專利名稱：基于總磁場測量的近海烴電磁勘探方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
描述了一種近海烴(hydrocarbon)電磁勘探的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括產(chǎn)生電磁能并將電流注入垂直淹沒的電纜的發(fā)射機(jī)。通過磁力計(jì)或梯度儀測量在當(dāng)前介質(zhì)中由該電流產(chǎn)生的電磁場。該系統(tǒng)的主要部件是總場磁力計(jì)或梯度儀，總場磁力計(jì)或梯度儀在海底上測量由注入至淹沒在海水中的或從船上垂下來的垂直電纜的電流的陡梢(sharp-termination) 脈沖感應(yīng)的底層響應(yīng)。所測量到的響應(yīng)對地下結(jié)構(gòu)的電阻率敏感，用來尋找和確認(rèn)烴藏。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，用于烴勘探的可控源電磁(CSEM)方法的分析(參見以下專利或出版物清單)表示這些方法可以被分為兩組。第一組方法，也就是SBL、MTEM、CSEMI以及其他，這組方法是基于激發(fā)電磁場_感應(yīng)和對地-電流(galvanic-in the ground)這兩種模式的水平發(fā)射電流的應(yīng)用。例如參見 Srnka 的專利 US 4617518 和 US 6522146，Tasci 的專利 US 5563513，Eidesmo 等的專利 US 0027130、US 0052685、US0048105、US 6859038、US 6864684和 US 6628119, MacGregor 等的專利 US 2006132137，Wright 等的專利 EP 1425612，MacGregor 和 Sinha 的專利 WO 03/048812，MacGregor 等的專利 WO 2004049008、GB 2395563 以及 AU2003^55。電磁響應(yīng)由置于海床上的電或磁傳感器來記錄(見Conti等的專利US 6842006)。感應(yīng)模式的這種配置比電流模式更集中；同時(shí)，在電流模式中包含電阻烴藏的主要信息。這種原理特征基本上限制了屬于第一組的方法的調(diào)查的深度和分辨率(resolution)。另外，這些方法要求電和磁的傳感器的方位，這就使測量變得復(fù)雜，增加了電磁噪聲并降低了該方法的效率。第二組方法(MOSES,TEMP-0EL) (Edwards 等 1981，1985，1986 ；Barsukov 等 2007) 是基于垂直發(fā)射和/或接收電流的并僅使用電磁場電流模式的測量。這組方法提供最大的分辨率和調(diào)查的深度；然而，與第一組方法相比，第二組方法甚至更敏感于傳感器的方位。 傳感器的方位的不準(zhǔn)確(傾斜)能夠?qū)е洛e(cuò)誤的結(jié)果，這就使這些方法需要特殊測量，使測量設(shè)備復(fù)雜。MacGregor等(US 0309346 Al 12/2008)描述了當(dāng)通過使用現(xiàn)有方法測量電磁場的分量時(shí)會出現(xiàn)的困難。為解決這些困難，MacGregor等(US 0309346 Al 12/2008)已經(jīng)申請了一種用于測量電磁場的“傾斜的”分量，后續(xù)重新計(jì)算為水平和垂直分量以使感應(yīng)和電流模式分開的特定的探測器的專利。但是這種方法因?yàn)殡娏髂Ｊ叫∮诟袘?yīng)模式數(shù)倍并且被確定為包含感應(yīng)和電流模式的兩個(gè)大分量相減的結(jié)果而造成相當(dāng)大的錯(cuò)誤。另外，在大多數(shù)用于測量電場的CSEM方法中使用的電極具有漂移和噪聲并將額外的噪聲引入海洋電磁測量，特別在淺水條件下。本發(fā)明避免了這個(gè)問題并提供了與當(dāng)前頂級的TEMP-OEL方法相同的烴勘探的深度和分辨率
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明提出的方法通過弱依賴傾斜并同時(shí)保持最先進(jìn)的TEMP-OEL方法的優(yōu)點(diǎn)的總場磁力計(jì)進(jìn)行總磁場測量。具有光泵激(optical pumping)的磁力計(jì)或梯度計(jì)可以被用于此目的。當(dāng)以由外加到垂直發(fā)射機(jī)電纜的電流產(chǎn)生的電磁場的電流模式的形式測量介質(zhì)響應(yīng)時(shí)通過使用總場磁力計(jì)或總場梯度計(jì)實(shí)現(xiàn)本方法的這些特征。這樣的測量通過發(fā)射機(jī) (線)和接收機(jī)(磁力計(jì)/梯度計(jì))的特定安裝是可能的。眾所周知的，總場磁力計(jì)測量投影到總地磁場向量？的方向上的模量。圖1中示出了描述地磁場強(qiáng)度的要素總強(qiáng)度(T)、水平分量(H)、垂直分量(Z)， 以及水平強(qiáng)度的北⑴和東⑴分量。