海洋磁性源瞬变电磁探测系统姿态变化影响研究

摘要

近年来,随着海洋油气资源开发和利用的逐步深入,海洋磁性源瞬变电磁法得到广泛应用。在实际数据采集中,由于海底环境、洋流、航速不均等因素的影响,发射与接收回线装置在海水中的姿态难以保持稳定。探测系统姿态变化会导致收、发回线装置与海底电性异常体的耦合关系发生变化,观测数据出现较大误差,影响解释结果的可靠性。为此,首先基于电磁场基本理论推导了有限水深条件下海底各向同性水平层状介质模型中任意磁偶极源频率域三分量电磁场表达式,基于电磁场叠加原理分析了海洋磁性回线源电磁响应特征;其次,针对姿态变化前、后分别定义两类坐标系及相关的发射、接收双旋转矩阵,建立了水下拖曳式磁性源姿态变化的数学模型;最后,以浅海拖曳式中心回线瞬变电磁探测系统为例,通过模型算例分析收、发系统姿态变化引起的观测数据误差分布特征,及瞬变电磁响应结果与姿态变化角度、衰减时间、海水深度、海底沉积层电性等参数之间的关系。研究成果有助于量化海洋磁性源瞬变电磁探测系统的参数设计,为该方法的推广及数据的处理、解释提供理论基础。