CN101124491A - 用于使用t-csem数据的采集、处理和成像中的时距特性的系统和方法 - Google Patents

Abstract

这里提供了一种与用于地震数据相似的方式对瞬时控制源电磁(t－CSEM)数据进行采集、处理和成像的系统和方法。特别地，本发明采用了t－CSEM数据的时间－距离特性以允许用于最佳后续处理和成像的t－CSEM测量的设计和执行。本发明示出如何校正t－CSEM数据迹线用于衰减和扩散，以至于它们的特性更类似地震数据，以及可以被使用地震处理器熟悉的算法来处理。得到的t－CSEM图像，特别地如果和对应的地震图像结合，可以被用来推断碳氢化合物储层的位置。

Description

用于使用T-CSEM数据的采集、处理和成像中的时距特性的系统和方法

技术领域

本发明涉及对于碳氢化合物的地球物理探测的通常主题，以及具体地，涉及用于采集和分析时域控制源电磁地球测量数据的方法。

背景技术

电磁探测方法

已经长期使用表面下地球信息的电阻率的测量，在其他目的中，用于从其他不含油岩石层中将包含碳氢化合物的岩石层区别出来。例如，关于井眼中的深度的电阻率(被称为“电阻率测井记录”)，已经被常规地使用多年，以识别在钻通地层的井眼中的碳氢化合物产生间隔。然而，最近，已经使用表面下电阻率的基于表面的测量，该测量不需要钻井。例如，见美国专利号4,286,218、4,617,518、4,663,593、4,757,262、4,792,761、4,862,089、5,043,667、5,467,018、5,563,513、5,770,945、6,191,587、6,603,313、6,628,119 B1、6,696,839 B2、6,717,411 B2、6,842,006 B2、6,900,639、6,914,433以及美国专利申请公布No.2003/0050759 A1、2004/0239297 A1、2005/0017722 A1、2005/0077902 A1)。这样的技术代之以包括从地球表面进行测量，接着使用测量结果来推断表面下电阻率分布(Strack，K.-M.，1992，Exploration with deep transient electromagnetics，Elsevier，373)，或者在水体的底部上和表面上进行这样的测量。为了立即公布的目的，对于后类的测量更关心。

虽然基于表面的电阻率测量采用许多不同的形式，具有两个主要变体：自然源(大地电磁(magnetotelluric)，“MT”)测量以及控制源(controlled source)(“CSEM”)测量，其中利用“控制源”意味着任何人工源。如下所述，为了立即公布的目的，对于后类的测量更关心。

注意，一些基于表面的EM测量以很高的频率操作，在这样的情况下，源波根据地球材料的介电常数和表面下电阻率来在地球中传播。这样的测量技术被称为“地面穿透雷达”以及典型地仅仅探测到几米的深度(cf.，Everett，2005，M.E.，Benavides，A；，and Pierce，C.J.，2005，Anexperimental study of the time-domain electromagnetic response of aburied conductive plate，Geophysics 70(1))。为了探测到地球中更深的地方(也就是在这里讨论的碳氢化合物范围内)，必需使用低频率(＜10Hz)，其中，波仅根据电阻率而传播。在这里使用的术语CSEM将仅仅表示这样的低频率测量。

CSEM测量通常使用通过一个或多个电极或“接触线”来引入地球表面下中的表面产生电流，作为信号源(而一些源代之以电流回路，该电流回路不是通过传导而是通过感应将电磁能量注入地球中；在这里我们集中在前者上)。该一个或多个电极可以被放置为与地球的表面直接接触(例如在陆地测量)、或在海底之上通过水被牵引到船后面(例如在海洋测量中)、或被放置为与海底接触。将接收器放置在地球的表面上(或海底上)，并且布置以测量由源引入到地球表面下中的电场和/或磁场。使用这些测量，来根据本领域技术人员公知的方法，评估接收器之下的地球表面下的有效或明显电阻率的分布。然后本领域技术人员使用碳氢化合物出现来解释这些电阻率。注意根据信号源和测量设计，可以将接收器布置在距离源从0到20千米的距离处。

大体说来，地球表面下在相邻岩层之间具有相对较少的大电阻率对比度的边界。然而，包含碳氢化合物的岩层趋于显示出大的电阻率对比度(与围绕它们的地层相比)，以及因此，基于表面的电阻率测量方法被长期认为是潜在的直接碳氢化合物指示。例如，与上层和下层水饱和沉积物的2 Ohm-m或更少级别的电阻率相比，含碳氢化合物地层的电阻可以在几十Ohm-米(Ohm-m)或更高的级别。因此，当在地球表面下中出现碳氢化合物时，基于表面的电阻率测量方法可以潜在地被用来当其他地球物理方法不能使用时进行测量。因此，现在对于使用基于表面的电阻率测量方法来定位俘获碳氢化合物的新源、来监视在现存储层中的碳氢化合物分布(例如，时间上的水库监视)具有浓厚的兴趣。

虽然有很多电阻率测量变体，但是为了即时公布的目的，特别关心的是使用人工源或控制源的测量(也就是，控制源电磁测量或下文中的“CSEM”)。例如，见美国专利：4,617,518、4,663,593、5,467,018、5,563,513、5,883,515、6,541,975、6,603,313、6,628,110、6,628,119 B1、6,696,839 B2、6,717,411 B2、6,842,006 B2、6,891,376、6,900,639、6,914,433、以及美国专利申请公布号：2003/0050759A1、2004/0239297 A1、2004/232917、2005/0017722 A1、2005/0077902A1、以及WIPO申请公布号：WO 01/57555 A1、WO 03/023452、WO03/048812)。该技术最频繁地在海洋环境中操作，在该环境中，在一组海底接收器之上，船拉动海底附近的基本上水平布置的电偶极电极或天线阵列。接收器可以是自主节点或以某种方式电缆连接的阵列。将天线或电极阵列耦合到位于船上的适当的电源发生器(共同被称为“源”)。

当将源牵引到接收器组的附近，电磁能量经由多种路径(例如通过水、通过地球、沿着水/地球界面等)从源传播到接收器，以及利用每个接收器来检测和记录在这些场的振幅和相位的变化。接着从海底恢复接收器，以及采集数据。然后使用多种处理算法来确定接收器位置之下的地球表面下的空间电阻率分布。

通常对源进行编程，以通过改变施加到电偶极的电压来创建低频率电磁信号。在一些变体中，采用交流电流作为信号源，以选择的频率对这些电流的极性进行反向。利用在一个或一些选择频率下操作的连续激励源的任何这样的测量，在下文中被称为频域控制源电磁测量(“f-CSEM”)。f-CSEM技术在例如Sinha，M.C.Patel，P.D.，Unsworth，M.J.，Owen，T.R.E.，and MacCormack，M.G.R.，1990，An active sourceelectromagnetic sounding system for marine use，Marine GeophysicalResearch 12，29-68中进行描述，该参考文献的内容通过参考包括在这里就像在这里进行完全阐述一样。

在海洋环境中，更广泛使用的CSEM采集方法使用频域技术，以及更具体地，使用在一个或一些离散频率下操作的连续源。公开被通过参考包括在这里的Srnka，美国专利No.6,603,313，讨论了该f-CSEM测量技术的良好例子，在这里引用了多个共享该相同种类的技术的其他最近的专利和公布。

用于基于表面的电阻率测量的另一控制源技术已知为瞬时(或时域)控制源电磁测量，在下文中称为“t-CSEM”)。在t-CSEM中，使用电极阵列或天线阵列，以与之前结合f-CSEM讨论的相同的方式将电磁场引入地球表面下中，除了在固定持续时间的脉冲中操作源电流(被分开足够时间来允许在重复的脉冲之前在地球中的信号传播)，而不是像用于f-CSEM的连续操作源电流之外。例如见Edwards，R.N.，1997，On the resource evaluation of marine gas hydrate deposits using thesea-floor transient electric dipole-dipole method，Geophysics，62，63-74；Yu，L.，and Edwards，R.N.，1996，Imaging axi-symmetric TAG-likestructure by transient electric dipole seafloor electromagnetics，Geophys，Res.Lett.，invited paper，23，3459-3462；Nobes，D.C.，Law，L.K.，andEdwards，R.N.，1992，Results of a seafloor electromagnetic survey over asedimented hydrothermal area on the Juan de Fuca Ridge.GeophysicalJournal International，110，333-347；Chave，A.D.，Constable，S.C.andEdwards，R.N.，1991，Electrical exploration methods for the seafloor，Investigation in geophysics No 3，Electromagnetic methods in appliedgeophysics，vol.2，application，part B，931-966；Cheesman，S.J.，Law，L.K.，and Edwaeds，R.N.1991；Porosity determinations of sediments inKnight Inlet using a transient electromagnetic system.，Geomarine Letters11，84-89；Cheesman，S.J.Edwards，R.N.，and Law，L.K.，1990，A shortbaseline transient electromagnetic method for use on the sea floor，Geophysical Journal 103，431-437以及其他。

在t-CSEM技术中，可以使用在一定选择时间后切断(shut off)的直流(“DC”)源，来对电极或天线进行充电，导致电流的突然终止。该瞬时的EM事件传播到表面下中，并最终传播到接收器。在切断源电流之后的时期期间，从接收器采集数据。可预测地，随着时间在源终止之后的进行，该数据反应在测量电压中的大体衰减。注意，这与在源电流流动的同时从接收器采集数据的f-CSEM是大不相同的。源电流终止后测量的电压的时间变化被用来推断地球表面下的电阻率分布。在例如之前引用的Strack，K.-M.，1992中描述了T-CSEM技术，该文献的公开通过参考包括在这里，就像完全阐明的一样。对于大部分来说，典型地与陆地测量结合地使用t-CSEM技术(例如，见之前引用的2005年Everett的用于在未爆炸弹的探测的内容中的应用、或者用于碳氢化合物应用的概要的Strack，K.-M.，Vozoff，K.，1996，Integrating long-offset transient electromagnetics(LOTEM)with seismicsin an exploration environment，Geophysical Prospecting 44，99-101)。

注意，虽然f-CSEM方法被更广泛地用在碳氢化合物探测中(相较于t-CSEM技术)，它们具有显著的缺点。例如，当水相对于被评估的表面下地层较深时，更特别地是当水的深度与目标地层的深度(海底之下)的比大于大约1.5时，海洋f-CSEM被最佳地使用。作为对比，在前面公开中指出的t-CSEM方法不具有这样的限制。

由于传播通过地球表面下的在CSEM技术中由接收器检测到的信号在振幅上很低，可以更容易地检测到源自身是否不再是有效的。这当然构成了t-CSEM测量的优点，其中，从接收器采集数据的同时使得源去激活。因此，如果源号是连续的(或具有较长的持续时间)而不是瞬时的(或具有较短的持续时间)，源信号可以标记可以由表面岩性的差异导致的电压变化。通过参考包括在这里的公开Wright(Intl Pat.Appl.WO 03/023452)和Rueter et al.(美国专利No.5,467,018)包含了对于t-CSEM方法尤其在陆地内容中的良好讨论。