描述了場方向的要素是磁偏角⑶和傾角(I)。與要素值相關(guān)的原理等式如下T = (X2+Y2+Z2)1/2 = (Η2+Ζ2)1/2 (1)其中，H= Tcos(I)，Z = Tsin(I)，X = Hcos(D)，Y = Hsin(D)在本發(fā)明中提出的垂直電流被用作電磁場的可控源僅在橫向統(tǒng)一的截面中激發(fā)電磁場的電流模式。該模式僅具有方位角磁場分量而沒有垂直磁場分量。意味著在接收機(jī)位置的任意點(diǎn)P如果在該點(diǎn)的磁偏角⑶和傾角(I)已知?jiǎng)t能夠重建磁場響應(yīng)。見圖1。在地球表面或內(nèi)部的任意點(diǎn)電磁探深能夠足夠準(zhǔn)確計(jì)算磁偏角(D)和傾角(I)， 對任意日期，使用國際地磁參考場模型(例如IGRF-10)。最有效的設(shè)置是當(dāng)測量點(diǎn)Pe位于赤道平面時(shí)(赤道平面是與垂直發(fā)射機(jī)線相一致并與局部磁子午線(LMM)垂直平面)。這樣的設(shè)置被稱作“赤道設(shè)置”。在這種情況下信號最大并沿著LMM定向。在位于水平平面并在LMM上的Pm點(diǎn)，由垂直電流Lz產(chǎn)生的方位(azimuth)磁場等于0，并且在Pm點(diǎn)的測量給出總場的變化；該場能夠被用于估測地磁變化以及校正在赤道Pe 點(diǎn)測量的信號。本發(fā)明的主要特征如下本發(fā)明提供了通過總場磁力計(jì)和/或梯度計(jì)用于確定介質(zhì)的響應(yīng)的裝配，與其他 CSEM方法不同，該方法對與傳感器的傾斜不敏感。本發(fā)明提供了用于基于通過總場磁力計(jì)和總場梯度計(jì)的電流模式場的測量，在假設(shè)或已知包含地下烴藏的結(jié)構(gòu)中的嵌入海底以下的電阻目標(biāo)的電磁勘探方法和設(shè)備。本發(fā)明還提供了在由總場磁力計(jì)和總場梯度計(jì)測量的磁場的電流模式測量確定的轉(zhuǎn)變和ID反演響應(yīng)的基礎(chǔ)上在水平和垂直方向構(gòu)造儲存庫幾何體的電阻率P (x, y, h) 的綜合圖像的方法。在第一實(shí)施方式中，包含被布置在海底上赤道點(diǎn)Pe的總場磁力計(jì)的至少一個(gè)接收機(jī)進(jìn)行由垂直發(fā)射機(jī)電流在介質(zhì)中激發(fā)的磁場的測量。在第二實(shí)施方式中，被固定在被認(rèn)為或已知包含烴藏的區(qū)域某處的發(fā)射機(jī)，將電流注入淹沒在海水中的垂直電纜。該發(fā)射機(jī)能夠運(yùn)行在頻域或時(shí)域中。根據(jù)具體方案，固定在海底赤道點(diǎn)Pe和子午線點(diǎn)Pm的多個(gè)接收機(jī)完全同步地測量由垂直發(fā)射機(jī)電流在介質(zhì)中激發(fā)的總磁場的模量。子午線點(diǎn)被用作抑制自然磁噪聲的參考點(diǎn)。在第三實(shí)施方式中，總場磁力計(jì)或總場梯度計(jì)的磁場的模量的測量被用于結(jié)構(gòu)響應(yīng)以及后續(xù)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變、反演以及烴藏的3D成像的確定。在近域(0<R<< (2 JitPa/μ ο)1/2實(shí)施模量的測量，其中t是關(guān)閉發(fā)射機(jī)電流的最近的脈沖之后的時(shí)間延遲；μ Q = l(TH/m;以及Pa是當(dāng)發(fā)射機(jī)電流被關(guān)閉時(shí)在脈沖之間的時(shí)間間隔中底層的視在電阻率。在第一方面，本發(fā)明更具體涉及一種用于海底下面的烴藏的電磁勘測系統(tǒng)，特征在于該系統(tǒng)包括多個(gè)接收機(jī)，分布在所述海底，每個(gè)所述接收機(jī)設(shè)置有包括總場磁力計(jì)的記錄設(shè)備，其中所述總場磁力計(jì)被布置為確定對由被淹沒在大量水中的垂直發(fā)射機(jī)電纜上的電流在介質(zhì)中提供的電磁場的介質(zhì)響應(yīng)；可控源電磁發(fā)射機(jī)，連接到所述垂直發(fā)射機(jī)電纜，該可控源電磁發(fā)射機(jī)被布置為被淹沒在所述大量水中并被布置為提供交變磁場；以及信號處理裝置，被布置為接收并處理來自每個(gè)所述接收機(jī)的信號，所述信號特征在于至少部分在于儲存庫的視在電阻率和總電阻。該系統(tǒng)可以包括以下可替換的實(shí)施方式的一個(gè)或多個(gè)每個(gè)所述接收機(jī)可以包括被布置為與所述總場磁力計(jì)和所述發(fā)射機(jī)同步工作的電阻計(jì)。每個(gè)所述總場磁力計(jì)可以設(shè)置有定時(shí)設(shè)備，該定時(shí)設(shè)備能夠被裝在磁力計(jì)外殼內(nèi)，并被布置為對全部所述接收機(jī)、梯度測量(gradient measurement)的同步以及信號處理和堆棧中的使用提供準(zhǔn)確定時(shí)信號。