專(zhuān)利名稱(chēng)：增強(qiáng)地下電磁敏感度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地下電 磁數(shù)據(jù)采集和處理。特別地，本發(fā)明涉及一種測(cè)量增強(qiáng)的電磁場(chǎng)響應(yīng)的方法，尤其是在海底環(huán)境。
背景技術(shù)：
有許多運(yùn)用在海底環(huán)境的電磁場(chǎng)的申請(qǐng)。海上電磁操作是定位海上油氣儲(chǔ)層或確定之前定位的儲(chǔ)層含量的重要手段。當(dāng)已經(jīng)鉆了井筒且正在抽取油時(shí)，也可用于監(jiān)測(cè)油氣生產(chǎn)以進(jìn)行油藏管理。如在本申請(qǐng)人的W001/57555中所述，一已知工序包含使用電磁源和一個(gè)或多個(gè)的接收器。由所述源產(chǎn)生的電磁能量在各個(gè)方向傳播，向下傳播的電磁能量與地下層相互作用，且信號(hào)返回到海底，接收器在海底探測(cè)到該信號(hào)。在偏移距(offset)短時(shí)，信號(hào)主要是直達(dá)波和反射波，在偏移距長(zhǎng)時(shí)，信號(hào)可以主要是部分導(dǎo)波。典型的CSEM數(shù)據(jù)裝置以傳播信號(hào)的大衰減為特征。該衰減由信號(hào)已傳播的距離支配。因此，在偏移距大或目標(biāo)埋藏得較深的情況，接收到的信號(hào)大小可能較小，可能難以解釋結(jié)果從而確定感興趣的儲(chǔ)層是否存在。類(lèi)似地，當(dāng)監(jiān)測(cè)現(xiàn)有的儲(chǔ)層以確定油對(duì)水的相對(duì)含量時(shí)，信號(hào)的大小可能較小，且結(jié)果的解釋又很困難。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供采集和處理具有增強(qiáng)敏感度的EM場(chǎng)的方法。根據(jù)本發(fā)明，確定海床之下的地層的性質(zhì)的方法包括以兩個(gè)或更多不同頻率向地層施加電磁場(chǎng)，在每個(gè)頻率上探測(cè)電磁場(chǎng)響應(yīng)，通過(guò)分解不同頻率的場(chǎng)響應(yīng)對(duì)場(chǎng)進(jìn)行處理，通過(guò)將不同頻率的響應(yīng)相減產(chǎn)生差，且在相位和/或振幅上分析這些差，從而得出該地層的性質(zhì)。在一實(shí)施例中，以頻率差為Δ ω的兩個(gè)不同頻率和f2施加電磁場(chǎng)。測(cè)量在每個(gè)頻率上的響應(yīng)，并加以分解，且對(duì)在不同頻率上測(cè)得的響應(yīng)的差進(jìn)行分析，以得出地層性質(zhì)。在另一實(shí)施例中，應(yīng)用多個(gè)頻率f2，f3，…，fn，可挑選在任意兩頻率上的一對(duì)或多對(duì)結(jié)果，進(jìn)行處理和分析以獲得該方法敏感度的最大增強(qiáng)。通過(guò)位于海床或其附近的發(fā)射器可施加EM場(chǎng)，且可通過(guò)一或多個(gè)位于海床或其附近的接收器探測(cè)場(chǎng)響應(yīng)?；蛘?，可通過(guò)位于鉆孔中的發(fā)射器施加EM場(chǎng)，且通過(guò)一個(gè)或多個(gè)位于海床或其附近，或位于鉆孔中的接收器探測(cè)場(chǎng)響應(yīng)。發(fā)射器和/或接收器可為偶極天線，例如水平偶極天線，但也可使用其他形式的發(fā)射器和接收器。在每個(gè)標(biāo)稱(chēng)發(fā)射位置，EM場(chǎng)可施加3秒至60分鐘的時(shí)間?？梢栽?. 01-50HZ，或0. 02_20Hz，或0. 03_10Hz，或0. 05_1Ηζ之間的兩個(gè)或更多頻率上發(fā)射EM場(chǎng)?？苫就瑫r(shí)或緊密相繼地以兩個(gè)或更多頻率發(fā)射該場(chǎng)，或可在分離的時(shí)間發(fā)射該場(chǎng)。頻率之間的差可在0. 005-5HZ，或0. 01-lHz，或0. 01-0. IHz范圍內(nèi)。該方法可同樣地用于磁場(chǎng)和電場(chǎng)測(cè)量，磁場(chǎng)測(cè)量可使用已知的磁場(chǎng)接收器。更進(jìn)一步地，該方法可用于集成測(cè)量?jī)x器同時(shí)記錄的電和磁測(cè)量，該集成測(cè)量?jī)x器既記錄磁場(chǎng)也記錄電場(chǎng)，例如使用大地電磁儀器。