地震(seismic)方法

虽然本发明的目的原则上是控制源电磁数据的采集、分析和处理，但是地球物理反射地震方法的一些显著方面的概要将证明启发出以下的讨论。反射地震方法表示通过向下发送声能到地中以及记录从以下的岩层返回的回声而对地球的表面以下进行成像或绘图的尝试。下行声能的源可能来自例如陆地上的爆炸或地震震源、或者海洋环境中的气枪。在地震测量期间，将声能放置在关心的地质结构之上的地球表面附近的多个位置处。每次激活源时，其产生地震信号，该地震信号向下传播通过地球、被反射、以及被反射后在被布置在地球表面上或附近的接收器处进行记录。然后将来自多个源/记录几何形状组合的信号组合，以创建表面以下的密集采样的纵剖图，该纵剖图可以在实际表面以下区域上延伸。在二维(2-D)地震测量中，通常沿着单条线布置记录位置，但是在三维(3-D)测量中，以栅格图案跨过表面分布记录位置。最简单地说，2-D地震线可以被认为给出地球层的截面图(垂直切片)，因为它们直接地处于通过记录位置绘制的线之下。3-D测量产生数据体，该数据体是位于测量区域之下的表面以下的3-D表示。然而，实际上，2-D和3-D测量都询问位于测量覆盖区域之下的地球的一些体积。

地震测量由很多的独立的地震记录或迹线组成。在典型的2-D测量中，通常有几万条迹线，而在3-D测量中，独立迹线的数量可以达到几百万条迹线。Yilmaz，1987的第一章第9-89页包含关于传统2-D处理的大体信息，该公开通过参考包括在这里。与3-D数据采集和处理有关的大体背景信息可以在Yilmaz的第6章第384-427页中找到，其公开也通过参考包括在这里。

地震迹线是对于从表面以下的不均匀性或不连续性发射的声能的数字记录。部分反射典型地在表面以下材料的弹性特性中发生变化的地方发生。迹线中的数字样本通常被以0.002秒(2毫秒或“ms”)的间隔进行采集，虽然4ms和1ms的采样间隔也是常见的。传统数字地震迹线中的每个离散样本与关于地震能源的激活时间的特定时间相关联。在反射能量的情况下，假设(当然)源和接收器被都布置在表面上，从源到反射器并再次回到表面的双向传播时间与迹线中的特定振幅事件相关联。在实践例如VSP(垂直地震纵剖图)测量、洋底测量等中，使用前述源接收器布置的很多变体。此外，地震测量中与每个迹线相关联的源和接收器的表面位置被仔细地记录，以及通常构成迹线自身的部分(作为迹线头信息(header information))。这允许将迹线中包含的地震信息稍后与特定表面和表面以下位置相关，从而在地图(也就是映射)上提供用于记录和分析地震数据以及从其提取的属性的装置。

很多年来，地震测量设计的技术取得了显著的进步，以及现代专业人员使用数据的预测时间距离特性，来针对后续分析的目的最佳地设计该测量。通过短语“时间距离特性”，意味着随着从源的启动开始的自然时间的量(从源到接收器的传播时间)以及随着源和接收器的相对位置(源和接收器之间的矢量或标量距离)而变化的EM数据的那些特性。包括时间距离关系的地震设计考虑的例子包括但是不局限于这些问题，例如接收器定位、源定位、阵列滤波、表面以下的结构部件的状态、数据的频率等等。注意，为了本公开的目的，当在这里使用术语“距离”时，该术语应该被根据上下文广泛地解释为矢量距离、标量距离或两者皆是。

类似的，很多年来，地震处理的技术已经取得了显著进步，以及现代专业人员再一次使用数据的时间距离特性来最佳地处理该数据。根据偏移和时间(时间距离关系)来使用迹线的样本的地震过程的例子包括但是不局限于：速度滤波、频率-波数(“f-k”)滤波、截矩-缓慢(intercept-slowness)(“tau-p”)滤波、初始迹线消减(也就是将早于第一信号到达的所有样本的每个迹线设为零)、随着偏移的振幅变化(也就是“AVO”)、速度确定、X线断层摄像术(tomography)等等。

此外，很多年来，地震成像的技术取得了显著进步，以及现代专业人员使用数据的时间距离特性来对其最佳地成像。“成像”是从数据(根据测量设计为2-D或3-D的数据)构建有限带宽(“模糊”)图像的过程(成像可以与“反演(inversion)”形成对比，“反演”是使用数据来估计预构模型的参数的过程)。使用时间距离关系的地震过程的另外例子包括但是不局限于：垂直时差(Normal Moveout)(“NMO”)去除、倾斜时差(Dip MoveOut)(“DMO”)去除、偏移(时间或深度)、X线断层摄像术、速度估计等等。

例如，成像的最简单形式被称为共有中点层叠，其中，将反射的到达(通过适于采集目的的设计来获得，并且可能被净化噪声)分类为共有中点(“CMP”)集合，也就是具有中点(源位置和接收器位置之间)相同的采集几何形状的轨迹组、针对多个偏移(每个采集迹线的源和接收器之间的距离)校正反射事件的到达时间的差异(“时差“)、以及然后一起求和(“叠加”)。更复杂类型的处理是共有图像点叠加，其中，关于表面以下的波传播路径的信息被结合，以使得分类和时差校正适合关心的特定表面以下的反射器。

应用于地震数据的时间距离校正典型地包括速度函数的确定，通常根据数据来按照经验确定该函数，以及该函数是1、2或3空间维度的(或在空间和时间中的)。虽然可以以很多不同的方法确定地震速度，两种常用的技术是相干分析和X断层摄像分析。

已经被适当地采集和处理的地震数据可以提供很多信息给勘探者，勘探者是石油勘探公司中的个人，其工作是定位潜在的钻井位置。例如，地震测量可以给勘探者提供对于岩层的表面以下结构的广阔视野，以及可以经常揭示与碳氢化合物的捕获和存储相关联的重要特征，例如断层、折叠、背斜、不一致以及尤其是表面以下的盐丘和矿脉。在地震数据的计算机处理期间，例行地(routinely)产生表面以下岩石声速的估计，以及检测和显示岩石特性中的近表不均匀性。在一些情况下，可以使用地震数据来直接估计岩石孔隙度(岩石中的孔隙的体积分数)、水饱和度(填充有水的孔隙空间的体积分数)以及碳氢化合物含量(填充有碳氢化合物的孔隙空间的体积分数)。在其他技术中，地震迹线波形属性例如相位、峰值振幅、峰谷比率、振幅对偏移以及很多其他的属性，可以经常被按照经验与已知的碳氢化合物发生率相关，以及可以将该相关应用到在新的勘探目标上收集的地震数据。

虽然所有这些地震技术被良好地开发、理解并且经常是有效的，由于很多原因，依然存在较不有效的很多地质环境。迄今，如地球物理勘探和解释技术中已知的，具有使用非地震技术来获得表面以下的电阻率图像的方法的需求，该方法不受到现有地震技术的限制。因此，现在应该知道，如本发明人认识到的，存在并在一定时间内存在对于使用t-CSEM的地球物理勘探的方法的很实际的需求，该方法将处理和解决上述问题。

然而，在本发明的描述之前，要注意和记住，以下的本发明的描述连同附图，不应被解释为将本发明限制为所示和描述的例子(或优选实施例)。这样是因为本发明属于的领域的技术人员将能够在所附权利要求的范围内设计本发明的其他形式。

发明内容

根据本发明的优选方面，以类似于用于地震数据的那些的方法，提供了在勘探、评估、开发和监视的碳氢化合物环境中，对t-CSEM数据进行采集、处理和成像的系统和方法。具体，本发明采用t-CSEM数据的时间距离(time-distanec)特性，来允许用于最佳后续处理的t-CSEM测量的设计和执行。更具体地说，本发明的一个发明，以类似于用于地震数据的方式，采用t-CSEM数据迹线的时间距离特性，来允许在t-CSEM数据迹线上使用大多数地震处理算法。更具体地说，本发明采用t-CSEM数据的时间距离特性，以首次允许将多种成像算法应用到适当采集和处理的t-CSEM数据。本发明人发现，t-CSEM源的瞬时性质创建了在很多方面与反射地震测量期间采集的数据记录类似的数据记录。实际上，在经由这里公开的方法来进行适当处理之后，为了数据增强、成像和解释的目的，可以与地震迹线非常类似地对t-CSEM数据迹线进行处理。

在该环境中的EM波传播与地震波传播的不同之处在于：传播是急剧衰减的，以及高度扩散的(也就是，速度是高度频率相关的)。这样的传播可以被描述为“散布性”。这些特性防碍并且有时阻止上面介绍的想法的成功应用。因此，在本发明的另一优选方面，提供了一种用于来校正t-CSEM数据，用于衰减和扩散的效果的方法，以更有效地使用之前介绍的想法。因此，可以经由标准反射-地震算法，来容易地对数据进行处理和成像。虽然得到的图像将具有比地震图像更小的分辨率，它们将指示在表面以下的电阻率分布，以及因此(在地质解释之后)，它们可以提供对于碳氢化合物的存在的更直接的指示。结合相同的表面以下体积的传统地震图像，可以一起实现两种技术的益处。

根据另一优选实施例，在下文中提供了一种校正t-CSEM数据，用于衰减和扩散的方法，其使得适用于利用此后的反射地震型算法来进行处理。更具体地说，在优选实施例中，本发明根据频率的平方根校正每个频率处的衰减，以及使用Q＝1/2校正扩散。

最终，为了本发明的目的，要注意，术语“时间距离”过程将被广泛地解释为包括这些过程，所述这些过程根据迹线中的样本的发生的自然时间(以及当然，还有源-接收器距离等)来不同地处理迹线中的每个样本。通过“自然”时间，我们表示由外行和科学家等所正常理解的时间的测量，以及其出现在(非相对论)物理的控制方程中。应注意，很重要的是，与现有技术相比，该算法操作于自然时间(例如，不将记录的时间轴转换为对数时间)。如果，如在一些之前的技术中(例如Ziolkowski和Hobbs，1998，CMP method applied tomultichannel transient electromagnetic data，第60届EAEG会议，Leipzig，德国，Extended Abstracts，Paper 10-05)那样，将数据转换为对数时间，那么通常不能使用地震处理，因为这是一种非线性转换(也就是，如果时间的开始点被改变，则结果将是不同的)。因为转换的数据不再符合下面的物理方程，所以通常应该避免在EM数据上的非线性操作。

前面已经在广泛的方面简述了在这里公开的本发明的更重要的特征，以至于以下的详细描述可以被更清楚地理解，以及以至于可以更好地认识本发明人对于技术的贡献，本发明在应用上不局限于结构的细节以及在以下描述中阐明或附图中示出的部件的布置。而是，本发明能够以其他实施例实现，以及可以以没有在这里特别列举的多种其他方式来执行。最终，要知道，在这里使用的措词和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限制性的，除非说明特别地这样限制了本发明。

附图说明

本发明的其他目的和优点将在阅读以下的详细描述和参考附图之后变得明显，在这些附图中：

图1示出本发明的大体环境。

图2示出适用于和本发明一起使用的地震处理顺序。

图3包含优选采集逻辑的描述。

图4示出优选的t-CSEM处理逻辑。

图5包含优选的t-CSEM成像逻辑的逻辑图。

图6包含用于t-CSEM增益校正的优选操作逻辑。

图7示出本采集发明的大体环境。

图8示出如何选择中央频率。

图9包含对于图7的表面以下碳氢化合物储层的理想t-CSEM响应。

图10概念地上示出了本发明如何操作以将t-CSEM数据转换为可与反射地震数据相比的数据。

详细描述

虽然本发明容易被以很多不同的方式实施，在附图中显示以及在下文中详细地描述，本发明的一些特定实施例。然而，要知道，本公开被认为是本发明的原理的例示，而不意图将本发明限制为所描述的特定实施例或算法。

