基于总磁场测量的近海烃电磁勘探方法和设备技术

描述了一种用于近海烃电磁勘探的系统。该系统包括产生电磁能量并将电流注入浸没的垂直电缆的发射机。由总磁场磁力计或梯度仪测量在当前介质中由该电流生成的电磁场。所测量的响应对目标的电阻率敏感，用来寻找以及确认烃藏。还描述了一种用于近海烃电磁勘探的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
描述了一种近海烃(hydrocarbon)电磁勘探的系统。该系统包括产生电磁能并将电流注入垂直淹没的电缆的发射机。通过磁力计或梯度仪测量在当前介质中由该电流产生的电磁场。该系统的主要部件是总场磁力计或梯度仪，总场磁力计或梯度仪在海底上测量由注入至淹没在海水中的或从船上垂下来的垂直电缆的电流的陡梢(sharp-termination) 脉冲感应的底层响应。所测量到的响应对地下结构的电阻率敏感，用来寻找和确认烃藏。
技术介绍
当前，用于烃勘探的可控源电磁(CSEM)方法的分析(参见以下专利或出版物清单)表示这些方法可以被分为两组。第一组方法，也就是SBL、MTEM、CSEMI以及其他，这组方法是基于激发电磁场_感应和对地-电流(galvanic-in the ground)这两种模式的水平发射电流的应用。例如参见 Srnka 的专利 US 4617518 和 US 6522146，Tasci 的专利 US 5563513，Eidesmo 等的专利 US 0027130、US 0052685、US0048105、US 6859038、US 6864684和 US 6628119, MacGregor 等的专利 US 2006132137，Wright 等的专利 EP 1425612，MacGregor 和 Sinha 的专利 WO 03/048812，MacGregor 等的专利 WO 2004049008、GB 2395563 以及 AU2003^55。电磁响应由置于海床上的电或磁传感器来记录(见Conti等的专利US 6842006)。感应模式的这种配置比电流模式更集中；同时，在电流模式中包含电阻烃藏的主要信息。这种原理特征基本上限制了属于第一组的方法的调查的深度和分辨率(resolution)。另外，这些方法要求电和磁的传感器的方位，这就使测量变得复杂，增加了电磁噪声并降低了该方法的效率。第二组方法(MOSES,TEMP-0EL) (Edwards 等 1981，1985，1986 ；Barsukov 等 2007) 是基于垂直发射和/或接收电流的并仅使用电磁场电流模式的测量。这组方法提供最大的分辨率和调查的深度；然而，与第一组方法相比，第二组方法甚至更敏感于传感器的方位。 传感器的方位的不准确(倾斜)能够导致错误的结果，这就使这些方法需要特殊测量，使测量设备复杂。MacGregor等(US 0309346 Al 12/2008)描述了当通过使用现有方法测量电磁场的分量时会出现的困难。为解决这些困难，MacGregor等(US 0309346 Al 12/2008)已经申请了一种用于测量电磁场的“倾斜的”分量，后续重新计算为水平和垂直分量以使感应和电流模式分开的特定的探测器的专利。但是这种方法因为电流模式小于感应模式数倍并且被确定为包含感应和电流模式的两个大分量相减的结果而造成相当大的错误。另外，在大多数用于测量电场的CSEM方法中使用的电极具有漂移和噪声并将额外的噪声引入海洋电磁测量，特别在浅水条件下。本专利技术避免了这个问题并提供了与当前顶级的TEMP-OEL方法相同的烃勘探的深度和分辨率
技术实现思路
根据本专利技术提出的方法通过弱依赖倾斜并同时保持最先进的TEMP-OEL方法的优点的总场磁力计进行总磁场测量。具有光泵激(optical pumping)的磁力计或梯度计可以被用于此目的。当以由外加到垂直发射机电缆的电流产生的电磁场的电流模式的形式测量介质响应时通过使用总场磁力计或总场梯度计实现本方法的这些特征。这样的测量通过发射机 (线)和接收机(磁力计/梯度计)的特定安装是可能的。众所周知的，总场磁力计测量投影到总地磁场向量？的方向上的模量。图1中示出了描述地磁场强度的要素总强度(T)、水平分量(H)、垂直分量(Z)， 以及水平强度的北⑴和东⑴分量。描述了场方向的要素是磁偏角⑶和倾角(I)。