电磁法各向异性野外实验研究

[摘要]用音频大地电磁测深（AMT）的方法，在某地区目标点进行多角度电磁测量后，经数据处理，绘制了多角度视电阻率曲线图，通过对图形的分析，得到了AMT电磁法能够有效的识别地层的电各向异性性质，为以后电磁法对电各向异性介质的勘探提供了基础。

[关键字]电磁法 AMT 各向异性 多角度 实验研究

[中图分类号] O441 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-171-1

1 引言

电各向异性为导电体的电导率随方向变化的性质。常规音频大地电磁（AMT）测深往往假设地下介质为各向同性，近年来，随着地球物理观测技术的理论方法的进展和对地球认识的逐渐深入，地球各向异性问题越来越引起人们的关注，越来越多的证据也表明：地壳和上地幔通常是各向异性的，地球介质的物理性质（如弹性，导电性，磁性，导热性和密度等）存在明显的各向异性，地球内部介质的各向异性是地球科学的难点和前沿课题。

一维音频大地电磁各向异性介质正演研究从上世纪60年代到如今已经发展了半个多世纪，国外已经较成熟的研究，O'Brien和Morison以及Reddy和Rankin分别推导了层状各向异性介质中电磁场的递推公式及研究了倾斜各向异性对大地电磁场的影响；在国内，也有许多学者研究了电各向异性介质的正演问题。本文主要是基于野外的实验研究，来探讨电磁法对电各向异性介质的识别能力，得出了一些重要的结论。

2 野外实验方案

音频大地电磁测深（AMT）通过观察天然变化的电磁场水平分量，将电磁场信号转化为视电阻率曲线和相位曲线，然后反演求得各地层的视电阻率值和厚度值，它是探测岩石层电性结构的主要方法。它在众多的地球物理勘探方法中，具有成本低，勘探深度深，携带方便，布线简洁，能很好的反应地层的电性结构和适应复杂地形的优点。根据电磁法理论，从麦克斯韦方程组推导了在水平地层视电阻率大地电磁测深曲线的理论计算方法，基本关系式为

，从而由阻抗值可以得到视电阻率曲线。

勘探目标区选择在某采油井口附近，根据井资料显示该地区储油层为电各向异性。用电磁仪在该目标区进行电磁测量，来探求电磁法对地层电各向异性介质的识别能力。我们设计了基于电磁仪多角度AMT实验方案，即在同一个测点下，其Ex/Hx方位角分别变化为0°/15°/30°/45°/60°/75°/90°，进行AMT野外数据采集，每测量完一次，测线都绕着目标点旋转一定角度，进行第二次测量，野外的AMT侧线示意图如图2所示：

3 数据成图及分析

对得到的多角度AMT测量数据，用SSMT2000软件进行了数据处理。先对数据进行了傅里叶变换，再利用参考的信息用robust程序处理数据，去掉一些低质量的数据点等，最后得到了各频率下的波阻抗，视电阻率等相关参数。

首先对部分角度视电阻率曲线（如图3）的特征进行了分析，该图是通过电磁仪软件绘制出，蓝色曲线为方位角为105°时的视电阻率曲线图，很明显的可以看出和其它角度下的视电阻率曲线图有很明显的差异，说明了地层中电各向异性性质表现得很明显。与该地区的地质背景吻合的比较好。

然后绘制了多角度AMT视电阻率等值曲线图，并用均方根公式 判别了任意两个测量角度下视电阻率曲线的相似度，并列出了不同角度下视电阻率差异性对比图。

图3中，在5～100HZ之间的电阻率等值线近似直线，说明视电阻率差别较小，因为在低频时，勘探深度较深，是多层地层的综合体现，故视电阻率差别不大；在200～900HZ之间同一频率的不同角度下的视电阻率相差较大，表现为电各向异性，验证了电磁法能够识别地层的电各向异性。

图4中同样用数字说明了地层下具有明显的电各向异性，特别是在方位角为105°时更为明显，这个结论与在图2得到的结论是一致的，充分说明了电磁法能够有效的识别电各向异性介质。

4 小结

（1） 电磁法作为众多地球物理勘探方法中的一种，具有成本低，勘探深度深，携带方便，布线方便，能够有效的识别电各向异性介质。

（2） 本文的研究为以后电各向异性介质电磁法研究提供了依据基础。

参考文献

[1] 石应骏，刘国栋，吴广耀等，大地电磁测深法教程[M]，地震出版社，1985

[2] J·G·内吉 ，P·D·萨拉夫，大地介质电磁各向异性问题[M]， 地质出版社，1992

[3] 陈乐寿、刘任、王天生，大地电磁测深资料处理与解释[M]，石油工业出版社（北京）1989

[4] 李金铭，罗延钟，1996，电法勘探新进展[M]，北京：地质出版社

[5] 李金铭.地电场与电法勘探.北京：地质出版社，2005