам этк. В многопараметрических моделях имеет место сильный перепад собственных чисел, что позволяет принимать во внимание, как правило, не более трех подобных условий. Это приводит к меньшим потерям фильтрованного сигнала по сравнению "с полными фильтрами.

2.2. Предложены критерии оптимизации фильтров. В зависимости от преследуемых целей они могут быть весьма разнообразными. На примере полных фильтров рассматривается задача повышения устойчивости фильтрации, которая достигается минимизацией обусловленности информационной матрицы

соп(1 = к^т/тг ,

где и - соответственно наибольшее и наименьшее собственные числа.

Для главных фильтров предложен способ оптимизации чувствительности фильтра по отношению к заданным полезным параметрам. Для этого к условиям обнуления производных по наиболее значимым фоновым параметрам добавляется условие максимизации производных по полезным параметрам.

2.3. Разработана стратегия адаптивной последовательной интерпретации. Адаптивность заключается в том, что интерпретация является многошаговой, а на каждом шаге фильтры перестраиваются с учетом уже накопленной информации и в -соответствии с принимаемой стратегией определения параметров. В частности, детально рассмотрена стратегия последовательной /расщепленной/ интерпретации.

В основе стратегии лежит уже упоминавшееся ранжирование параметров по информационной значимости. Определение характеристик модели лроводится в последовательности, соответствующей их рангам. При этом на каждом этапе все еще непроинтерпретированные параметры, кроме одного, считаются априорными и включаются в фильтрацию. Задача нахождения интерпретируемого параметра становится одномерной, а вся процедура полной'интерпретации является

совокупностью таких одномерных задач.

В качестве примера опишем методику последовательной интерпретации данных частотного зондирования для разреза типа К /рис.2/.

априорна» маЗ«лъ> истинная ко9ем>

6. ь. бг 14

< - 1 - 0.25 - 2 , 1

■и - <1.9 - 0.4?5 - 1.8 - и

<7ь,=а

и. -4. ...-. -1 ,,

ь«.

(4 ,1 , г.1 в? и £ ШЛ.Г

о»

Рис. 2

Для интерпретации использовались значения мнимой части поля Нг. магнитного диполя на 10 частотах, удовлетворяющих соотношениям л/л,- 5,56; 8; 11,31; 16; 22,63; 32; 45,25; 64; 90,51; 128. Для построения глазных фильтров использовались все 10 дискретов, т.е. на каждом шаге интерпретации вместо кривой 43 получалось единственное фильтрованное значение. Это позволяло избавиться от сильного падения сигнала, которое характерно для фильтров, построенных в узком частотном диапазоне.

1-й шаг. На априорной модели 1-1-0,25-2-1 строится шильтр п <6 ) , компенсирующий влияние параметров П,, 6г , Ч , 6, и наиболее Чувствительный к 6, . № полученного фильтра рассчитывается зависимость п,4б.) • Она оказывается монотонной, шэ-

тому интерпретация становится элементарной и дает результат: 6, =1,1 /крестик на 1фивой п,(б,) /.

2-й шаг. Априорная модель: 1,1-1-0,25-2-1. Строится фильтр- пг(п,) , компенсирующий параметры ьг , 6, и наиболее чувствительный к n, ^ Результат: h. = 0,9.

3-й шаг, h,. = 1,8.

4-й шаг. = 1,1.

2.4. Разработанные алгоритмы были реализованы в программном комплексе dîna. , который состоит из интерпретирующей про- ' граммы, пакета прямых задач otRtCT » пакета и. паке-

та оптимизации minimum .

Опробование предложенных схем интерпретации было проведено на модельных трехслойна разрезах для методов частотного зондирования и становления поля. Проведенные исследования показали, что для успешного применения адаптивной последовательной интерпретации необходимо для наиболее информативных параметров иметь первое приближение с погрешностью 10-20$, для менее кнформатив- . ных - 20-40$.

3. Исследование закономерностей установления электромагнитного поля в неоднородных средах /раздел 4/

Фундаментальные исследования возможностей методов нестационарного поля в рамках классических моделей проведены в работах А.Н.Тихонова, С.М.Шейнмана, Л.Л.Баньяна, Ф.М.Каменецкого, А.А.Кауфмана, В.Ф.Коваленко,"¡О.В.Якубовского, П.П.Макагонова, В.А.Сидорова, В.В.Тикшаева, Г.М.Морозовой, Б.И.Рабиновича, Г.А.Исаева, Л.А.Табаровского. В разд. 4 изучен характер поведения нестационарного электромагнитного поля в неоднородных средах применительно к задачам индукционного каротажа методом переходных процессов /ШШП/ и наземного варианта зондирований становлением поля /ЗС/.

Основные результаты

3.1, Изучено установление пространственных гармоник электромагнитного поля, возбуждаемого магнитным диполем. Получены необходимые для расчетов первичного поля выражения гармоник векторного потенциала в однородной среде. В частности, при асимптотичес-

ком разложения для поздних времзн получена зависимость А * / г1 — *

" ччг.) > ' -j. 5/2» л '

где к - номер пространственной гармоники. Этот факт говорит о более быстром затухании гармоник с более высокими номерами.

3.2. Исследованы возможности ИШПП в моделях, учитывающих скважину, пласт и вмещающую среду. Делается вывод о необходимости регистрации переходного процесса начиная с времен 10 -100 не.