所述定時(shí)設(shè)備可以是能夠產(chǎn)生準(zhǔn)確定時(shí)信號的任意設(shè)備。所述發(fā)射機(jī)可以包括安裝在船上的垂直電纜以及該發(fā)射機(jī)被布置為與所述接收機(jī)一起從在被認(rèn)為或已知包含地下烴藏的結(jié)構(gòu)上的一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置。全部所述接收機(jī)可以從所述發(fā)射機(jī)電纜以及在所述發(fā)射機(jī)電纜周圍開始等距離布置。全部所述接收機(jī)可以沿著穿過在局部磁子午線的方向上的所述垂直發(fā)射機(jī)電纜的線布置在所述海底；就是說，以子午線設(shè)置。全部所述接收機(jī)可以沿著穿過在垂直于所述局部磁子午線的方向上的所述垂直發(fā)射機(jī)電纜的線布置在所述海底放置上；就是說，以赤道設(shè)置。全部所述接收機(jī)可以被布置為與所述發(fā)射機(jī)同步工作。全部所述接收機(jī)可以被安排為測量所述總磁場，并且某些所述接收機(jī)對被布置為測量在所述總磁場的差異，就是說，充當(dāng)梯度計(jì)用，每對接收機(jī)的一個(gè)接收機(jī)屬于赤道設(shè)置而另一個(gè)接收機(jī)屬于子午線設(shè)置。所述發(fā)射機(jī)可以被布置為以所選擇的頻率發(fā)射電磁場，該所選擇的頻率被布置為提供與磁場強(qiáng)度的可靠測量，該磁場強(qiáng)度具有足夠的當(dāng)結(jié)構(gòu)包含有儲存庫時(shí)和當(dāng)結(jié)構(gòu)不包含儲存庫時(shí)用于區(qū)分信號響應(yīng)的準(zhǔn)確度?？梢越Y(jié)合所述電磁場頻率、發(fā)射能量的強(qiáng)度以及所述大量水的期望的電性能、所述結(jié)構(gòu)以及所述儲存庫來選擇在所述發(fā)射機(jī)電纜和任意一個(gè)所述接收機(jī)之間的水平距離 (位移)。所述發(fā)射機(jī)可以被布置為發(fā)射具有陡梢的間歇電流脈沖，以及在所述海底上的所述接收機(jī)被布置為在兩個(gè)連續(xù)的電流脈沖之間的時(shí)滯期間產(chǎn)生所述介質(zhì)響應(yīng)的測量。可以結(jié)合所述發(fā)射能量的強(qiáng)度以及所述大量水的期望電性能、在正被測量的地區(qū)的所述結(jié)構(gòu)和所述儲存庫來選擇在所述發(fā)射機(jī)電纜與任意一個(gè)所述接收機(jī)之間的水平距離(位移)、所述電流脈沖的持續(xù)時(shí)間以及在所述電流脈沖之間的時(shí)滯，以a)滿足近區(qū)條件的有效性，其中R是所述距離(位移)，t是從關(guān)閉所述發(fā)射機(jī)的之后的時(shí)刻開始計(jì)算的時(shí)間延遲；μ^ = 4π10_7Η/πι;以及Pa(t)是對于過去的時(shí)間延遲t底層的視在電阻率，以及b)對于當(dāng)儲存庫存在的情況相比于當(dāng)儲存庫不存在的情況相比較提供磁場強(qiáng)度差異的可靠測量。電脈沖優(yōu)選的持續(xù)時(shí)間可以在0. Is到30s范圍內(nèi)。所述發(fā)射機(jī)電纜與任意一個(gè)所述接收機(jī)之間優(yōu)選的最小水平距離(位移)可以在 100-2000米的范圍內(nèi)。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括被布置為進(jìn)行海水的特定電阻率的測量的至少一個(gè)傳感
ο所述發(fā)射機(jī)可以包括一個(gè)或多個(gè)安排在近區(qū)并且相互接近或相互有一定距離的垂直電纜。在第二方面，本發(fā)明更具體地涉及一種海洋下海底烴電磁勘探的方法，特征在于， 該方法包括以下步驟a)在被認(rèn)為或已知包含地下烴藏的結(jié)構(gòu)上的所述大量水中配置垂直的，連接到發(fā)射機(jī)的延長的電發(fā)射機(jī)電纜；b)在海底從所述發(fā)射機(jī)電纜以及在所述發(fā)射機(jī)電纜周圍距離分布多個(gè)接收機(jī)，每個(gè)接收機(jī)包括被布置以提供響應(yīng)于由發(fā)射機(jī)感應(yīng)的電磁場的信號的磁力計(jì)；c)從每個(gè)接收機(jī)獲得由所述發(fā)射機(jī)激發(fā)的電磁場的總磁場響應(yīng)；d)積累、處理以及儲存與來自所述發(fā)射機(jī)的信號和所述油氣結(jié)構(gòu)的特征電性能相關(guān)的響應(yīng)函數(shù)；以及e)以尋找以及確認(rèn)烴藏的目標(biāo)分析測量數(shù)據(jù)。每個(gè)接收機(jī)可以包括電阻率計(jì)。每個(gè)所述接收機(jī)可以包括定時(shí)設(shè)備來為總磁場和梯度測量同步以及數(shù)據(jù)處理提供準(zhǔn)確定時(shí)信號。