[发明专利]地-井时频电磁勘探数据采集装置及方法

说明书

本发明公开了一种地‑井时频电磁勘探数据采集装置及方法，该装置包括大功率脉冲发射源控制装置、发射天线和井中电磁信号接收采集装置，井中电磁信号接收采集装置通过测井电缆与地面上的仪器车连接，仪器车控制井中电磁信号接收采集装置在井中的深度位置，井中电磁信号接收采集装置包括数据采集和传输装置、一对三分量磁场传感器和垂直分量电场传感器。本发明极大地降低地面各种工业和人文的电磁干扰的影响，提高数据的信噪比，可以实现大功率发射，有利于探测埋藏更深或离接收井距离更远的勘探目标，并能指示地层电阻率的各向异性特性，提供地层的产状和井眼偏移的信息。

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术领域，具体地是指一种地-井时频电磁勘探数据采集装置及数据采集方法。

背景技术

地球物理勘探方法主要有地震法、直流电法、磁法、重力法和电磁法等勘探方法。其中电磁法又称“电磁感应法”，根据岩石或矿石的导电性和导磁性的不同，利用电磁感应原理进行找矿勘探的方法，统称为电磁法。

其中，地面时频电磁勘探技术的应用，在构造带和特殊目标联合解释、油气圈闭联合检测评价等方面发挥了重要的作用。井地电磁勘探技术经过了近二十年的研究和发展，已经形成为较成熟的方法。电磁场激励的方法可以分为频率域激励和时间域激励。频率域(连续波)激励的局限是发射器和接收器之间有很强的耦合，使得从发射器直接到接收器的源场信号远比来自地层中的信号强，因而难以准确地测量从地层接收到的电磁场信号。尽管采用多目标处理技术和应用多组测量数据相结合的方法，能提供我们所关注的目标地层的信息，但得到的净信号与总测量信号相比仍然较小，有用信息微乎其微。

美国专利说明书US6739165B1公布了一个井地电磁测量系统和测量方法用于确定储层流体性质。该系统首先通过布设在地面的大地电磁数据采集设备采集最初的天然大地电磁场，通过布设在地面和井下的电磁传感器测量储层最初的电磁场，然后通过反演计算出地下储层的电阻率或电导率，并据此推导出最初的地电模型和最初的地下流体如油水或气水的最初接触面。间隔一段时间以后，重复上述地面和井中的储层电磁场测量，反演计算出地下储层的电阻率或电导率，并据此推导出此时的地电模型和此时地下流体和不同流体接触面的空间分布。通过监测地下储层中流体和不同流体接触面的空间分布变化来监测油气藏的生产情况。但这种井地电磁测量系统容易受地面上的人为噪音干扰，降低电磁数据的信噪比。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种地-井时频电磁勘探数据采集装置及数据采集方法。

为实现上述目的，本发明提供一种地-井时频电磁勘探数据采集装置，该装置包括：

大功率脉冲发射源控制装置、发射天线和井中电磁信号接收采集装置，所述井中电磁信号接收采集装置通过测井电缆与地面上的仪器车连接，所述仪器车控制井中电磁信号接收采集装置在井中的深度位置，其特殊之处在于，所述大功率脉冲发射源控制装置向发射天线提供大功率脉冲激励电流；所述发射天线通过接地长导线两端的接地电极将大功率脉冲激励电流直接馈入地中，或者通过接入绕井方形大回线或绕井圆形大回线激励电磁场；所述井中电磁信号接收采集装置包括数据采集和传输装置、一对三分量磁场传感器和垂直分量电场传感器，所述一对三分量磁场传感器分别设置于数据采集和传输装置的上端和下端，所述电场传感器为安装于数据采集和传输装置上端和下端的一对不极化电极环或电极块，所述数据采集和传输装置的磁场数据通道和电场数据通道分别与三分量磁场传感器、电场传感器相连接。

作为优选方案，所述发射天线为以井眼为中心的两条相互正交接地长导线或绕井方形大回线或绕井圆形大回线。

进一步地，所述接地长导线的长度为1000m～10000m，所述大功率脉冲发射源控制装置通过换向开关向两条接地长导线交替供电。

进一步地，所述绕井方形大回线的边长为500m～3000m，所述绕井圆形大回线的半径为500m～1000m。