用于确定接收机方位的方法技术

一种用于完整地指定在电磁勘探中被下放到海洋底部的电磁接收机的方位的方法。勘探数据被挑选，剔除带长偏移的噪音数据，和带短偏移的所述接收机已饱和情况下的数据（６１）。一种模型被开发，其包含：在三维完整地指定所述接收机方位的三个独立的接收机方位角；和包含水层且可能包含空气层的地电阻率模型（６２）。而后，被应用到所述模型和被挑选出数据的麦克斯韦方程组被反演以确定所述接收机方位（６３）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【0001】本申请要求于2005年7月22日提交的第60/701,817号美国临时申请的权益。
【0002】本专利技术一般涉及包括储油层划分的地球物理勘探领域，更具体地，涉及用于地球物理学应用的受控源电磁勘测。特别地，本专利技术是用于确定电磁接收机方位的方法。专利技术背景【0003】海洋受控源电磁(“CSEM”)探测方法使用人造源生成电磁(EM)波并将若干接收机部署在海底以记录电磁信号。被记录的电磁信号被分析，以推断海底结构和/或确定例如储油层这种特定结构的自然状态。图1示出CSEM设备的典型配置，其中水平电偶极子(HED)源11被水底12上面的船拖拽，在所述水底12上放置若干接收机13。此技术已被应用于碳氢化合物和矿物探测，也被应用于例如建筑学和环境及地质工程的其他领域。【0004】目前，接收机自由下落到海底，所以它们的方位未知。需要接收机方位以确定在接受机位置测量的三维EM场向量。之后被测量的场分解为若干优选方向(譬如并行线、交叉线和垂直)中的分量用于分析、反演和解释。当接收机由于不准确的接收机方位而不能被定向到那些优选方向时，对分解后的分量的影响可能是显著的。所以接收机方位的确定可能显著影响数据解释。本专利技术提供确定接收机方位的技术。【0005】为了完整地测量三维EM场，接收机需要被装配三条互相垂直的天线用于电场和三个互相垂直的磁传感器用于磁场。三个角度对于惟一定义接收机方位是必要的且足够的。这三个角度建立起测量坐标和接收机坐标之间的关系。许多方式可被使用以在测量坐标中定义接收机方位。-->它们是等价的并且可被互相转换。一种定义接收机方位的方式是使用方位角和倾斜用于两个水平通道(图2)。在图2中，(X，Y，Z)被假定为如下测量坐标，其中X定向为大地的东方，Y为大地的北方，Z为上方。(X，Y，Z)是接收机坐标和指定的“东方”、“北方”和垂直通道。(X’，Y’，Z’)和(X”，Y”，Z”)是辅助坐标以帮助在(X，Y，Z)与(X，Y，Z)之间变换坐标。X’是X在水平面XY上的投影，而Y”是Y的投影。通过这些设置，接收机方位角(α)被定义为Y与Y’之间的角，东通道倾斜角(β)是X’与X之间的角，北通道倾斜角(γ)是Y”与Y之间的角。【0006】目前，已知许多方法用于确定接收机方位。一种方法是直接测量接收机方位。用于海洋CSEM接收机的现有直接测量系统有可靠性问题。即使这种系统可用，一种替代方法在一些情况中仍是必要的：譬如，1)当直接测量系统出故障时；2)当由于海底上的长电天线弯曲而造成该测量系统不对准电极/磁传感器的方向时。【0007】又一种方法是偏振分析，其被公开于Behrens，J.P.(2005)，“TheDetection of Electrical Anisotropy in 35 Ma Pacific Lithosphere：Results froma Marine Controlled-Source Electromagnetic Survey and Implications forHydration of the Upper Mantle，”Ph.D.Thesis，University of California，SanDiego(2005)。同样可参见Constable and Cox的“Marine controlled sourceelectromagnetic sounding 2：The PEGASUS experiment，”Journal ofGeophysical Research 101，5519-5530(1996)。该方法基于以下事实：假如发射机被直接拖向接收机，当接收机天线在发射机的方向(即偏振椭圆的长轴)上时，由接收机记录的信号的EM场振幅被最大化。偏振分析是用于早期海洋CSEM工作以在后续数据处理中确定接收机方位角的首要方法。该方法需要在每个接收机上方被直接拖动的至少一条拖绳。由此方法提供的接收机方位角的精确性不是很高。接收机方位角中的平均误差对于来自具有动态定位系统的船只的现场数据是大于5度的。其对于险恶天气条件下不具有动力定位系统的船可能会更糟糕。【0008】Behrens同样提议使用由不同接收机记录的自然EM信号中的一致性和相关性来确定相对方位角。开发此方法用于不具有直接在上方拖动-->的拖绳的接收机，以补充偏振分析。该方法确定两个接收机之间的相对方位角度。为了找到接收机方位角，该方法要求参考接收机的方位角是已知的。成功使用此方法依赖于高质量自然信号是否被两个接收机都记录。此方法的精确性通常低于偏振分析的精确性。【0009】在“E020：Inversion of SBL data acquired in shallow waters，”EAGE66th Conference&Exihibiton-Paris，France，June 7-10(2004)中，R.Mittet等人使用反演来确定接收机方位角。此方法克服偏振分析和使用自然EM信号的方法这两者的局限性。