震电勘探法制造技术

一种震电勘探方法，用于探测多孔地下岩层中两种不溶混流体的存在或者主要包含水相物的高渗透力岩石层的存在。一个地震源产生声波波前，当它遇到上面描述的地层之一时便产生放大了的电磁信号。这样造成的电磁信号可以被探测到，作为可能存在碳氢化合物贮藏的一种指示，从而为地球物理勘探人员提供传统地震数据的同时，还提供了额外的信息数据。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及震电数据的获取方法，更具体地说，涉及由电磁波的产生和检测来获取这类数据的方法。大多数地震勘探是由设在地面或地面附近的一个或多个震动源产生声波来完成的。大家都知道这些声波被地下岩层的界面或间断面反射，从而返回地面并被适当分布的一个或多个地震检波器或声波检测器(通常是地震检波器)检测到。已知这些反射波中有些称为剪切波(S波)，而另外一些反射波称为压缩波(P波)，这两种波的区别在于它们的反射角不同，而且在波通过的各地层中这两种波造成的质点声振动的方向也不同。十分重要之点是，这两种类型的波基本上以声速传播，在波所通过的地层中，它们的衰减方式与其他同频段声波相同。对于较深部勘探，其波动是在低频段，因为大家都知道高频段的波在地层介质中衰减得厉害。多年来，人们一直试图利用另外一种地震勘探方法，它所利用的现象不同于上面描述的由地震检波器来检测声波。例如，早在1936年，L.W.布劳等人的一种方法获得了专利，其美国专利号为2，054，067，它利用由地震爆破冲击造成的地表附近的阻抗调制来产生可以检测到的电磁响应。从本质上讲，在地表附近的地下结构分层若干个具有不同密度的岩层。一个地震爆破冲击会使具有特定组成结构的每一岩层按其密度(也就是它的孔隙结构)进行调制。这样，在特定位置检测到的电磁场(它与电磁场内的阻抗调制成正比)便指出了在那个具体位置上具有不同密度的各岩层的厚度。在2054067号专利中所描述的技术并没有广泛地商品化(如果说有也是极少的)，这可能是因为它只能用于地表附近很浅的深度，而对于石油和天然气勘探中主要感兴趣的任何较大的深度这种方法却不适用。布劳等人的这项早期工作在于测量由于地振动引起的地层阻抗调制效应，其作法是在地下通过电流(或施加电压)然后测量该电流的调制效应(或结果电压的调制效应)。如下面将证明的那样，该方法与本文描述的作法有显著的不同，其根本原因是后者不需在地下或地表加电流。已经用于探测某些矿藏的另一种技术利用一个连续波振动源，由于压电效应该振动源在矿藏中会感应出电压。在这种情况下，地震波使类似石英那样的压电构造发生变形，从而被极化，并辐射出电磁波。这里不涉及任何流体。这种技术利用了较高的频率，所以只限于很短的穿透深度，而且只能用于探测有限的几种显示出压电效应特性的矿藏。为发展与标准地震声波技术不同的其他技术的若干最有意义的尝试之一是由W.O.Bazhaw等人在美国专利2，354，659号中描述的。该专利发布于1944年8月1日。根据这一方法，一个向下传播的地震爆破冲击会遇到地下构造中在一层气体下面的一层液体，并使液体迅速上升到可能是多孔的含气层中。由于这些液体(油或水)会比较缓慢地稳定下来，这种缓慢向下的液体运动会在埋于地表下并与适当的电子放大器及记录器相连的两电极之间的路径上感应出电流变化。如果没有液体存在，便没有电流变化，如果存在液体，便会出现电流变化，其变化大小取决于液体及构造各自的参数。在爆炸冲击之后直至达到平衡之间的一个相当长时间内，这种变化能作为直流电压被测量出来。尽管此法与布劳等人的方法不同，但该项技术所涉及的作法只能应用于很浅的深度，因此几乎没有实际的商业应用。这是因为(1)直流电压不能象电磁波那样传播，所以只能用于较浅的深度，(2)很低的频率，实质上是直流，波长很长，这意味着深度分辨力极差。将会看到，与这种情况相反，本文所描述的方法保持了地震波的频率特征。根据本申请者的专利技术，震电勘探(或称为ESP)所要求的基本物理过程在于地震能量能够转换成显著大小的电磁能量。尽管有几种可能的理论转换机制可能引起所观测到的现象，例如上面讨论过的阻抗调制、自然电位(spontaneous potentials)以及电毛细管现象(elactrocapillarity)，但是能够最好地解释申请者的观测结果并在应用本文所描述的方法时有用处的理论是所谓“冲流电位(streaming potential)”(＊)。