超深油气储层高精度电磁频谱探测方法技术

本发明专利技术涉及一种超深油气储层高精度电磁频谱探测方法，ADU‑07e综合电磁法仪同时连接四个通道，进行张量数据采集、滤波、AD转换和数据存储；进行时间序列编辑；拟小波变换法时频转换；张量阻抗和视电阻率计算；频深转换、深度矫正；成果输出。本发明专利技术为超深油气储层高精度电磁频谱探测方法，克服大地电磁波电阻率测量方法存在的缺陷和不足，通过张量电磁波测量设备采集数据；改进处理方法，对大地电磁波电阻率测量方法进行了全面改进和提升，提高硬件工作稳定性、信号分辨率、信噪比等；通过增加处理技术、改进原有处理方法；提高处理结果的可靠程度，减少由处理过程带来的误差、冗余异常。

High Precision Electromagnetic Spectrum Detection Method for Ultra-Deep Oil and Gas Reservoirs

【技术实现步骤摘要】
超深油气储层高精度电磁频谱探测方法
本专利技术涉及一种电阻率测量方法，具体的说，是涉及一种超深油气储层高精度电磁频谱探测方法。
技术介绍
大地电磁波电阻率测量方法是在传统大地电磁测深法(MT)基础上结合钻探、测井等技术研发的新型地球物理探测方法。大地电磁波电阻率测量方法和大地电磁测深法使用相同的场源(天然交变电磁场)和理论基础。大地电磁波电阻率测量方法通过改变频深转换方法、利用已知井矫正深度转换系数等技术克服了大地电磁法勘探精度低、分层效果差、工作效率低等缺陷，通过验证，在电磁环境好的平原地区，4000m深度以内分层误差可达5％左右，明显优于传统大地电磁测深法。由于不进行钻井便可以测得一条随深度变化的电阻率曲线，大大拓宽了利用地面地球物理勘探解决地质问题的能力，提高了勘探效益。大地电磁波电阻率测量方法的主要优势在于针对每个工区具体地质条件，通过已知井钻遇地层和电测井曲线建立采集和处理模型，确定频深转换系数，不断修正参数后可以获取一条与电测井曲线近似的视电阻率曲线。在上述模型约束下可在与已知井类似地质条件地区进行测量并获取视电阻率曲线，进行拟测井解释，由于初始模型、频深转换系数更贴近实际地质情况，因此解释精度、准确度等通常高于传统地球物理探测方法。但大地电磁波电阻率测量方法也存在缺陷，首先它的理论假设是水平层状介质，该地质条件下阻抗值(直接用于计算地层电阻率的参数)与野外电磁场观测方向无关，即沿任意方向观测的正交电磁场计算所得同一目标频率阻抗值相等，使用的是20世纪50年代大地电磁测深发展初始阶段提出的标量阻抗理论。该理论前提下只需要采集任意方向电场信号及与之垂直的磁场信号即可，这种测量方式和阻抗计算方法在地质条件相对简单、构造活动弱的沉积平原地区通常可以取得较好的效果。在实际地质情况为二维或三维地质结构时，利用标量阻抗理论所得结果经常出现数据散乱、重复性差、分层误差增大等现象。针对二维或三维地质结构需要引入张量阻抗理论，以满足复杂地质条件下解决相关地质问题的能力。另外大地电磁波电阻率测量方法在时频转换时将天然大地电磁场信号假设为平稳信号，按平稳信号进行快速傅里叶变换(FFT)获取目标频率频谱数据，但大地电磁场信号是典型的非平稳信号，按平稳信号的方式处理存在诸多缺陷，比如频率分辨率低、无法反应频率的时间特性等，算法上的局限性直接导致处理结果误差大、与实际地质结构对应性降低、方法有效性降低等问题的出现。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种提高处理结果的可靠程度，减少由处理过程带来的误差、冗余异常的超深油气储层高精度电磁频谱探测方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种超深油气储层高精度电磁频谱探测方法，第一步，使用张量数据采集；采用ADU-07e综合电磁法仪同时连接四个通道，进行张量数据采集；野外工作流程如图2所示，野外工作需要四个电极传感器(不极化电极)、两个磁场传感器(感应线圈)、一台进行数据记录和模数转换的主机及传感器至主机的连接线、笔记本电脑等，具体流程为：(1)以区域地质构造走向或磁北为X轴正方向，Z轴指向地心，建立右手螺旋正交坐标系，即Y轴指向构造倾向或正东方向，坐标系原点为测点位置，放置ADU-07e主机；(2)沿X轴正、负方向分别布置一个电极传感器，传感器和主机通过同轴屏蔽线连接，X负轴方向传感器命名为Ex1，X正轴方向传感器命名为Ex2，Ex1、Ex2传感器连线为X轴线，传感器距离主机一般20～25m，两个传感器距离主机位置最好相等，使用皮尺、测绳等工具测量电极到坐标原点的水平距离；(3)沿X轴正方向(平行于X轴)布置磁场传感器，命名为Hx，为避免相互干扰，要求磁传感器距离主机5m以上，距离电极传感器连接线1m以上；(4)沿Y轴正、负方向分别布置两个电极传感器，负轴上传感器命名为Ey1，正轴上传感器命名为Ey2，Ey1、Ey2和主机距离也为20～25m；(5)沿Y轴正方向(平行于Y轴)布置磁场传感器，命名为Hy，为避免相互干扰，同样要求磁传感器距离主机5m以上，距离电极传感器连接线1m以上，两个磁传感器距离5m以上。