[发明专利]用于使用电磁测量来确定电阻率各向异性的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及地球地下地层(formation)的电磁勘探领域。更特别地，本发明涉及用于使用电磁测量来确定地下地层中的电阻率各向异性的方法。

背景技术

除了别的用途之外，电磁勘探还用于确定地球地下含烃结构的存在。通常通过确定地下高电阻率的存在来推断含烃结构的存在，因为高电阻率与孔隙中置有烃的地下地层相关联。

电磁勘探包括所谓的“可控源”勘探技术。可控源电磁勘探技术包括：当这种勘探在陆地上进行时，将电流或磁场传递(impart)到地球中，或者当这种勘探在海洋环境中进行时，将所述电流或磁场传递到水底部(海底)下面的沉积物中。该技术包括测量置于地球表面处、海底上或者在水中选择的深度处的电极、天线和/或磁强计中感应的电压和/或磁场。通过由(经过海洋勘探中的水底部)传递到地球地下的电流和/或磁场产生的电磁场与地下地球地层的相互作用来感应电压和/或磁场。

本领域已知的海洋控制源电磁勘探包括：通过将来自通常置于勘探船上的源的电流施加于由该勘探船牵引的偶极电极来将交流电传递到水底部下面的沉积物中。偶极电极通常是在其上具有处于所选择的间隔(有时为300米到1000米或更多)的两个电极的绝缘电力电缆。交流电具有一个或多个所选择的频率，通常在大约0.1到100Hz的范围内。多个探测器电极被置于水底部的间隔位置处，并且探测器电极连接到记录在各对这样的电极两端感应的电压的设备。这种勘探被称为频域可控源电磁勘探。

本领域已知的另一种地下地球地层电磁勘探的可控源技术是瞬变可控源电磁勘探。在瞬变可控源电磁勘探中，当这种勘探在陆地上进行时，将电流或磁场传递到地球中，或者当这种勘探在海洋环境中进行时，使用与上面解释的用于频域勘探的那些相类似的电缆上的电极来将所述电流或磁场传递到水底部(海底)下面的沉积物中。电流可以是直流电(DC)。通常相对于所选时间间隔期间的时间，使用置于如先前关于频域勘探所解释的水底部上或陆地上或水柱中的电极，在一个或多个所选时间处，切换电流并且测量感应电压。通过感应电压的时间和空间分布来推断地球地下的结构和组成。例如在标题为Optimization of MTEM parameters的国际专利申请公开No.WO2007/104949 A1中描述了t-CSEM勘探技术。

根据感应电压的时间分布确定的特定参数之一是地下地层的电阻率。通过进行适当空间分布的电磁响应测量，有可能生成地球地下中电阻率的空间分布的三维图像。

本领域已知的用于使用电磁勘探测量来确定电阻率的空间分布的技术通常假设电阻率是各向同性的，也就是说不管用于进行测量的电流流动方向如何在任何特定地下岩层中的电阻率是相同的。然而，本领域已知一些岩层的电阻率是各向异性的。在从微观(例如颗粒大小孔水连通性变化)到宏观(例如层压砂泥岩序列)的各种尺度中的一些岩层中存在电阻率各向异性。例如参见授予Zhang等人的美国专利No.6,643,589以及授予Tabarovsky等人的美国专利No.7,269,515。前面这两个专利描述了用于从钻通地下岩层的井眼(wellbore)内确定电阻率和电阻率各向异性的技术。然而，这种技术不适用于与对上面所感兴趣的岩层进行的电磁勘探一起使用。存在对计及电阻率各向异性的电磁勘探技术的需要。

发明内容

根据本发明的一个方面的用于确定地下岩层的电阻率各向异性的方法包括将瞬变电磁场传递到地下岩层中。在离传递位置的多个偏移处测量地层的电磁响应。对于每个偏移，确定自传递开始的脉冲响应峰值的到达时间，以使得该响应与地下水平和垂直电阻率有关。对于每个偏移，确定自传递开始的某一时间处的地层阶跃响应，选择所述时间以使得该阶跃响应基本上仅与平均(mean)电阻率有关。脉冲响应峰值的到达时间以及阶跃响应的后期(late)时间值被用来确定电阻率各向异性。

根据下面的描述和权利要求，本发明的其它方面和优点将显而易见。

附图说明

图1示出与本发明一起使用的用于采集电磁测量的示例系统。

图2示出具有所选择的各向异性系数的地下岩层的电阻率的三层模型。

图3示出关于图2所示模型地层的偏移的视各向异性系数的图。

图4示出地下地层对瞬变电磁场的示例后期时间“阶跃响应”。

图5示出对瞬变电磁场的示例地层脉冲响应。

图6示出可编程计算机和计算机可读介质。

具体实施方式