專利名稱：用于確定水下儲(chǔ)層的性質(zhì)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)和確定水下和地下儲(chǔ)層(reservoir)的性質(zhì)的方法和裝置。本發(fā)明尤其適用于確定儲(chǔ)層是否包含烴類或水，以及用于檢測(cè)具有特定特性的儲(chǔ)層。
背景技術(shù)：
目前，使用得最廣泛的地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)，尤其是在水下情形中使用得最廣泛的地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)，是地震方法。這些地震技術(shù)能夠較精確地揭示水下地層的結(jié)構(gòu)。但是，雖然地震勘測(cè)可揭示潛在的儲(chǔ)層的位置和形狀，它卻通常無(wú)法揭示儲(chǔ)層的性質(zhì)。
因此，解決方案是鉆孔到儲(chǔ)層中。但是，鉆勘探井所涉及的花費(fèi)通常在2500萬(wàn)英鎊左右，并且由于成功率通常約為1/10，所以這往往是非常昂貴的活動(dòng)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種系統(tǒng)，用于定位地下儲(chǔ)層并用于更肯定地確定其性質(zhì)，而無(wú)需挖鉆孔。
本申請(qǐng)人已意識(shí)到雖然充滿烴類的地層和充滿水的地層的地震屬性的差異不大，但是它們的電磁電阻率確實(shí)不同。從而，通過(guò)使用電磁勘測(cè)方法，可勘探這些差異，并且可大大增大預(yù)測(cè)儲(chǔ)層性質(zhì)的成功率。
因此，一種包含這些原理的方法和裝置形成本申請(qǐng)人的共同在審的英國(guó)專利申請(qǐng)0002422.4號(hào)的基礎(chǔ)。
本發(fā)明計(jì)劃了一種用于確定其大致幾何形狀和位置已知的地下儲(chǔ)層的性質(zhì)的方法，該方法包括施加一個(gè)時(shí)變電磁場(chǎng)到包含儲(chǔ)層的地層；檢測(cè)電磁波場(chǎng)響應(yīng)；在波場(chǎng)響應(yīng)中尋找一個(gè)代表來(lái)自烴類層的折射波的成分；并且基于由烴類層折射的波成分的存在與否來(lái)確定儲(chǔ)層的內(nèi)容。
還計(jì)劃了一種用于搜索包含烴類的地下儲(chǔ)層的方法，該方法包括施加一個(gè)時(shí)變電磁場(chǎng)到地下地層；檢測(cè)電磁波場(chǎng)響應(yīng)；在波場(chǎng)響應(yīng)中尋找一個(gè)代表折射波的成分；并且基于由烴類層折射的波成分的存在與否確定任何被識(shí)別的儲(chǔ)層的存在性和/或性質(zhì)。
還計(jì)劃了一種用于確定其大致幾何形狀和位置已知的地下儲(chǔ)層的性質(zhì)，或者用于搜索包含烴類的地下儲(chǔ)層的裝置，該裝置包括用于施加一個(gè)時(shí)變電磁場(chǎng)到包含儲(chǔ)層的地層的裝置；用于檢測(cè)電磁波場(chǎng)響應(yīng)的裝置；用于在波場(chǎng)響應(yīng)中尋找一個(gè)代表折射波的成分，從而允許確定儲(chǔ)層的存在性和/或性質(zhì)的裝置。
折射波根據(jù)它在其中傳播的地層的性質(zhì)而有不同的表現(xiàn)。具體而言，烴類地層中的傳播損耗比起含水地層中的低得多，而傳播速度高得多。從而，當(dāng)存在含油儲(chǔ)層，并且施加EM場(chǎng)時(shí)，可檢測(cè)到強(qiáng)勁且傳播迅速的折射波。因此這可指示所述儲(chǔ)層的存在性，或者如果其存在性已知的話，則能指示其性質(zhì)。
電磁勘測(cè)技術(shù)本身是已知的。但是，實(shí)際上它們并未被廣泛使用。一般而言，感興趣的儲(chǔ)層通常位于海床下1公里或更多處。為了在這些情形下以任何合理的分辨度進(jìn)行作為獨(dú)立技術(shù)的電磁勘測(cè)，短波長(zhǎng)是必要的。不幸的是，這種短波長(zhǎng)遭受著非常高的衰減。長(zhǎng)波長(zhǎng)不能提供足夠的分辨率。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法和裝置，用于在成本降低并且操作要求減少的情況下，可靠地定位和識(shí)別水下儲(chǔ)層，尤其是烴類儲(chǔ)層。