上述布置使用森林罗盘确定方位，要求方位误差小于1°，电极和磁传感器都是如此。布置完成后，启动主机进行仪器自检、电极接地电阻检测等，检测通过后开始进行数据采集，记录上述电、磁传感器收集的两组相互正交的天然电磁场信号Ex、Hy和Ey、Hx，数据采集时长根据探测深度而定，就深部探测而言，一般要求每个测点采集时间达到5个小时以上。野外数据采集时，电场信号是两个测量电极(Ex1和Ex2或Ey1和Ey2)之间的电位差，故测量一组电场信号需要两个电极方可完成；磁传感器内部是感应线圈，只要有变化的电磁场穿过即可形成感应信号被仪器记录，因此一个传感器即可记录一个方向的磁场信号。第二步，增加时间序列编辑功能；时间序列编辑就是在数据处理之前通过人机交互界面查看原始时间序列，对有明显畸变的时间段进行标记，使之不能参与到后续频谱统计分析计算中；标记方法：通过人机交互，浏览原始时间序列，由于电磁场是互感信号，即Ex和Hy或Ey和Hx是相互感应形成的信号，同一时段Ey、Hx或Ex、Hy时间序列形态相似，如果某一时刻这两个信号形态出现明显差异，则说明信号受到外界干扰出现了畸变。此类信号如果参与后续数据处理，会导致结果失真，因此在数据处理前需要对畸变信号进行标记，不让畸变时间段的信号计算结果参与到结果统计过程中。为了保证时间序列的连续性，不能对畸变信号段直接剔除，因此只能找到畸变的时间序列，通过鼠标拖动标记畸变信号的起、止时间点，在进行结果统计时再剔除含有标记时间段的计算结果。第三步，改进时频转换方法；对已编辑数据进行时频转换，获取目标频率的频谱数据；采用拟小波变换法在时窗长度小时，频率分辨率低，时间分辨率高，对高频信号处理有利；随之窗口长度增大，获取的目标频率逐渐降低，此时频率分辨率提高，时间分辨率降低，对低频信号处理有利；天然电磁场是典型的非平稳信号，理论及实践证明基于小波变换法对非平稳信号的处理效果更为理想，它可以通过改变对时间序列的开窗长度来满足不同频段的时间和频率分辨率。在利用电磁场进行勘探的过程中，不同频率的信号反应的是不同深度地层的电性特征，高频反应浅部、低频反应深部信息，因此低频部分频率分辨率(在频率域所能得到的最小频率间隔，或者说频谱分析中能将两个靠的很近的谱峰区分开的能力)越高，所能反应的深部地质信息越详细，提高低频部分频率分辨率可以有效增强解决深部地质问题的能力。常规快速傅里叶变换(FFT)为了保证处理高频信号的时间分辨率，只能采用高采样率和大窗口长度，牺牲针对低频数据需要的频率分辨率。拟小波变换的优点：高频信号波长短，随时间变化快，例如1000Hz信号，在1秒钟之内就有1000个变化周期，处理此类信号要求时间分辨率要高，时间分辨率越高，对高频信号反应的就越清晰，所得目标频率频谱越逼真、精度越高；低频信号波长增大，对时间分辨率的要求降低，但为了更好的反应地下地质结构，要求频率分辨率越高越好。拟小波变化法，可以根据需要处理的目标频率大小改变窗口长度，针对高频信号用短时窗、高采样率，提高时间分辨率可以获取精度更高的频谱数据；随着频率降低，可对原始信号进行抽稀(降低时间分辨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超深油气储层高精度电磁频谱探测方法，其特征在于：第一步，使用张量数据采集；采用ADU‑07e综合电磁法仪同时连接四个通道，进行张量数据采集；第二步，增加时间序列编辑功能；时间序列编辑就是在数据处理之前通过人机交互界面查看原始时间序列，对有明显畸变的时间段进行标记，使之不能参与到后续频谱统计分析计算中。第三步，改进时频转换方法；对已编辑数据进行时频转换，获取目标频率的频谱数据；采用拟小波变换法在时窗长度小时，频率分辨率低，时间分辨率高，对高频信号处理有利；随之窗口长度增大，获取的目标频率逐渐降低，此时频率分辨率提高，时间分辨率降低，对低频信号处理有利。第四步，优化阻抗计算方法；阻抗张量的计算公式为：Ex＝ZxxHx+ZxyHyEy＝ZyxHx+ZyyHy  (1)式中Zxx、Zxy、Zyx、Zyy称为张量阻抗元素，Ex、Ey、Hx、Hy为按某个直角坐标系(图2观测方式)观测的电磁场分量。(1)式说明任意方向的电场不只与其垂直方向上的磁场有关，而且与同方向的磁场也有关，当野外观测坐标系为任意取向时，电磁场分量必须通过四个张量阻抗元素表示.获取测区张量电磁场数据、求取目标频率张量阻抗值，从而计算视电阻率。获取张量阻抗后，通过张量分解、阻抗旋转等获取张量主轴，在主轴方向上有：|Zxx|...

