[发明专利]增强地下电磁敏感度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及地下电磁数据采集和处理。特别地，本发明涉及一种测量增强的电磁场响应的方法，尤其是在海底环境。

背景技术

有许多运用在海底环境的电磁场的申请。海上电磁操作是定位海上油气储层或确定之前定位的储层含量的重要手段。当已经钻了井筒且正在抽取油时，也可用于监测油气生产以进行油藏管理。如在本申请人的WO01/57555中所述，一已知工序包含使用电磁源和一个或多个的接收器。由所述源产生的电磁能量在各个方向传播，向下传播的电磁能量与地下层相互作用，且信号返回到海底，接收器在海底探测到该信号。在偏移距(offset)短时，信号主要是直达波和反射波，在偏移距长时，信号可以主要是部分导波。

典型的CSEM数据装置以传播信号的大衰减为特征。该衰减由信号已传播的距离支配。因此，在偏移距大或目标埋藏得较深的情况，接收到的信号大小可能较小，可能难以解释结果从而确定感兴趣的储层是否存在。类似地，当监测现有的储层以确定油对水的相对含量时，信号的大小可能较小，且结果的解释又很困难。

发明内容

因此本发明的目的是提供采集和处理具有增强敏感度的EM场的方法。

根据本发明，确定海床之下的地层的性质的方法包括：以两个或更多不同频率向地层施加电磁场，在每个频率上探测电磁场响应，通过分解不同频率的场响应对场进行处理，通过将不同频率的响应相减产生差，且在相位和/或振幅上分析这些差，从而得出该地层的性质。

在一实施例中，以频率差为Δω的两个不同频率f₁和f₂施加电磁场。测量在每个频率上的响应，并加以分解，且对在不同频率上测得的响应的差进行分析，以得出地层性质。在另一实施例中，应用多个频率f₁，f₂，f₃，…，f_n，可挑选在任意两频率上的一对或多对结果，进行处理和分析以获得该方法敏感度的最大增强。

通过位于海床或其附近的发射器可施加EM场，且可通过一或多个位于海床或其附近的接收器探测场响应。或者，可通过位于钻孔中的发射器施加EM场，且通过一个或多个位于海床或其附近，或位于钻孔中的接收器探测场响应。

发射器和/或接收器可为偶极天线，例如水平偶极天线，但也可使用其他形式的发射器和接收器。在每个标称发射位置，EM场可施加3秒至60分钟的时间。

可以在0.01-50Hz，或0.02-20Hz，或0.03-10Hz，或0.05-1Hz之间的两个或更多频率上发射EM场。可基本同时或紧密相继地以两个或更多频率发射该场，或可在分离的时间发射该场。频率之间的差可在0.005-5Hz，或0.01-1Hz，或0.01-0.1Hz范围内。

该方法可同样地用于磁场和电场测量，磁场测量可使用已知的磁场接收器。更进一步地，该方法可用于集成测量仪器同时记录的电和磁测量，该集成测量仪器既记录磁场也记录电场，例如使用大地电磁仪器。

虽然本说明书中的说明提及海和海床，但要理解的是这些术语意为包括内陆水系统，例如湖泊、河流三角洲等。

本发明扩展至通过钻孔而监测储层的方法的使用，该方法包括：以两个或更多不同频率向所述储层施加电磁场，探测每个频率的电磁场响应，通过在所述不同频率上分解所述场响应对所述场进行处理，通过将不同频率的响应相减产生差，且在相位和/或振幅上分析这些差从而得出所述储层的油气含量。

在这种情况，在钻孔中可放置一个或多个接收器，或可将发射天线放置于钻孔中且接收器位于海床或其附近，或接收器和发射天线可在钻孔内(在同一井或不同井中)。此方法可用于确定储层的含量，以及尤其可适用于使用日久的井，其中油被移除，储层中的油被水代替。通过使用本发明，因油含量减少、每个接收器探测到的较小的信号被增强。

可由各种方式实施本发明，为了说明结果敏感度的增强，将通过示例的方式详细说明分解场的方法。

有许多用于在时间域和频率域分析数据的方法。在本申请人的WO03/100467中，可发现处理和分析技术的示例，其中信号被分解为在海底的上行和下行分量。在本发明中，以不同方式处理结果。考虑大小相当而略有不同的两个频率的信号传播。两个接收信号的差由它们在相位和振幅之间的差给出。与单频信号的大小相比，测得响应的差将通常作为从电磁源的传播距离的函数而增加。该差可表示为与下式的绝对值相似的量，