浅海电磁烃勘探的制作方法

专利名称：浅海电磁烃勘探的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁检测埋藏地质层的海洋地球物理学。本发明尤其 可用于确定在地震中指出的预期石油储层是否含油，还希望确定石油 储层的水平广度，以及确定石油储层的一些电特性的范围。深度，广 度、尤其是电特性可以提供有关是否可将储层中的油量与一般出现在 最多孔地下岩石中的无处不在的孔隙水区分开的重要信息。更具体地说，本发明涉及一种用于在海下生成极长波长电磁信号，以及检测海下电磁波的方法，如图la所示， 一些波向下行进、 沿着并穿过海下地质层向上。用在本发明中的这种极长波长电磁信号 类似于无线电波，但具有长得多的波长。由于或多或少带有盐水的岩 石的电阻率，电磁波在大海中和土地中衰减得非常厉害。频率越高， 衰减得越厉害。但是，给定强电磁源和非常灵敏的接收器，并且利用 低频，可以在接收器检测到穿过海水和土地行进的信号。 一般说来， 沉积层可在作为预期烃储层的深埋多孔地质层上面形成覆盖层。 一些 电磁波被预期烃储层反射， 一些波可能沿着预期烃储层折射。 一小部 分反射或折射的电磁能量将以电磁波的形式回到海底，并且可用电磁 天线测量。
背景技术：
几种地球物理和直接方法可以用于检测石油储层的存在。根据在 以前的勘测步骤中获得的知识量，可以以不同顺序使用这些应用方 法。磁力测定可以用于确定和测绘到沉积盆地下面的岩床的深度，并 且可以迅速和廉价地测量。重力测量可以描绘将具有正重力异常的火 山岩林和岩床，以及盐丘特征将在重力分布和图中显示负异常。由于 石油液体与它们取代的水相比具有较低密度，石油储层可显示负重力 异常，但这种特征通常不具有可直接检测到的明显大小，但在油田开 釆期间可以构成明显可测量的差异。重力测量结果也相当迅速地获 得，但与磁力测定相比要耗时得多。电磁勘探使用足以穿透海下地质层的波长的电磁信号。电磁波检 测可以在海底或在海水中进行。这样的电磁勘探可以用于描绘电阻率 比它们周围的地质层高或低的一些地质层。将发送器天线用在大海 中，以便发送穿过大海和地质层传播的电磁波。 一小部分折射和反射 的电磁能量将回到海底并可被检测。对检测信号加以分析，以指出含石油层。图la指出了这样的电磁勘探。地震勘探利用来自地震源的低频声波，这些波穿过大海和土地传 播到地震接收器。地震波的速度取决于它们穿过的岩石的密度和其它 机械特性以及波的传播模式，传播模式或者作为具有沿着地震能传播 线的粒子运动的压缩或"p"波，或者作为具有与地震能传播线垂直的 粒子运动的横向、切变或"s"波。海洋地震探测需要专用地震源和高灵 敏度地震接收器阵列，所述地震接收器阵列通常具有一条或多条带有 水听器的拖戋式地震拖缆或带有水听器和地音仪的海底电缆的形式， 并且，与重力测量相比，是耗时和昂贵得多的过程。海洋地震探测可 以提供高分辨率反射地震分布，所述高分辨率反射地震分布可以被处 理以示出地质结构的断面，潜在指示含油石油團闭，像背形并被不透 水沉积层覆盖的多孔沙层、或由断层垂直偏移的多孔沙层。但是，这 样描绘的潜在含石油层可能难以根据它们的地震速度来区分，因为含 油层的密度以及因此地震速度仅仅略微小于充水的相同层的地震速 度。但是，当在地震分布中找出潜在含石油层时，如下所述，可以使 用电磁勘探来确定指示水或石油的存在的地层的一些电特性。钻探是提供有关预期储层的地质信息的最终和最昂贵的方法。才艮 据重力、电磁和地震勘探和一般地质信息来进行潜在油田的评估。当 像重力测量和地震探测那样的上述一些或所有较不昂贵方法指示存 在石油储层时，确定并钻探最初勘探的位置或"野猫"洞。然后，如果 结果是肯定的，则钻探生产井。为了找出储层的水平广度的合理指示， 可以钻探所谓的评估或描绘井。问题陈述和本领域的现有技术海洋电磁地球物理学中的主要实际问题是，由于含有盐分，大海是导电的，具有大约0.3 0. 