雖然本說(shuō)明書(shū)中的說(shuō)明提及海和海床，但要理解的是這些術(shù)語(yǔ)意為包括內(nèi)陸水系統(tǒng)，例如湖泊、河流三角洲等。本發(fā)明擴(kuò)展至通過(guò)鉆孔而監(jiān)測(cè)儲(chǔ)層的方法的使用，該方法包括以兩個(gè)或更多不同頻率向所述儲(chǔ)層施加電磁場(chǎng)，探測(cè)每個(gè)頻率的電磁場(chǎng)響應(yīng)，通過(guò)在所述不同頻率上分解所述場(chǎng)響應(yīng)對(duì)所述場(chǎng)進(jìn)行處理，通過(guò)將不同頻率的響應(yīng)相減產(chǎn)生差，且在相位和/或振幅上分析這些差從而得出所述儲(chǔ)層的油氣含量。在這種情況，在鉆孔中可放置一個(gè)或多個(gè)接收器，或可將發(fā)射天線放置于鉆孔中且接收器位于海床或其附近，或接收器和發(fā)射天線可在鉆孔內(nèi)(在同一井或不同井中)。此方法可用于確定儲(chǔ)層的含量，以及尤其可適用于使用日久的井，其中油被移除，儲(chǔ)層中的油被水代替。通過(guò)使用本發(fā)明，因油含量減少、每個(gè)接收器探測(cè)到的較小的信號(hào)被增強(qiáng)?？捎筛鞣N方式實(shí)施本發(fā)明，為了說(shuō)明結(jié)果敏感度的增強(qiáng)，將通過(guò)示例的方式詳細(xì)說(shuō)明分解場(chǎng)的方法。有許多用于在時(shí)間域和頻率域分析數(shù)據(jù)的方法。在本申請(qǐng)人的W003/100467中， 可發(fā)現(xiàn)處理和分析技術(shù)的示例，其中信號(hào)被分解為在海底的上行和下行分量。在本發(fā)明中， 以不同方式處理結(jié)果?？紤]大小相當(dāng)而略有不同的兩個(gè)頻率的信號(hào)傳播。兩個(gè)接收信號(hào)的差由它們?cè)谙辔缓驼穹g的差給出。與單頻信號(hào)的大小相比，測(cè)得響應(yīng)的差將通常作為從電磁源的傳播距離的函數(shù)而增加。該差可表示為與下式的絕對(duì)值相似的量，
權(quán)利要求
1.一種確定在海床下的地層的性質(zhì)的方法，包括以兩個(gè)或更多不同頻率向所述地層施加電磁場(chǎng)，探測(cè)在每個(gè)頻率上的電磁場(chǎng)響應(yīng)，通過(guò)分解在所述不同頻率上的所述場(chǎng)響應(yīng)，從而對(duì)所述場(chǎng)進(jìn)行處理，通過(guò)將在不同頻率上的響應(yīng)相減產(chǎn)生差，以及在這些差的相位和/或振幅上分析這些差，從而得出所述地層的性質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中按照一階差分處理在所述兩個(gè)或更多頻率上的所述響應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中按照二階或更高階響應(yīng)處理在所述兩個(gè)或更多頻率上的所述響應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中按照下述公式處理所述響應(yīng)F = a(E (f\) -E (f2)) +b (Ε (f3) -E (f4))+. ..+n(E (fm) -E (fm+1))其中F為給定方案的測(cè)得量或?qū)С隽?，E為測(cè)得的所述的電磁場(chǎng)的空間分量，a，b，…， η為常數(shù)，fi; f2, f3, f4,…，乙和fm+1為頻率。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中以在0.01至50Hz之間的頻率發(fā)射所述電磁場(chǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中以在0.02至20Hz之間的頻率發(fā)射所述電磁場(chǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中以在0.05至IHz之間的頻率發(fā)射所述電磁場(chǎng)。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中同時(shí)發(fā)射所述兩個(gè)或更多頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一所述的方法，其中相繼發(fā)射所述兩個(gè)或更多頻率。
10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述兩個(gè)或更多頻率中的各個(gè)之間的差在0. 005至5Hz的范圍中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述兩個(gè)或更多頻率中的各個(gè)之間的差在0.01 至IHz的范圍中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述兩個(gè)或更多頻率中的各個(gè)之間的差在0.01 至0. IHz的范圍中。
