专利名称：音频大地电磁优化采集方法
技术领域：
本发明属于地球物理勘探领域，涉及音频大地电磁采集方法的改进，具体涉及一种音频大地电磁优化采集方法。
背景技术：
大地电磁法(MT)是地球物理电法勘探的一种方法，它采集天然电磁场信号，频率范围为500-0. 0001 Hz，相应的勘探深度从几百米-几十千米，主要应用于大地构造研究及深部石油勘探。当仪器的频率响应做到10000-lHz时，由于其主要的频率范围与音频范围 相当，故称之为音频大地电磁法(AMT)。它的勘探深度从几十米-几千米，比较适用于中深部构造的勘察。天然电磁场在ΙΟΟΟΟ-ΙΟΟΟΗζ及IHz附近电磁场信号较弱，整个频率响应段容易受到人文噪声干扰，使音频大地电磁法的数据采集质量大为降低，不利于该方法的应用。为了克服音频大地电磁法的不足，人们采用了人工源信号，发射10000-lHz的电磁波信号，来压制干扰天然电磁场信号，以提高数据的信噪比，这就是可控源音频大地电磁法(CSAMT)，可控源音频大地电磁法数据容易受到场源影响。目前生产中使用的可控源音频大地电磁法设备主要是美国Geometries公司和EMI公司联合研制的EH4连续电导率成像系统、加拿大凤凰地球物理公司的V系列大地电磁测深系统、美国ZONGE公司的GDP系列电磁系统。本发明针对EH4连续电导率成像系统采集数据质量的提高。EH4连续电导率成像系统是由美国Geometries公司和EMI公司于20世纪90年代联合生产的一种混合源频率域电磁测深系统。其结合了 CSAMT和AMT的部分优点，利用人工发射信号补偿天然信号某些频段的不足，以获得高分辨率的电阻率成像。其核心仍是被动源电磁法，主动发射的人工信号源探测深度很浅，用来探测浅部构造；深部构造通过天然背景场源成像(AMT)。EH4系统其信息源为ΙΟΗζ-ΙΟΟΟΟΟΗζ，高频端高于其他电磁测深系统一个数量级，使浅部的勘探分辨率大大提高，工程勘察中意义重大。EH4系统在使用人工源时，由于收发距较近，有效接收区域较小，发射系统和接收系统需要同步移动，生产效率极低；即使使用人工源，也很容易进入近场区，特别是在高阻地区，人工发射源基本无法使用。所以，在实际生产中很少使用人工发射源，基本都是测量天然场信号。相对于其他电磁测深系统，EH4系统最明显的弱点是抗干扰能力差，工作中极易受到人文噪声干扰，以至于在大多数测区都很难采集到质量优良的数据，使后期资料处理解释难度大大增加，甚至资料可靠性也大为降低。本发明针对EH4系统抗干扰能力差，采集的数据较其他电磁测深系统质量差的情况，发明了一套新的采集和预处理方法，从而实现数据质量大大提高的目的。
发明内容
本发明目的在于提供一种音频大地电磁优化采集方法，以提高EH4电磁测深系统数据采集质量。实现本发明目的采取的技术方案如下一种音频大地电磁优化采集方法，包括野外布设采集系统、数据采集与数据处理，具体步骤如下
(1)野外布设采集系统
EH4电磁测深系统野外工作时，一般按X、Y方向布置四个测量电极和一个接地电极，并相应布置两个磁探头，分别测量两个方向的电场信号Ex、Ey和磁场信号Hx、Hy ；
(2)数据采集
每到一个测区，首先在EH4电磁测深系统中创建一个新的工作目录，然后运行IMAGEM程序，设置陷波频率、起始点号、X和Y方向电极距和低频采集模式等工作参数； 在每个测点开始采集数据之前，先进行增益设置，增益设置方式为自动增益设置或者 手动增益设置；数据采集过程是记录测点信息、测量参数以及记录测量数据，数据采集就是通过记录这些过程来完成的；
每个数据采集过程在一个特定频带中由一个或多个时间时间序列组成；在最后一个时间序列测量结束后，每个过程中采集的数据都存储在时间序列文件中，并且经过处理，对于所有的记录都存储为累计的“叠加”互功率谱结果；在每个采集过程结束后将显示每次“叠力口”所得到的阻抗结果；数据采集方式是在同一个测点上，按每次叠加6次采集5次的方式采集数据，这样一个测点就会有5组数据，实际上总叠加次数是30次；
(3)数据处理
按下述程序进行数据处理首先对每个测点的5组数据分别进行ROBUST变换；然后将5组数据相加平均,这样5组数据就合并成了一组数据。ROBUST方法是一种以观测误差大小控制数据质量的加权最小二乘法，他重视整体数据，给飞点以小的权，使其在下一次迭代中降低其影响；ROBUST变换对非高斯噪声的压制比较有效。为了压制干扰提高数据质量，采用多次叠加的数据采集方式，现有技术实际生产中多采用30次叠加；但叠加只对随机干扰有效，对非高斯分布的干扰基本没什么效果。在多次的实际生产中我们发现，大多数情况下当叠加次数大于15次左右再继续叠加对数据质量的改善已经没有多大作用。本发明改变数据采集方式，在同一个测点上，按每次叠加6次采集5次的方式采集数据，这样一个测点就会有5组数据，实际上总叠加次数还是30次，每个测点的采集时间只是略微增长。本发明在数据采集过程中，对数据进行了预处理。本发明对同一个测点每次采集的数据只叠加6次，从而压缩了不必要的叠加次数，同一个测点采集5次数据，这样一个测点就有5组数据，增加了后续处理的数据量，通过对这些数据进行处理，明显提高数据质量。实践证明本发明具有有益效果通过使用本发明的EH4电磁测深系统数据采集及预处理方法采集数据，在不明显增加采集时间的情况下，数据质量明显提高。事实上按传统方法采集数据，即使增加采集时间对改善数据质量也无济于事。