本发明的大体环境

图1示出典型地使用本发明的大体环境。在以下所述的测量设计原理之后，将t-CSEM数据采集到对于碳氢化合物资源的勘探和开采具有潜在经济重要性的表面以下目标上或旁边的场110(而在优选实施例中，在海洋范围中，其不被限制为这样，以及可以包括陆地以及钻孔、和组合的应用)中，以及典型地之后被发送到数据处理中心。在场110或数据处理中心中，可以将多个预备过程120应用到数据迹线，以将它们准备好用于被以下公开的方法使用。在多数情况下，每个记录的数据迹线将被与地球表面上的至少X和Y坐标相关联(或与一些其他坐标系统相关)，这些坐标标记被用来记录该迹线的物理接收器的位置。进一步地，典型地将每个记录的迹线和表示其相对于某些任意数据的海拔的Z值配对。然后使得被处理的迹线可以和本发明一起使用，以及作为例子可以被存储到硬盘、磁带、磁光盘、DVD盘或本领域中已知的任何其他大容量存储装置中。

在这里公开的方法最好以计算机程序140的方式实现，该计算机程序140已经被加载到通用可编程计算机150上，在那里可以利用地震解释器或处理器来对这些计算机程序140进行访问。注意，通用可编程计算机150除了主机和工作站之外，将典型地包括提供并行和大量并行计算的计算机，其中，计算负载被分布在两个或多个处理器之间。并且在图1中还指出，在某些优选实施例中，将由用户指定关心的数字化区模型160，以及将其作为输入提供给处理计算机程序140。在3-D测量的情况下，关心的模型160的区将典型地包括细节，诸如关心的表面以下体积的横向范围和厚度(其可以是变化的，以及将在时间或深度中进行测量)。利用来在程序执行期间对该区进行创建、采集、数字化、存储和稍后读取的实际装置对于本发明不是必需的，并且本领域技术人员将知道这些可通过许多方式来完成。

实施本发明的程序或多个程序140利用借助例如软盘、磁盘、磁带、磁光盘、光盘、CD-ROM、DVD盘、RAM盘、flash RAM、RAM卡、PROM芯片或在网络上加载来传送到计算机中。因此，将程序140存储和加载到计算机150中的方式不是对于本发明的范围的限制。

在t-CSEM数据已经经受了在这里讨论的处理之后，典型地在高分辨率彩色计算机监视器170或诸如印刷部分或图180的硬拷贝的方式来显示得到的信息。然后，地球物理解释器将使用显示的图像来协助识别有助于碳氢化合物的产生、移动或累积的表面以下的特征。

现在，具体地转到地球物理地震数据的处理和解释上，在典型的地震处理环境中，地震数据在被给予解释器之前，将接收多种处理。图2以大体方式示出了可以被应用到传统获得的地震数据的处理的类型。进一步地，如在以下更详细讨论的那样，本发明的一个关键方面是：在对于扩散/衰减的适当校正之后，只要t-CSEM数据已经被适当地采集和处理，则可以为了使用目的对于t-CSEM数据进行处理，就像它们是地震数据一样。因此，如下讨论的，图2的过程可以被充分地施加到t-CSEM数据。

本领域技术人员将知道，图2所示的处理步骤仅仅是对于可以施加到EM或地震数据的过程的类别以及处理步骤的选择和顺序的广泛表示，以及已经被选择的特定算法可以根据各个地震处理器、信号源(炸药、振动器等)、数据的测量位置(陆地、海洋等)、处理数据的公司的优先选择等来显著地改变。

作为第一步骤，以及如在图2中大体示出的，在地震领域中，在包含一个或多个关心的地质特征的地球的表面以下的特定体积上(在210处示出)，执行2-D或3-D测量，目标是获得与目标特征相关的信息。在场中采集的地震数据由未叠加(也就是，未求和)的地震迹线组成，该地震迹线包含表示位于测量设备之下的地球的体积的数字信号。用来获得以及将这些数据处理到适用于被地震处理器和解释器使用的方法，对于本领域技术人员是公知的。

在采集了地震数据之后，它们被典型地送到数据处理中心，在这里，将一些初始或预备处理程序应用到这些地震数据。如图2所示，215处所示的常见早期程序，被设计为对输入的地震数据进行编辑，以准备用于后续的处理(例如，数字化、解多路分用、小波整形、坏迹线去除等)。这可以接着是测量的几何形状的指定(220处所示)以及将爆炸(shot)/接收器数量和对应的表面位置存储作为每个地震迹线头的部分。一旦已经指定了几何形状，习惯执行速度分析，以及施加NMO(垂直时差)调节，来即时校正每个迹线，从而解决由偏移变化所导致的信号到达时间延迟。

在完成初始的预叠加处理之后，通常调节位于未叠加地震迹线中的地震信号(步骤230)。在图2的230处，执行典型的“信号处理/调节/成像”处理顺序，但是本领域技术人员将知道，可用使用很多可选择过程来代替图2列出的那些过程。无论如何，从勘探者的观点的最终目标，是产生叠加的地震体积，或在2-D数据的情况下，是产生叠加的地震线，用于用在对于地球的表面以下的碳氢化合物的勘测中。

如图2中所建议的，利用坐标三元组(X，Y，TIME)以及利用表示源的位置的对应坐标对(x，y)，来唯一地识别叠加的地震体积中的任何数字样本，其中，该坐标三元组(X，Y，TIME)具有表示地球的表面(或海床)上的接收器的大地位置的X和Y坐标，以及利用表示地震迹线内的记录自然到达时间(在240处示出)。为了一致的目的，当谈到3-D数据体积时，假设X方向对应于“线上”方向，以及Y测量对应于“交叉线”方向，术语“线上”和“交叉线”如在地震领域中通常理解的那样。虽然自然时间是优选的并且是最常见的垂直轴单元，本领域技术人员知道，作为最终成像步骤的结果，其他单元当然也是可以的，包括例如深度。

勘探者可以执行得到叠加体积的初始解释250，其中，在数据组中布置和识别主要反射器和故障。接着可以是叠加或未叠加的地震数据的另外数据增强260和/或属性生成(在270处所示)。在很多情况下，勘探者可以根据从数据增强和属性生成过程所获得的另外信息，来再访原始解释(280处所示)。作为最后的过程，勘探者将典型地使用从地震数据和其他种类的数据(磁性测量、EM测量、重力测量、LANDSAT数据、区域地理研究、钻井日志、钻孔岩心等)搜集的信息，来定位有助于碳氢化合物的产生、迁移或聚集的表面以下结构或地层特征(也就是勘探产生290)。

具体实施方式

本发明被广泛建立在这样的观察上，也就是t-CSEM数据的瞬时性质创建数据迹线，该数据迹线在某种意义上与利用反射地震方法的脉冲源创建的数据迹线相似。这可以包括地震和t-CSEM数据的分开或结合采集。进一步发现，尤其是如果适当地调节了t-CSEM数据，则其呈现地震数据的时间距离特性，以及可以之后被使用适于和叠加或未叠加的地震数据一起使用的多数算法来处理。此外，以及在这样的适当调节之后，为了数据增强、表面以下成像和地球物理解释的目的，与反射地震迹线相似地来对得到t-CSEM迹线进行处理。

现在转到图7，示出了优选的采集布置，优选地，利用拖曳接收器725(以及任意附加接收器735)附近的洋面715以下的电磁源(天线)710的船705，来采集本发明的数据，其中，接收器已经被放置在海底上。所关心的目标730最可能是可以包含其中捕获的碳氢化合物的一个或多个岩石单元。如图7所示，由源710产生的电磁能从源向外传播，利用多个路径通过水以及通过表面以下岩石，直到一些电磁能最后遇到接收器。如果在表面以下中出现碳氢化合物储层(reservoir)(如由图7的储层单元730通常所示)，一些能量将被反射和/或折射离开储层并回到接收器。虽然在优选实施例中，本发明最频繁地被用在海洋设置中，这不是必需的，以及执行这里所讨论的技术的陆地测量也是落在本发明的范围内的。

由接收器725/735感应到的能量被转换为电/或光信号，以及典型地将这些信号记录在与之相关联的设备(未分开示出)中。当恢复接收器725/735时，接着检索和询问所示的记录设备。然而，接收器可以在射光(streamer)或海底电缆中，以及可以经由电线或遥测技术来将记录传输到记录站(没有单独示出)，该记录站可以位于拉动源的船705中、或位于不同船中、或位于固定平台等上。在陆地上，记录站可以被布置在车辆中，该车辆位于测量附近。与记录站位于何处无关，其基本功能是从接收器725/735读取数字信息、存储该信息用于稍后检查和/或传输到远程处理设备。当然，本领域技术人员将知道，可以在场中完成t-CSEM数据的重要处理，以至于为了本发明的目的，将记录数据移动到处理中心的过程将被认为是可选择的。

如图9中概念地示出的，可以相对于垂直轴上的(自然)源激活时间(优选使得时间轴向着页面的底部增加)，容易地显示数据迹线910，以及将每个迹线中的观察电压(“V+”)绘制在水平轴上。在图9的特定例子中，已经使用了“下降(step-down)”t-CSEM源信号图案，以及可以利用微分法从原始数据提取脉冲响应(如本领域技术人员公知的)。当然，在每个迹线内(作为自然时间的函数)以及跨过迹线(作为距离源的距离的函数)，得到的信号电压倾向于降低振幅，也就是时间距离特性。迹线中所示的是水载能量(以水速度传播)以及表面以下能量(以沉积物速度传播)。实际速度取决于介质的电阻率、能量的频率含量以及传播路径(例如直径或反射或折射)。

根据本发明的第一方面300，以及图3中大体示出的，提供一种用于采集t-CSEM数据的系统和方法，其允许这样采集的数据就像是传统反射地震数据一样被使用和解释。作为第一过程305，设计测量，其被定制以对特定表面以下目标(例如可能包含捕获碳氢化合物的岩石单元730)进行成像。在制定测量设计需要考虑的很多参数为：

·目标岩层的深度；

·目标岩层的3-D结构(如果有则包括其2-D或3-D倾向(dip))；

·测量设计将使用传统“一端正对(end on)”配置(例如，是否仅仅船后的接收器725或那些船前的接收器735将进行记录)、还是“分开传播”配置(也就是，接收器725和735都将进行记录)、还是倾斜发射(oblique-shooting)设计，其中将源布置为离开接收器的线。