1的电导率。当电磁波穿过导电盐水传播 时，该电导率导致显著的信号衰减。此外，从海底并向下穿过整个覆 盖层的大部分岩石或多或少导电，具有可以从一般海水浸湿的松散多 孔海底沉积物的0.3变化到包含少量盐和少量离子迁移率的较坚固沉 积物的10 O.m的电导率。但是，含石油岩石的电特性明显不同于含 盐水岩石的电特性。含石油砂岩可具有大约20 - 300 Q.m的电导率。 在深水中，Ellingsrud等人在美国专利6717411中使用了相隔100-1000 m的拖戋式水平排列偶极电极对形式并使用1 Hz交流电的发送 器。指出传输的波长l处在如下范围内0.1s<=l<=5s，以及更优选地，0.5s <= 1 <= 2s,其中，l是穿过厚度s的覆盖层传输的波长。在所述例子中，厚 度s是800m，指出了80m<=l<=4000 m，更优选地， 400 m <= 1 <= 1600 m。用在Ellingsrud例子中的海深是1000 m,以及覆盖层的电阻率 是0.7O.m。对于优选指出的穿过覆盖层的波长 80m<=l<=4000 m,以及更优选地 400 m <=1<= 1600 m，这指出了如下频率范围 1100 Hz<=f<= 0.44 Hz，更优选地， 44 Hz <=f<= 2.7 Hz。Ellingsmd指出的优选波长不对应于如下指出的指出传输频率范围1 kHz <=f<= 0.01 Hz，更优选地， 20Hz<=f<=0.1 Hz，例如， 1 Hz。
EUingsrud例子中的实际使用频率是1 Hz，如果覆盖层的电阻率 是0.7am，则给出421 m的实际波长。当像EHingsrud例子中那样将发送器天线拖戈到海深1000 m的 海底附近时，由于海水的导电性，空气波不会造成显著问题。与本发 明有关的海深可以从大约50 m到大约350 m，比上述美国专利中的 浅得多。该深度甚至可以浅到20m或甚至10m。当使用大约0.5Hz 的频率时，可以相信，空气波会将是显著问题，请参见图4F，其中， 当在128m的水深测量时，含石油储层的归一化曲线中存在可忽略的 偏离。在本发明中，覆盖层的厚度可以在500和3000 m之间。也可 以考虑将本方法用于验证浅层气体的存在，像利用浅于500 m的深度 的浅层地震找到的甲烷或所谓的气态水化物。这样的气态水化物之所 以可以用浅层地震反映出来是因为它们的地震反射等高线或多或少 地遵循海底的等高线，但也可以利用指出更高电阻率的电磁方法来验 证。已知技术的一个缺点是使用了正弦波脉冲，该波是连续波，当在 实际上通过大海中的发送器天线或多或少短路的海洋发电机中生成 时难以维持。本发明将寻找更简单的信号源。发明内容对上述一些问題的一种解决方案是一种用于确定大海海底下面 的厚度s的覆盖地质层下面的海下含石油液体地层的电特性的方法， 该方法包含如下步骤在大海中安排一个或多个发送器天线，并在大海中安排一个或多 个电磁接收器，所述大海具有大约50 m到大约350 m的浅海深度；利用发送器天线来发送频率在大约0.01 Hz和大约0.10 Hz之间 的极低频率的一个或多个脉冲的电磁信号；使用与所述发送器具有偏移的所述接收器天线来接收由所述发 射电磁信号引起的传播电磁信号；分析来自具有大约1 km和大约12 km之间的偏移的接收器的所
述接收信号的一个或多个分量，所述信号是否与将在含水地层中发生 的相应信号明显不同，指示含石油液体地层。在本发明的优选实施例中，发射频率f= 0.01 Hz到1.10 Hz，优 选地大约0.02 Hz的矩形脉沖信号，所述矩形脉冲信号至少具有可在 所述偏移检测到的3*f谐波分量。本发明的其它优选实施例定义在所附权利要求书中。