所述垂直發(fā)射機(jī)電纜能夠以所選擇的頻率發(fā)射電磁場以產(chǎn)生足夠用來在當(dāng)所述結(jié)構(gòu)包含所述烴藏以及當(dāng)所述結(jié)構(gòu)不包含所述烴藏時(shí)的信號響應(yīng)之間區(qū)分的電磁場強(qiáng)度。頻率可以在0. OlHz到30Hz的范圍內(nèi)。結(jié)合所述頻率、發(fā)射能量的強(qiáng)度以及所述大量水的期望電性能、所述結(jié)構(gòu)以及所述烴藏來選擇在所述發(fā)射機(jī)電纜和任意一個(gè)接收機(jī)之間的距離。所述發(fā)射機(jī)可以發(fā)射具有陡梢的間歇電流脈沖，以及在所述海底的記錄設(shè)備在兩個(gè)連續(xù)的電流脈沖之間的時(shí)滯期間產(chǎn)生所述介質(zhì)響應(yīng)的測量。所述發(fā)射能量的強(qiáng)度以及所述大量水的期望電性能、所述結(jié)構(gòu)以及所述烴藏來選擇在所述發(fā)射機(jī)電纜和任意一個(gè)接收機(jī)之間的距離(位移)、所述電流脈沖的持續(xù)時(shí)間以及暫停，以a)滿足近區(qū)條件Λ ^Mwza的有效性，其中R是所述距離(位移)，t是從關(guān)閉所述發(fā)射機(jī)的之后的時(shí)刻開始計(jì)算的時(shí)間延遲；μ^ = 4π10_7Η/πι;以及Pa(t)是對于時(shí)間延遲t底層的視在電阻率，以及
b)對于當(dāng)儲存庫存在的情況相比于當(dāng)儲存庫不存在的情況相比較提供磁場強(qiáng)度差異的可靠的測量。電脈沖優(yōu)選的持續(xù)時(shí)間可以在0. Is到30s的范圍內(nèi)。所述發(fā)射機(jī)電纜和任意一個(gè)所述接收機(jī)之間優(yōu)選的最小水平距離(位移)可以在 100-2000米的范圍內(nèi)。全部在海底的磁力計(jì)可以被布置在所述發(fā)射機(jī)電纜周圍。全部磁力計(jì)可以被沿著穿過在局部磁子午線的方向上的所述垂直發(fā)射機(jī)電纜的線布置在所述海底上；就是說，以子午線設(shè)置。全部磁力計(jì)可以被沿著穿過在垂直于所述局部磁子午線的方向上的所述垂直發(fā)射機(jī)電纜的線布置在所述海底上；就是說，以赤道設(shè)置。全部磁力計(jì)在海底上可以與所述發(fā)射機(jī)同步工作。數(shù)據(jù)記錄處理可以提供在一些磁力計(jì)對的測量間總磁場的差異，其中每對磁力計(jì)的一個(gè)磁力計(jì)屬于赤道設(shè)置以及另一個(gè)磁力計(jì)屬于子午線設(shè)置。數(shù)據(jù)記錄處理可以包括所有差異的累積。數(shù)據(jù)記錄處理可以包括總磁場測量的累積。數(shù)據(jù)記錄處理可以進(jìn)一步包括海水電阻率測量。總磁場的響應(yīng)以及其差異可以被用來制作描述所述烴藏位置和所述烴藏幾何形狀的異常圖(mapping of anomalies)。針對具有系統(tǒng)配置的實(shí)際參數(shù)的常規(guī)底部橫截面模型使用漸近線或完全數(shù)字計(jì)算的響應(yīng)可以將所述總磁場的響應(yīng)以及總磁場差異轉(zhuǎn)換為視在電阻率曲線?？偞艌?、差異響應(yīng)以及視在電阻率曲線被用于對所述烴藏和所尋找區(qū)域的1D、2D 以及3D模型成像。


當(dāng)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的以下詳細(xì)描述與附圖結(jié)合起來考慮時(shí)，本發(fā)明將更容易理解，附圖中對相同的部分用相同的附圖標(biāo)記，其中圖1示出了磁場分量X，Y，Z以及總磁場向量T，P是在地球表面的點(diǎn)，D是磁偏角以及I是傾角；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的傳感器安裝方案。米長的垂直發(fā)射機(jī)電纜的位置， LMM是局部磁子午線的方向，Pe和Pm分別是置于赤道平面和子午線平面的接收機(jī)；圖3示出了由通過300m長的垂直發(fā)射機(jī)電纜發(fā)射的連續(xù)步進(jìn)電流脈沖激發(fā)的ID 四層結(jié)構(gòu)的相對時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)化電流響應(yīng)函數(shù)/Te/，橫截面的參數(shù)是屯=300m(海水)，Ii2 =IOOOm(沉積物)，ti3 = 50m(儲存庫)，h4=⑴，P1 = O. 31Ωπι, P2=IQm, ρ3=1Ωπι($ 線-有油)或40Ωπι(虛線-無油)，P4= ΙΩπι。