【技术特征摘要】
1.一种超深油气储层高精度电磁频谱探测方法，其特征在于：第一步，使用张量数据采集；采用ADU-07e综合电磁法仪同时连接四个通道，进行张量数据采集；第二步，增加时间序列编辑功能；时间序列编辑就是在数据处理之前通过人机交互界面查看原始时间序列，对有明显畸变的时间段进行标记，使之不能参与到后续频谱统计分析计算中。第三步，改进时频转换方法；对已编辑数据进行时频转换，获取目标频率的频谱数据；采用拟小波变换法在时窗长度小时，频率分辨率低，时间分辨率高，对高频信号处理有利；随之窗口长度增大，获取的目标频率逐渐降低，此时频率分辨率提高，时间分辨率降低，对低频信号处理有利。第四步，优化阻抗计算方法；阻抗张量的计算公式为：Ex＝ZxxHx+ZxyHyEy＝ZyxHx+ZyyHy(1)式中Zxx、Zxy、Zyx、Zyy称为张量阻抗元素，Ex、Ey、Hx、Hy为按某个直角坐标系(图2观测方式)观测的电磁场分量。(1)式说明任意方向的电场不只与其垂直方向上的磁场有关，而且与同方向的磁场也有关，当野外观测坐标系为任意取向时，电磁场分量必须通过四个张量阻抗元素表示.获取测区张量电磁场数据、求取目标频率张量阻抗值，从而计算视电阻率。获取张量阻抗后，通过张量分解、阻抗旋转等获取张量主轴，在主轴方向上有：|Zxx|2+|Zyy|2＝min|Zxy|2+|Zyx|2＝max(2)此时可将(2)式中Zxx、Zyy忽略；即将(2)式简化为：Zxy、Zyx称为TE和TM极化模式下的阻抗。2.根据权利要求1所述超深油气储层高精度电磁频谱探测方法，其特征在于：使用拟小波变换法对野外采集的时域信号进行时频转换，获取目标频段(f1～fn)频谱数据。3.根据权利要求1所述超深油气储层高精度电磁频谱探测方法，其特征在于：所述频率变换的窗口大小根据目标频率周期和干扰环境确定，根据干扰环境不同一般需要对多个窗口长度变换结果进行对比。4.根据权利要求1所述超深油气储层高精度电磁频谱探测方法，其特征在于包括如下步骤：南北向或构造走向方向两个电极采集Ex方向电场数据；东西向或构造倾向方向两个电极采集Ey方向电场数据；南北向或构造走向方向磁场传感器采集Hx方向电场数据；东西向或构...

【专利技术属性】
技术研发人员：周丹，于常青，朱自串，
申请(专利权)人：周丹，于常青，朱自串，
类型：发明
国别省市：北京,11