本发明例示在只是用于例示目的的附图中。这些图形不应该被理 解为限制本发明的范围，本发明的范围只由所附权利要求书限定。图la例示了形成石油储层并具有大约500 m到3000 m的覆盖 层和大约50m到350 m的水深的沉积层的想《象地质断面。所述深度 甚至可以浅到20或10 m。船只拖曳水平排列的海洋电磁信号源。驶 入航段被称为曲线的"拖入"部分，发送器接近接收器，以及驶出航段 相应地被称为"拖出"。反射和折射电磁信号路径均被显示在发送器和 接收器之间。此外，在图la中还指出了用对数尺度示出的接收场的 水平分量。在近场中，电压可能极高，因此，建议在海底的接收器上 方大约50m到70m处拖曳发送器，否则，当发送器在接收器上方穿 过大海时，接收器可能由于强电磁场而被毁坏。图lb是根据图la的场设置而在单个接收器上方测量的电磁场的 简单例示。带有天线的单个接收器被零偏移地放在该图中。图2例示了在海底的一个站点上从在大海中发送AC电流的拖曳 式电磁发送器接收的信号的振幅的水平分量。发射频率是0.25 Hz。 信号相对于发送器源强度被归一化(V/m)/(Am)=V/Am2,并且是通常被称为"幅度"的源归 一化振幅。图3例示了归一化曲线，其中，像图la中那样的高电阻率的异 常地层(例如由于含有石油、带有普通电阻率的覆盖层)的信号振幅 曲线除以好像同一地层的石油被水取代而导致正常电阻率的相应信
号振幅曲线。沿着横坐标的偏移以km为单位给出。表示水的归一化 "水曲线"是基于含水储层的参考曲线，被赋予值l。图4a是发送频率为0.025 Hz (即周期为40 s )和水深为128 m 的水平同线(in-line)油田的归一化测量曲线。模型的厚度是电阻率 1 Q.m的大约1600 m覆盖层，以及模型的储层厚度是电阻率为80 Q.m 的大约100 m。对于或多或少带有水平含石油地层的当前情况下的烃 检测，认为同线响应比交叉线响应更重要。在像盐层那样岩石错综复 杂的区域中，交叉线响应可能更重要。图4b是发送频率为0.05 Hz，即，周期为20 s的相应归一化曲线。图4c是发送频率为0.10Hz,即，周期为10s的相应归一化曲线。 图4d是发送频率为0.20 Hz，给出5s周期的相应归一化曲线。 图4e代表0.25Hz，即，4s周期的相应曲线。 图4f代表0.5Hz,即，2s周期的曲线。图4g是0.25 Hz和深水(这里是1024 m )的归一化曲线。它与 示出0.25Hz和浅水条件(这里是128m)的相应曲线的图4e的副本 组合在同一页上。两种情况的一个主要差异是， 一部分浅水发射信号 将泄漏到空中，并将支配记录信号在较大偏移。图5a是北海中的Grane油田的地图。它大致描绘了储油层的储 油部分的轮廓。穿过地图指出来自2003年的南北走向电磁测线。图5b是对于0.25 Hz的发送频率在单个接收器Rxl2上接收的归 一化电幅度图。图5c示出了所有接收器的归一化电幅度的总图。橫坐标以米为 单位。编号为1到16的接收器沿着横坐标表示，并对应于如图5a所 示的分布线。在这个图中，从来自站点Rxl到Rxl6的每个登记值中 挑选一个特定源-接收器偏移的归一化电幅度。挑选的归一化场值的 偏移是5 km。假设5 km偏移登记值指示潜在含石油层在一半偏移距 离，即2.5km的电特性值。这个图的拖曳方向是从分布的北部开始。图6a是在2004年进行的穿过Grane油田的两条海底电测井线
的相应实测地图。图6b与图5c类似，但用于在2004年针对图6a所指的拖曳线2 所作的测量。图6c是Grane 2004测量的线2的单个接收器RxlO上接收的电 幅度图。发送信号是具有f-0.02Hz的基频，因此具有34、 5*f、 7*f 等的谐波频率的矩形脉冲。将曲线"O:含油层上方"与在储层外面的 参考站登记的信号"W:含水层上方"进行比较。显示的测量范围对于 站点RxlO以米为单位从3000 m到12000 m偏移，以及对于参考站 从3000 m到大约8000 m。纵轴以源归一化接收信号的对数振幅为单 位，从10"3'5V/Am2到1(T"V/Ain2。
具体实施方式