位移(發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離)等于 IOOOm ；圖4示出了對應(yīng)于圖3呈現(xiàn)的響應(yīng)的視在電阻率曲線P ；圖5示出了由通過IOOOm長的垂直發(fā)射機(jī)電纜發(fā)射的連續(xù)步進(jìn)電流脈沖激發(fā)的ID 四層結(jié)構(gòu)的相對時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)化電流響應(yīng)函數(shù)/Te/，橫截面的參數(shù)是屯=IOOOm(海水)丄2 =IOOOm(沉積物)，ti3 = 50m(儲存庫)，h4=⑴，P1 = O. 31Ωπι, P2=IQm, ρ3=1Ωπι($線-有油)或40Ωπι(虛線-無油)，P4= ΙΩπι。位移(發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離)等于 IOOOm ；圖6示出了對應(yīng)于圖5呈現(xiàn)的響應(yīng)的視在電阻率曲線P。
具體實(shí)施例方式在本領(lǐng)域中眾所周知，烴藏具有明顯大于只有沉積物的特定的電阻率。經(jīng)由通過淹沒海水的垂直電纜外加的電流產(chǎn)生電磁場的電流模式是對這種目標(biāo)最敏感的。應(yīng)用這種系統(tǒng)的主要問題是電響應(yīng)的測量。通過嘈雜以及不穩(wěn)定的電極產(chǎn)生電測量。另外，在測量線方向的小誤差能夠?qū)е略谧罱K結(jié)果的巨大錯(cuò)誤；這種環(huán)境增加了測量的成本并降低了測量的效率。試圖用三個(gè)斜的分量取代水平的和垂直的分量的測量，三個(gè)斜的分量具有隨后再計(jì)算為水平和垂直的分量，僅將關(guān)于方向的難度取代為關(guān)于對角度和場的精確的測量的難度。在本發(fā)明中，對于電磁響應(yīng)的測量，提出了使用總場磁力計(jì)或總場梯度計(jì)(例如具有光泵激(optical pumping)的磁力計(jì))，如圖1所示。眾所周知，由這種磁力計(jì)產(chǎn)生的測量結(jié)果非常弱地依賴于傳感器的方位。通過使用主磁場的現(xiàn)有模型和其非周期性變量能夠計(jì)算總場向量方向，例如在衛(wèi)星和氣象臺 (observatory)測量的基礎(chǔ)上構(gòu)造的IGRF模型(Langel，1987)。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第一個(gè)示例性實(shí)施方式。該系統(tǒng)由安裝在船(未示出)上的發(fā)射機(jī)以及置于海底位置Lz的若干總場磁力計(jì)P組成。發(fā)射機(jī)產(chǎn)生并注入諧波或步進(jìn)形式的交流電流到垂直的海底發(fā)射機(jī)電纜。分別置于赤道平面和子午線平面的多個(gè)磁力計(jì)Pe和Pm測量介質(zhì)中由垂直發(fā)射機(jī)電纜的電流激發(fā)的響應(yīng)信號。由于磁力計(jì)P測量總場的模量(modulus)，響應(yīng)信號的振幅取決于磁力計(jì)的位置 在地磁赤道最大(地磁緯度P等于0° )并且在地磁極最小(地磁緯度口等于90° )。這意味著所提出的烴勘探方法在任何地方都有效，除了在地磁極(北極和南極)周圍的小區(qū)域。值得注意的是，在橫向分層結(jié)構(gòu)中，垂直電流僅激發(fā)了不包含垂直磁場的電流模式。所以，磁力計(jì)僅測量響應(yīng)到總磁場方向的水平磁場的投影(圖1)。該場與地磁赤道的水平分量一致并與地磁傾角I的余弦成比例(1)。這樣，一個(gè)或多個(gè)置于赤道平面的磁力計(jì)Pj則量具有烴目標(biāo)信息的響應(yīng)信號，而置于子午線平面的磁力計(jì)Pm僅測量包含地磁變量的電磁場以及能夠被用于作為噪聲移除的參考信號的其他噪聲。根據(jù)差分(梯度)方式的總場響應(yīng)的測量/T/ = /Te-Tffl/提供了清楚了電磁噪聲的響應(yīng)信號。雖然電磁激發(fā)電流(諧波和脈沖)的兩種形式適用于于進(jìn)行電磁勘探，但是優(yōu)選脈沖-暫停電流系統(tǒng)(瞬時(shí))，因?yàn)樵跁和Ｆ陂g的測量提供了對目標(biāo)最大的分辨率和來自主場瞬時(shí)信號的最大獨(dú)立性。在本發(fā)明中，瞬時(shí)系統(tǒng)被考慮為優(yōu)選的設(shè)置。類似于TEMP-0EL， 該系統(tǒng)能夠命名為TEMP-TF (瞬時(shí)電磁海洋勘探-總場)。與TEMP-OEL的區(qū)別在于，以特定的方式放置的總場磁力計(jì)或梯度計(jì)的使用，提供投影在主地磁場向量方向的水平場的測量。