与要素值相关的原理等式如下T = (X2+Y2+Z2)1/2 = (Η2+Ζ2)1/2 (1)其中，H= Tcos(I)，Z = Tsin(I)，X = Hcos(D)，Y = Hsin(D)在本专利技术中提出的垂直电流被用作电磁场的可控源仅在横向统一的截面中激发电磁场的电流模式。该模式仅具有方位角磁场分量而没有垂直磁场分量。意味着在接收机位置的任意点P如果在该点的磁偏角⑶和倾角(I)已知则能够重建磁场响应。见图1。在地球表面或内部的任意点电磁探深能够足够准确计算磁偏角(D)和倾角(I)， 对任意日期，使用国际地磁参考场模型(例如IGRF-10)。最有效的设置是当测量点Pe位于赤道平面时(赤道平面是与垂直发射机线相一致并与局部磁子午线(LMM)垂直平面)。这样的设置被称作“赤道设置”。在这种情况下信号最大并沿着LMM定向。在位于水平平面并在LMM上的Pm点，由垂直电流Lz产生的方位(azimuth)磁场等于0，并且在Pm点的测量给出总场的变化；该场能够被用于估测地磁变化以及校正在赤道Pe 点测量的信号。本专利技术的主要特征如下本专利技术提供了通过总场磁力计和/或梯度计用于确定介质的响应的装配，与其他 CSEM方法不同，该方法对与传感器的倾斜不敏感。本专利技术提供了用于基于通过总场磁力计和总场梯度计的电流模式场的测量，在假设或已知包含地下烃藏的结构中的嵌入海底以下的电阻目标的电磁勘探方法和设备。本专利技术还提供了在由总场磁力计和总场梯度计测量的磁场的电流模式测量确定的转变和ID反演响应的基础上在水平和垂直方向构造储存库几何体的电阻率P (x, y, h) 的综合图像的方法。在第一实施方式中，包含被布置在海底上赤道点Pe的总场磁力计的至少一个接收机进行由垂直发射机电流在介质中激发的磁场的测量。在第二实施方式中，被固定在被认为或已知包含烃藏的区域某处的发射机，将电流注入淹没在海水中的垂直电缆。该发射机能够运行在频域或时域中。根据具体方案，固定在海底赤道点Pe和子午线点Pm的多个接收机完全同步地测量由垂直发射机电流在介质中激发的总磁场的模量。子午线点被用作抑制自然磁噪声的参考点。在第三实施方式中，总场磁力计或总场梯度计的磁场的模量的测量被用于结构响应以及后续的结构转变、反演以及烃藏的3D成像的确定。在近域(0<R<< (2 JitPa/μ ο)1/2实施模量的测量，其中t是关闭发射机电流的最近的脉冲之后的时间延迟；μ Q = l(TH/m;以及Pa是当发射机电流被关闭时在脉冲之间的时间间隔中底层的视在电阻率。在第一方面，本专利技术更具体涉及一种用于海底下面的烃藏的电磁勘测系统，特征在于该系统包括多个接收机，分布在所述海底，每个所述接收机设置有包括总场磁力计的记录设备，其中所述总场磁力计被布置为确定对由被淹没在大量水中的垂直发射机电缆上的电流在介质中提供的电磁场的介质响应；可控源电磁发射机，连接到所述垂直发射机电缆，该可控源电磁发射机被布置为被淹没在所述大量水中并被布置为提供交变磁场；以及信号处理装置，被布置为接收并处理来自每个所述接收机的信号，所述信号特征在于至少部分在于储存库的视在电阻率和总电阻。该系统可以包括以下可替换的实施方式的一个或多个每个所述接收机可以包括被布置为与所述总场磁力计和所述发射机同步工作的电阻计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.03.20 NO 20091179;2010.03.12 NO 201003531.一种用于海底下面的烃藏的电磁勘测系统，其特征在于，该系统包括多个接收机(P)，分布在所述海底，每个所述接收机(P)设置有包括总场磁力计的记录设备，其中所述总场磁力计被布置为确定对由被淹没在大量水中的垂直发射机电缆(L)上的电流在介质中提供的电磁场的介质响应；可控源电磁发射机，连接到所述垂直发射机电缆(L)，所述垂直发射机电缆(L)被布置为淹没在所述大量水中并被布置为提供交变磁场；以及信号处理装置，被布置为接收并处理来自每个所述接收机(P)的信号，所述信号特征至少部分在于储存库的视在电阻率和总电阻。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述接收机(P)包括被布置为与所述总场磁力计和所述发射机同步工作的电阻计。3.