本发明是用于确定具有厚度s的地质层2的覆盖层2并具有在感 兴趣区内被大海4覆盖的海底3的海下含石油液体层1的电特性的方 法。该方法包含如下步骤将一个或多个电磁接收器8安排在所述大海4中。电磁接收器8 可以是由所需长度的横杆82支承的电极对，并携带保存在安排用于 支承所述天线横杆82的接收器舱80中的某种信号存储设备81。这样 的天线横杆82通常安排成正交对，并从正交对的同线分量中计算同 线信号。所述信号存储设备81应该配有用于记录登记如下所述的接 收信号12的实际时间的时钟。应该将一个或多个发送器天线9安排在大海4中。然后，将所述发送器天线9用于发送频率在0.01 Hz和0.10 Hz 之间的一个或多个脉冲11的电磁信号10。在本发明的该实施例中， 使用了 0.02 Hz的频率。可替代地，可以使用大于所述覆盖层2的厚 度s的5倍的波长l。以前，认为从所述发送器9传播到所述接收器8 的传播脉沖遮蔽了有关含石油地质储层1的所需信息，但浅海深度的 新模拟已经清楚地表明在中度偏移，甚至对于非常浅的水，检测信号 也会出现明显的增大或减小。
实现本发明的所述大海4的实际深度是10或20到400 m，更优 选地，50-350 m，以及最优选地，大约80m到大约300 m。这对应 于北海的实际深度。地球上的其它海域可能对应于其它深度。发射信号脉冲11的大量能量因海水、覆盖层的电阻率而被衰减 掉，仅最后会接收到一小部分能量。如下所述，倘若所述发送器具有 发射电磁信号的足够容量，由所述发射的电磁信号10引起的电磁信 号12传播一部分发射能量在偏移所述发送器9的所述接收器8明显 检测到。针对发送器9和接收器8之间的大约3 km到大约10 km之间的 偏移距离，分析所述检测信号12的一个或多个分量。可以预期，对 于这样的偏移，所述检测信号12将明显不同于将从相似但含水的地 层l检测到的相应信号12'，所述不同信号表示所述地层l)是含石油 液体的。拖曳方法根据本发明的方法，所述一个或多个接收器8被安排在所述海底 3上，以及所述最好一个发送器9由海洋船只5在所述大海4中拖曳， 海洋船只5可以是海面船只或是海下船只。可以在所述海底3上拖戈 所述发送器9，但为了在移动到必须非常灵敏的电接收器8附近时， 不使破坏性电流进入接收器8中，如果航线或多或少直接在接收器上 方，则发送器9可以在所述接收器8上方30到70m被拖曳。可替代 地，根据本发明的方法，可以在所述大海4中拖曳所述接收器8，所 述接收器被安排成单个被拖曳接收器8或安排在拖在海洋船只5后面 的电缆上的几个接收器8。根据本发明的可替代实施例，可以在所述海底3上拖曳所述接收器8。分析可以利用例示在图2中，尤其例示在图3和4中的归一化曲线中 的所述l-D模拟来对于所述检测信号12的振幅进行分析。l-D模型可 以基于钻孔周围的地质层的测量电阻率的单钻孔柱状图。在l-D模拟 中，可能没有各层之间的分界面的深度变化。在2-D模拟中，例如， 利用来自两个钻井的电阻率测量数据，可以引入各层的深度变化，以 便更好地匹配沿测量线的实际地质结构。图4f代表在128m海深处对于0.5Hz，即，2s周期的曲线。模 型中覆盖层的厚度是电阻率1 n.m的大约1600 m,以及模型的储层 厚度是80 n.m电阻率的100 m。这例示了与覆盖层的厚度相比在较 浅水处使用这样的高频率的一个主要问题源归一化振幅曲线中的响 应是可忽略的。这是模拟数据，实际数据将具有随深度的固有电阻率 变化，这可能将这样的小信号异常隐藏在噪声电平以下。在图4f上面，图4e代表对于相同海深的0.25Hz，即，4s周期 的曲线。可以看出，源归一化振幅中的明显所谓异常在归一化振幅曲 线中在2和3.5 km之间稍有增大，并从3.5 km开始归一化振幅显著 减小，并在大约4.8 km达到其0.80的明显最小值，并在大约8 km慢 慢返回到单位曲线。可以将该曲线描述成窄小正部后面跟随较大较宽 负部的失真小波。图4f的相应小波是相反的，并且非常不明显。