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種方法，用于產(chǎn)生地下地層的一個(gè)勘測(cè)報(bào)告，該方法包括部署一個(gè)電磁(EM)場(chǎng)發(fā)射器；在與EM場(chǎng)發(fā)射器基本相同的位置處部署一個(gè)地震源；在距發(fā)射器預(yù)定的偏移距離處部署一個(gè)EM場(chǎng)接收器；在與EM場(chǎng)接收器基本相同的位置處部署一個(gè)地震接收器；利用EM場(chǎng)發(fā)射器向地層施加一個(gè)EM場(chǎng)；利用EM場(chǎng)接收器檢測(cè)EM波場(chǎng)響應(yīng)；利用與EM場(chǎng)發(fā)射器處于基本上相同位置處的地震源向地層施加一個(gè)地震事件；利用與EM場(chǎng)接收器處于基本相同位置處的地震接收器檢測(cè)地震響應(yīng)；分析EM波場(chǎng)響應(yīng)；分析地震響應(yīng)，并核對(duì)兩個(gè)響應(yīng)，以便產(chǎn)生一個(gè)關(guān)于地層的存在性和性質(zhì)的報(bào)告。
優(yōu)選地，該方法包括從響應(yīng)中抽取和使用相位和/或幅度信息。優(yōu)選地，該方法包括識(shí)別EM波場(chǎng)響應(yīng)的折射波成分，識(shí)別地震響應(yīng)的折射波成分，并利用兩個(gè)折射波成分來(lái)產(chǎn)生勘測(cè)報(bào)告。優(yōu)選地，使用來(lái)自兩個(gè)折射波成分的相位和/或幅度信息。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種方法，其利用來(lái)自一個(gè)施加的EM場(chǎng)的一個(gè)EM波場(chǎng)響應(yīng)和來(lái)自一個(gè)施加的地震事件的一個(gè)地震響應(yīng)來(lái)產(chǎn)生地下地層的一個(gè)勘測(cè)報(bào)告，該方法包括識(shí)別EM波場(chǎng)響應(yīng)的折射波成分；識(shí)別地震響應(yīng)的折射波成分；以及利用兩個(gè)折射波成分來(lái)產(chǎn)生關(guān)于地層的存在性和性質(zhì)的報(bào)告。
同樣，優(yōu)選地，使用來(lái)自兩個(gè)折射波成分的相位和/或幅度信息。該方法優(yōu)選地包括以下步驟部署一個(gè)EM場(chǎng)發(fā)射器；部署一個(gè)地震源；在距離EM場(chǎng)發(fā)射器預(yù)定偏移距離處部署一個(gè)EM場(chǎng)接收器；在距離地震源預(yù)定偏移距離處部署一個(gè)地震接收器；利用EM場(chǎng)發(fā)射器向地層施加一個(gè)EM場(chǎng)；利用EM場(chǎng)接收器檢測(cè)EM波場(chǎng)響應(yīng)；利用地震源向地層施加一個(gè)地震事件；并且利用地震接收器檢測(cè)地震響應(yīng)。
優(yōu)選地，EM場(chǎng)發(fā)射器、地震源和兩個(gè)接收器都在相同的平面中。優(yōu)選地，兩個(gè)接收器之間的距離為25米或更小，優(yōu)選地為5米或更小，EM場(chǎng)發(fā)射器與地震源之間的距離小于或等于EM場(chǎng)發(fā)射器與EM場(chǎng)接收器之間的偏移距離的值的0.01倍。優(yōu)選地，EM場(chǎng)發(fā)射器和地震源處于基本上相同的位置處，并且EM場(chǎng)接收器和地震接收器處于基本上相同的位置處。
優(yōu)選地，EM場(chǎng)發(fā)射器包括一個(gè)電偶極天線，并且EM場(chǎng)接收器包括一個(gè)電偶極天線。
雖然由電磁技術(shù)施加的較長(zhǎng)的波長(zhǎng)無(wú)法提供充分的信息，以提供對(duì)各種地層的外界的精確指示，但是它們可用于確定特定的已識(shí)別的地層結(jié)構(gòu)(formation)的性質(zhì)，如果該地層結(jié)構(gòu)的性質(zhì)具有相當(dāng)不同的電磁特性的話。分辨率不是特別重要，因此可采用不遭受過(guò)度衰減的較長(zhǎng)波長(zhǎng)。
但是，地震勘測(cè)技術(shù)可較精確地檢測(cè)地下地層的邊界，但是不易識(shí)別已定位的地層的性質(zhì)。從而通過(guò)利用兩種技術(shù)，可以結(jié)合其結(jié)果，并且可以更確定地識(shí)別潛在的含烴類的儲(chǔ)層。
