海底可控源电磁探测数值模拟与实验研究

【摘要】： 海底蕴藏着丰富的矿产资源,也是人类生产活动空间的重要延拓,针对海底的探测活动日趋频繁。近年来,可控源电磁法(CSEM)在海底探测中的应用成为国际上研究的热点。目前海底CSEM探测主要针对深海(水深大于300m)环境下的高阻目标,而浅海环境下的高阻目标探测以及海底浅部低阻目标的探测仍然有待进一步研究。本文针对我国海域(大部分水深小于300m,有些海域水深只有几十米)油气资源勘探和海底工程环境勘察等领域所涉及的海底CSEM探测问题,借鉴深海和陆地CSEM探测的成功经验,分别研究了水平电性源频率域CSEM用于浅海环境下海底高阻目标探测和垂直磁性源时间域CSEM用于海底浅部低阻目标探测的基础理论和方法技术。首先,采用层状海底地电模型,建立了海底水平电性源频率域CSEM探测的电磁场数学模型,并对不同海洋地电模型参数和观测系统参数下海底的频率域电磁场响应进行了仿真,分析了水平电性源频率域CSEM探测浅海高阻目标体的可行性和探测范围,提出了相应观测系统的设计思路和数据处理方法。然后,基于典型的海洋地电模型,建立了海底垂直磁性源时间域CSEM探测的电磁场数学模型,并对不同海洋地电模型参数和观测装置参数下海底的时间域感应电压进行了仿真,分析了垂直磁性源时间域CSEM探测海底电导率的可行性和探测范围,提出了相应观测系统设计思路和数据处理方法。最后,对海底垂直磁源时间域CSEM探测进行了实验研究,给出了可实际应用的海底浅部低阻目标探测方案。