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井中磁测可以提供井及周同一定空间范围内磁性地质体空间分布和空间磁场变化等资料,是普查勘探磁铁矿床和含磁性矿物多金属矿床的一种有效的井中物探方法。其主要用途包括:配合地面磁法,提高对矿体赋存情况推断的准确度;了解井内旁侧异常,寻找孔旁或孔底盲矿体,发现并校正钻探打漏打薄的矿层;确定矿体产状、延伸和延深,提高钻孔的见矿率。近年来,井中磁测在科学钻探研究项目中得到广泛应用。
本文从基本原理出发,介绍了规则简单磁性体的磁场解析公式,着重研究了球体,板状体磁异常,并得出相关结论。在此基础上对井中板状体进行反演,最后对井中和地面板状体联合反演。
本文先讨论了球体的磁异常,从磁性体不同的磁化倾角、球体中心到钻孔的距离进行研究,利用磁异常求解公式计算磁性体的磁场强度,再将结果转化为磁异常曲线图形进行比较,分析不同磁异常特征,得出磁异常随其物性变化的特征和规律。随后义研究了板状体在过井和不过井情况下,从磁性体不同的厚度、磁化强度、幅度大小以及测井孔半径等几个方面进行研究,利用磁异常求解公式计算磁性体的磁场强度,再将结果转化为磁异常曲线图形进行比较,分析不同磁异常特征,得出磁异常随其物性变化的特征和规律。
最后,本文在板状体模型磁场分析的基础上,利用非线性遗传算法进行反演。遗传算法是模拟自然进化过程搜索最优方法。遗传算法开始出现在上世纪70年代,到目前为止,遗传算法有待于进一步完善,但在物理勘探中应用广泛。遗传算法通过模拟生物繁衍变异等遗传过程,对“样本群体”进行优化、搜索而找出“适应性”最好的个体作为问题的解的方法。遗传算法的特点为:
(1)利用参变量集进行编码;
(2)遗传算法从一个点的群体开始搜索;
(3)遗传算法利用适应值信息,不需要导数和其它辅助信息;
(4)采用概率转移规则,而不是确定性规则。
针对遗传算法的优点,本文采用一种改进的遗传算——郭涛算法应用在井地磁法的反演,做了以下几个方面的工作。
(1)对井中板状体的厚度和井深两个参数的进行反演。在种群个数、父体个数一定的情况下,井深这个参数反演效果较好,但板状体的厚度参数反演效果不是很好。
(2)针对不过井的板状体的厚度和板到井的距离这两个参数进行反演,通过反复迭代100次后,分析其均方差不对其进行排序,反演效果较好。
(3)着重研究了不过井的板状体的厚度、板到井的距离和磁化强度三个参数的反演,在种群个数、父体个数一定的情况下,通过反复迭代100次后,分析其均方差不对其进行排序,板状体的厚度、板到井的距离的反演效果较好,但磁化强度参数反演效果不好。
(4)尝试对两层不过井板状体的磁场强度和板到井的距离反演。
(5)本文重点就是尝试着进行井地的单层、5层井地联合反演,分别反演了井中板到井的距离、厚度二参数,反演结果较好