電磁和地震波服從類似的基本波方程。從而，在兩種情況下，根據(jù)相同的基本理論獲得均勻背景(上覆層)中的埋置層的時(shí)間諧波響應(yīng)。主要差別是，在電磁情況下，存在復(fù)數(shù)波數(shù)(傳播常數(shù))，引起衰減和散射(即時(shí)域中的相位失真)。
對(duì)于產(chǎn)生的信號(hào)，一般有三個(gè)對(duì)應(yīng)于沿源和接收器之間的不同路徑的傳播的貢獻(xiàn)直接信號(hào)，反射信號(hào)和折射信號(hào)。折射信號(hào)是由層中激發(fā)的漏隙波導(dǎo)模式引起的，并且在無(wú)限厚的層的范圍內(nèi)，它被變換成沿上界面但在層內(nèi)傳播的橫波或首波(head-wave)。
在電磁情況下，折射波只在發(fā)射器和接收器偶極天線成一直線的情況下才被強(qiáng)烈激發(fā)。作為偏移距離的函數(shù)，此波的相位延遲和指數(shù)減幅都將只取決于層的屬性，即層厚度以及相對(duì)于上覆層的電阻對(duì)比度。在此情況下，直接波相當(dāng)弱，并且，在低電阻率的上覆層的情況下，對(duì)于大的偏移距離，直接波和折射波都被強(qiáng)烈地減幅。在平行或同列多相(broadside)偶極天線排列的情況下，存在較強(qiáng)的直接波和弱得多的折射波，以使得觀察到貢獻(xiàn)主要是來(lái)自直接波和反射波的。
折射波的相位和幅度都取決于層的厚度和相對(duì)電阻率，并且這些相關(guān)性是由簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式所表達(dá)的，這此數(shù)學(xué)公式可用于量化測(cè)量。但是，幅度還具有額外的偏移相關(guān)性，它是由層中的幾何波長(zhǎng)分布所引起的。因此，相位測(cè)量與幅度測(cè)量相結(jié)合將會(huì)產(chǎn)生關(guān)于層的性質(zhì)的最大限度的信息。可通過(guò)在不同頻率下進(jìn)行記錄并利用已知的折射波的相位和幅度的頻率相關(guān)性，來(lái)獲得額外信息。
對(duì)于地震P波，情形與電磁波和處于多列同相配置的天線大體上是類似的做出貢獻(xiàn)的主要是直接波和反射波。如果層包含氣態(tài)或液態(tài)烴類的話，一般就是這種情況。但是，對(duì)于固態(tài)層材料，在界面處可能有模式轉(zhuǎn)換(例如從P波到S波以及反之)，在這種情況下，例如來(lái)自地震源的P波可能激發(fā)層中的S波漏隙波導(dǎo)模式。然后此模式將會(huì)作為P波被折射回上覆層。此情形與電磁波情況下成一直線的天線激發(fā)折射波類似；主要差別是，現(xiàn)在確定折射地震波的相位延遲(以及相關(guān)的行程時(shí)間)的是地震波速度的對(duì)比度而不是電阻率對(duì)比度。因此通過(guò)結(jié)合關(guān)于地下儲(chǔ)層的地震響應(yīng)以及電磁響應(yīng)的知識(shí)，可獲得對(duì)地下儲(chǔ)層的性質(zhì)的更可靠的確定。
對(duì)于電磁波，為了記錄折射的地震波，需要大偏移距離。因此，可在共同勘測(cè)中方便地結(jié)合兩種技術(shù)，在該勘測(cè)中電磁和地震記錄被同時(shí)執(zhí)行。如果電磁記錄天線與海床接觸，則它們可以與允許P波和S波的記錄的4C地震記錄系統(tǒng)相結(jié)合。
優(yōu)選地，接收器天線和地震接收器被安裝在相同的結(jié)構(gòu)上，例如距離彼此5至25秒內(nèi)，并且EM場(chǎng)和地震事件被同時(shí)施加?；蛘?，EM場(chǎng)和地震事件被緊接著相繼施加，例如在5至25秒。
在優(yōu)選系統(tǒng)中，分析EM波場(chǎng)響應(yīng)和/或地震響應(yīng)以識(shí)別各自的折射波成分。然后，利用兩個(gè)折射波成分來(lái)確定地層的存在性和性質(zhì)。優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括從響應(yīng)中抽取和使用相位和/或幅度信息，更優(yōu)選地是從折射波中抽取和使用相位和/或幅度信息。優(yōu)選地，反射波是在地震響應(yīng)中識(shí)別地，并且反射波成分被用于識(shí)別地下地層。