图4d是发送频率为0.20 Hz，给出5s周期的相应归一化曲线。 深度与图4的其它模型一样128 m。现在负异常位移到从4 km开始， 振幅最小值更明显地呈现大约0.75的值并位移到5.5 km的更长偏移， 以及进一步在10km处反弹回去。在图4d、 4c和4b中用水平箭头指 出了与起点、最大值、单位相交和最小值相联系的偏移随频率下降而 增大。随着频率下降，可以进一步看出曲线的变化。图4c是发送频率 为0.10 Hz,即，周期为10 s的相应归一化曲线。源归一化振幅曲线 现在的小波正部分明显变宽和增大，从2km开始，在大约5.2km增 大到偏移源归一化振幅的大约1.28,并在大约6.5 km处掉到单位线以 下，达到比0.75更负的最小值。在图4d和4c中指出的效果可以从图4b中进一步看出，图4b 是深度相同的发送频率为0.05 Hz，即，周期为20 s的相应归一化曲 线。起点与0.10Hz—样在大约2km,但0.05Hz具有强得多的振幅，
在大约6.9 km的偏移增大到大于1.52，并在9.9 km处穿过单位线。 曲线的负部偏移成在10 km的偏移之外而未被计算。初步最强最大值例示在图4a中，图4a还是这样的发送频率为 0.025 Hz，即，周期为40 s和水深为128 m的水平同线油田的归一化 测量曲线。现在起点在大约2.2km，正部非常宽，并在归一化曲线强 到1.62,以及具有最大值的偏移出现在大约9.2km，负部即使存在， 也只能在远离10 km的地方找到。从利用大约0.025 Hz到大约0.25 Hz范围内的极低频率的计算源 归一化振幅曲线中可以看出，可以利用普通电阻率的覆盖层和浅海水 下面的高电阻率地层的模型来发现非常显著的异常。当从地震分析中 知道潜在含石油层的深度和厚度，而不是电阻率时，可以利用基于本 发明的方法来给出特定问题的答案。图4g是对于0.25Hz和深水(这里是1024 m)的归一化曲线。 它与示出0.25Hz和浅水条件(这里是128m)的相应曲线的图4e的 副本组合在同一页上。可以清楚地看出，对于深水来说，与浅水上的 归一化曲线相比，深水中的含油层上的归一化信号非常清楚和明显。 两种情况之间的一个主要差异是，对于浅水条件，较大部分的发射信 号泄漏到空中并对记录信号产生显著影响。但是，到目前为止已经不 成功地进行了分离向上和向下走向油田以及空气波减去的尝试。人们 迫切希望拥有在含油地层上并针对浅水提供更显著电磁异常的电磁 方法。信号发射根据本发明的优选实施例，所述发送信号脉冲11 一般是包含可 在远处检测到的第l余弦谐波的矩形脉沖。根据本发明使用低频的一 个优点是，还可在所述中等距离检测到第3谐波和笫5谐波。这使得 可以对不同频率进行独立分析。使用0.02 Hz的发送矩形脉冲的基频， 将接收到由如下组成的远程信号0.02 Hz的余弦波；0.02*3 Hz = 0.06 Hz的第3余弦谐波，具有三分之一的能量； 0.02*5Hz = 0.10Hz的第5余弦谐波，具有五分之一的能量；和 0.02*7Hz = 0.14Hz的第7余弦谐波，以此类推，所有余弦谐波都可被独立滤波和分析，拓宽了分析基础。不同谐波将具有不同的传播速度。下表针对一些覆盖层电阻率值和发射低频列出了传播速度和电 磁波长。R (Ohm-m)f(Hz)速度OWs)波长A (m)10.02 Hz447 m/s22400 m20.02 Hz632 m/s31600 m30.02 Hz775 m/s38700 m10.06 Hz775 m/s12900 m20.06 Hz1095 m/s18300 m30.06 Hz1342 m/s22400 m10.10 Hz1000 m/s10000 m20.10 Hz1414 m/s14000 m30.10 Hz1732 nVs17300 m10.20 Hz1414 m/s7070 m20.20 Hz2000 m/s10000 m30.20 Hz2449 m/s12200 m可以看出，用于以0.02 Hz极低频发送的覆盖层中的1 、2或3 Q.m 电阻率的波长导致在22400 m和38700 m之间的极长波长。 