如上所述，可以通過由一個(gè)垂直發(fā)射機(jī)電纜和至少一個(gè)總場磁力計(jì)組成的系統(tǒng)來滿足電磁探深；然而，優(yōu)選的實(shí)施方式具有多個(gè)磁力計(jì)若干置于赤道平面以及其他置于子午線平面。其他優(yōu)選的實(shí)施方式用多個(gè)具有放置在赤道平面和子午線平面的遠(yuǎn)程傳感器的梯度儀來操作。這樣的設(shè)置能夠清除來自電磁噪聲的響應(yīng)測量并增加信噪比。在垂直發(fā)射機(jī)電纜Lz上(見圖幻，發(fā)射機(jī)發(fā)射特殊的使用脈沖-暫停的連續(xù)電流脈沖，在噪聲去除并堆棧(stacking)后，為分析和反演。典型響應(yīng)函數(shù)/Te(t)/[pT/A]被呈現(xiàn)在圖3和圖5中。當(dāng)勘察位于地磁赤道(南美、非洲、印度、印支半島等其他)時(shí)計(jì)算這些函數(shù)，其中傾角I接近于0°。這些響應(yīng)的形式不依賴于區(qū)域的位置；振幅改變與勘察區(qū)域的位置的C0S(I)成比例。對應(yīng)于在圖3和圖5中顯示的用于響應(yīng)計(jì)算的模型的視在電阻率曲線P (t)在圖 4和圖6中示出。在本發(fā)明中，提出了用于P (t)的計(jì)算的后期漸近線。
權(quán)利要求
1.一種用于海底下面的烴藏的電磁勘測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括多個(gè)接收機(jī)(P)，分布在所述海底，每個(gè)所述接收機(jī)(P)設(shè)置有包括總場磁力計(jì)的記錄設(shè)備，其中所述總場磁力計(jì)被布置為確定對由被淹沒在大量水中的垂直發(fā)射機(jī)電纜(L)上的電流在介質(zhì)中提供的電磁場的介質(zhì)響應(yīng)；可控源電磁發(fā)射機(jī)，連接到所述垂直發(fā)射機(jī)電纜(L)，所述垂直發(fā)射機(jī)電纜(L)被布置為淹沒在所述大量水中并被布置為提供交變磁場；以及信號處理裝置，被布置為接收并處理來自每個(gè)所述接收機(jī)(P)的信號，所述信號特征至少部分在于儲存庫的視在電阻率和總電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述接收機(jī)(P)包括被布置為與所述總場磁力計(jì)和所述發(fā)射機(jī)同步工作的電阻計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述總場磁力計(jì)(P)設(shè)置有定時(shí)設(shè)備，該定時(shí)設(shè)備能夠被裝在磁力計(jì)外殼內(nèi)，并且該定時(shí)設(shè)備被布置為對全部所述接收機(jī)(P)、梯度測量的同步以及信號處理和堆棧中的使用提供準(zhǔn)確定時(shí)信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述定時(shí)設(shè)備是能夠產(chǎn)生準(zhǔn)確定時(shí)信號的任意設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求3-4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述定時(shí)設(shè)備是晶體振蕩器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)包括安裝在船上的垂直電纜(L)，并且所述發(fā)射機(jī)被布置為與所述接收機(jī)(P) —起從在被認(rèn)為或已知包含地下烴藏的結(jié)構(gòu)上的一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，全部所述接收機(jī)(P) 從所述發(fā)射機(jī)電纜(L)開始并且在所述發(fā)射機(jī)電纜(L)周圍等距離布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，全部所述接收機(jī) (Pffl)沿著穿過局部磁子午線的方向上的所述垂直發(fā)射機(jī)電纜的線布置在所述海底上，就是說，以子午線設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，全部所述接收機(jī) (Pe)沿著穿過垂直于所述局部磁子午線的方向上的所述垂直發(fā)射機(jī)電纜(L)的線布置在所述海底上，就是說，以赤道設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，全部所述接收機(jī) (P)被布置為與所述發(fā)射機(jī)同步工作。