由地震波能量到电磁能量的这种转换模式看来是分析多孔岩石构造中存在流体运动时所发生情况的最有效的理论，并且当存在至少两种不溶混流体(如油和水或气和水)时这种现象最显著。这种现象也存在于有高渗透力的岩石构造中，在这种构造中有孔隙流体。从本质上说，根据这一理论，在流体与固体构造的多孔表面之间有分子化学键吸引，与声波波前接触的流体发生快速运动会使这种化学键变形或断开，结果以偶极子方式引起电磁响应。M.A.Biot在文章中描述过伴随地震波压强梯度的流体运动，他的文章发表在1956年和1962年的美国声学协会杂志上，分别在第28卷第168页和34卷第1254页。其他人，如J.O.Bockris和A.K.N.Raddy，做过冲流电位实验并在1973年前后报告了他们的发现，但至今这种效应还没有应用于象这里提出的震电勘探法。所以，本专利技术的一个特点正是在震电勘探中应用“冲流电位”效应，借以产生一个可以检测到的电磁场，由此能够直接揭示出是否存在两种不溶混流体(如油和水或气和水)或者在高渗透力构造中的孔隙空间里是否存在某种流体。正如前面指出的，本专利技术涉及震电数据的获取方法，并在本文中有时称为震电勘探或ESP。震电勘探与运用电磁式检波器是可以区分开的，电磁式检波器在地面上检测反射地震波(或者说声波)的存在。尽管首次研究电磁式检波器是在1950年之前，它们的运用并没有导致震电勘探法的诞生。在ESP数据和地震数据之间有本质的区别。地震数据只揭示出与两个不同岩石区域之间的弹性差异有关的构造信息。它没有揭示出任何信息来指出所研究区域存在哪种岩石或在其孔隙中间存在什么。与此相反，ESP只用于所研究地层里的孔隙空间中存在可流动的导电水的地方或者有水与碳氢化合物混合在一起的地方。所以很清楚，ESP不是地震学的一个特例，而是与其有本质的区别。ESP对孔隙流体的类型敏感这一事实是ESP可用性的根源。所以，本专利技术的另一个特点是它以改进了的方式来检验所研究的岩层里孔隙空间中可流动的导电水的存在，或者水与碳氢化合物混合体的存在。这里描述的技术用于多孔地下岩层中存在两种不溶混流体或在高渗透力岩层的孔隙空间中存在流体的震电探测。其操作过程要产生一个地震冲击，例如采用黄色炸药爆炸、锤击或其他类似方法，以传统方式在地面或接近地面的一个或多个震源处产生地震冲击。或者，震源也可以放在较浅的或者甚至较深的(即穿透地层的)井孔中。这样产生的地震波(或者说声波)的波前面向前传播穿过地下的地层，直至遇到存在上面描述的可探测地层之一。在这个地层处，存在于岩石孔隙空间的一种或几种流体便会显著地运动，于是由于“冲流电位”效应造成(或者说诱发)出电磁响应。在有两种流体的情况下，有显著体积的流体将相对于多孔岩层迅速移动，从而在与固体表面相邻的导电流体组分中造成瞬时的以垂直向占优势的偶极子。在单一导电流体的情况下，有显著体积的流体将相对于多孔岩层迅速移动，在导电流体被吸引到固体上的地方也会造成瞬时的以垂直向占优势的偶极子。由这个偶极子发射出来的电磁辐射，其效果是一种以光速传播的波，它穿过地下的地层返回地面，穿过了反射点和检测点之间的岩石物质。在地面，一个适当的检测器对这种电磁场作出响应。适当的检测器主要是电子检测器，尽管磁传感器也能使用。业已发现本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于检测多孔地下岩层中存在的两种不溶混流体的震电勘探方法，它包括：　　在震源处产生地震冲击，由此产生的声波波前遇到的多孔地下岩层区域在其共同的孔隙空间里包含至少两种不溶混流体，并在所述区域产生一个放大的电磁信号从所述区域以光速向外传播；以及　　检测这个放大了的电磁信号，作为在所述区域周围可能存在碳氢化合物贮藏的一种指示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿瑟霍华德汤普森，
申请(专利权)人：埃克森生产研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]