[发明专利]远程储层电阻率映像

说明书

本申请要求提出于1999年9月15日的美国临时申请号60/154,114的权益。

发明领域

本发明一般涉及地球物理勘探的领域。更具体地说，本发明涉及地下地质构造电阻率的表面测量。明确地说，本发明是一种把地震和电磁数据相组合以勘探包含烃类的地下构造的方法。

发明背景

由在深处储藏烃类的地面的远程映像和分析仍然是一项困难的技术任务。这还是这样，尽管有在3D地震成像、地震直接烃类指示器(DHI)和随偏移的振幅变化(AVO)分析、及地震属性映像和解释方面的最近进步。地震探测困难部分产生于这样的事实，对其地震探针响应的储层的力学性质，在油气替代地层水时常常仅稍微变化，特别是在油的情况下。变化可能仅具有百分之几十的量级。微妙的力学影响涉及地震波传播，并且反射能掩盖DHI和AVO特性，甚至产生误导特性。例如，在含水沙层中低气体饱和能产生虚假的地震DHI。由于这样的影响，钻井成功率太低，并且勘探成本在多数盆地中太高。另外，发现的未开发油气田的快速和低成本估计需要在离见油井较远距离处的储层性质的良好知识。获得这种知识仅使用地震数据是有问题的。急需远程测量和映像对烃类敏感的其它储层构造性质，并且把这些其它性质的解释与地震数据和其映像属性的解释相结合。一种特别重要的构造性质是电阻率，这与孔隙流体类型和饱和强烈地相关。

储层的体积电阻率在烃类存在时，常常显著地增大。该增大能具有百分之几百至几千的量级。然而，增大的构造电阻率不可能单独唯一地指示烃类。例如，碳酸盐、火山岩、及煤炭也能是高电阻的。尽管如此，高构造电阻率与由地震数据成像的潜在油阱、或与在储层深度处的地震DHI或AVO影响的空间相关，提供油或气存在的有力证据和关于其浓度的有价值信息。例如，包围在页岩中的低气体饱和高孔隙率沙岩储层能产生有力的地震DHI和指示气体的AVO曲线。然而，它也会具有低电阻率，并因此会是一种高风险钻井勘探。

大多数烃类储层嵌夹有页岩脉理或其它不可透过间隔，并因此在宏观比例下是各向异性的。因而，重要的是，测量储层间隔的垂直(横向)和水平(纵向)电阻率。储层间隔的垂直和水平电阻率的远程测量，与不可透过层面的电阻率的估计的结合，提供关于储层的流体含量的量化界限，如烃类孔隙体积。然而，没有在烃类勘探和生产中要求的垂直分辨率下用来从地面或海底远程测量储层构造的现有技术。基于已知储层的厚度和预测的未来需要，这种要求分辨率等于或小于离地球表面或海底的深度的百分之二。例如，这分辨在典型10,000英尺储层深度的200英尺净储层厚度(在储层间隔内的烃类承载岩石厚度的垂直和)或更小。

电磁成像技术的综述由M.N.Nabighian(ed.)，ElectromagneticMethods in Appllied Geophysics，Vols.1 & 2，SEG Investigations inGeophysics No.3，1988；A.G.Nekut和B.R.Spies，Proceedings IEEE，v.77，338-362，1989；及由M.S.Zhdanov和G.V.Keller，TheGeoelectrical Methods in Geophysical Exploration，Elsevier，1994给出。诸如矿体之类的导电物体的成像已经是用于电磁方法的主要用途。在用于烃类勘探的用途中，开发了技术的大部分以成像在区域中的大地质结构，其中地震数据质量较低或不存在，并且几乎没有其它地质或地球物理信息可得到。

自从19世纪30年代就偿试使用基于表面的电磁成像对烃类直接勘探，但几乎没有商业成功。这种缺乏成功归因于当以独立和空间下抽样方式应用于地质成像问题时的低空间分辨率和当前电磁方法的模糊解释结果。低表面分辨率是要求透过大地到储层深度的低频电磁波，即低于1kHz，的扩散特性的一种结果。这种电磁波的垂直分辨率对带宽较不敏感，不像地震情形，但对相位和振幅测量的准确度和精度及对于来自其它数据限制的包括较敏感。就是说，未限制地球物理电磁数据反问题在数学上不良地提出，有多种可能地质结构同样好地拟合电磁数据。结果，未限制电磁成像的垂直分辨率典型地不好于深度的百分之10。这给出在典型10,000英尺储层深度处只有1000英尺净储层厚度的分辨率。然而，在一个给定分辨层内，常规电阻率测量准确度能在二的因子内，这对于油气勘探是适当的。