用于使用电磁测量来确定电阻率各向异性的方法技术

本发明专利技术涉及用于使用电磁测量来确定电阻率各向异性的方法。一种用于确定地下岩层的电阻率各向异性的方法，包括：将瞬变电磁场传递到地下岩层中。在离传递位置的多个偏移处测量地层的电磁响应。对于每个偏移，确定自传递开始的脉冲响应峰值的到达时间，以使得该响应与地下水平和垂直电阻率有关。对于每个偏移，确定自传递开始的某一时间处的地层阶跃响应，选择所述时间以使得该阶跃响应基本上仅与平均电阻率有关。使用脉冲响应峰值的到达时间以及阶跃响应的后期时间值来确定电阻率各向异性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及地球地下地层(formation)的电磁勘探领域。更特别地，本发 明涉及用于使用电磁测量来确定地下地层中的电阻率各向异性的方法。
技术介绍
除了别的用途之外，电磁勘探还用于确定地球地下含烃结构的存在。通常通过确 定地下高电阻率的存在来推断含烃结构的存在，因为高电阻率与孔隙中置有烃的地下地层 相关联。电磁勘探包括所谓的“可控源”勘探技术。可控源电磁勘探技术包括当这种勘探 在陆地上进行时，将电流或磁场传递(impart)到地球中，或者当这种勘探在海洋环境中进 行时，将所述电流或磁场传递到水底部(海底)下面的沉积物中。该技术包括测量置于地 球表面处、海底上或者在水中选择的深度处的电极、天线和/或磁强计中感应的电压和/或 磁场。通过由(经过海洋勘探中的水底部)传递到地球地下的电流和/或磁场产生的电磁 场与地下地球地层的相互作用来感应电压和/或磁场。本领域已知的海洋控制源电磁勘探包括通过将来自通常置于勘探船上的源的电 流施加于由该勘探船牵引的偶极电极来将交流电传递到水底部下面的沉积物中。偶极电极 通常是在其上具有处于所选择的间隔(有时为300米到1000米或更多)的两个电极的绝缘 电力电缆。交流电具有一个或多个所选择的频率，通常在大约0.1到IOOHz的范围内。多 个探测器电极被置于水底部的间隔位置处，并且探测器电极连接到记录在各对这样的电极 两端感应的电压的设备。这种勘探被称为频域可控源电磁勘探。本领域已知的另一种地下地球地层电磁勘探的可控源技术是瞬变可控源电磁勘 探。在瞬变可控源电磁勘探中，当这种勘探在陆地上进行时，将电流或磁场传递到地球中， 或者当这种勘探在海洋环境中进行时，使用与上面解释的用于频域勘探的那些相类似的 电缆上的电极来将所述电流或磁场传递到水底部(海底)下面的沉积物中。电流可以是 直流电(DC)。通常相对于所选时间间隔期间的时间，使用置于如先前关于频域勘探所解 释的水底部上或陆地上或水柱中的电极，在一个或多个所选时间处，切换电流并且测量感 应电压。通过感应电压的时间和空间分布来推断地球地下的结构和组成。例如在标题为 Optimization of MTEM parameters 的国际专利申请公开 No. W02007/104949 Al 中描述了 t-CSEM勘探技术。根据感应电压的时间分布确定的特定参数之一是地下地层的电阻率。通过进行适 当空间分布的电磁响应测量，有可能生成地球地下中电阻率的空间分布的三维图像。本领域已知的用于使用电磁勘探测量来确定电阻率的空间分布的技术通常假设 电阻率是各向同性的，也就是说不管用于进行测量的电流流动方向如何在任何特定地下 岩层中的电阻率是相同的。然而，本领域已知一些岩层的电阻率是各向异性的。在从微观 (例如颗粒大小孔水连通性变化)到宏观(例如层压砂泥岩序列)的各种尺度中的一些岩 层中存在电阻率各向异性。例如参见授予Zhang等人的美国专利No. 6，643，589以及授予Tabarovsky等人的美国专利No. 7，269，515。前面这两个专利描述了用于从钻通地下岩层 的井眼(wellbore)内确定电阻率和电阻率各向异性的技术。然而，这种技术不适用于与对 上面所感兴趣的岩层进行的电磁勘探一起使用。存在对计及电阻率各向异性的电磁勘探技 术的需要。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面的用于确定地下岩层的电阻率各向异性的方法包括将瞬 变电磁场传递到地下岩层中。在离传递位置的多个偏移处测量地层的电磁响应。对于每个 偏移，确定自传递开始的脉冲响应峰值的到达时间，以使得该响应与地下水平和垂直电阻 率有关。