此外，本發(fā)明可包括在與其他接收器相同的位置處部署一個(gè)磁接收器；檢測(cè)一個(gè)磁場(chǎng)響應(yīng)；并且結(jié)合EM波場(chǎng)響應(yīng)和地震響應(yīng)而使用磁場(chǎng)響應(yīng)。與電場(chǎng)的情況一樣，磁場(chǎng)響應(yīng)是由EM傳輸和作為噪聲背景始終存在的大地電磁信號(hào)所引起的。
海水的電阻率約為0.3歐姆-米，海床下的上覆層的電阻率通常為0.5到4歐姆-米，例如約為2歐姆-米。但是，烴類儲(chǔ)層的電阻率很可能約為20-300歐姆-米。因此，通常含烴類的地層的電阻率要比含水地層的電阻率大20到300倍。這一巨大差異可用EM技術(shù)來(lái)勘探。
烴類儲(chǔ)層的電阻率通常比周?chē)牧?上覆層)的高得多。與高電阻率介質(zhì)相比，在低電阻率介質(zhì)中，EM波衰減得更迅速，行進(jìn)得更慢。因此，與電阻率較低的上覆層相比，烴類儲(chǔ)層對(duì)EM波的衰減更小。此外，在儲(chǔ)層內(nèi)EM波的速度將會(huì)更高。
從而，海床之上或接近海床的電偶極發(fā)射器天線在海水和表面下的地層中感應(yīng)電磁EM場(chǎng)和電流。在海水中，由于含鹽環(huán)境中的高導(dǎo)電率，EM場(chǎng)被強(qiáng)烈衰減，而導(dǎo)電率較低的表面下地層引起較小的衰減。如果頻率足夠低(1Hz量級(jí))，則EM能量能夠深深穿透到表面之下，并且電阻率高于上覆層(例如充滿烴類的儲(chǔ)層)的深埋的地質(zhì)層將會(huì)影響EM波。根據(jù)入射角度和極化狀態(tài)，入射到高電阻率層上的EM波將會(huì)在層中激發(fā)波導(dǎo)型(引導(dǎo)型)波模。波導(dǎo)型模式沿著層橫向傳播，并且將能量泄漏回上覆層和位于海床之上的接收器。在本申請(qǐng)中，這種波模被稱為“折射波”。
EM源和接收器之間的距離被稱為偏移距離。由于在海水中(或在上覆層中)與直接波相比含烴類地層中的折射波將被衰減得更少這一事實(shí)，對(duì)于任何給定的含H/C地層，將存在臨界偏移距離，在此距離下，折射波和直接波將會(huì)具有相同的信號(hào)強(qiáng)度。此臨界偏移距離通常約比從源或接收器到含H/C地層的最短距離大兩至三倍。從而，當(dāng)偏移距離大于臨界偏移距離時(shí)，折射到儲(chǔ)層中并被引導(dǎo)經(jīng)過(guò)儲(chǔ)層的徑向EM波將會(huì)對(duì)接收到的信號(hào)做出主要貢獻(xiàn)。與沒(méi)有HC儲(chǔ)層的情況相比，所述接收的信號(hào)將具有更大的幅度，并且到達(dá)得較早(即具有較小的相移)。在許多情況下，在大于臨界偏移距離的距離處記錄的相位變化和/或幅度變化將會(huì)被直接用于計(jì)算儲(chǔ)層電阻率。此外，將根據(jù)臨界偏移距離、和/或代表記錄信號(hào)相移或記錄信號(hào)幅度作為發(fā)射器-接收器偏移距離的函數(shù)的曲線的斜率，來(lái)推斷儲(chǔ)層深度。最有用的EM源-接收器偏移距離通常大于“臨界偏移距離”。在大于臨界偏移距離的偏移距離處，代表記錄信號(hào)相移或記錄到的信號(hào)幅度作為源-接收器偏移距離的函數(shù)的曲線的斜率變化將會(huì)指示儲(chǔ)層邊界。
可通過(guò)移動(dòng)接收器；或者移動(dòng)發(fā)射器和地震源，或者甚至移動(dòng)兩者，來(lái)改變偏移距離。或者，可通過(guò)同時(shí)移動(dòng)接收器以及發(fā)射器和地震源，來(lái)將偏移距離保持為常數(shù)。
電磁和地震波服從類似的基本方程。從而，在兩種情況下，根據(jù)相同的基本理論獲得均勻背景(上覆層)中的埋置層的時(shí)間諧波響應(yīng)。主要差別是，在電磁情況下，存在復(fù)數(shù)波數(shù)(傳播常數(shù))，引起衰減和散射(即時(shí)域中的相位失真)。
如果EM發(fā)射器和EM接收器之間的偏移距離比儲(chǔ)層距海床的深度(即上覆層的厚度)的三倍大得多，則將會(huì)察覺(jué)到來(lái)自儲(chǔ)層的折射波的衰減通常將會(huì)小于直接波和反射波的衰減。其原因是這一事實(shí)折射波的路徑實(shí)際上是從發(fā)射器向下到儲(chǔ)層的距離，即上覆層的厚度，加上沿儲(chǔ)層的偏移距離，加上從儲(chǔ)層向上到接收器的距離，即再一次上覆層的厚度。
如果在EM發(fā)射器和接收器的區(qū)域中不存在H/C儲(chǔ)層，則檢測(cè)到的波響應(yīng)將會(huì)由直接波或者可能還有反射波構(gòu)成。因此它將會(huì)被強(qiáng)烈地衰減，并且其相位將會(huì)隨著偏移距離的增大而迅速變化。