13.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中通過(guò)位于所述海床的或位于所述海床附近的發(fā)射器施加所述電磁場(chǎng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一所述的方法，其中通過(guò)位于鉆孔中的發(fā)射器施加所述電磁場(chǎng)。
15.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述發(fā)射器為偶極天線。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述發(fā)射器為水平偶極天線。
17.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中通過(guò)一個(gè)或多個(gè)位于所述海床的或位于所述海床附近的接收器探測(cè)所述場(chǎng)響應(yīng)。
18.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中采用遍及所述海床的一個(gè)區(qū)域安排的多個(gè)接收器探測(cè)所述場(chǎng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中將所述接收器安排在一條直線上。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19中所述的方法，其中采用來(lái)自接收器陣列的數(shù)據(jù)以分解所述場(chǎng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18或19中所述的方法，其中獨(dú)立采用來(lái)自每個(gè)接收器的數(shù)據(jù)以分解所述場(chǎng)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一所述的方法，其中通過(guò)位于鉆孔中的一個(gè)或多個(gè)接收器探測(cè)所述場(chǎng)響應(yīng)。
23.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述接收器為偶極天線。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述偶極天線為水平偶極天線。
25.一種通過(guò)鉆孔監(jiān)測(cè)儲(chǔ)層的方法，包括以兩個(gè)或更多不同頻率向所述儲(chǔ)層施加的電磁場(chǎng)，探測(cè)在每個(gè)頻率上的電磁場(chǎng)響應(yīng)， 通過(guò)分解在所述不同頻率上所述場(chǎng)響應(yīng)，從而對(duì)所述場(chǎng)進(jìn)行處理，通過(guò)將在不同頻率上的響應(yīng)相減產(chǎn)生差，以及在這些差的相位和/或振幅上分析這些差，從而判斷所述儲(chǔ)層的油氣含量。
26.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中在每個(gè)頻率僅測(cè)量了所述磁場(chǎng)響應(yīng)，且僅處理了所述磁場(chǎng)。
27.根據(jù)權(quán)利要求1至25中任一所述的方法，其中在每個(gè)頻率僅測(cè)量了所述電場(chǎng)響應(yīng)， 且僅處理了所述電場(chǎng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求1至25中任一所述的方法，其中測(cè)量且處理了所述電場(chǎng)和磁場(chǎng)兩者。
全文摘要
一種用于測(cè)量增強(qiáng)的電磁場(chǎng)響應(yīng)的方法，尤其是在海底環(huán)境，目的是地下數(shù)據(jù)采集和處理。以兩個(gè)或更多不同頻率向地下地層施加電磁場(chǎng)，探測(cè)每個(gè)頻率的響應(yīng)，且分解不同頻率的響應(yīng)。分析這些響應(yīng)的相位和/或振幅的差，確定該地層的性質(zhì)?？赏ㄟ^(guò)使用鉆孔，采用同樣的方法確定儲(chǔ)層的油氣含量。
文檔編號(hào)G01V3/30GK102171587SQ200980139601
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月2日
發(fā)明者弗蘭克·昂納爾·瑪奧 申請(qǐng)人:電磁地形服務(wù)公司