[发明专利]一种运用长偏移距瞬变电磁阵列法进行油气检测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种运用长偏移距瞬变电磁阵列法(ATEM)观测资料中获取时域激电谱进而进行油气检测的方法。

背景技术

在油气地质勘探上，无论是以电阻率为参数的电磁法，还是以极化率为参数的激电法，所观测的电磁场信号中均包含了直流场、感应场和激发极化场。显然，电磁法中激发极化场是干扰场，激电法中感应场是干扰场。如何分离感应场和激发极化场是提高方法解释精度的重要保证。

上个世纪末，激电测量中发展起来的复电阻率法(CR)通过共剖面的偶极-偶极装置和其较低的工作频段，主要观测激电场，从而可获取地下异常体的激电参数，达到寻找地质目标之目的。张赛珍、苏朱刘等人认为，在外在电场的作用下，油气藏本身存在激发极化(IP)效应，特别是在低幅构造的沉积盆地，油气藏是产生IP效应的主体，也即IP场直接与油气藏相关联。目前，在多个油田开展了复电阻率(CR)法试验，通过探测激电场来直接寻找油气藏，取得了良好的地质效果。然而该方法有两个难点：一是野外施工复杂，工作难度大，效率低，成本高；二是电磁耦合难以有效根除。

大功率长偏移距瞬变电磁阵列法(简称ATEM)是目前在油气田勘探与开发中极具潜力的可控源电磁探测方法，它观测的是感应场，是以电阻率参数来研究地质目标的电磁勘探方法。其发射源为接地长导线，采用大电流双极性方波供电，根据勘探深度要求选择不同的方波宽度。测量在供电电流关断的瞬间开始进行，这样测得的信号仅为地中的衰变场(二次场)而没有一次场的影响。由于其大电流和长方波及特殊的布极装置，加之近年来资料采集、处理与反演解释方法技术的提高，使其具有勘探深度大，抗电磁干扰能力强，工作效率高，纵横向分辨能力强等优点，该方法已在开发油藏的注采动态监测和剩余油探测方法上展露端倪，倍受油藏地球物理界关注。由于石油勘探要求探测深度大，因而要求ATEM供电时间较长(多至16s)，至使IP效应影响加大，常常发现电压衰减曲线的晚期畸变或变为负值的现象，严重影响了ATEM资料处理与解释。显然，如果能从ATEM资料中直接提取激电场，实现一种方法反演电阻率与极化率两种参数，将使电磁法找油的可靠性大大增强，同时也可提高工作效率，降低勘探成本。

如何提取激电谱？Pelton(1978)对此早有研究，并提出了多个Cole-Cole模型组合描述感应场与激电场的数学物理方法，Brown(1985)以更为严格的推导得出关于电磁耦合的模型即使在均匀大地的情况下，其电磁耦合的模型中也还应有附加项，为感应场与激电谱分离奠定了理论基础。然而到目前为此，研究得较多的是激电测量中如何从激电测量中消除感应场(刘崧，1998)。

如何从可控源电磁法中提取激电谱并加以应用是目前的研究热点。罗延钟认为，由于地下导电性不均匀所引起的大地电磁场异常强度远大于激电异常，要从被强大导电和电磁效应异常淹没中提取弱小激电异常的难度极大，前景不容乐观。而李金铭等撰文介绍了极化水平层上天然场源激电测深的理论，对天然场源提取激电信息作出了肯定结论，并给出了铅锌矿上的试验结果；陈清礼(2006)介绍了由MT资料反演真谱参数的基本原理并给出了相关反演计算程序；曹中林(2006)通过Cole-Cole模型的代入，对MT资料进行正演研究和实测数据的反演，取得了有意义的成果。对于可控源电磁法，由于电磁场强度的加大，IP信号也相应增强。殷长春(1994)等人分析和计算了瞬变电磁场中IP场，发现了感应场与IP场在时间上的分异性，指出了提取IP场可行性。岳安平(2007)等人通过从可控源音频大地电磁法(CSAMT)信号中提取激电信息，可以加大激电法的探测深度和范围，同时也可以提高CSAMT的勘探精度。

上述提取激电谱的方法主要有两种途径：一是从卡尼亚电阻率曲线出发直接计算频散率；另一种方法是用反演电阻率模型Cole-Cole模型或Dias模型直接反演激电谱真参数。前一方法由于感应场与IP场融合在一起，计算结果误差较大，后一种方法是目前常用的方法，但由于反演的非线性及非唯一性，使得应用效果不太理想。

总之，从可控源电磁法资料中准确提取激电谱的难度较大。原因有二：一是因为电磁法工作频率较高，模型假设还存在理论缺陷；二是因为正反演过程中的非线性问题导致解的非唯一性。然而对于ATEM方法，由于其工作于时间域，且仅测量二次场，断电后观测时间长，因而易于激电谱的提取。特别是在沉积盆地的油田开发区，当构造不太复杂时，油气藏是产生激电场的主体，实现激电谱的提取对剩余油检测有重要的实用价值。