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，全部所述接收機(jī) (P)被布置為測量所述總磁場，并且某些所述接收機(jī)(P)對被布置為測量所述總磁場的差異，就是說，充當(dāng)梯度計(jì)用，每對所述接收機(jī)(P)中的一個(gè)接收機(jī)(Pe)屬于赤道設(shè)置而另一個(gè)接收機(jī)(Pm)屬于子午線設(shè)置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)被布置為以所選擇的頻率發(fā)射電磁場，該所選擇的頻率被布置為提供對磁場強(qiáng)度的可靠測量， 該磁場強(qiáng)度具有足夠的當(dāng)所述結(jié)構(gòu)包含有儲存庫時(shí)和當(dāng)所述結(jié)構(gòu)不包含儲存庫時(shí)用于區(qū)分信號響應(yīng)的準(zhǔn)確度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，結(jié)合所述電磁場頻率、發(fā)射能量的強(qiáng)度以及所述大量水的期望的電性能、所述結(jié)構(gòu)以及所述儲存庫來選擇在所述發(fā)射機(jī)電纜(L)與任意一個(gè)所述接收機(jī)(P)之間的水平距離(位移)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)被布置為發(fā)射具有陡梢的間歇電流脈沖，以及在所述海底上的所述接收機(jī)(P)被布置為在兩個(gè)連續(xù)的電流脈沖之間的時(shí)滯期間產(chǎn)生所述介質(zhì)響應(yīng)的測量。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-11和14中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，結(jié)合所述發(fā)射能量的強(qiáng)度以及所述大量水的期望電性能、在正被測量的地區(qū)的所述結(jié)構(gòu)和所述儲存庫來選擇在所述發(fā)射機(jī)電纜(L)與任意一個(gè)所述接收機(jī)(P)之間的水平距離(位移)、所述電流脈沖的持續(xù)時(shí)間以及在所述電流脈沖之間的時(shí)滯，以a)滿足近區(qū)條件Α >Α《0/Α的有效性，其中R是所述距離(位移)，t是從關(guān)閉所述發(fā)射機(jī)之后的時(shí)刻開始計(jì)算的時(shí)間延遲，l·^ = 4 π 10_7H/m，以及P a(t)是對于時(shí)間延遲t 底層的視在電阻率，以及b)對于當(dāng)儲存庫存在的情況相比于當(dāng)儲存庫不存在的情況提供磁場強(qiáng)度差異的可靠測量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述海底的所述發(fā)射機(jī)電纜(L)與任意一個(gè)所述接收機(jī)(P)之間的最小水平距離(位移)r滿足條件0 < r < R，其中r是感應(yīng)極化(IP)的影響足夠小到被忽略的距離，該距離優(yōu)選地在100-2000米的范圍內(nèi)。
17.一種海洋下海底烴電磁勘探的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟a)在海底分開布置多個(gè)接收機(jī)(P)，每個(gè)所述接收機(jī)(P)設(shè)置有包括總場磁力計(jì)的記錄設(shè)備，其中所述總場磁力計(jì)被布置為確定對由淹沒在大量水中的垂直發(fā)射機(jī)電纜(L)的電流在介質(zhì)中提供的電磁場的介質(zhì)響應(yīng)；b)布置可控源電磁發(fā)射機(jī)，該可控源電磁發(fā)射機(jī)連接到淹沒在被認(rèn)為或已知包含地下烴藏的結(jié)構(gòu)上的所述大量水中的所述垂直發(fā)射機(jī)電纜(L)，以這樣的方式將全部磁力計(jì) (分別為P1^P Pe)布置在海底沿著穿過局部磁子午線的方向上的所述垂直發(fā)射機(jī)電纜(L) 的線在所述海底布置，就是說以子午線設(shè)置，或者沿著穿過垂直于所述局部磁子午線的方向上的所述垂直發(fā)射機(jī)電纜(L)的線布置，就是說以赤道設(shè)置；c)從每個(gè)接收機(jī)(P，Pm，Pe)獲得由所述發(fā)射機(jī)激發(fā)的電磁場的總磁場響應(yīng)；d)積累、處理以及儲存與來自所述發(fā)射機(jī)的信號和所述結(jié)構(gòu)的特征電性能相關(guān)的響應(yīng)函數(shù)；以及e)以尋找和確認(rèn)烴藏為目標(biāo)來分析測量數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，數(shù)據(jù)記錄處理提供在某些磁力計(jì)(P)對的測量之間的總磁場的差異，其中每對磁力計(jì)(P)中的一個(gè)磁力計(jì)(分別為Pn^PPe)屬于赤道設(shè)置而另一個(gè)磁力計(jì)屬于子午線設(shè)置。