对于每个偏移，确定自传递开始的某一时间处的地层阶跃响应，选择所述时间以使 得该阶跃响应基本上仅与平均(mean)电阻率有关。脉冲响应峰值的到达时间以及阶跃响 应的后期(late)时间值被用来确定电阻率各向异性。根据下面的描述和权利要求，本专利技术的其它方面和优点将显而易见。附图说明图1示出与本专利技术一起使用的用于采集电磁测量的示例系统。图2示出具有所选择的各向异性系数的地下岩层的电阻率的三层模型。图3示出关于图2所示模型地层的偏移的视各向异性系数的图。图4示出地下地层对瞬变电磁场的示例后期时间“阶跃响应”。图5示出对瞬变电磁场的示例地层脉冲响应。图6示出可编程计算机和计算机可读介质。具体实施例方式图1示出根据本专利技术的可以采集用于处理的瞬变可控源电磁勘探信号的示例海 洋电磁勘探系统。勘探系统可以包括沿着水体12 (例如湖或大海)的表面12A移动的勘探 船10。该船10可以包括在其上的用于传递电流的装备，为了方便将它们称为“记录系统” 并且通常以14示出，或用于生成要被传递到水12底部下面的地层24的电磁场并且用于记 录响应于所传递的电磁场而进行的测量的发射机。该记录系统14可以包括确定船10的大 地位置的导航设备(为了清楚说明一个也没有单独示出)。该船10还可以包括用于确定 一个或多个电磁发射机和接收机(将在下面描述)、将电流传递到(一个或多个)发射机的 设备的大地位置和/或航向的装备；以及用于记录由所述一个或多个电磁接收机探测的信 号的数据存储装备。本示例中的电磁发射机可以是偶极电极，其被示为沿着船10牵引的电力电缆16 布置的16A、16B处的一对电极。在所选择的时间，记录系统14可以使电流流过电极16A、 16B。电流优选地被配置成在水底部12B下面的地层24中感应出瞬变电磁场。这种电流的 示例包括切换的直流电，其中电流可以被接通、断开、反转极性、或以诸如伪随机二进制序 列(“PRBS”)或其它编码序列之类的切换事件的扩展集合切换。在本示例中，船10可以牵引一个或多个接收机电缆18，在所述接收机电缆18上 具有在沿着电缆以间隔位置布置的多个电磁接收机，例如偶极电极18A、18B。该偶极电极18A、18B将具有传过它们的电压，所述电压与响应于所传递的电磁场而从地层24发出的电 磁场的电场分量的振幅有关。如上面所解释的那样，船10上的记录系统14可以包括用于 记录由电极18A、18B生成的信号的设备。通常相对于参考时间(例如发射机电流中的电流 切换事件)来为每个接收机响应的记录编索引。诸如磁场传感器(例如磁强计)或测流计 之类的传感器17可以如所示出的那样靠近发射机布置，并且可以用于测量与流过发射机 的电流量有关的参数。在本示例中，作为对船10牵引的接收机电缆18的代替或者除了船10牵引的接收 机电缆18之外，水底部接收机电缆20可以沿着水12底部布置，并且可以包括多个接收机， 例如与牵引电缆上的偶极电极18A、18B类似配置的偶极电极20A、20B。该电极20A、20B可 以与水表面12A附近或水底部上的可以记录电极20A、20B探测到的信号的记录浮标22或 类似设备进行信号通信。本领域技术人员将会认识到本专利技术在范围上不限于图1所示的发射机和接收机 设备。作为对图1所示的偶极电极的代替或者除了图1所示的偶极电极之外，其它示例可 以使用线卷或线环以供发射机将时变磁场传递到地层24中。接收机电缆18、20可以包括 其它感测设备，例如磁强计、线环或线卷，以探测从地层24感应的电磁场的磁场分量。不管 在任何实施方式中所使用的接收机类型，电磁接收机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定地下岩层的电阻率各向异性的方法，包括：将瞬变电磁场传递到地下岩层中；在离传递位置的多个偏移处测量地层的电磁响应；对于每个偏移，确定自传递开始的脉冲响应峰值的到达时间，以使得该响应与地下水平和垂直电阻率有关；对于每个偏移，确定自传递开始的某一时间处的地层阶跃响应，选择所述时间以使得该阶跃响应基本上仅与平均电阻率有关；以及使用脉冲响应峰值的到达时间以及阶跃响应的后期时间值来确定电阻率各向异性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：BA霍布斯，D韦尔特米勒，
申请(专利权)人：PGS地球物理公司，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]