但是，如果存在H/C儲(chǔ)層，則在波響應(yīng)中將會(huì)有折射波成分，并且這一成分將會(huì)占據(jù)優(yōu)勢(shì)。由于充滿H/C地層中的較高的相位速率(波速)，這將會(huì)對(duì)接收到的波響應(yīng)的相位產(chǎn)生影響。
作為源和接收器之間的偏移距離的函數(shù)，折射波的相位將會(huì)幾乎線性地變化，并且比起直接波和反射波的相位變化得慢得多，并且由于后兩種波還會(huì)隨著偏移距離的增大而被更強(qiáng)烈地衰減，因此將會(huì)存在從迅速相位變化到緩慢的且斜率幾乎恒定的相位變化的轉(zhuǎn)變，從而指示H/C儲(chǔ)層的存在。如果儲(chǔ)層的邊緣被穿過(guò)，則此緩慢的相位變化將會(huì)變成迅速相位變化和強(qiáng)烈的衰減。從而，對(duì)于大的偏移距離，從緩慢、線性的相位變化變成迅速相位變化，或者反之，將會(huì)指示H/C儲(chǔ)層的邊界。
如果在發(fā)射器和接收器之間保持恒定的偏移距離，同時(shí)改變其一或二者的位置，則記錄到的相移應(yīng)該是恒定的，只要源和接收器以下以及之間的表面下地層的電阻率是恒定的。如果在以恒定的偏移距離移動(dòng)發(fā)射器和/或接收器的同時(shí)檢測(cè)到相移變化，則這將會(huì)指示儀器之一處于H/C儲(chǔ)層的邊界附近。
源發(fā)射的極化將會(huì)確定在接收器方向多少能量將會(huì)被發(fā)射到含油層中。因此偶極天線是選中的發(fā)射器。一般而言，優(yōu)選采用偶極子，對(duì)于它，電流矩，即電流和有效長(zhǎng)度的乘積較大。因此發(fā)射器偶極子的長(zhǎng)度可以為100到1000米，并且可在兩個(gè)不同方向上被牽引，這兩個(gè)不同的方向可以是正交。接收器偶極子的最優(yōu)長(zhǎng)度是由源偶極子的電流矩以及上覆層的厚度而確定的。
本發(fā)明的技術(shù)可適用于勘探基于陸地的地下儲(chǔ)層，但尤其適用于水下，尤其是海底的地下儲(chǔ)層。優(yōu)選地，EM場(chǎng)是用位于地表的一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器來(lái)施加的，并且檢測(cè)是由位于地表的一個(gè)或多個(gè)接收器進(jìn)行的。在優(yōu)選應(yīng)用中，發(fā)射器和/或接收器位于海床或某種其他水域的底部之上、或接近海床或某種其他水域的底部。
發(fā)射的EM場(chǎng)可以是脈沖型的，但是，可選擇具有步進(jìn)頻率的相干連續(xù)波是優(yōu)選的。它可在相當(dāng)大的時(shí)段中被發(fā)射，在該時(shí)段中發(fā)射器應(yīng)該優(yōu)選為靜止的(雖然它可以緩慢移動(dòng))，并且發(fā)射穩(wěn)定。從而，場(chǎng)可在從3秒到60分鐘的時(shí)段中被發(fā)射，該時(shí)段優(yōu)選為從10秒到5分鐘，例如1分鐘。EM接收器也可被安排來(lái)檢測(cè)來(lái)自儲(chǔ)層的直接波和反射波以及折射波，并且分析可包括區(qū)分折射波的相位和幅度數(shù)據(jù)和來(lái)自直接波的相應(yīng)數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，發(fā)射波長(zhǎng)應(yīng)該處于以下范圍內(nèi)0.1s≤λ≤5s；其中λ是發(fā)射經(jīng)過(guò)上覆層的波長(zhǎng)，s是從海床到儲(chǔ)層的距離。更優(yōu)選地，λ約為0.5s到2s。發(fā)射頻率可以為0.01Hz到1kHz，優(yōu)選地為0.1到20Hz，例如1Hz。
優(yōu)選地，發(fā)射器和接收器之間的距離應(yīng)該處于以下范圍內(nèi)0.5λ≤L≤10λ；其中λ是發(fā)射經(jīng)過(guò)上覆層的波長(zhǎng)，L是發(fā)射器和第一接收器之間的距離。
將會(huì)意識(shí)到，本發(fā)明可用于確定特定地層的位置、范圍、性質(zhì)和體積，并且還可用于通過(guò)將接收器(也可能還有EM場(chǎng)發(fā)射器和地震源)留在原處，來(lái)檢測(cè)一段時(shí)間中這些參數(shù)的變化。