19.根據(jù)權(quán)利要求17-18中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)記錄處理包括對全部所述差異和總磁場測量的累積，并且所述數(shù)據(jù)記錄處理被用于以尋找和確認(rèn)烴藏為目標(biāo)來分析所測量的數(shù)據(jù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17-19中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，每個(gè)所述接收機(jī) (P)包括電阻計(jì)和定時(shí)設(shè)備，該定時(shí)設(shè)備為總磁場和梯度測量同步以及數(shù)據(jù)處理提供準(zhǔn)確定時(shí)信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求17-20中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述垂直發(fā)射機(jī)電纜(L)以所選擇的頻率發(fā)射能量，以產(chǎn)生足夠的當(dāng)所述結(jié)構(gòu)包含有儲存庫和當(dāng)所述結(jié)構(gòu)不包含儲存庫時(shí)用于在信號響應(yīng)之間區(qū)分的電磁場強(qiáng)度。
22.根據(jù)權(quán)利要求17-21中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，結(jié)合所述頻率、 所述發(fā)射能量的強(qiáng)度以及所述大量水的期望電性能、所述結(jié)構(gòu)以及所述儲存庫來選擇在所述海底的所述垂直發(fā)射機(jī)電纜(L)與任意一個(gè)所述總場磁力計(jì)(P)之間的距離(位移)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17-21中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)發(fā)射具有陡梢的間歇電流脈沖，以及在所述海底的所述接收機(jī)(P)在連續(xù)的電流脈沖之間的時(shí)滯期間產(chǎn)生所述介質(zhì)響應(yīng)的測量。
24.根據(jù)權(quán)利要求17-21和23中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，結(jié)合所述發(fā)射能量的強(qiáng)度以及所述大量水的期望電性能、所述結(jié)構(gòu)以及所述儲存庫來選擇在海底的所述發(fā)射機(jī)電纜(L)與任意一個(gè)所述總場磁力計(jì)(P)之間的距離(位移)、所述電流脈沖的持續(xù)時(shí)間以及暫停，以a)滿足近區(qū)條件Λ ΦΡΜ^的有效性，其中R是所述距離(位移)，t是從關(guān)閉所述發(fā)射機(jī)之后的時(shí)刻開始計(jì)算的時(shí)間延遲，l·^ = 4 π 10_7H/m，以及P a(t)是對于時(shí)間延遲t 底層的視在電阻率，以及b)對于當(dāng)儲存庫存在的情況相比于當(dāng)儲存庫不存在的情況提供磁場強(qiáng)度差異的可靠測量。
25.根據(jù)權(quán)利要求17-21和23-24中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在所述海底的所述發(fā)射機(jī)電纜(L)與任意一個(gè)所述總場磁力計(jì)(P)之間的最小距離(位移)r滿足條件0<r<R，其中r是感應(yīng)極化(IP)的影響足夠小到被忽略的距離，該距離優(yōu)選地在 100-2000米的范圍內(nèi)。
26.根據(jù)權(quán)利要求17-24中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，針對具有系統(tǒng)配置的實(shí)際參數(shù)的常規(guī)底部橫截面模型使用漸近線或完全數(shù)字計(jì)算的響應(yīng)將所述總磁場的響應(yīng)以及所述總磁場差異轉(zhuǎn)換為視在電阻率曲線，以便接著用來制作描述所述儲存庫位置和所述儲存庫幾何形狀的異常圖。
27.根據(jù)權(quán)利要求17-26中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述總磁場、差異響應(yīng)以及視在電阻率曲線被用于對所述儲存庫和所尋找區(qū)域的1D、2D以及3D模型成像。
全文摘要
描述了一種用于近海烴電磁勘探的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括產(chǎn)生電磁能量并將電流注入浸沒的垂直電纜的發(fā)射機(jī)。由總磁場磁力計(jì)或梯度儀測量在當(dāng)前介質(zhì)中由該電流生成的電磁場。所測量的響應(yīng)對目標(biāo)的電阻率敏感，用來尋找以及確認(rèn)烴藏。還描述了一種用于近海烴電磁勘探的方法。
文檔編號G01V3/08GK102428391SQ201080021682
公開日2012年4月25日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者E·B·法因貝格, J·K·謝斯塔德, P·巴爾蘇科夫 申請人:先進(jìn)烴繪制公司