[发明专利]用多个发射器执行受控源电磁探测的方法

说明书

【0001】本申请要求2005年9月19日提交的美国临时申请第60/718,473号的权益。

技术领域

【0002】本发明一般地涉及地球物理勘测领域，且更具体地涉及受控源电磁探测。具体地，本发明是一种同时使用多个发射器的方法。

背景技术

【0003】受控源电磁(“CSEM”)探测是一种用于评估地球内部出现的含烃层的重要地球物理工具。CSEM探测典型地记录在地球中由源(发射器)引发并且在一个或多个接收器端被测量的电磁信号。该信号的行为，作为发射器位置、频率以及发射器和接收器之间间距(偏移量)的函数，可以诊断与含烃或不含烃相关联的岩石属性。具体地，CSEM探测用来确定地表下的空间变化电阻率。

【0004】在海洋环境中，CSEM数据典型地通过在位于海底12(图1)的多个自激接收器11之间拖动水平电偶极发射天线10来采集。这些接收器具有多个传感器，其经设计以记录电场和/或磁场的不同矢量分量。发射器典型地在海底上面拖动10-50米。可替换的配置包括在海底上的固定发射器(Constable，“System and Method for HydrocarbonReservoir Monitoring Using Controlled-source Electromagnetic Fields，”WO 2004/053528A1)以及磁发射器天线和垂直发射器(Fielding和Lu，PCT专利申请公开第WO 2005/081719号，“System and Method forTowing Subsea Vertical Antenna”；MacGregor等人，“ElectromagneticSurveying for Hydrocarbon Reservoirs，”PCT专利公开第WO2004/008183号)。发射和接收系统典型地独立工作(没有任何关系)，因此通过将多个接收器上的时钟时间与来自船上或者GPS(全球定位系统)标准的时间相比较，接收器数据必需与发射器位置的船上测量以及与测量的发射器电流波形同步。

【0005】CSEM数据典型地在瞬时频域中进行分析，每个信号表示在该瞬时频率处地球对电磁能量的响应。瞬时频域意味着典型地由傅立叶变换对数据进行变换，以便将数据对时间的关系变成数据对频率的关系。在原始数据中，每个频率分量的强度根据发射器发送多少能量(即，在发射器频谱中的每个分量的幅度)以及根据该频率上接收器的灵敏度而变化。这些发射器和接收器的影响一般在分析之前从数据中去除。图2A-B描绘了原始接收器数据21以及使其产生的发射器波形22。图2A显示了在几小时的时标上的所测数据，而图2B示出了在更短的时标上所接收的信号(以及供参考，所发射的信号)，该更短的时标与发射器信号周期相当，一般在4到32秒之间。(垂直标度只应用于接收器信号)。

【0006】实际上，通过将记录的时域数据分成(或“面元划分”)等于发射器波形周期(图3A)的时间间隔(在图3A中的x₁，x₂和x₃)并且由基于傅立叶变换(图3B)的标准方法确定每个面元(bin)内的频谱，接收器数据转换到瞬时频域(谱分量的相位未被示出)。每个面元与时间(典型地在面元中心处的Julian日期)相关联。由于发射器位置已知为时间的函数，所以这些面元可以用以下几种不同方法进行可互换地标注：用面元中心的Julian日期；用发射器位置；用震源与接收器之间标记的偏移距离；或者用由发射器相对某一任意选定起点所行进的累计距离。

【0007】一般地，接收的信号由与发射器信号同相和异相的分量组成。该信号因此方便地被表示为直角坐标(实部-虚部)或极坐标(幅度-相位)形式的复数。

【0008】典型海洋CSEM发射器的更详细情况在图4中示出。除了提供用以部署和拖动发射器所需的力外，拖动缆绳43从船上给发射器供应功率。该功率典型地以高电压和低电流进行供给从而降低拖动缆绳上的欧姆(电阻)损耗，该拖动缆绳可能长达几千米。地球中产生的电场与发射的电流成比例，因此发射器40包括降压变压器以为天线电极41和42提供低电压、高电流的功率。这些天线电极和将其连接的电线组合在一起形成电偶极子发射天线，其长度一般在100米到300米范围内。在典型操作中，天线以100伏或更低电压注入800-1000安培的电流。