[發明專利]用于使用電磁測量來確定電阻率各向異性的方法

無效

• 申請號: 201010231759.2
• 申請日: 2010-07-15
• 公開（公告）號: CN101957457A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: B·A·霍布斯;D·韋爾特米勒
• 申請（專利權）人: PGS地球物理公司
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李娜;蔣駿

技術領域

本發明總體上涉及地球地下地層(formation)的電磁勘探領域。更特別地，本發明涉及用于使用電磁測量來確定地下地層中的電阻率各向異性的方法。

背景技術

除了別的用途之外，電磁勘探還用于確定地球地下含烴結構的存在。通常通過確定地下高電阻率的存在來推斷含烴結構的存在，因為高電阻率與孔隙中置有烴的地下地層相關聯。

電磁勘探包括所謂的“可控源”勘探技術。可控源電磁勘探技術包括：當這種勘探在陸地上進行時，將電流或磁場傳遞(impart)到地球中，或者當這種勘探在海洋環境中進行時，將所述電流或磁場傳遞到水底部(海底)下面的沉積物中。該技術包括測量置于地球表面處、海底上或者在水中選擇的深度處的電極、天線和/或磁強計中感應的電壓和/或磁場。通過由(經過海洋勘探中的水底部)傳遞到地球地下的電流和/或磁場產生的電磁場與地下地球地層的相互作用來感應電壓和/或磁場。

本領域已知的海洋控制源電磁勘探包括：通過將來自通常置于勘探船上的源的電流施加于由該勘探船牽引的偶極電極來將交流電傳遞到水底部下面的沉積物中。偶極電極通常是在其上具有處于所選擇的間隔(有時為300米到1000米或更多)的兩個電極的絕緣電力電纜。交流電具有一個或多個所選擇的頻率，通常在大約0.1到100Hz的范圍內。多個探測器電極被置于水底部的間隔位置處，并且探測器電極連接到記錄在各對這樣的電極兩端感應的電壓的設備。這種勘探被稱為頻域可控源電磁勘探。

本領域已知的另一種地下地球地層電磁勘探的可控源技術是瞬變可控源電磁勘探。在瞬變可控源電磁勘探中，當這種勘探在陸地上進行時，將電流或磁場傳遞到地球中，或者當這種勘探在海洋環境中進行時，使用與上面解釋的用于頻域勘探的那些相類似的電纜上的電極來將所述電流或磁場傳遞到水底部(海底)下面的沉積物中。電流可以是直流電(DC)。通常相對于所選時間間隔期間的時間，使用置于如先前關于頻域勘探所解釋的水底部上或陸地上或水柱中的電極，在一個或多個所選時間處，切換電流并且測量感應電壓。通過感應電壓的時間和空間分布來推斷地球地下的結構和組成。例如在標題為Optimization?of?MTEM?parameters的國際專利申請公開No.WO2007/104949?A1中描述了t-CSEM勘探技術。

根據感應電壓的時間分布確定的特定參數之一是地下地層的電阻率。通過進行適當空間分布的電磁響應測量，有可能生成地球地下中電阻率的空間分布的三維圖像。

本領域已知的用于使用電磁勘探測量來確定電阻率的空間分布的技術通常假設電阻率是各向同性的，也就是說不管用于進行測量的電流流動方向如何在任何特定地下巖層中的電阻率是相同的。然而，本領域已知一些巖層的電阻率是各向異性的。在從微觀(例如顆粒大小孔水連通性變化)到宏觀(例如層壓砂泥巖序列)的各種尺度中的一些巖層中存在電阻率各向異性。例如參見授予Zhang等人的美國專利No.6,643,589以及授予Tabarovsky等人的美國專利No.7,269,515。前面這兩個專利描述了用于從鉆通地下巖層的井眼(wellbore)內確定電阻率和電阻率各向異性的技術。然而，這種技術不適用于與對上面所感興趣的巖層進行的電磁勘探一起使用。存在對計及電阻率各向異性的電磁勘探技術的需要。

發明內容

根據本發明的一個方面的用于確定地下巖層的電阻率各向異性的方法包括將瞬變電磁場傳遞到地下巖層中。在離傳遞位置的多個偏移處測量地層的電磁響應。對于每個偏移，確定自傳遞開始的脈沖響應峰值的到達時間，以使得該響應與地下水平和垂直電阻率有關。對于每個偏移，確定自傳遞開始的某一時間處的地層階躍響應，選擇所述時間以使得該階躍響應基本上僅與平均(mean)電阻率有關。脈沖響應峰值的到達時間以及階躍響應的后期(late)時間值被用來確定電阻率各向異性。

根據下面的描述和權利要求，本發明的其它方面和優點將顯而易見。

附圖說明

圖1示出與本發明一起使用的用于采集電磁測量的示例系統。

圖2示出具有所選擇的各向異性系數的地下巖層的電阻率的三層模型。

圖3示出關于圖2所示模型地層的偏移的視各向異性系數的圖。

圖4示出地下地層對瞬變電磁場的示例后期時間“階躍響應”。

圖5示出對瞬變電磁場的示例地層脈沖響應。

圖6示出可編程計算機和計算機可讀介質。

具體實施方式