Введение к работе
- з -
Актуальность. Развитие методов количественной обработки измерений для задач электроразведки является одним из основных направлений геофизики. Свидетельством тону служит обширное число работ, посвященных вопросан интерпретации электромагнитных полей.
Математическое моделирование электромагнитных полей выполняется аналитически либо с использованием численных методов. Построение аналитических решений представляет интерес для определения принципиальных возможностей методов электроразведки, но возможно лишь для ограниченного числа моделей сред.(В.Р.Бурсиан, В.П. Губатенко, Б.С. Светов, Дж.А.Стрэгтон, С.Х. Уорд, И.Р. Уэит и др.) Значительно более широкий круг задач кожет быть решен на основе применения численных методов, опирающихся на современный уровень развития теоретической и вычислительной базы. Одним из методов построения решений является нетод интегральных уравнений, развитый в работах В.И.Дмитриева,К.М.Ермохина,Е.В.Захарова, И.В. Ильина, П.С. Мартышке, А.А. Петрова, Л.А. Табаровского, О.А. Хачай, В.А. іВевнина и др.,Г.В.Хохнанна, А.П.Райха, П.Е.Ван-нанакера и др.
Для построения решения обратных задач геофизики известен двухэтапный метод. Значительный вклад в его развитие для интерпретации электромагнитных полей внесли П.С.Мартышко, А.А.Петров, О.А. Хачай. Применительно к задачам интерпретации потенциальных полей рудной геоэлектрики метод вцеяом завершил свое формирование. Однако при обработке практических полевых материалов возникает необходимость распространения его области применимости на более широкий класс моделей.
Задачи низкочастотной индукционной электроразведки, как правило, рассматриваются в пренебрежении проводимостью вмещающей среды, что не всегда справедливо. Представляется необходимым создание единых экономичных базовых алгоритмов и-программного обеспечения расчета электромагнитных полей при гармоническом возбуждении локального аномального объекта, находящегося в одномерной проводящей среде.
Наиболее проработанными теоретически вопросами построения решения обратных задач для переменных полей являются вопросы, свя-
эанные с: определением аномалиеобразующей области по аналитически известному аномальному потенциалу. Нахождение совокупности простейших локальних источников, создающих аномальные поля, представляет собой самостоятельную задачу. Ее решение имеет наибольшее практическое значение. Модели, построенные в виде локальных объектов,в значительной степени определяет результаты нахождения контура аномальной области. Их построение требует для своей реализации существенно меньших вычислительных затрат. Для таких моделей возможно проведение оценки качества полученных решений на основе применения статистической теории.
Из изложенного следует, что для совершенствования методов математического моделирования измерений электромагнитных полей необходимо дальнейшее развитие математической и алгоритмической базы построения решения обратных задач. Широкое применение электромагнитных методов разведки при проведении геофизических работ определяет актуальность темы диссертации.
Цели и задачи. Основной целью работы является дальнейшее развитие математических методов построения моделей локальных аномальных объектов в обратных задачах рудной геоэлектрики для потенциальных и низкочастотных полей.
Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи :
разработать способы построения моделей аномальных локальных объектов, погруженных в слабоградиентные по физическим свойствам среды, и методы определения форны аномальной области;
разработать алгоритны решения обратной задачи низкочастотной электроразведки в класса моделей сосредоточенных аномальных источников;
создать программно - математическое обеспечение для решения задач.
Методами исследования при выполнены работы являлись:
-
Теоретические исследования.
-
Математическое моделирование.
-
Опробование на практическом материале.
Научная ценность и новизна.
Развиты методы построения моделей аномальних локальных объектов, погруженных в слабоградиентные среды, и экспресс - методы определения геометрии аномальных зон.
Разработаны алгоритмы расчета электромагнитных полей при ди-польном низкочастотном возбуждении трехмерного проводящего аномального объекта, находящегося в однонерной проводящей вмедаощей среде.
Разработаны теоретические подходы к построение решения обратной задачи с монохромным электромагнитным возбуждением геоэлектрической среды.
Исследована возможность определения геометрии аномального проводящего вклочения в среду и проведены оценки эффективности получаемых решений при наличии шумовой составлявшей в интерпретируемом сигнале.
Практическое значение работы.
Все построенные в работе решения обратных задач электроразведки для потенциальных полей и низкочастотного возбуждения реализованы в пакеты пользовательских и исследовательских программ И используется при проведении интерпретации.
Ряд программ передан в производственные организации.
Опробование алгоритмов решения обратной задачи при интерпретации измерения сульфидосодержадих месторождения, Уфы,выполненных Башкирской Геолого - геофизической экспедицией, показало хорошее совпадение построенных решений с результатами скважинных работ. Построенный разрез на основа сечений сканирования, выполненного по измерениям, полученным при проведении полевых работ в Карелии, соответствует геологи района.
На защиту выносится разработка методов построения моделей локальных рудных объектов по данным потенциальных и- низкочастотных полей электроразведки, в том числе:
1) способы решения обратной задачи рудной геоэлектрики для потенциальных полей, позволяющие гыявлять разноглубинные локальные объекты, находящихся в средах со слабоградиентным изменением физических свойств, и определять форму аномального вклпчени"!
2 J построение первого этапа решения обратной задачи индуктивной скважинмой электроразведки с оцениваниен эффективности получаемых решений на основе статистической теории.
Апробация. Основные положения докладывались на Второй Всесоюзном совещании по рудной геофизике (Ленинград НП0"Рудгеофизика", 1991), на Всесоюзном семинаре " Вопросы геологической интерпретации гравитационных магнитных и электрических аномалий"(Москва, 1992), на Международной Геофизической Конференции ( SEG-ЕАГО ) ( Москва,1993), на конференции ВНИГРИ ( Санкт-Петербург, 1994 ), на семинара отдела электроразведки ВИРГ-"Рудгеофиэика".
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, краткого обзора методов решения задач рудной геоэлектрики, двух глав и заключения, изложенных на 125 страницах, и списка литературы, состоящего из 66 наименований. Работа иллострирована 29 рисунками и 8 таблицами.
В первой главе рассматривается вопросы развития методов построения решения обратных задач потенциальных полей при интерпретации практических измерений. Во второй главе проводится построение решения обратной задачи определения параметров проводящих объектов при низкочастотном гармоническом возбуждении среды и приводятся результаты моделирования. В эаклсчении перечислены основные результаты работы.
Автор благодарит научного руководителя исследований А.А.Петрова sa постановку задачи,постоянный интерес к работе и помощь при ее проведении, выражает свою признательность за внимание к работе и плодотворное обсуждение ее результатов С.И.Булгакову, А.Б. Вели-кину, А.А.Петровой, С.Н.Шерешевскому.