发送器天线根据本发明，如下所述， 一般水平地，所述发送器天线9具有大 约10000 Am,最好高达300000 Am或更高之间的电流lx水平方向上 的长度L分量的等效乘积。发送器天线9应该优选安排成承栽大约 80A和2000 A之间的电流，并具有50到500 m的长度。然后，发送 信号可以包含简单地生成比如说大约80 A到大约2000 A，最好在100 A到1000 A范围内的DC (直流电)，并通过一般相隔大约50 m到 大约500 m，最好大约100 m到大约300 m的水平距离安排在海底上 方大约5-70 m的两个发送器电极9A， 9B来发送直流电，生成大约 400 Am到大约1000000 Am，最好从10000 Am到300000 Am的等效 乘积。使用像用在本例中那样的0.02 Hz，即，周期为50s的发送矩 形脉沖的基频，可以简单地每隔25秒使电流反向一次，以生成所需 的长度50s的电矩形脉冲。 结果图2例示了海底的一个站点上从在大海中发送AC电流的拖曳式 电磁发送器接收的信号的振幅的水平分量。该信号包含接收的反射信 号和折射信号、穿过海水的直接信号和部分空气传播的信号。根据浅 水128 m的模型计算一对曲线，并根据深水4000 m的模型计算另一 对曲线。发射频率是0.25 Hz。用相对于发送器源强度Am归一化电 场强度V/m而得出的(V/m)/(Am)-V/Am2来命名纵坐标，源归一化振 幅被称为"幅度"。噪声本底通常被认为在1(T15V/Am2到1(T13V/Am2 之间。沿着橫坐标的偏移以km为单位。下曲线对表示在深水(这里 是4000m)中测量的水平电场的振幅。对于超过大约2000m的偏移， 针对含油层计算的曲线在指示含水层的曲线上面，并且其差异#^容易 区别。但是，上曲线对是针对浅水(这里是128 m)计算的。在该视 图中可以看出振幅下降在4500和8000 m之间，但差异相当小，并可 能相当容易地被像噪声那样的其它效应掩盖。图3例示了归一化曲线，其中，像图la中那样的高电阻率的异 常地层(例如由于含有石油、带有普通电阻率的覆盖层)的信号振幅 曲线除以好像同一地层的石油被水取代而导致正常电阻率的相应信 号振幅曲线。沿着横坐标的偏移以km为单位给出。虚线表示对于0.25 Hz发送波由异常含油层引起的振幅曲线。表示水的归一化"水曲线" 是基于含水储层的参考曲线，被赋予值1。这可以利用来自与已知含 水地层的一部分相交的数据获取分布的数据来完成。在3.5和8 km之 间，含水层的电阻率低于相同层是含石油层的电阻率。实线指示像针 对128 m的浅水深度计算的0.25 Hz波由异常含油层引起的振幅曲线。在该视图中可以更清楚地看出，对于0.25 Hz,存在小但显著的差异， 但这个差异易受噪声影响。图5a是2003年在北海中的Grane油田上进行的电磁海床测井 程序的地图。它大致描绘了储油层的储层部分的轮廓。穿过地图指出 南北走向的电磁探测线。接收器站点12、 13、 14、 15和16位于与这 个分布中的含油层的北界相交的分布部分中。接收器站点l-ll位于 与这个分布中的含油层的南界相交的分布部分中。在Grane油田的含 石油层上面的分布的中心部分上没有放置接收器。图5b是对于0.25 Hz发送频率在单个接收器Rxl2上接收的归一 化电幅度图。"W"-曲线和"HC"-曲线示出了这些实数据在4和大 约7km之间的小但显著的差异。图5c示出了所有接收器的归一化电幅度的总图。横坐标以米为 单位。接收器1-16沿着橫坐标表示，并对应于如图5a所示的分布 线。在这个图中，从来自站点Rxl-Rxl6的每个登记值中挑选一个 特定源-接收器偏移的归一化电幅度。挑选的归一化场值的偏移是5 km。