·最大偏移(也就是从源710到最远的激活接收器725/735的距离)和最小偏移(也就是从原710到最近的激活接收器725/735的距离)；

·内部接收器725间隔等；

·源点间隔；

·源点和接收器点之间的关系(例如源点接近接收器点、源点位于接收器点之间的中间等)；

·接收数据中预期的频率；

·源的强度，以及源特性(例如下降(step-off)、伪随机二进制序列等)；以及

·接收器的灵敏度。

地震领域的技术人员将知道，可以在地震测量的范围中例行地考虑前述参数。但是在迄今的典型t-CSEM范围中，在测量设计上不考虑多数前述参数，并且不以最佳化数据的进一步的地震型处理和成像的方式来解决这些考虑。例如如由Srnka(美国专利6,603,313)所公开的f-CSEM测量设计考虑，在这里是不相关的，因为它们不取决于时间距离特性而是仅仅取决于距离特性。此外，多数t-CSEM实践与设计对于相对简单的图像(例如1-D目标)的测量相关，以及在这样的测量中使用的接收器的典型数量如此小，以至于适当的设计是不可能的。

如在传统地震测量的情况下，必需采集EM数据，以至于该EM数据在空间和时间上不混叠。也就是说，本领域技术人员将理解，当以关于频率含量或目标尺寸的奈奎斯特(Nyquist)频率来时间或空间地对目标进行取样时，发生混叠。当谈及时间混叠时，采样率是关键，以及必须考虑到信号源的频率带宽、预期表面以下速度、表面以下目标的可能厚度、3-D空间中的状态(走向和倾向)以及地震领域中技术人员公知的其他要素，来做出这些参数的选择。当谈及空间混叠时，这些要素例如源/接收器间隔、从源到近偏移和远偏移的距离、接收器的数量等可以被改变，以及在地震范围中经常被改变，以防止对于表面以下的欠采样。根据表面以下中的目标的估计倾向、预期将面对的速度、目标处的期望的菲涅耳(Fresnel)区尺寸，在地震领域中具有公知的经验法则，这些经验法则提供关于选择哪个测量参数来产生不混叠的测量。

然而，在EM测量的范围中，这样的关注迄今在通用构架中还没有被解决，以及这在横向分辨率中尤其正确。因此，应该注意到，本发明的另一方面是根据地震测量设计的原理的不混叠的EM测量的设计。也就是说，给出表面以下EM速度的估计(见下)和目标的深度、尺寸和定位的估计，本发明人优选应用测量设计的标准地震法则来确定EM测量参数，包括作为特定例子的接收器间隔、接收器的数量、从源到近偏移接收器和远偏移接收器的距离。

作为下一个优选的过程310，根据特定的测量设计，将接收器725/735放置在洋底或地球表面上(取决于测量是在陆地上还是在海面上)。注意，本t-CSEM方法的一个优点是：可以使用比例如f-CSEM测量的情况下所需更接近的偏移。作为特定例子，对于很多f-CSEM测量来说，由最接近源的接收器检测到的岩层相关信号典型地被来自源的直接信号所淹没，以及因此，使得对于表面以下勘探的目的尤其无用。利用典型的f-CSEM测量，有用的接收器可能被放置在距离源大约3-10km的距离处。然而，本发明可以使用位于距离源在0到3千米之间的距离处的接收器。因为t-CSEM方法激活源以及然后去激活源，这是可能的，所以可以在从源没有发射能量的时期期间，采集来自接收器的信号，从而，最小化来自所谓“直接”信号以及所谓“无线电波”的困难。

在一个优选实施例中，将沿着接收器725/735的线来移动源(图7)，但是在其他实施例中，接收器725/735将跨过地球表面(或在水体底部上)被布置为2-维图案，从而当已经适当地采集、组织、处理和分析数据时，获得表面以下的3-D图像。注意，接收器的3-D布置，例如前述布置，迄今在t-CSEM(或f-CSEM)领域中是未知的，但是在反射地震领域中是公知的。

注意，在3-D P波地震中，源经常是单极(在所有方位上相同地辐射)，但是在3-D CSEM中，源经常是水平偶极子(在不同方位上辐射不同)。在这方面，3-D t-CSEM测量更像3-D切变波测量，其中，源的极化方向是关键的(例如，参阅Thomsen，L；，1988，ReflectionSeismology in Azimuthally Anisotropic Media，Geophysics，53(3)，304-313)，以及相似的测量设计考虑应用。例如，使用对于地震领域中的技术人员公知的三角变换，来在每个TIME处，将每个接收器处的结果(X，Y，TIME)线性变换为(RADIAL，TRANSVERSE，TIME)，这样，新的RADIAL分量指向从源到接收器的水平方位，以及新的TRANSVERSE分量利用特定的“右手”手性法则与之垂直。

在2-D EM测量中，优选地，当源在接收器725/735之一之上或附近时，采取“发射(shot)”(也就是，源710的激活)，从而创建将所记录的信息组织为“共中点”(CMP)或“共图像点”(CIG)的集合的可能性(如在下文中更详细讨论的)，就像在地震数据采集中典型地执行的那样。在3-D EM测量中，可以利用与3-D地震测量中使用的类似的“装仓(binning)”过程来构建近似的CMP或CIG集合。当然，在地震领域中，将来自2-D或3-D反射地震测量的各个EM迹线记录组织成为CMP或CIG集合是公知的。

作为下一个优选的过程315(图3)，将通过激活源710(图7)以及记录在接收器725/735处感应到的电压，来采集数据。优选的源710是水平布置的电线，两端接地到地球或水体，连接到发电机，控制该发电机以提供脉冲源特征、或可以被处理以获得脉冲的等效的特征。在一个优选的布置中，将产生“步降”信号(也就是到发射机天线或电极的直流电被接通持续时间，然后突然断开)以及在接着的时期期间所记录的结果电压。

然而，已经知道，可能使用比单个“步降”函数或t-CSEM领域中的已知的类似信号更复杂的发射机信号。作为第一特定例子，将利用源产生短二进制脉冲的伪随机序列，在产生脉冲的整个序列的同时，接收器725/735连续地记录。当然，预期将需要另外的处理来受益于这种信号。本领域技术人员将知道：这样的源如何与传统地震数据以及从记录数据去除扩展源信号的作用所需要的操作种类一起使用。在下文中讨论的处理方法的应用之后，该基于地震的方法将适于和优选从EM接收器获得的电压vs自然时间记录一起使用。注意，对于该脉冲的伪随机序列的使用，进一步利用下文中讨论的处理方法来处理，以创建脉冲源特征，这迄今在t-CSEM领域中是未知的。

在又一优选实施例中，将利用源来产生频率扫描(与陆地地震数据采集期间由振动器通常使用的扫描相似)。也就是说，施加到源710的电流采用通过一定频率范围的正弦波交流电扫描，优选地始于预定的上频率以及终结于预定下频率(例如，在大约10Hz到0.1Hz的频率范围上的向下扫描)。如之前提到的，预期为记录的数据将经受后采集脉冲等效信号恢复，该恢复与和地震振动器数据一起使用的互相关技术相似，包括对于该脉冲信号恢复之前或之后的衰减和扩散的校正。注意，这样的源信号迄今在t-CSEM领域中是未知的。

作为320处的下一个优选过程(图3)，以这样的方式处理在315处采集的数据，使得之后，它们可以以与传统地震数据的方式类似的方式进行解释。将在下面更详细地讨论该过程的重要性，但是简单说来，在根据这里指导的方法在320处的处理之后，记录的t-CSEM数据将类似反射地震数据，以及一般可以以和反射地震数据相同的方式进行解释。

最终，为了定位包含目标的表面以下岩石单元，优选地将显示和/或解释数据(在325处)，该目标因为它们的碳氢化合物含量而具有潜在经济重要性。如在图10中概念地示出的，优选地利用本发明的方法来校正t-CSEM数据迹线920的扩散/衰减，产生迹线，可以对该迹线进行处理，就像它们是自然时域地震迹线1010那样。此外，以及在无噪声环境中，这样的t-CSEM数据将被期望按照地震成像的方式来获得倾斜(dipping)碳氢化合物储层730的清楚图像。注意，因为储层730通常不是地震数据显示的一部分，在图10中仿真地(in phantom)显示储层730。仅仅将储层730添加到图10，以使得由在这里指导的方法处理之后的数据中的其表达的特性更清楚。

在勘探碳氢化合物的情况下，最终的目标是定位表面以下中的捕获的石油和/或气体的经济量。说起来，可以将在这里描述的本发明用来定位其他种类的目标(例如矿石等)。注意，被如此采集、处理和显示的数据将类似于传统采集的反射地震数据。根据另一优选实施例，提供了数据处理方法400(图4)，其转换原始t-CSEM数据，以至于利用其时间距离特性，与传统采集的地震数据类似地对其进行处理。也就是说，自然时间t-CSEM数据示出地震数据的时间距离特征，以及在根据在这里指导的方法进行处理之后，适于利用本领域中已知的很多地震处理算法进行处理。注意，为了实现这些处理步骤，如由之前引用的Ziolkowski和Hobbs，1998指出的，不能将该数据转换为对数时间。

如图4所示，在第一优选过程中，将读取之前采集(在图3的315处)的输入t-CSEM数据。注意，在405处读取的数据不可以是在场中记录的实际t-CSEM数据迹线，而可以是原始数据的表示(例如根据本领域中的技术人员已经对此原始数据进行滤波、放大等)。因此，为了在之后的文本中的特征，假设在405处读取的数据可以已经利用合适方法进行了预处理。注意，应该理解该相同的意见也被应用于在这里讨论的其他方法，该方法类似地始于读取t-CSEM数据迹线作为输入，例如在图6的605处。优选地以及经常必须地，任何这样的预处理从数学意义上是线性的。

作为下一优选过程(到还没有执行的程度)，将多种预处理算法施加到记录的t-CSEM数据。作为可以施加的算法种类的特定例子，优选对于每个t-CSEM迹线确定采集几何形状信息(也就是优选将每个t-CSEM迹线与地球上的特定位置相关联，指示采集该数据的接收器的位置，以及源的位置)。在此阶段可以执行的其他操作包括分类(例如分类成为共中点集合)、增益恢复(例如，见下文中的425)、随时间变化的增益控制。

作为下一优选步骤，在415处，可以从记录的t-CSEM数据恢复脉冲响应(如果需要)。注意，是否执行该过程取决于用来采集数据的源特性。如果通过记录“扫描”信号来获得数据(如之前讨论的)，可能在引导信号(通常从“近场”接收器或传感器获得，有时可以使用实际输入源信号)和记录的t-CSEM数据之间执行互相关。另一方面，如果源信号是“步测(step off)”信号，计算输入数据迹线的第一时间导数(derivative)是合适的。可选择地，使用地震领域中技术人员已知的方法，可以使用线性滤波器，来将源特征整形为脉冲。

接着，本方法优选地将根据地震领域中公知的方法来确定数据的速度函数(步骤420)，以及使用典型地被应用于2-D或3-D的地震数据的种类的噪声降低(在418处)。通常，在过程中在这点上数据基本上不是没有噪声的。数据可能被很多不同类型的噪声污染，可以利用地震领域中的技术人员熟悉的方法，来大大消除或衰减一些噪声。这些方法是除了电磁数据专用的噪声衰减技术之外的方法(例如参照之前引用的Strack，1992)。特别地，可能具有(至少在海洋范围中)源产生的水载噪声，在处理顺序中，优选地从在这点处的关注信号衰减或分离该噪声。并且，可能具有在水沉积物界面(水底)处折射的源产生噪声，以及可能在近表面以下中。所有这样的噪声典型地以与从表面以下到达的反射/折射信号不同的视速度(apparent velocity)(时间距离特性)，到达接收器。因此，由于利用适当的测量设计已经采集了数据，可以利用地震领域中的技术人员熟悉的多种算法，来对该噪声进行衰减。例如，可以使用f-k(频率波数量)滤波器来去除相干噪声，或可以使用tau-p(截矩-缓慢(intercept-slowness))滤波器来限制数据中呈现的倾向的范围，以及可以使用速度滤波器来衰减在一定速度范围内传播的事件，可以使用弱音器(mute)来去除数据的特定窗内的数据等。