根据权利要求1和2中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，每个所述总场磁力计(P)设置有定时设备，该定时设备能够被装在磁力计外壳内，并且该定时设备被布置为对全部所述接收机(P)、梯度测量的同步以及信号处理和堆栈中的使用提供准确定时信号。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述定时设备是能够产生准确定时信号的任意设备。5.根据权利要求3-4中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述定时设备是晶体振荡器。6.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述发射机包括安装在船上的垂直电缆(L)，并且所述发射机被布置为与所述接收机(P) —起从在被认为或已知包含地下烃藏的结构上的一个位置移动到另一个位置。7.根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，全部所述接收机(P) 从所述发射机电缆(L)开始并且在所述发射机电缆(L)周围等距离布置。8.根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，全部所述接收机 (Pffl)沿着穿过局部磁子午线的方向上的所述垂直发射机电缆的线布置在所述海底上，就是说，以子午线设置。9.根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，全部所述接收机 (Pe)沿着穿过垂直于所述局部磁子午线的方向上的所述垂直发射机电缆(L)的线布置在所述海底上，就是说，以赤道设置。10.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，全部所述接收机 (P)被布置为与所述发射机同步工作。11.根据权利要求1-10中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，全部所述接收机 (P)被布置为测量所述总磁场，并且某些所述接收机(P)对被布置为测量所述总磁场的差异，就是说，充当梯度计用，每对所述接收机(P)中的一个接收机(Pe)属于赤道设置而另一个接收机(Pm)属于子午线设置。12.根据权利要求1-11中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述发射机被布置为以所选择的频率发射电磁场，该所选择的频率被布置为提供对磁场强度的可靠测量， 该磁场强度具有足够的当所述结构包含有储存库时和当所述结构不包含储存库时用于区分信号响应的准确度。13.根据权利要求1-12中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，结合所述电磁场频率、发射能量的强度以及所述大量水的期望的电性能、所述结构以及所述储存库来选择在所述发射机电缆(L)与任意一个所述接收机(P)之间的水平距离(位移)。14.根据权利要求1-13中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述发射机被布置为发射具有陡梢的间歇电流脉冲，以及在所述海底上的所述接收机(P)被布置为在两个连续的电流脉冲之间的时滞期间产生所述介质响应的测量。15.根据权利要求1-11和14中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，结合所述发射能量的强度以及所述大量水的期望电性能、在正被测量的地区的所述结构和所述储存库来选择在所述发射机电缆(L)与任意一个所述接收机(P)之间的水平距离(位移)、所述电流脉冲的持续时间以及在所述电流脉冲之间的时滞，以a)满足近区条件Α >Α《0/Α的有效性，其中R是所述距离(位移)，t是从关闭所述发射机之后的时刻开始计算的时间延迟，l·^ = 4 π 10_7H/m，以及P a(t)是对于时间延迟t 底层的视在电阻率，以及b)对于当储存库存在的情况相比于当储存库不存在的情况提供磁场强...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·K·谢斯塔德，P·巴尔苏科夫，E·B·法因贝格，
申请(专利权)人：先进烃绘制公司，
类型：发明
国别省市：