图I是S3测点按现有采集方式30次叠加采集到的数据；图2是S3测点使用本发明每次叠加6次采集5次处理后得到的数据；
图3是S6测点按现有采集方式30次叠加采集到的数据；
图4是S6测点使用本发明每次叠加6次采集5次处理后得到的数据；
图5是Sll测点按现有采集方式30次叠加采集到的数据；
图6是Sll测点使用本发明每次叠加6次采集5次处理后得到的数据；
图7是EH4系统野外布置示意图。图I至图6中每幅附图上部为电阻率曲线，横轴代表时间，单位秒，纵轴代表电阻率值，单位欧姆·米；下部为对应的相位曲线，横轴代表时间，单位秒，纵轴代表相位值，单位度。O为XY方向数据曲线，□为YX方向数据曲线。·
图7中I—电极，2—磁探头。
具体实施例方式实施例一种音频大地电磁优化采集方法，包括野外布设采集系统、数据采集与数据处理，具体做法如下
(1)野外布设采集系统
按照目前通用的方法，参见图7 EH4电磁测深系统野外工作时，一般按X、Y方向布置四个测量电极和一个接地电极1，并相应布置两个磁探头2，分别测量两个方向的电场信号Ex、Ey和磁场信号Hx、Hy ;
(2)数据采集
每到一个测区，首先在EH4电磁测深系统中创建一个新的工作目录，然后运行IMAGEM程序，设置陷波频率、起始点号、X和Y方向电极距和低频采集模式等工作参数；
在每个测点开始采集数据之前，先进行增益设置，增益设置方式为自动增益设置或者手动增益设置；通过记录测点信息、测量参数以及记录测量数据完成数据采集过程；
每个数据采集过程在一个特定频带中由一个或多个时间时间序列组成；在最后一个时间序列测量结束后，每个过程中采集的数据都存储在时间序列文件中，并且经过处理，对于所有的记录都存储为累计的“叠加”互功率谱结果；在每个采集过程结束后将显示每次“叠力口”所得到的阻抗结果；数据采集方式是在同一个测点上，按每次叠加6次5次采集的方式采集数据，这样一个测点就会有5组数据，实际上总叠加次数是30次；
(3)数据处理
首先对每个测点的5组数据分别进行ROBUST变换；然后将5组数据相加平均，将5组数据合并成一组数据。试验实例我们于2012年3月30日至3月31日在甘肃榆中兴隆山进行了试验，共采集了 12个测点，点距50米。每个测点进行数据采集的对照试验，即每个测点按现有技术30次叠加采集一次，再按照本发明6次叠加采集5次。我们随机抽取三个测点，即测点S3、测点S6与测点Sll ;测点S3两种方式采集的数据对比图见图I与图2 ;测点S6两种方式采集的数据对比图见图3与图4 ;测点Sll两种方式采集的数据对比图见图5与图6，
从三个测点曲线对比明显可以看出，在曲线类型不变的情况下，本发明所得曲线明显圆滑，数据质量大幅提高，为后期数据处理解释奠定了坚实的基础。
权利要求
1.一种音频大地电磁优化采集方法，包括野外布设采集系统、数据采集与数据处理，其特征在于具体步骤如下 (1)野外布设采集系统 EH4电磁测深系统野外工作时，一般按X、Y方向布置四个测量电极和一个接地电极，并相应布置两个磁探头，分别测量两个方向的电场信号Ex、Ey和磁场信号Hx、Hy ； (2)数据采集 每到一个测区，首先在EH4电磁测深系统中创建一个新的工作目录，然后运行IMAGEM程序，设置陷波频率、起始点号、X和Y方向电极距和低频采集模式等工作参数； 在每个测点开始采集数据之前，先进行增益设置，增益设置方式为自动增益设置或者手动增益设置；数据采集过程是记录测点信息、测量参数以及记录测量数据，数据采集就是通过记录这些过程来完成的；· 每个数据采集过程在一个特定频带中由一个或多个时间时间序列组成；在最后一个时间序列测量结束后，每个过程中采集的数据都存储在时间序列文件中，并且经过处理，对于所有的记录都存储为累计的“叠加”互功率谱结果；在每个采集过程结束后将显示每次“叠力口”所得到的阻抗结果；数据采集方式是在同一个测点上，按每次叠加6次采集5次的方式采集数据，这样一个测点就会有5组数据，实际上总叠加次数是30次； (3)数据处理 按下述程序进行数据处理首先对每个测点的5组数据分别进行ROBUST变换；然后将5组数据相加平均,将5组数据合并成一组数据。
全文摘要
本发明属于地球物理勘探领域，具体涉及一种音频大地电磁优化采集方法。该包括野外布设采集系统、数据采集与数据处理；数据采集方式是在同一个测点上，按每次叠加6次采集5次的方式采集数据，这样一个测点就会有5组数据，实际上总叠加次数是30次；数据处理是首先对每个测点的5组数据分别进行ROBUST变换；然后将5组数据相加平均，这样5组数据就合并成了一组数据。通过使用本发明的EH4电磁测深系统数据采集及预处理方法采集数据，在不明显增加采集时间的情况下，数据质量明显提高。
文档编号G01V3/38GK102879828SQ20121038377
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者朱光喜, 宁刚, 韩永琦, 张兴昶, 李建平, 蔡少锋, 李来喜, 张军, 张光宝, 王顺平 申请人:甘肃铁道综合工程勘察院有限公司