海洋CSEM信号分析与解释系统的设计与实现

摘要

海洋可控源电磁(MCSEM)勘探技术是一种通过油气藏及周边沉积物的电阻率存在差异化的原理来判定海底是否有油气储层，被广泛应用于海洋油气储层钻探前的储层价值预测与评估的探测方法。海洋CSEM技术优势明显，数据采集设备集成化高。它不仅补充了海洋勘探的不足，提高钻井勘探的成功率，而且能有效地勘探海底油气及天然气水合物储层。CSEM技术与地震、测井、地质等资料综合解释能有效提高薄层电阻率油气解释精度，区分地下的油气与其他流体，增加勘探的精度和准确性，提高钻探成功率。
　　虽然国外海洋电磁发展迅猛，但国内海洋电磁的发展依然十分缓慢，各项研究任务，包括硬件及高效快速的处理软件仍十分落后，目前国内有关海洋CSEM勘探技术实质性的研究尚处于起步阶段，还没有出现完善的海洋电磁探测数据处理与解释技术。
　　基于此本文以现有的海洋CSEM电磁法基本原理为基础，依托国家科研项目，通过调研大量的海洋可控源电磁的文献资料完成了如下工作，以期为下一步研究提供一些帮助。
　　(1)通过搜集和分析大量海洋MT探测、海洋CSEM探测等相关的技术资料，更加深入理解了海洋可控源电磁法(MCSEM)的基本原理，并在本文中详细介绍了MCSEM的理论基础。
　　(2)介绍了海洋CSEM探测的发射装置并分析了海洋CSEM发射信号的特征，分析了几种常用的海洋CSEM发射波形，尤其对本课题中使用的方波信号进行详细分析。
　　(3)介绍了海洋CSEM探测的接收装置，分析了接收信号，主要通过收发距与接收信号的关系对接收信号进行了研究。
　　(4)参考了大量国内外海洋电磁以及地球物理学科领域中的优秀可视化解释软件，找出适合海洋CSEM的可视化解释方法。本文采用的是振幅随偏移距曲线(MVO)数据解释方法，本文对该方法作了详细介绍，通过实验结果图形的绘制，举例说明了高阻油气层厚度与MVO最大值的关系;
　　(5)在前人研究基础上，本文对海洋CSEM数据处理步骤进行了分析和总结，总结了海洋CSEM数据处理的步骤，原始数据初始化;方位校正，有两种方式可以选择，即椭圆极化分析和旋转电性轴分析;海洋CSEM的噪声信号的消除;最后合并航行位置数据绘制出可视化解释图形;
　　(6)本文利用MATLAB软件和Fortran计算机高级程序语言编写代码，完成了数据处理、一维正演、一维反演、数据解释功能模块的开发工作，并最终将所有模块集成到本文设计的软件解释系统中。
　　(7)详细介绍了本文设计的解释软件的使用说明，包括对系统界面中按钮，复选框，下拉列表等功能介绍说明，还介绍了参数的设置和一些系统默认操作，最后使用本系统软件进行一系列实验测试，并将实验结果与一些可靠的海洋CSEM电磁探测相关文献的结论相比较，验证解释处理结果的正确性。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题背景

1．2 研究目的与意义

1．3 论文主要内容

第2章 海洋可控源电磁探测基本原理

2．1 CSEH的基本原理

2．2 理论基础

2．2．1 麦克斯韦方程组

2．2．2 波动方程

2．2．3 边界条件

第3章 海洋可控源电磁信号分析

3．1 CSEM发射信号分析

3．1．1 发射装置

3．1．2 发射信号分析

3．2 CSEH接收信号分析

3．2．1 接收装置

3．2．2 接收信号分析

第4章 MCSEM软件的需求分析及总体设计

4．1 系统开发工具介绍

4．2 海洋CSEM软件总体框架设计

4．2．1 海洋CSEM程序设计

4．2．2 软件功能需求分析

4．3 正演计算模块

4．4 一维OCCAM反演模块

4．5 数据处理功能模块

4．5．1 原始数据预处理

4．5．2 方位校正处理

4．5．3 谱分析、归一化和几何结构

4．6 数据解释模块

4．6．1 MVO曲线的数据解释法

第5章 解释系统的具体实现

5．1 解释系统UI界面功能介绍

5．2 绘图UI界面功能介绍

5．3 软件系统软件实现

5．3．1 DIPOLE1D-1D正演模型

5．3．2 OCCAM1DCSEM需要输入的文件

5．3．3 Iteration File文件

5．3．4 Model File文件

5．3．5 Data File文件

5．3．6 运行OCCAM1DCSEM

5．3．7 输出文件

5．4 系统软件功能测试

5．4．1 验证发射频率对海洋CSEM电磁探测结果的影响

5．4．2 不同迭代次数下的OCCAM一维反演结果验证

5．4．3 频点数对反演结果的影响验证

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的学术成果