所有这三种方法虽然都被广泛使用，但只针对接收机方位角，却没有公开如何惟一确定接收机方位，即两水平通道的方位角和倾斜角。忽略接收机的其他两个角的原因至少有三个：(1)数据解释主要集中于(并且数据测量可限制为)并行线式(意为沿着拖动方向)电分量，如果海底不是很陡，所述电分量通常不被倾斜角影响很多；(2)垂直电分量或者不被测量或者在数据解释中不被充分利用；(3)没有可靠并精确的方法可用于确定接收机方位。因为海底通常是平的，所以两个倾斜角通常较小(＜10度)。三个原因明显彼此不完全独立。【0010】除以上详述的三个原因之外，对甚至小接收机倾斜角的CSEM结果的可能影响的程度可能不会被察觉。接收机方位角对三个电分量的作用在本专利技术过程中被模拟，并可见于图3-5中。用在生成这三幅图的模型计算中的源和接收机几何构型取自实际的现场勘探。电阻率模型是具有125m水深的分层大地模型。拖绳方向是从大地北方顺时针265.57度。在建模中，接收机(方位角，图2中的α)与拖绳(并行线方向)偏移(δα)是15度，并行线式天线倾斜角(β)是向上5度，交叉线式倾斜角(γ)是向下3度。建模频率是0.25Hz。在这三幅图的每一个中，实线表示对准的、水平接收机，圆表示具有δα＝15°的水平接收机，+号表示具有β＝5°和γ＝-3°倾斜角的对准的接收机，虚线表示未对准的、倾斜接收机。与理想情况(与拖绳对准的水平接收机，即所有三个角δα、β和γ都为零)相比较，那些图显示虽然方位角比倾斜角(尤其对交叉分量)对两个水平(并行线式和交叉线式)通道具有大得多的影响，但倾斜角对垂直分量Ez具有更大的影响。这些影响可能是显著的，譬如，对此示例(图4和5)-->的交叉和垂直分量在量值上的影响为大约一个量级。此示例清晰地表明确定所有三个角度的重要性。接收机方位角无法单独惟一定义部署于海底的接收机方位。【0011】总之，需要一种确定接收机方位的技术，其可被使用，而对发射机和接收机几何构型没有任何限制。本专利技术满足此需要。
技术实现思路
【0012】在一个实施例中，本专利技术是用于确定三个独立角度的计算机实现方法，所述三个独立的角度指定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定三个独立角的计算机实现的方法，所述三个独立角指定在海洋电磁勘探中的电磁接收机的方位，该方法包括：（ａ）根据包括信噪比和失真度的标准选择勘探数据；（ｂ）创建表示勘探的源－接收机几何构型和用于电信号传输的介质的模型，所述模型包含三个接收机方位角、电阻率模型以及电磁源（发射机）和接收机参数；和（ｃ）将所述模型和所选勘探数据作为输入信息并且所述三个方位角作为未知量，求解麦克斯韦电磁场方程组，所述解通过迭代数值反演实现。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-7-22 60/701,8171.一种用于确定三个独立角的计算机实现的方法，所述三个独立角指定在海洋电磁勘探中的电磁接收机的方位，该方法包括：(a)根据包括信噪比和失真度的标准选择勘探数据；(b)创建表示勘探的源-接收机几何构型和用于电信号传输的介质的模型，所述模型包含三个接收机方位角、电阻率模型以及电磁源(发射机)和接收机参数；和(c)将所述模型和所选勘探数据作为输入信息并且所述三个方位角作为未知量，求解麦克斯韦电磁场方程组，所述解通过迭代数值反演实现。2.根据权利要求1所述的方法，其中至少在通过反演步骤的所述求解之前，所述勘探数据被变换到频域。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述变换是通过傅立叶变换的。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述源-接收机几何构型包括所述电磁源(发射机)的角取向以及接收机和发射机的坐标。5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：(d)修正所述模型以包括经计算的接收机方位角并将电阻率作为所述未知量来重复所述反演步骤；和(e)将所述模型的电阻率值更新为在前一步骤中计算出的电阻率值，来重复步骤(c)。6.根据权利要求1所述的方法，其中作为模型位置的函数的电阻率被处理为附加未知量并在所述反演步骤中被求解。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述模型从由一维模型、二维模型和三维模型所组成的组中选出。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述所选勘探数据包括至少一个并行线式电磁场分量、至少一个交叉线式电磁场分量和至少一个垂直电磁场分量的测量值。9.根据权利要求2所述的方法，其中所述所选勘探数据从由振幅数据、相位数据以及振幅和相位数据所组成的组中选出。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述反演通过将目标函数最小化而执行。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述目标函数是目标函数objectfunction=||W‾‾d-W‾‾G‾&O...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕新友，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]