假设5 km偏移登记值指示潜在含石油层在一半偏移距离，即2.5 km的电特性值。这个图的拖曳方向从分布的北部，即，图5c中的接 收器站点16的右边开始，并朝向图5c中的左边。因此，在站点Rx4 前面2.5 km的地方画出了站点Rx4在5 km的"拖入"挑选值，并在站 点Rx4之后2.5 km的地方画出了站点Rx4在5 km的"拖出"值。为 位于图5c中指出的Grane油田轮廓内的点画出的振幅值小幅下降， 但对于Grane油田轮廓北部的站点12、 14、 15和16的"拖入"挑选值 也发现小值，这可能是由于下面的白垩层的厚度增加或当前Grane油 田轮廓北部的未发现的油。请注意，对于拖入和拖出电归一化5 km 挑选值存在差异，对于例如接收器站点Rx8尤其明显。在向南驶向 Rx8的拖入航段中，发送器和接收器两者都在储层的含油部分的上 方，并且结果5km值是大约0.88。在从Rx8向南驶出的拖出航段中， 发送器在储层的含水部分的上方，并且结果5 km值是大约1.04。不 同于5 km的其它偏移也可用于选值。 图6a是在2004年跨越Grane油田进行的两条电海底测井分布 的相应勘察图。线1带有接收器Rx01到Rx07、具有或多或少南北走 向的方向，以及线2是带有接收器Rx08到Rxl2的NNE-SSW。接收 器站点Rx04处于线1和线2之间的交点。图6b与图5c类似，但用于在2004年针对如图6a所指的拖曳线 2进行的勘察。图6b示出沿着线2的所有接收器的归一化电幅度的总 图。横坐标以米为单位。接收器Rx08、 Rx09、 Rx04和RxlO沿着横 坐标表示，并对应于如图5a所示的分布线。在这个图中，从来自站 点Rx08、 Rx09、 Rx04和RxlO的每个登记值中挑选对于一个特定源 -接收器偏移的归一化电幅度。用于挑选的归一化场值的源-接收器 偏移是7 km，以及这些值画在相对于接收器3.5 km和相对于发送器 3.5 km的中途。它表示在Hydro估计的石油储层延伸的7和13 km 之间以及15和17.5 km之间的阴影柱中。在该勘察中使用了 0.02Hz 极低发送器频率的矩形脉冲。在这个图中，分析了 3*[和5*￡谐波分 量。3Af和5Af谐波归一化图显示了明显得多的信号比，在站点Rx09 的含石油层之间的过渡区在大约1.06和1.10之间变化，在含石油层 中间附近的站点RxlO的西南在大约1.22和1.30之间变化。这个来自 利用0.02 Hz的矩形脉冲的2004年勘察的结果比来自利用0.25 Hz的 波频的2003年勘察的曲线图更清晰地表示在储油层中存在石油。另 一个差异是，与使用0.25 Hz的波频的低于l的比值相比，使用0.02 Hz 的超低频使比值高于1。图6c是在Grane 2004勘察的线2的单个接收器RxlO上接收的 电幅度图。发送信号是具有f-0.02Hz基频的矩形脉冲，因此，发射 信号包含3*1"、 5*f、 7Af等的谐波频率。站点RxlO处在储层的含油部 分上方。还将这些曲线与可以用于归一化的在储层外的参考站登记的 信号相比较。显示的测量范围对于站点RxlO以米为单位从3000 m到 12000 m偏移，以及对于参考站从3000 m到大约8000 m。纵轴以源 归一化接收信号，从10""V/Am2到10-UV/An^的对数振幅为单位。 即使没有归一化接收信号，接收的基频信号f-0.02Hz和滤波的奇数 谐波3*=0.06 Hz和5*f = 0.10 Hz也清楚地显示一般高于来自参考站 点的信号的响应。在8000 m以外，没有画出用于比较的参考信号。 地层的含油部分上方的f=0.02 Hz"油上"信号在大约5000m和8000 m之间显然高于参考信号。f-0.02 Hz信号至此大致上与图4a的0.025 Hz的理论曲线在归一化1以上的范围一致。3*f=0.06 Hz在5.5 km 和至少8 km偏移之间在图6c的参考曲线以上，也大致上与0.05 Hz 的最接近模拟曲线一致。5Af曲线在5.5 km和6 km之间在参考曲线 以下，并在大约6km和大约7.7km之间在1以上，并不完全与0.10 Hz的模拟数据的偏移范围一致，但明显不同于"水上"信号。