要注意地震和EM噪声之间的一些差异。例如，虽然在地震数据中，地震噪声是本质的，以及必须注意避免尝试放大衰减的信号时对于噪声的放大，这是在海洋EM数据中的较小的问题，因为叠加的水层起到衰减适当的频带中的自然噪声的作用。此外，使用源特征和源接收器偏移的适当测量设计，可以管理源产生噪声(例如沿着不直接的波径)，来使得该问题最小化。最终，虽然在地震数据中，扩散通常是较弱的效应(以及在一些应用中可以被忽略)，而在EM数据中，扩散较强以及必须被适当地处理。然而，由于优选的校正为以下讨论的确定性函数形式，通常其不是不确定的主要来源。

作为下一优选步骤421，在一些优选实施例中，将对分类和整形的t-CSEM迹线进行叠加，以进一步增强其中包含的共有信号。可以执行传统的平均/求和类型叠加操作，或例如，公知的叠加选择例如加权的、中值等的叠加。注意，叠加通过重复相同的源-接收器实验所获得的EM迹线在现有技术中是已知的。然而，本发明的范围中的叠加涉及组合已经被时移的来自不同源-接收器对的EM迹线来解决传播时间差异。

此外，可以应用不必然依赖于数据的时间距离特性的其他操作。例如，可以使用纵向中值滤波器来从输入数据去除尖峰。(注意，在地震领域中，“中值滤波”是单迹线、滑动窗操作，该操作与电磁领域中已知的操作例如“中值叠加”[或更通常地，例如之前引用的Strack，1992的“选择性叠加”]不同，其被应用到一组利用相同的源和接收器位置所得到的重复迹线)。也可以使用其他一般使用的噪声降低滤波器例如时变平滑滤波器(之前引用的Strack，1992)。本领域技术人员将知道，可以在t-CSEM数据上执行很多这样的噪声降低/数据增强操作。优选以及在大多数重要的情况下，在下一过程之前去除该噪声，在该下一过程中，根据能量传播的路径来校正数据的扩散和衰减。

作为下一优选过程，在425处，优选对t-CSEM数据应用对于扩散和衰减的校正。该过程对于本发明的有效操作是特别重要的。图6中示出了在该程序425中的主要元素。如下执行优选的扩散/衰减校正600。首先，读取或以另外方式访问输入数据(在605处)。接着，在t-CSEM数据中选择一个到达(arrival)，以及针对该到达确定源和每个接收器之间的能量传播路径(在610处)。注意，结合此过程，应该已经利用之前讨论的噪声降低操作衰减或分开了沿着不同路径传播的能量。此外，注意，结合此过程，可能需要根据t-CSEM数据计算速度函数(步骤420处)。本领域技术人员将知道，对于地震数据例行地计算该函数，以及在这里可以应用类似技术(例如拾取到达、相干性速度分析、常速叠加、X线断层摄影分析、日志等)。然而，确定优选将根据输入数据来确定至少一个单值速度函数(也就是，仅仅随着时间或深度变化的速度函数)。在多数情况下，优选使用2-D或3-D速度函数(也就是在2或3维上变化的函数)，例如典型地针对类似的地震数据确定的函数。这样的速度函数必须根据以下陈述的原理来随着频率而变化(在每个位置处)。

在一些优选实施例中，将通过使用可应用于地震数据的标准射线跟踪原理(例如Snell法则)，利用源和接收器之间的射线跟踪，来计算能量传播路径。射线轨迹计算的一个目标是针对数据中的给出到达获得源和接收器之间的传播路径“R₀”的长度。

接着，将为考虑的事件(到达)选择基准频率ω₀(也就是以自然时间的倒数为单位计的特定角频率)615。优选地通过计算所述的事件的傅立叶变换振幅谱以及选择具有与之相关联的最大幅度的自然频率，来选择基准频率(例如见图8中的810)。

最终，本发明的过程将优选地根据使用Q＝1/2的频率的平方根，来在每个频率处校正t-CSEM迹线的能量衰减和扩散，其中，“Q”是地震勘探和分析的公知“品质因数”。在每个自然频率ω处对于衰减和扩散的校正的优选方法是经由使用滤波器的卷积(滤波)，该滤波器的在每个频率处的傅立叶域表示为：

exp[+ωR₀/V_phs+iω(R₀/V_phs-R₀/V₀)]

其中，

$V_0\≡V_{\mathrm{phs}}\left({\mathrm{\ω}}_0\right)=\sqrt{2{\mathrm{\ω}}_0\mathrm{\ρ}/\mathrm{\μ}},$

R₀是从源到选择事件的传播路径的长度，以及ω₀是基准频率。注意，指数中的第一被加数旨在校正衰减的效果，而第二被加数旨在校正扩散，以及实际上，虽然不是优选地，可以根据之前方程式如何被施加到数据，来校正一个效果、另一个效果或两个都校正。V_phs优选地被定义为如下：

$V_{\mathrm{phs}}\left(\mathrm{\ω}\right)=\sqrt{2\mathrm{\ω\ρ}/\mathrm{\μ}},$

其中，p是形成电阻率(formation resistivity)，以及μ是居间岩石单元的导磁率。如果这些材料参数沿着推断的信号传播路径而变化，则因此必须调节以上的滤波器定义，如地震领域中的技术人员将知道的那样。地震领域中的技术人员将熟悉对应的地震表达，其中，主项(与以上方程式相比)为：

exp[+wR₀/2QV_phs]

其中，在地震范围中，品质因数Q是要确定的未知的物理参数。t-CSEM传播(与已经建立的理论)的区别特性是：一致地Q＝1/2，也就是至少在理论中其不是材料参数，以及通常不需要由勘探者来确定Q。实际上，基于这样的设置，Q从以上定义的滤波器中消失，由于其被乘以分母中的常数“2”。

因此，熟悉地震或电磁领域的人将知道，组合

ωR₀/V_phs(ω)＝ωR₀/2Q_EMV_phs(ω)

是最重要的，而不是该组合的构成部件的值。如果路径长度R₀或速度V_phs是不确定的，人们必须尝试通过将Q_EM的值调节远离其理论值2来解决这样的不确定性。这应该被认为本理论未支持的经验过程，但是是落在本发明的范围内的。

注意，前述卷积涉及到本发明的一个方面的实质。在如上所述对衰减/扩散进行校正之后，将已经把t-CSEM数据转换为使得：通过使用它们的时间距离特性，可以利用与地震数据迹线相似的方式，来对它们进行成像和解释。

现在，假设t-CSEM数据以及尤其是如上解释那样采集和处理的t-CSEM数据具有地震数据的时间距离特性，接着将优选地应用传统和非传统的地震成像的方法(在500处示出)。例如，以及如图5所示，优选选择成像算法来作为初始过程(在505处)。成像算法包括例如叠加或偏移(在时间或深度上，预叠加或后叠加)。更广泛地说，还可以执行锐化或以另外方式增强图像的其他过程，例如为了预定模型的参数而对数据进行反演等。因此，当在这里使用术语“成像算法”时，应该将该使用广泛地解释为包括适用于用在地震数据上以及被设计来提高从地震数据获得的图像的质量的任何算法，非限制性地包括任何种类的处理，包括解卷、小波整形、静校正量、速度分析、时间偏移校正(例如NMO)、滤波、窗口中的噪声抑制、预叠加成像(例如预叠加移动，DMO等)、叠加、增益校正、后叠加成像(例如后叠加移动)、或反演，以及任何属性例如瞬时相位、随着偏移的振幅变化的产生等。

在已经选择了成像算法之后，使用适用于地震数据的成像过程，来对转换的t-CSEM数据进行读取(在510处)、组织(在515处)以及处理(在525处)。注意，组织515可以包括在为叠加进行准备时将滤波的t-CSEM数据分类为CMP集合、以及分类为共同偏移集合等。用于在地震数据上执行这样的2-D和/或3-D操作的算法对于地震领域中的普通技术人员是公知的。

在选择的处理算法需要用户提供速度函数(也就是叠加和移动都需要速度函数)的那些例子中，可以使用处理的t-CSEM迹线利用许多传统方法，就像这些t-CSEM迹线是未叠加的地震迹线一样，以及通过分析例如时差，来确定速度函数。速度函数可以具有各向同性或各向异性的特性。如果速度函数是各向异性的，可以指示极性各向异性或方位各向异性。如果方位是各向异性的，则复杂性增加。对于地震范围中的该复杂性的讨论，例如见Thomsen(2002)也就是Thomsen，L.，2002，Understanding Seismic Anisotropy in Exploration and Exploitation，Society of Exploration Geophysicists中的地震切变波讨论。

注意，如果还没有执行这些，则优选地在应用实际的成像算法(在525处)之前，执行之前讨论的对于扩散和衰减的校正(在520处和图6)。

此外，为了特异性的目的而不在任何程度上将本发明限制为该种集合上的操作，在这里公开的本发明在组织成为“CMP”或共同偏移集合的地震迹线方面对t-CSEM进行讨论。因此，在本公开的范围中，术语集合(gather)在该术语的可能最广泛的意义上进行使用，以及意味着要应用于传统的2-D和3-D CMP集合，以及其他种类的集合，这些集合可以包括但是不局限于：共有图像点集合、共有接收器集合、共有源集合、共有偏移集合等，而“集合”的最重要方面表示根据基于测量几何形状的一个或多个方面的原理组织的、来自2-D或3-D测量的未叠加数据迹线的集合。

另外，要注意，虽然在这里给出的多数例子与海洋测量有关，如果解决了伴随的后勤问题(也就是将源和接收器耦合到地面)，也可以在陆上使用本发明的技术。另外的讨论可以见Wright等的美国专利No.6,914,433。

另外，我们可以预期将电磁数据的处理顺序地或并行地应用于覆盖相同体积的地震数据处理(如果可用)。当并行地处理时，可以以协作方式来进行，在该方式中，一种方法将中间结果馈送给另一方法来产生约束，或者可使用公知方法例如联合反演来以更正式的综合方式来进行。

最后，图10概念性地示出本发明可以如何处理EM迹线来提供表面以下中的含碳氢化合物单元的视图。如该图中大体示出的，根据本发明对EM进行采集和处理将大体采取，以及被解释为很像传统地震数据。

技术讨论

本发明涉及在陆地和海洋范围中施加CSEM以及特别地涉及t-CSEM技术，虽然优选实施例是海洋范围。t-CSEM技术的瞬时源特性类似于地震技术，其典型地采用脉冲(海洋)或“扫描(swept)”(陆地)源。实际上，广泛理解地震技术和电磁技术以某种方式相似也是公知的，例如见Ursin，B，1983，Review of elastic andelectromagnetic wave propagation in layered media：Geophysics，48，1063-1081。然而，该相似不是精确的，所以很多地震技术不能被不加修改地施加到EM数据。

