[发明专利]用于海底碳氢化合物积蓄层的感应极化绘图的方法和设备

说明书

技术领域

本发明描述了用于对与海床下的碳氢化合物相关联的不规则地带进行快速直接绘图的方法。该方法基于在由在海底积蓄层(reservoir)上移动的一致垂直的发射机/接收机线路测量的电磁场中观察到的感应极化效应。

背景技术

目前使用两种方法来检测深水区中的载有碳氢化合物的积蓄层并获得该积蓄层特性。

第一种方法是基于位于海水层以下的水平分层的电导部分的声音探测。该部分表示沉积物。在这些沉积物的某个深度嵌有含有碳氢化合物的薄的阻性积蓄层。强力发射机激发海水层和以下部分中的交流电流，且位于海床以上的不同地点的一个或多个电和/或磁记录器记录来自所述部分的电磁响应。这些响应的图像或其逆变和变换与地震数据、测井(logging)数据以及其它数据一起使用，以用于油气探测以及积蓄层评估和开发。

该方法已经在多个专利以及方法中被描述，例如Srnka的申请号为4,617,518和6,522,146的US专利；Tasci的申请号为5,563，513的US专利；Eidesmo等人的申请号为0052685、0048105、6,628,119的US专利；MacGregor等人的申请号为2006132137的US专利；Wright等人的申请号为1425612的EP专利；MacGregor和Sinha的国际公开号WO03/048812，WO-2004049008；GB公开2395563，MacGregor等人的AU公开20032855以及在后面所附的参考文件清单中提到的许多其它公开。

该方法可以在没有所谓的感应极化效应(IP)的情况中被使用，该IP能够使得包含积蓄层的结构的电磁响应失真。此外，该方法与地震勘探相比具有较低的分辨率，因此有效性相对较低。

另一种方法是基于对在由控制源在所述部分中传输的电流的影响下产生的辅助电场的分析。这些电场具有电磁特性，且是由在岩石的固体物质与间隙液体之间接触处产生的所谓双层中的过程造成的。这种效应被称为感应极化效应(IP)。

IP的特性取决于固体岩石的电阻率。在碳氢化合物存在于耐阻性地层之间的接触处的情况中，IP过程具有电子动力学特性。IP效应的强度取决于电解液浓度和空隙结构，且可以被用于进行碳氢化合物勘探。

IP效应可以在时域或频域中被测量。

在时域中，发射机激励一连串的矩形电流脉冲，在脉冲之间具有中止，并且记录器进行对在脉冲之间的中止中产生的电场的测量。IP效应本身表现为在没有IP效应时出现的时域响应中的特定变化。

在频域中，发射机生成不同频率的交变电流，并且记录器进行对响应的测量。IP效应本身表现为随着频率增加而电压减小以及电压相位相对于激励电流的负变化。

根据Kruglova等人(1976)以及Kirichek(1976)的论述，位于积蓄层区域的岩石在碳氢化合物的向上移动的影响下经历外成改变，这导致岩石的化学矿物学结构和物理特性改变。

创立IP效应的另一种机制已经由Pirson(1969，1976)和Oehler(1982)论述了，他们将其解释为浅的多孔寄主岩石中的黄铁矿累积，在该多孔寄主岩石中，黄铁矿分布在断面中、或分布在具有分散或类似水泥质地的原始颗粒之间。

已经提出了其它模型来解释IP效应，例如Schumacher(1969)提出的模型。但是在所有的这些模型中，导致IP效应的过程包含大量的岩石且不仅可以在积蓄层中或接近积蓄层中创建不规则，而且也可以在积蓄层以上的所述部分的不同层创建不规则。

基于IP效应的勘察的碳氢化合物勘探的已有方法以及上面引用的US专利(Kaufman，1978；Oehler，1982；Srnka，1986；Vinegar，1988；Stanley，1995；Wynn，2001；Conti，2005)和俄罗斯专利(Alpin，1968；Belash，1983；Kashik，1996；Nabrat，1997；Rykhlinksy，2004；Lisitsin，2006)已经用于检测电化学变化的沉积物，也就是可以由于黄铁矿累积向上扩展的变化地带。

根据Moiseev(2002)的论述，伴随碳氢化合物沉积的黄铁矿晕圈(halo)可以位于300-700米深的位置，而与其沉积深度无关。Moiseev还发现根据场调查，加强的极化率轮廓(contour)和碳氢化合物积蓄层投影之间的紧密关系可以被确定，其是碳氢化合物垂直移动的指示并给出了使用这种情况进行碳氢化合物勘探的几率。