权利要求
1. 一种用于确定大海(4)的海底(3)下面的厚度s的覆盖地 质层(2)下面的海下含石油液体地层(1)的电特性的方法，其特征 在于，所述方法包含如下步骤在所述大海(4)中安排一个或多个发送器天线(9)，以及在所 述大海(4)中安排一个或多个电磁接收器(8)，所述大海具有大约 50 m到大约350 m的浅海深度(d );利用所述发送器天线(9)来发送频率为大约0.01 Hz和大约0.10 Hz之间的极低频率的一个或多个脉冲(11)的电磁信号(10);使用与所述发送器(9)具有偏移的所述接收器天线(8)来接收 由所述发射电磁信号(10)引起的传播电磁信号(12);分析来自具有大约1 km和大约12 km之间的偏移的接收器(8) 的所述接收信号(12)的一个或多个分量，所述信号(12)是否与将 从含水地层(1 )发生的相应信号明显不同，指示含石油液体地层(1 )。
2. 根据权利要求l所述的方法， 其特征在于，所述发送信号(10)脉冲(12) —般包含矩形脉冲。
3. 根据权利要求l所述的方法， 其特征在于，所述信号(10)具有大于所述覆盖层(2)的所述厚度(s)的5 倍的波长(1)。
4. 根据权利要求l所述的方法， 其特征在于，所述接收器(8)被安排在所述海底(3)上。
5. 根据权利要求1所述的方法， 其特征在于，在所述大海(4)中拖曳所述发送器(9)。
6. 根据权利要求l所述的方法， 其特征在于，在所述海底(3)上拖曳所述发送器(9)。
7. 根据权利要求l所述的方法， 其特征在于，在所述大海(4)中拖曳所述接收器(8)。
8. 根据权利要求l所述的方法， 其特征在于，在所述海底(3)上拖曳所述接收器(8)。
9. 根据权利要求l所述的方法， 其特征在于，对于所述检测信号(12)的幅度进行所述分析。
10. 根据权利要求1所述的方法， 其特征在于，所述发送信号脉冲(11) 一般是至少包含可在所述偏移检测到的 频率的谐波3*f的矩形脉沖。
11. 根据权利要求l所述的方法， 其特征在于，使用长度为大约50 m到大约500 m，最好从大约100 m到大约 300 m的发送器天线(9)。
12. 根据权利要求11所述的方法， 其特征在于，使用承栽大约80 A到大约2000 A,最好从100 A到1000 A范 围内的电流的发送器天线(9)。
13. 根据权利要求l所述的方法， 其特征在于，使用具有大约400 Am到大约1000000 Am,最好从10000 Am到 300000 Am范围内的电流(I) x水平方向上的长度(L)分量的等效 乘积的发送器天线(9)。
全文摘要
一种用于确定大海(4)的海底(3)下面的厚度s的覆盖地质层(2)下面的海下含石油液体地层(1)的电特性的方法，所述方法包含如下步骤在所述大海(4)中安排一个或多个发送器天线(9)，以及在所述大海(4)中安排一个或多个电磁接收器(8)，所述大海具有50m-350m的浅海深度(d)；利用所述发送器天线(9)来发送频率为0.01Hz和0.10Hz之间的极低频率的一个或多个脉冲(11)的电磁信号(10)；使用与所述发送器(9)具有偏移的所述接收器天线(8)来接收由所述发射电磁信号(10)引起的传播电磁信号(12)；分析来自具有大约1km和大约12km之间的偏移的接收器(8)的所述接收信号(12)的一个或多个分量，所述信号(12)是否与将从含水地层(1)发生的相应信号明显不同，指示含石油液体地层(1)。
文档编号G01VGK101147084SQ200680005228
公开日2008年3月19日 申请日期2006年1月9日 优先权日2005年1月10日
发明者司文·E·炅斯泰德, 布瑞恩·A·法瑞利 申请人:诺尔斯海德公司