更详细地说，在地震数据处理中公知，可以处理用于碳氢化合物勘探、评估、生产和开发的地震数据来抑制噪声，同时需要可能则增强信号。经常，这通过识别该数据的时间距离特性来完成。例如：

·可以对数据进行f-k滤波。这里，由于按照频率(时间的补数(complement))以及波数(距离的补数)来同时地完成滤波，明确地包括数据的数据的时间距离特性。

·可以对数据进行τ-p滤波。

·可以对数据进行中值滤波或鲁棒(robust)滤波。

·可以减弱在时间或矢量或标量偏移上划界的窗口中的数据

·可以校正数据的扩散和衰减。

地震专业人员已经完全知道这些几十年了，但是不是所有EM专业人员都知道这些，因为

·在碳氢化合物范围中的多数控制源电磁实践是f-CSEM，因此不能使用数据的时间距离特性。

·最初已经设计了大多数t-CSEM实践，使用很少的接收器，以至于适当的时间距离处理是不可能的。

科学基础

作为起点，考虑建立EM地震模拟的基本物理学；这从其自身来说(虽然良好建立)是非平凡的，以及不被地震或EM的很多专家专业人员来理解。

地震

首先从滞弹性地震理论，最简单的方法是通过各向同性均匀介质的波动方程：

$\mathrm{\δ}{\∂}^2\stackrel{\→}{u}=M{\▿}^2\stackrel{\→}{u}---\left(1\right)$

其中，是微粒位移矢量(在空间

中和自然时间t的变量)，以及和分别是用于空间和时间中的偏微分算子的常规符号。介质的特征在于M(变形模量)以及δ(密度)。对于弹性介质，M是实数(对于不同的波类型是不同的)；而对于滞弹性介质，M是复数。我们寻求以下形式的对于(1)的调和解

$\stackrel{\→}{u}(\stackrel{\→}{x},\mathrm{\ω})=\stackrel{\→}{u_0}\left(\mathrm{\ω}\right)G_{\mathrm{defm}}\left(\stackrel{\→}{x}\right)\exp \left(\mathrm{i\ωt}\right)---\left(2\right)$

在弹性波理论中，以上振荡第二项中的相位iωt的标记是不重要的，但是在滞弹性(anelastic)波理论中，如上选择相位iωt的标记以至于(具有正角频率ω)相位随着时间的增加而增加。

然后根据(1)和(2)，用于空间变形函数G_defm的方程式是：

(²+K²)G_defm＝0    (3)

其中通过如下给出波数K：

$K=+\mathrm{\ω}\sqrt{\mathrm{\δ}/M}---\left(4\right)$

而在任何径向 $R=\left|\stackrel{\→}{x}\right|$ 上的传播的解G_defm(R)＝exp(-iKR)。根据热力学第二定律，正平方根是物理允许的唯一根。

现在分离M的实数和虚数部分，模量(不管用于P波还是S波)可以被写成复数形式，如：

M＝M_R+iM_I    (5)

通过“Kramers-Kroenig关系”来连接M_R和M_I的(隐含的)频率依赖性；这些依赖性本质上是物理的(而不是数学的)，以及通常难以理解这些(隐含的)频率依赖性具有取决于所知有限的物理参数的复杂的频率依赖性。

传统(例如参照O’Connell和Budianski，1978)通过以下来限定用于变形的品质因数Q_defm：

$Q_{\mathrm{defm}}\≡\frac{M_R}{M_I}---\left(6\right)$

热力学第二定律要求Q_defm是非负的(进一步地，变形稳定性要求M_R是非负的，因此M_I也是非负的。)

K的实数和虚数部分的表达式包括Q_defm的四次幂，以及不是非常明白的。作为代替，我们将速度v的实部和虚部定义为：

$v=v_R+i{v}_I=\sqrt{M/\mathrm{\δ}}---\left(7\right)$

其中

$v_R=\sqrt{\frac{M}{\mathrm{\δ}}}{[1+(\sqrt{1+1/Q_{\mathrm{defm}}^2}-1)/2]}^{+1/2}---\left(8a\right)$

以及

$v_I=\frac{1}{2Q_{\mathrm{defm}}}\sqrt{\frac{M}{\mathrm{\δ}}}{[1+(\sqrt{1+1/Q_{\mathrm{defm}}^2}-1)/2]}^{-1/2}---\left(8b\right)$

这样，在这些项中给出波数的实部和虚部，如：

$K=\frac{\mathrm{\ω}}{v}=\frac{\mathrm{\ω}}{v_R^2+v_I^2}(v_R-i{v}_I)\≡(\frac{\mathrm{\ω}}{v_{\mathrm{phs}}}-\mathrm{i\α})---\left(9\right)$

其中，最后的表达式隐含地限定了(实)地震相位速度v_phs和衰减系数α。

最终，平面波(2)变成

$\stackrel{\→}{u}(\stackrel{\→}{x},\mathrm{\ω})=\stackrel{\→}{u_0}\left(\mathrm{\ω}\right)\exp [-\mathrm{\αR}]\exp \left[i\mathrm{\ω}(t-R/v_{\mathrm{phs}})\right]---\left(10\right)$

波随着传播而衰减(利用相反的相位惯例，波将代之以按照指数规律增加)。

这整个展开对于任何大小的Q_defm是有效的。然而，在正常地震范围中，衰减较小，也就是Q_defm＞＞1(以及M_R和M_I以及v_phs和Q_defm的对应频率依赖性是适度的)。在较大Q_defm的限制下，

$v_{\mathrm{phs}}\≈v_R\≈\sqrt{M/\mathrm{\δ}}---\left(11a\right)$

$\mathrm{\α}\≈v_I/v_R^2\≈\frac{\mathrm{\ω}}{2Q_{\mathrm{defm}}{v}_{\mathrm{phs}}}---\left(11b\right)$

以至于，波数大约是：

$K\≈\frac{\mathrm{\ω}}{v_{\mathrm{phs}}}(1-\frac{i}{2Q_{\mathrm{defm}}})---\left(12\right)$

事实上，通过如下定义，地震衰减的操作限定(不依赖于在其他范围中的变形的更广泛考虑)可以基于(12)而不是(6)：

$K\≡\frac{\mathrm{\ω}}{v_{\mathrm{phs}}}(1-\frac{i}{2Q_{\mathrm{seis}}})---\left(13\right)$

不管Q_seis的大小，具有对于v_phs和Q_defn的定义的对应改变。如果Qd_efn较小，则v_phs和Q_seis的频率依赖性(“扩散”)较大。不管Q_seis是否较小，可以将位移写成：

$\stackrel{\→}{u}(\stackrel{\→}{x},\mathrm{\ω})=\stackrel{\→}{u_0}\left(\mathrm{\ω}\right)\exp [-\mathrm{\ωR}/2v_{\mathrm{phs}}{Q}_{\mathrm{seis}}]\exp \left[\mathrm{i\ω}(t-R/v_{\mathrm{phs}})\right]---\left(14\right)$

在Q_seis＝∞的限制下，具有用于对地球的表面以下进行成像和表示的(14)的大文献展开方法(vast literature developing methods)。以及在假设Q_seis是较大但是有限的情况下，具有这样使用(14)的小文献展开方法(small literature developing method)。

电磁学

应用与均匀各向同性介质的两个Maxwell方程式可以被写成：

$\▿\×E=-\mathrm{\μ}\∂\stackrel{\→}{H}$

$\▿\×\stackrel{\→}{H}=(\mathrm{\σ}+\mathrm{\ϵ}\∂)\stackrel{\→}{E}$ (15)

其中

是电场(在空间

和时间t中的变量)，是磁场，以及介质的特征在于ε(介电常数)、μ(导磁率)和σ(导电率)。这些方程式已经被公知超过一个世纪了，以及形成用于所有古典电磁现象的基础，在这些现象中采用欧姆定律。

采用这些方程式上的旋度(×)微分操作，以及使用公知的微分恒等式[×(×)＝(·)-²]来消除

获得用于电场的Maxwell波/扩散方程式：

${\▿}^2\stackrel{\→}{E}-\mathrm{\μ\ϵ}{\∂}^2-\mathrm{\μ\σ}\∂\stackrel{\→}{E}=0---\left(16\right)$

以及用于的相同方程式，显示两个必须一起传播。

我们寻求以下形式的(16)的调和解(harmonic solution)：

$\stackrel{\→}{E}(\stackrel{\→}{x},\mathrm{\ω})=\stackrel{\→}{E_0}\left(\mathrm{\ω}\right)G_{\mathrm{EM}}\left(\stackrel{\→}{x}\right)\exp \left(\mathrm{i\ωt}\right)---\left(17\right)$

注意，这是与地震范围内的以上使用的相同的惯例，以及与之前引用的Ursin 1983使用的相反。

空间电磁函数是对于以下方程式的解：

(²+k²)G_EM＝0    (18)

其中如下给出波数k：

$k=\mathrm{\ω}\sqrt{\mathrm{\μ\ϵ}(1-\mathrm{i\σ}/\mathrm{\ω\ϵ})}=\frac{\mathrm{\ω}}{\mathrm{nc}}\sqrt{1-i\frac{{\left(\mathrm{nc}\right)}^2\mathrm{\μ}}{\mathrm{\ω\ρ}}}---\left(19\right)$

在右边的重排ρ＝1/σ是电阻率，n是“折射率”，以及c是真空中的光速，大约3*10⁵km/s； $\mathrm{nc}=1/\sqrt{\mathrm{\μ\ϵ}}.$ 在真空中，ρ＝∞，以及n＝1，以至于在(19)的右侧上的第二项是0，以及c＝ω/k是光速。

在岩石中的高频率处(“位移电流状态”)，(19)中的第二项，以及波以速度nc如同雷达一样传播。但是，在这些高频率处，波长很短，以至于较小的第二项在短穿透距离后就将波衰减到实际上为零。

在非常低的频率处(“传导电流状态”)，第二项占优势，以至于

$k\≅\sqrt{-\mathrm{i\ω\μ}/\mathrm{\ρ}}=\sqrt{\mathrm{\ω\μ}/2\mathrm{\ρ}}(1-i)\≡\mathrm{\κ}(1-i)---\left(20\right)$

定义标量波数κ。这在如下情况下发生：

$\mathrm{\&omega;}<<{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{crit}}\&equiv;\frac{{\left(\mathrm{nc}\right)}^2\mathrm{\&mu;}}{\mathrm{\&rho;}};---\left(21\right)$

这进一步在下面进行量化。

在这些情况下，相位速度是：

$V_{\mathrm{phs}}=\frac{\mathrm{\&omega;}}{\mathrm{\&kappa;}}=\sqrt{\frac{2\mathrm{\&omega;\&rho;}}{\mathrm{\&mu;}}}$

以及群速度是

$V_{\mathrm{grp}}=\frac{\&PartialD;\mathrm{\&omega;}}{\&PartialD;\mathrm{\&kappa;}}=2V_{\mathrm{phs}}---\left(22\right)$

对于非磁性岩石，μ＝μ₀＝4π10^-7H/m，真空的导磁率。对于典型的沉积岩，电阻率处于ρ＝1ohm-m的级别，以至于在1Hz的频率处，相位速度V_phs是3.16km/s，可与声速相比。ρ可以是ω的弱函数(weakvelocity)，但是V_phs的主要频率依赖性是以上示出的明显平方根依赖性。