В табл. 4 приведены времена регистрации и уровни сигналов для модели со следующими параметрами:

= 4; <w<ss = 16; н/а = 4; L/а. = 8;

бс = I Ом'м-1; а = 0,1 м; = 0,1 А»м4

где 6t , б„ , б6 - проводимости скважины, пласта и вмещающей среды, a - радиус скважины, н - мощность пласта, L - длина зонда, , - моменты генераторной и измерительной петель.

Таблица 4

t<./a 10 20 50 100

t /мке/ <t /мкВ/ I,6-I0"2 6,37-Ю"2 3,98'Ю-1 1,6 I,I5'I06 1,62-Ю5 1,26'Й)3 29,5 .

Установлены условия, при которых в процессе интерпретации данных ИШПП можно воспользоваться классическими интерпретационными моделями, пренебрегая в базовой модели влиянием скважины или вмещающих пород. Изучено влияние смещения установок от оси скйатаны.

3.3. Проанализированы результаты квазитрехмерного моделирования в наземном варианте ЗСБ. Изучена физические аспекты установления трехмерного поля. В частности, показано существенное различие переходного процесса в трехмерной модели по сравнению с двумерной и горизонтально-слоистой: аномальное поле ер , возбуждаемое вертикальным магнитным диполем в трехмерной модели, на поздних временах имеет отрицательный знак. Данное обстоятельство приводит к тему, что при определённых расположениях установки суммарное поле может сменить знак. Таким образом,

этот эффект, часто наблюдаемый в полевых условиях и объясняемый, как правило, возникновением вызванной поляризации, может быть связан и с влиянием неоднородностей.

Обоснована возможность выделения края малоконтрастной неоднородности /модель водо-нефтяного контакта/. Наиболее целесообразна одновременная регистрация нг или еу по обе стороны от источника, что позволяет подчеркнуть аномалию от края. Регистрация бг малоэффективна - на кривых профилирования аномалия от края практически незаметна.

Показано, что мощный плохопроводящий перекрывающий пласт, аппроксимирующий, например, галогенно-карбонатную толщу в разрезе Сибирской платформы, не экранирует эффекты, связанные с краем неоднородности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты работы состоят в следующем.

1. Разработаны программно-алгоритмические средства квазитрехмерного моделщ>ования нестационарных электромагнитных полей:

а/ трехмерная векторная краевая задача редуцирована к последовательности двумерных векторных краевых задач, для двумерных задач получены дифференциальные уравнения, сформулированы начальные и краевые условия, правила сопряжения решений на границах, уравнения потенциала на оси симметрии среды;

б/ в рамках численного метода переменных направлений разработан алгоритм разделения векторной краевой задачи на три скалярные;

в/ создан программный комплекс склгц , реализующий алгоритм математического моделирования нестационарных электромагнитных полей в квазитрехмерных моделях. В программах используются неравномерные пространственные и временные сетки, улучшающие их ресурсные характеристики.

2. Разработан алгоритм адаптивной последовательной интерпретации данных электромагнитных зондирований:

а/ предложены два метода фильтрации и два типа фильтров, подавляющих ошибки задания априорных параметров. Сформулированы критерии оптимизации фильтров по устойчивости и чувствительности;

б/ разработана стратегия последовательной интерпретации, основанная на ранжировании определяемых параметров по информационной значимости. Создан программный интерпретируемый комплекс dina и с его помощью на модельных примерах 43 и ЗСБ доказана эффективность алгоритмов адаптивной последовательной интерпретации.

3. Исследованы закономерности установления электромагнитного поля в- однородных и неоднородных средах:

а/ изучены физические параметры распространения нестацио-- парного электромагнитного поля и его пространственных.гармоник . в однородных и неоднородных проводящих средах;

б/ исследованы технические характеристики /уровни сигналов, времена регистрации/ установок индукционного каротатса, основанного на возбуждении и регистрации нестационарного поля. Установлены условия, при которых в процессе интерпретации модно пренебречь влиянием сква-шш или вмещающих пород. Изучено влияние смещения установок, от оси скваклни;

в/ проанализированы результату квазитрехмерного моделирования в наземном варианте ЗСБ. Показано, что при возбуждении неоднородной среды магнитным диполем электрическое поле монет менять знак. Таким образом, этот эффект, часто наблюдаемый з полевых условиях и объясняемый, как правило, возникновением вызванной поляризации пород, ыо;,%ет быть связан и с влиянием неоднородностеп. Предложена методика, позволяющая отличить влияние неоднородности от влияния вызванной поляризации. Показана возможность картирования края неоднородности путем одновременной регистрации hv или е, по обе стороны от источника.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Математическое моделирование нестационарных электромагнитных полей з квазитрехмерных моделях. - Новосибирск, 1988. -

56 с. Рукопись представлена Институтом геологии и геофизики СО АН СССР. Леи. в ВИНИТИ 04.08.88, Я 6264-В88. /Совместно с Л.А.Табаровским/.

2. Уахеиатпчоская фильтрация геологических помех при интерпретации данных электроразведки. - Новосибирск, 1988. - 21 с. . Рукопись представлена Институтом геологии и .геофизики СО АН СССР. Дея, л КЗйГГЛ 04.0o.o0, X 6263-388. /Совместно с

Л.А.Табаровским/. 3. Математическая фильтрация ошибок априорной информации при интерпретации данных частотного зондирования. - Новосибирск, 1988. - 12 с. Рукопись представлена редаолл. ж. Геология и геофизика СО АН СССР. Деп. в ВИНИТИ 27.05.88, № 4220-В88. /Совместно с Л.А.Табаровским/.