電磁信號(hào)對(duì)于地下層的電阻率是很敏感的，因此，電磁方法很適用于諸如H/C儲(chǔ)層這樣的高電阻層的檢測(cè)。但是，沒(méi)有烴類的層也可能具有高電阻率，例如由鹽、玄武巖、方解石串或其他具有低多孔性和低水含量的致密巖石。此類高阻層一般具有比低阻上覆層更高的地震速率，而高阻H/C儲(chǔ)層一般具有比低阻上覆層更低的地震速率。因此地震方法可用于區(qū)分高阻H/C儲(chǔ)層和其他高阻層。
可基于由于所考慮的探查而可用的地震反射數(shù)據(jù)而對(duì)H/C儲(chǔ)層和其他高阻層進(jìn)行區(qū)分。但是，根據(jù)在地震源和地震接收器之間的偏移距離較大的情況下記錄的地震折射數(shù)據(jù)可獲得更可靠的區(qū)分。優(yōu)選地，這可與電磁數(shù)據(jù)收集結(jié)合進(jìn)行。
優(yōu)選地，位于海床處的電磁接收器天線將會(huì)和也與海床接觸的地震接收器相結(jié)合。這意味著要記錄電磁和地震數(shù)據(jù)只需要一個(gè)勘測(cè)，并且可以執(zhí)行折射地震信號(hào)的P波和S波成分的完全四個(gè)分量(除壓力外還有位移向量的三個(gè)分量)-4C-地震記錄。
將會(huì)意識(shí)到，在EM波場(chǎng)響應(yīng)或地震響應(yīng)中任何折射波成分的不存在將會(huì)表明不存在具有不同電阻率或不同聲學(xué)屬性的地層。在EM場(chǎng)響應(yīng)和地震響應(yīng)中存在折射波成分將會(huì)表明存在具有高電阻率和高聲學(xué)速度(低多孔性)的地層，這例如暗示了玄武巖或鹽坡面。存在折射EM波成分以及不存在折射地震波成分，將會(huì)表明高電阻率以及低聲學(xué)速度，從而表明低多孔性，這暗示了諸如沙巖這樣的多孔巖石地層中的可能存在的H/C(烴類)儲(chǔ)層。
從而，對(duì)于大偏移距離，具有烴類的高阻層的特征在于存在折射電阻波，而沒(méi)有任何折射地震波。相反，沒(méi)有烴類的高阻層的特征在于既存在折射電磁波又存在折射地震波。通過(guò)在同一勘測(cè)中記錄兩種波型，可以獲得對(duì)H/C儲(chǔ)層的更可靠的識(shí)別。
地震設(shè)備，包括源和接收器，從設(shè)計(jì)和使用上來(lái)說(shuō)都可以是常規(guī)的。
本發(fā)明允許了操作者通過(guò)進(jìn)行等于初始2D地震勘測(cè)的勘測(cè)，然后聯(lián)系由初始勘測(cè)所揭示的可能感興趣的區(qū)域?qū)嵤└鶕?jù)本發(fā)明的方法，來(lái)避免3D勘測(cè)的努力和花費(fèi)。
本發(fā)明擴(kuò)展到一種接收器組合件，該接收器組件包括一個(gè)支持結(jié)構(gòu)；安裝在支持結(jié)構(gòu)上的一個(gè)電偶極接收器天線；安裝在支持結(jié)構(gòu)上的一個(gè)三軸地震接收器；安裝在支持結(jié)構(gòu)上的一個(gè)地聲測(cè)聽(tīng)器配置；安裝在支持結(jié)構(gòu)上的一個(gè)水聽(tīng)器；以及被安排為將支持結(jié)構(gòu)附接到海床上的一個(gè)錨。
本發(fā)明還擴(kuò)展到一種如上文聯(lián)系產(chǎn)生勘測(cè)報(bào)告所描述的調(diào)查海底地層的方法，以及一種由本發(fā)明的方法所產(chǎn)生的勘測(cè)報(bào)告。
權(quán)利要求
1.一種方法，用于產(chǎn)生地下地層的勘測(cè)報(bào)告，該方法包括部署一個(gè)電磁(EM)場(chǎng)發(fā)射器；在與所述EM場(chǎng)發(fā)射器基本相同的位置部署一個(gè)地震源；在距所述發(fā)射器預(yù)定的偏移距離處部署一個(gè)EM場(chǎng)接收器；在與所述EM場(chǎng)接收器基本相同的位置部署一個(gè)地震接收器；利用所述EM場(chǎng)發(fā)射器向所述地層施加一個(gè)EM場(chǎng)；利用所述EM場(chǎng)接收器檢測(cè)EM波場(chǎng)響應(yīng)；利用與所述EM場(chǎng)發(fā)射器處于基本上相同位置的所述地震源向所述地層施加一個(gè)地震事件；利用與所述EM場(chǎng)接收器處于基本相同位置的所述地震接收器檢測(cè)地震響應(yīng)；分析所述EM波場(chǎng)響應(yīng)；分析所述地震響應(yīng)并協(xié)調(diào)這兩個(gè)響應(yīng)，以便產(chǎn)生一個(gè)關(guān)于所述地層的存在性和性質(zhì)的報(bào)告。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括從所述響應(yīng)中抽取和使用相位和/或幅度信息。