在(21)中使用(22)，分开位移和传导状态的临界频率是：

$f_{\mathrm{crit}}\&equiv;\frac{{\left(\mathrm{nc}\right)}^2\mathrm{\&mu;}}{2\mathrm{\&pi;\&rho;}}=2f_0{\left[\frac{\mathrm{nc}}{V_{\mathrm{phs}}\left(f_0\right)}\right]}^2\&ap;2\&CenterDot;{10}^8\mathrm{Hz}$

其中，数值结果设置为f₀＝1Hz，以及n＝0.1。这是如此高以至于用来探测深入地球中的所有频率恰好在传导状态中，验证了方程式(20)的使用。

在该较低的频率处，对于(16)的平面波解是：

$E(R,\mathrm{\&omega;})=\stackrel{\&RightArrow;}{E}\exp [-\mathrm{\&kappa;R}]\exp \left[i(\mathrm{\&omega;t}-\mathrm{\&kappa;R})\right]$

$=\stackrel{\&RightArrow;}{E_0}\exp [-\mathrm{\&omega;R}/V_{\mathrm{phs}}]\exp \left[\mathrm{i\&omega;}(t-R/V_{\mathrm{phs}})\right]$ (23)

当然，具有对于磁场

的详细表达式，该EM表达式具有对于地震表达式(14)的重大相似性；主要差别是：

·在地震情况下，仅仅具有一个常，而在EM情况下，和是耦合的，并且一起传播。

·在EM情况下的第一(衰减)项在指数中缺乏因数1/2Q；这相当于定义电磁Q_EM＝1/2。

·EM相位速度V_phs是严重频率依赖性的(比较方程式(22))，而地震相位速度V_phs仅仅较弱地依赖于频率。

电磁波的Q-解卷积

在本发明中，作为第一步骤，如下采集CSEM数据：

·优选地在海洋环境中，在海底附近牵引源；

·优选地具有脉冲源特性，或其他适用于时域处理的源特性；以及，

·优选地具有很多海底接收器，这些接收器被布置为具有多种源-接收器偏移。

本领域技术人员将知道，对于前述优选的很多变体和备选方案是当然可以的，以及位于本发明的范围内。

接着，优选地为了设备校正、导航配置(navigation assignment)、水波去除等，对原始EM数据记录进行预处理(以传统CSEM处理方法中见识较多的人员熟悉的多种方式)。

然后优选地从数据去除EM衰减和扩散的效应，将使用基于卷积的方法；基本想法的其他实现(例如经由移动)是明了的。

在该勘探范围中，可以通过假设在均匀层中的单次反射来指定传播距离R，近似为 $R=\sqrt{t_0^2{V}_{\mathrm{phs}}^2+x^2}$ 其中，t₀是(2)中的事件的到达时间，以及x是源-接收器偏移。(利用不均匀和/或各向异性表面以下限定的更复杂的关系是显然可以的，对于本领域技术人员是明显的，以及被包括在本发明中)。

由于扩散(比较(22))，即使源的带宽是有限的，能量在扩展的时间间隔上到达。由于我们希望定位Q-校正后的能量的到达，我们在(23)中添加和减去常速项：

$\stackrel{\&RightArrow;}{E}(R,\mathrm{\&omega;})=\stackrel{\&RightArrow;}{E_0}\exp [-\mathrm{\&omega;R}/V_{\mathrm{phs}}]\exp \left[i\mathrm{\&omega;}(t-R/V_{\mathrm{phs}}+R_0/V_0-R_0/V_0)\right]$

$=\stackrel{\&RightArrow;}{E_0}\exp [-\mathrm{\&omega;R}/V_{\mathrm{phs}}-\mathrm{i\&omega;}(R/V_{\mathrm{phs}}-R_0/V_0)]\exp \left[i\mathrm{\&omega;}(t-R_0/V_0)\right]$ (24)

其中，

$V_0\&equiv;V_{\mathrm{phs}}\left({\mathrm{\&omega;}}_0\right)=\sqrt{2{\mathrm{\&omega;}}_0\mathrm{\&rho;}/\mathrm{\&mu;}},$

$R_0=\sqrt{t_0^2{V}_0^2+x^2},$

以及ω₀是基准频率，典型地在接收带宽的中心附近进行选择。将该傅立叶变换乘以第一因数的倒数，得到：

$\stackrel{\&RightArrow;}{E}(R,\mathrm{\&omega;})\exp [+\mathrm{\&omega;R}/V_{\mathrm{vps}}+\mathrm{i\&omega;}(R/V_{\mathrm{phs}}-R_0/V_0)]={\stackrel{\&RightArrow;}{E}}_0\left(\mathrm{\&omega;}\right)\exp \left[i\mathrm{\&omega;}(t-R_0/V_0\right]---\left(25\right)$

在反向傅立叶变换之后，(25)的左侧定义了预处理数据

利用滤波器来卷积，该滤波器同时校正传播的衰减和扩散效应。右侧表示有限带宽脉冲到达，具有R₀/V₀所给出的延迟。产生此的需要滤波器具有这样的表达式(在傅立叶域中)

exp[+ωR₀/V_phs+iω(R₀/V_phs-R₀/V₀)]    (26)

在该表达式中隐含着源-接收器偏移x(已知)以及到达时间t₀，该到达时间t₀示出滤波器是动态滤波器，其定义作为迹线时间和能量传播路径的函数而变化。滤波器(25)在高频率处发散；在实践中这不成问题，因为事件带宽是受限的，也就是

在高频率处为零。因此，在实践中，以上的滤波器可以在高频率处被适当地逐渐变细，以至于高频噪声不被不正确地放大。

结论

最终，虽然本发明在这里已经被描述为在EM迹线上操作，这些EM迹线被维持在自然时间中(与将初始变换施加到测井时间接着使用自然时间地震算法的现有技术方法形成对比)，本领域技术人员将知道，可以对多数地震时间距离过程进行重写，以在其他(例如测井时间)域中起作用。这样，为了本发明的目的，“自然时间”将被另外解释为包括这样的例子，在这些例子中，已经被转换到另一时间或偏移维的EM数据以及典型地已经在自然时间数据上操作的时间距离地震算法，已经被对应地记录以在转换的EM数据上进行操作。

此外，本领域技术人员将知道，虽然在这里结合Q解卷积讨论的方法经由它们在频域中的表达式在概念上得到了最好的理解，具有能获得相同结果的等效时间域算法。也就是说，在频域中操作的算法和在时域中操作的算法之间的理论的可交换性是公知的。因此，当据说本发明在一个或多个频率上操作时，该语言不被广泛地解释为包括算法在频域中操作的情况，以及在时域中执行基本等效的操作。

虽然关于在这里所附的图以及通过参考有限数量的实施例已经描述和示出了本发明，除了在这里所示或建议的之外，本领域技术人员可以进行很多改变和另外的修改，而不超出发明的范围，该范围仅仅通过参考以下的权利要求来确定。

Claims (43)

1.一种用在对于地球的预定体积的地球物理勘探中的处理EM数据的方法，该地球的预定体积包含有助于碳氢化合物的产生、移动、聚集或出现的结构和地层特征，该方法包括以下步骤：

(a)获得EM测量，该EM测量覆盖地球的所述预定体积的至少部分，所述测量包括多个EM迹线；

(b)选择所述EM迹线的至少一个；

(c)选择多个不同的频率；

(d)选择参数Q的值，其中，所述参数Q是与EM数据的传播相关的品质因数；

(e)根据所述参数Q，在所述选择的多个频率的每一个处，校正所述至少一个选择的EM迹线的每一个的衰减和扩散的至少一个，从而产生多个处理过的EM迹线；以及

(f)将所述处理过的EM迹线的至少一部分写入计算机存储器中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参数Q大约等于1/2。

3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)包括以下步骤：

(e1)选择基准频率ω₀，

(e2)对于所述选择的EM迹线的每个，

(i)选择所述多个频率的一个，其中，所述选择的频率由ω表示，

(ii)根据以下公式来校正所述选择的EM迹线的衰减和扩散：

exp[+ωR₀/2QV_phs+iω(R₀/V_phs-R₀/V₀)]，

其中，R₀是从所述选择的EM迹线的EM源到感应所述EM源的接收器的传播路径的长度，

其中， $V_0\&equiv;V_{\mathrm{phs}}\left({\mathrm{\&omega;}}_0\right)=\sqrt{2{\mathrm{\&omega;}}_0\mathrm{\&rho;}/\mathrm{\&mu;}},$

其中， $V_{\mathrm{phs}}=\sqrt{2\mathrm{\&omega;\&rho;}/\mathrm{\&mu;}},$

其中，ρ是表面以下电阻率，

其中，μ是表面以下导磁率，以及

(iii)对于所述选择的多个频率的每个，执行以上的步骤(i)和(ii)，以及

(e3)对于所述选择EM迹线的每个，至少执行步骤(e2)，从而产生多个处理过的EM迹线。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算机存储器从由磁盘、磁带、光盘、磁光盘、RAM和非易失性RAM组成的组中进行选择。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

(h)在显示设备上查看所述处理过的EM迹线的至少部分。

6.一种适于被数字计算机使用的装置，在该数字计算机中编码有定义权利要求1的方法的多个计算机指令，

所述装置可被所述数字计算机读取，

所述计算机指令对所述数字计算机进行编程，以执行所述方法，以及，

所述装置从由计算机RAM、计算机ROM、PROM芯片、快闪RAM、ROM卡、RAM卡、软盘、磁盘、磁带、磁光盘、光盘、CD-ROM盘或DVD盘组成的组中选择。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述EM数据迹线是从由CSEM数据迹线、f-CSEM数据迹线和t-CSEM数据迹线组成的组中选择的。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(e)包括以下步骤：

(e1)根据所述参数Q，在所述选择的多个频率的每个处，校正所述至少一个选择的EM迹线的每个的衰减和扩散，从而产生多个校正后的EM迹线，以及

(e2)利用至少一个地震成像算法，来处理所述校正后的EM迹线，从而产生多个处理过的EM迹线。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个地震成像算法的每个从由以下算法组成的组中进行选择：抑制、解卷积、小波整形、静力学、速度分析、时间-偏移校正、NMO、频率滤波、预叠加成像、预叠加移动、DMO、叠加、增益校正、后叠加成像、后叠加移动、AVO以及属性产生。

10.根据权利要求1所述的方法，包括另外的步骤：

(g)为了勘探地球的所述预定体积中的碳氢化合物的目的，对所述处理过的EM迹线进行解释。

11.一种用在地球的预定体积中的地球物理勘探中的校正和处理EM数据的方法，该地球的预定体积包含有助于碳氢化合物的产生、移动、聚集或出现的结构和地层特征，该方法包括以下步骤：

(a)采集EM测量，该EM测量对地球的所述预定体积的至少一部分进行成像，所述测量包括多个EM迹线；

(b)选择所述EM迹线的至少一个，所述选择的EM迹线的每个具有与之相关联的源-接收器距离，以及所述选择的EM迹线的每个具有以与之相关联的自然时间组织的多个EM样本；

