[发明专利]主要使用地球自然变化的电磁场的垂直磁场分量来检测海底地震结构的电阻率

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定海底和地下储层性质的方法和设备。更特别地，本发明关于确定储层或更具体地关于确定其近似的几何结构和位置为地震技术所知的地质结构是否包含碳氢化合物或水，并且更特别地，该方法和设备用于海底的浅底地层结构。

背景技术

从1998年起，越来越多的石油公司开始使用电磁(EM)地理技术，主要用来确定海洋地震技术已经发现的海底地质结构(可能是碳氢化合物圈闭)的电阻率。地震技术通常能够非常详细地揭示地质层和地质结构，但地震技术不能可靠地区分圈闭(trap)中的石油和水。

主要的跨国石油公司(通常称为“主要的石油公司”)起初对海上勘探感兴趣，尤其对深水。与陆地碳氢化合物资源的直接所有权相关的收益使得这些资源现在主要由国家石油公司控制。由于主要的石油公司的操作级别，也使得这些主要的石油公司需要非常大的发现(数百万桶或更多)。寻找如此巨大的碳氢化合物堆积物的最有可能的地点是在海底。虽然一些国家石油公司具有重要的海底操作和专门技术，但绝大多数用于海底碳氢化合物勘探的前沿专门技术均集中于主要的石油公司及其联合的供应商。

由于这些原因，主要的石油公司越来越关注海底勘探，一步步移向更深的海域。现在已可以(但并不普遍)钻孔至水深约2000m处或更深处。

然而，深水钻孔非常昂贵，通常每口井花费2千万美元至5千万美元(或者更多)。即便对大的石油公司来说这也是巨大的花费。

因此石油公司对可以降低海底钻孔风险的技术感兴趣。

碳氢化合物具有电抗性，因此充满碳氢化合物的海洋沉淀物(水成岩(100ohm-m至250ohm-m))具有比典型的“淡水的(fresh)”海洋沉淀物(典型地为1ohm-m至3ohm-m)的地质区域更高的电阻率，其中电阻率的单位是ohm-m。

由于与地震波相比地球物质中的电磁波行为的不同物理性质，电磁技术本身通常被认为不足以作为有效的主要碳氢化合物勘探工具的垂直析象能力。因此，主要的石油公司主要对使用海洋电磁技术来感测已由地震技术发现的地貌有利的海底地质结构(因此称为“结构”或“地震结构”或“被发现的地震结构”)是否具有比周围岩石高得多的电阻率感兴趣；如果所述海底地质结构具有比周围岩石更高的电阻率，则该结构被认为充满碳氢化合物。另一方面，如果所述结构与更易导电的周围岩石相比表现出很小甚至为零的电阻率，则该结构被认为是“潮湿的”，即为仅含有或主要含有相对导电地层盐水。

如上所述，目的是避免钻出非常高成本的海底低产量井或所谓的“干孔”。

以前，用于检测海底结构的电阻率的唯一成功技术被认为是海洋控制源电磁(MCSEM)，该技术由挪威的国家石油公司(Statoil)开发，并且是美国专利号为6,628,119B1的专利的主题以及稍后在网址www.emgs.no上描述的专利申请的主题。

美国专利号为6,628,119B1的美国专利的专利权人使用用于MCSEM技术的商标“Sea Bed Logging”。

在该专利权人对MCSEM技术的第一次现场测试(构想证实)中，上述专利的专利权人以一种新的方式为了新的目的而应用现有技术。所述现有技术包括已由理论研究者开发的用于一般的地质或结构研究的海洋控制源电磁设备和海洋大地电磁(MT)设备。所述MCSEM设备被分为两部分：“发送器”或控制源(用于照亮目标的EM场的人造源)以及被用于测量电场的两个正交/水平分量的与“发送器”相匹配的“接收器”设备。由于如下所述的包括测量两个正交/水平电场分量性能的设备，除了现有的MCSEM接收器设备，第一次MCSEM测试被用作已存在的海洋MT(MMT)接收器设备的接收器。

所述MCSEM和MMT接收器单元包括使用适当的稳态便携石英振荡器的同步。在获取数据后，接收器单元(基于来自测量容器的有声命令的收条)初始化“燃烧序列(burn sequence)”以松脱(release)相连的锚(通常为可消耗(expendable)的混凝土棱柱)；然后连接的浮性元件使接收器单元漂浮在表面，在所述表面上具有无线电信标和其他装置，恢复到测量容器并且数据被提取以用于随后的后处理。