3.如前述任意權(quán)利要求中所述的方法，包括識(shí)別所述EM波場(chǎng)響應(yīng)的折射波成分，識(shí)別所述地震響應(yīng)的折射波成分，并利用所述兩個(gè)折射波成分來(lái)產(chǎn)生所述勘測(cè)報(bào)告。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中使用來(lái)自所述兩個(gè)折射波成分的相位和/或幅度信息。
5.一種方法，其利用來(lái)自施加的EM場(chǎng)的一個(gè)EM波場(chǎng)響應(yīng)和來(lái)自施加的地震事件的一個(gè)地震響應(yīng)來(lái)產(chǎn)生地下地層的勘測(cè)報(bào)告，該方法包括識(shí)別所述EM波場(chǎng)響應(yīng)的折射波成分；識(shí)別所述地震響應(yīng)的折射波成分；以及利用所述兩個(gè)折射波成分來(lái)產(chǎn)生一個(gè)關(guān)于所述地層的存在性和性質(zhì)的報(bào)告。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中使用來(lái)自所述兩個(gè)折射波成分的相位和/或幅度信息。
7.如權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的方法，包括以下步驟部署一個(gè)EM場(chǎng)發(fā)射器；部署一個(gè)地震源；在距離所述EM場(chǎng)發(fā)射器預(yù)定偏移距離處部署一個(gè)EM場(chǎng)接收器；在距離所述地震源預(yù)定偏移距離處部署一個(gè)地震接收器；利用所述EM場(chǎng)發(fā)射器向所述地層施加一個(gè)EM場(chǎng)；利用所述EM場(chǎng)接收器檢測(cè)所述EM波場(chǎng)響應(yīng)；利用所述地震源向所述地層施加一個(gè)地震事件；并且利用所述地震接收器檢測(cè)所述地震響應(yīng)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述EM場(chǎng)發(fā)射器、所述地震源和所述兩個(gè)接收器都在相同的平面中。
9.如權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的方法，其中所述兩個(gè)接收器之間的距離為25米或更小，優(yōu)選地為5米或更小。
10.如權(quán)利要求7至9中任何一條所述的方法，其中所述EM場(chǎng)發(fā)射器與所述地震源之間的距離小于或等于所述EM場(chǎng)發(fā)射器與所述EM場(chǎng)接收器之間的偏移距離值的0.01倍。
11.如權(quán)利要求7至10中任何一條所述的方法，其中所述EM場(chǎng)發(fā)射器和所述地震源處于基本上相同的位置。
12.如權(quán)利要求7至11中任何一條所述的方法，其中所述EM場(chǎng)接收器和所述地震接收器處于基本上相同的位置。
13.如權(quán)利要求1至4或權(quán)利要求7至12中任何一條所述的方法，其中所述EM場(chǎng)發(fā)射器包括一個(gè)電偶極天線。
14.如權(quán)利要求1至4或權(quán)利要求7至13中任何一條所述的方法，其中所述EM場(chǎng)接收器包括一個(gè)電偶極天線。
15.如前述任何一條權(quán)利要求所述的方法，其中所述EM場(chǎng)接收器和所述地震接收器被安裝在相同的結(jié)構(gòu)上。
16.如前述任何一條權(quán)利要求所述的方法，其中所述EM場(chǎng)和所述地震事件被同時(shí)施加。
17.如權(quán)利要求1至15中任何一條所述的方法，其中所述EM場(chǎng)和所述地震事件被緊接著相繼施加，例如在5至25秒。
18.如前述任何一條權(quán)利要求所述的方法，其中所述地震響應(yīng)的反射波成分被識(shí)別，并且所述反射波成分被用于識(shí)別地下地層。
19.如前述任何一條權(quán)利要求所述的方法，包括另外，在與所述EM場(chǎng)接收器基本上相同的位置處部署一個(gè)磁接收器；檢測(cè)一個(gè)磁場(chǎng)響應(yīng)；并且結(jié)合所述EM波場(chǎng)響應(yīng)和所述地震響應(yīng)來(lái)使用所述磁場(chǎng)響應(yīng)。
20.如前述任何一條權(quán)利要求中所述的方法，包括對(duì)于多個(gè)EM發(fā)射和地震事件，在不同位置處，利用所述EM場(chǎng)發(fā)射器和地震源和/或所述EM場(chǎng)接收器和地震接收器重復(fù)該過(guò)程。
21.如前述任何一條權(quán)利要求中所述的方法，其中所述過(guò)程在不同偏移距離被重復(fù)。
22.如前述任何一條權(quán)利要求中所述的方法，包括部署和使用多個(gè)EM場(chǎng)接收器和/或多個(gè)地震接收器。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述EM場(chǎng)接收器和地震接收器被安裝在一條纜上。
24.如前述任何一條權(quán)利要求中所述的方法，其中所述EM場(chǎng)發(fā)射器和/或地震源，和/或EM接收器和/或地震接收器位于海床或某種其他水域的底部之上、或接近海床或某種其他水域的底部。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述地震源位于所述水域的表面或接近所述水域的表面。
26.如前述任何一條權(quán)利要求中所述的方法，其中所述EM場(chǎng)的頻率被在所述發(fā)射時(shí)段上連續(xù)改變。
27.如前述任何一條權(quán)利要求中所述的方法，其中所述EM場(chǎng)發(fā)射3秒到60分鐘的一個(gè)時(shí)段。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述發(fā)射時(shí)間為從10秒到5分鐘。
29.如前述任何一條權(quán)利要求中所述的方法，其中所述發(fā)射的波長(zhǎng)由以下公式給出0.1s≤λ≤10s；其中λ是所述經(jīng)過(guò)上覆層的發(fā)射波長(zhǎng)，s是所述從海床到所述儲(chǔ)層的距離。
30.如前述任何一條權(quán)利要求中所述的方法，其中所述EM場(chǎng)發(fā)射器和所述EM場(chǎng)接收器之間的偏移距離由以下公式給出0.5λ≤L≤10λ；其中λ是所述經(jīng)過(guò)上覆層的發(fā)射波長(zhǎng)，L是所述發(fā)射器和所述接收器之間的距離。
31.如權(quán)利要求26至30中任何一條所述的方法，其中所述發(fā)射頻率為從0.01Hz到1kHz。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述發(fā)射頻率為從0.1到20Hz。
33.如前述任何一條權(quán)利要求所述的方法，其中所述地震接收器記錄是一個(gè)完整流分量地震記錄，包括三個(gè)位移矢量分量和一個(gè)壓力分量。
34.用于實(shí)現(xiàn)前述任何一條權(quán)利要求中所述的方法的裝置，包括一個(gè)接收器組合件，該接收器組件包括一個(gè)支持結(jié)構(gòu)；安裝在所述支持結(jié)構(gòu)上的一個(gè)電偶極接收器天線；安裝在所述支持結(jié)構(gòu)上的一個(gè)三軸地震接收器；安裝在所述支持結(jié)構(gòu)上的一個(gè)地聲測(cè)聽(tīng)器配置；安裝在所述支持結(jié)構(gòu)上的一個(gè)水聽(tīng)器；以及被設(shè)置為將所述支持結(jié)構(gòu)附接到海床上的一個(gè)錨。
35.由如權(quán)利要求1至33中任何一條所述的方法所產(chǎn)生的一個(gè)勘測(cè)報(bào)告。
全文摘要
一種用于調(diào)查地下地層的系統(tǒng)。從相同位置施加電磁場(chǎng)和地震事件，并利用各自位于與第一位置相隔開(kāi)的第二位置處的各自的接收器檢測(cè)響應(yīng)。結(jié)合響應(yīng)以識(shí)別地下儲(chǔ)層的存在性和/或性質(zhì)。使用折射波成分。
文檔編號(hào)G01V11/00GK1761889SQ200480007127
公開(kāi)日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2004年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月17日
發(fā)明者泰耶·艾德斯墨, 斯韋恩·埃林斯魯?shù)? 安德森·法里斯特維, 漢斯·M·派德森, 斯塔萊·約翰森 申請(qǐng)人:電磁地形服務(wù)公司