(c)选择至少一个时间-距离处理算法；

(d)至少根据所述相关联的源-接收器距离和所述选择的EM迹线样本，使用所述至少一个时间-距离处理算法，将所述至少一个时间-距离处理算法施加到所述选择的EM迹线和与之相关联的所述样本，从而产生多个处理过的EM迹线；以及，

(e)将所述处理过的EM迹线的至少一部分写入计算机存储器中。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述至少一个时间-距离处理算法从由以下算法组成的组中选择：速度滤波、在窗中的抑制、f-k滤波、NMO、DMO、时间移动、深度移动、速度估计、X线断层摄像以及tau-p滤波。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述步骤(d)包括以下步骤：

(d1)选择多个不同的频率，

(d2)选择参数Q的值，其中，所述参数Q是与EM数据的传播相关的品质因数，

(d3)根据所述参数Q，在所述选择的多个频率的每个处，校正所述至少一个选择的EM迹线的每个的衰减和扩散的至少之一，从而产生对应的多个校正后的EM迹线，所述校正后的EM迹线的每个具有多个与之相关联的校正后的样本，以及

(d4)至少根据所述相关联的源-接收器距离，使用所述至少一个时间-距离处理算法，来处理所述校正后的EM迹线和所述相关联的校正后的样本，从而产生多个处理过的EM迹线。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述参数Q大约等于1/2。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述计算机存储器从由磁盘、磁带、光盘、磁光盘、RAM和非易失性RAM组成的组中选择。

16.根据权利要求11所述的方法，进一步包括步骤：

(h)在显示设备上查看所述处理过的EM迹线的至少一部分。

17.一种适于被数字计算机使用的装置，在该数字计算机中编码有定义权利要求11的方法的多个计算机指令，

所述装置可被所述数字计算机读取，

所述计算机指令对所述数字计算机编程，以执行所述方法，以及

所述装置从由计算机RAM、计算机ROM、PROM芯片、快闪RAM、ROM卡、RAM卡、软盘、磁盘、磁带、磁光盘、光盘、CD-ROM盘或DVD盘组成的组中选择。

18.根据权利要求11所述的方法，其中所述EM数据迹线从由CSEM数据迹线、f-CSEM数据迹线和t-CSEM数据迹线组成的组中选择。

19.一种在地球的预定体积中进行地球物理勘探的方法，其中，提供EM测量，该EM测量对地球的所述预定体积的至少一部分成像，所述EM测量中包含至少两个EM迹线，该方法包括以下步骤：

(a)选择所述EM迹线的至少一个；

(b)选择多个频率；

(c)在所述选择的多个频率的每个处，校正所述至少一个选择的EM迹线的每个的衰减和/或扩散，从而产生多个处理过的EM迹线；

(d)利用至少一个地震成像算法对所述EM迹线进行处理，从而产生多个地震处理过的EM迹线；以及

(e)将所述地震处理过的EM迹线的至少一部分写入到计算机存储器中。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述步骤(d)包括以下步骤：

(d1)利用至少一个地震成像算法来处理所述EM迹线，其中，所述至少一个地震成像算法的所述至少一个是时间-距离算法，从而产生多个地震处理过的EM迹线。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述时间-距离处理算法从由抑制、NMO、DMO、时间移动、深度移动、tau-p滤波、速度估计、X线断层摄像以及f-k滤波组成的组选择。

22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述步骤(c)包括以下步骤：

(c1)选择参数Q的值，其中，所述参数Q是与EM数据的传播相关的品质因数，以及，

(c2)根据所述参数Q，在所述选择的频率的每个处，校正所述至少一个选择的EM迹线的每个的衰减，从而产生多个处理过的EM迹线。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述参数Q大约等于1/2。

24.根据权利要求21所述的方法，其中，所述步骤(c)包括以下步骤：

(c1)选择基准频率ω₀，

(c2)对于所述选择的EM迹线的每个，

(i)选择所述多个频率的一个，其中，所述选择的频率由ω表示，

(ii)根据以下公式来校正所述选择的EM迹线的衰减和扩散：

exp[+ωR₀/2QV_phs+iω(R₀/V_phs-R₀/V₀)]，

其中，R₀是从所述选择的EM迹线到引起所述选择的EM迹线的EM源的传播路径的长度，

其中， $V_0\&equiv;V_{\mathrm{phs}}\left({\mathrm{\&omega;}}_0\right)=\sqrt{2{\mathrm{\&omega;}}_0\mathrm{\&rho;}/\mathrm{\&mu;}},$

其中， $V_{\mathrm{phs}}=\sqrt{2\mathrm{\&omega;\&rho;}/\mathrm{\&mu;}},$

其中，ρ是表面以下电阻率，以及

其中，μ是表面以下导磁率，以及

(iii)对于所述选择的多个频率的每个，执行以上的步骤(i)和(ii)，以及

(e3)对于所述选择的EM迹线的每个，至少执行步骤(e2)，从而产生多个处理过的EM迹线。

25.根据权利要求21所述的方法，其中，所述计算机存储器从由磁盘、磁带、光盘、磁光盘、RAM和非易失性RAM组成的组选择。

26.根据权利要求21所述的方法，进一步包括以下步骤：

(g)在显示设备上查看所述处理过的EM迹线的至少一部分。

27.一种适于被数字计算机使用的装置，该数字计算机中编码有定义权利要求21的方法的计算机指令，

所述装置可被所述数字计算机读取，

所述计算机指令对所述数字计算机进行编程，以执行所述方法，以及

所述装置从由计算机RAM、计算机ROM、PROM芯片、快闪RAM、ROM卡、RAM卡、软盘、磁盘、磁带、磁光盘、光盘、CD-ROM盘或DVD盘组成的组选择。

28.根据权利要求21所述的方法，其中，所述EM数据迹线从由CSEM数据迹线、f-CSEM数据迹线和t-CSEM数据迹线组成的组选择。

29.一种用于对在地球的预定体积中的碳氢化合物进行地球物理勘探的方法，其中，提供了EM测量，该EM测量对地球的所述预定体积的至少一部分成像，所述EM测量中包含至少两个EM迹线，该方法包括以下步骤：

(a)选择所述EM迹线的至少一个；

(b)选择多个频率；

(c)选择基准频率ω₀；

(d)选定所述多个选择的频率的一个，其中，所述选定频率由ω表示，

(e)根据以下公式来校正所述选择的EM迹线的衰减和扩散

exp[+ωR₀/V_phs+iω(R₀/V_phs-R₀/V₀)]，

其中，R₀是从所述选择的EM迹线到引发所述选择的EM迹线的EM源之间的传播路径的长度，

其中， $V_0\&equiv;V_{\mathrm{phs}}\left({\mathrm{\&omega;}}_0\right)=\sqrt{2{\mathrm{\&omega;}}_0\mathrm{\&rho;}/\mathrm{\&mu;}},$

其中， $V_{\mathrm{phs}}=\sqrt{2\mathrm{\&omega;\&rho;}/\mathrm{\&mu;}},$

其中，ρ是表面以下电阻率，以及，

其中，μ是表面以下导磁率，

(f)对于所述选择的多个频率的每个，执行以上的步骤(d)和(e)，从而创建处理过的EM迹线；以及，

(g)使用所述处理过的EM迹线，来勘探地球的所述预定体积中的碳氢化合物，

(i)利用至少一个地震成像算法，对所述EM迹线进行处理，从而产生多个地震处理过的EM迹线；以及，

(e)将所述地震处理过的EM迹线的至少一部分写入到计算机存储器中。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述计算机存储器从由磁盘、磁带、光盘、磁光盘、RAM和非易失性RAM组成的组中进行选择。

31.根据权利要求21所述的方法，进一步包括步骤：

(f)在显示设备上查看所述处理过的EM迹线的至少一部分。

32.一种适于被数字计算机使用的装置，在该数字计算机中编码有定义权利要求29的方法的多个计算机指令，

所述装置可被所述数字计算机读取，

所述计算机指令对所述数字计算机进行编程，以执行所述方法，以及，

所述装置从由计算机RAM、计算机ROM、PROM芯片、快闪RAM、ROM卡、RAM卡、软盘、磁盘、磁带、磁光盘、光盘、CD-ROM盘或DVD盘组成的组中选择。

33.根据权利要求29所述的方法，其中，所述EM数据迹线是从由CSEM数据迹线、f-CSEM数据迹线和t-CSEM数据迹线组成的组中选择的。

34.一种适于用在地球的预定体积的地球物理勘探中的对采集数据执行无混叠EM测量的方法，地球的所述预定体积包含有助于碳氢化合物的产生、移动、聚集或出现的结构和地层特征，该方法包括以下步骤：

(a)选择地球的所述预定体积中的表面以下目标；

(b)确定所述表面以下目标附近的至少一个EM速度，所述至少一个EM速度表示在所述表面以下目标附近的EM波传播的速度；

(c)确定所述表面以下目标的近似倾向；

(d)至少使用所述至少一个EM速度和所述表面以下目标的所述近似倾向，来确定以下的至少一个：所述EM测量中的EM源-接收器近偏移、所述EM测量中的EM源-接收器远偏移、所述EM测量中的EM迹线的数量、所述EM测量中的EM迹线间隔以及自然时间上的离散取样间隔，从而设计无混叠的EM测量；

(e)根据所述设计的EM测量来采集EM数据迹线；以及，

(f)使用所述EM数据迹线，用于地球的所述预定体积内的碳氢化合物的勘探、评估、开发或监视。

35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述EM数据迹线是从由CSEM数据迹线、f-CSEM数据迹线和t-CSEM数据迹线组成的组选择的。

36.根据权利要求34所述的方法，进一步包括步骤：

(g)将所述处理过的EM数据迹线的至少一部分写入到计算机存储器中。

37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述计算机存储器从由磁盘、磁带、光盘、磁光盘、RAM和非易失性RAM组成的组选择。

38.一种适于被数字计算机使用的装置，在该数字计算机中编码有定义权利要求34的方法的计算机指令，

所述装置可被所述数字计算机读取，

所述计算机指令对所述数字计算机进行编程，以执行所述方法，以及，

所述装置从由计算机RAM、计算机ROM、PROM芯片、快闪RAM、ROM卡、RAM卡、软盘、磁盘、磁带、磁光盘、光盘、CD-ROM盘或DVD盘组成的组中选择。

39.一种用于对地球表面以下的碳氢化合物进行地球物理勘探的方法，包括步骤：

(a)选择表面以下目标；

(b)接近所述表面以下目标地布置至少一个EM接收器；

(c)在所述至少一个EM接收器的至少一个的感应范围内布置EM源；

(d)根据预定图案来激活所述EM源，其中，所述预定图案是从由短二进制脉冲的伪随机序列和在预定频率范围上的频率扫描组成的组中选择；

(e)经由所述EM接收器的所述至少一个，感应所述激活的EM源，从而获得至少一个EM迹线；

(f)根据所述预定图案，处理所述至少一个EM迹线，从而获得适于用在地球表面以下的地球物理勘探中使用的CSEM数据。

40.根据权利要求39的用于对地球的预定体积中的碳氢化合物进行地球物理勘探的方法，其中所述步骤(f)包括以下步骤：

(f1)获得表示所述预定图案的引导信号，以及，

(f2)将所述引导迹线和所述EM迹线的所述至少一个进行互相关，从而获得适于用在地球的所述预定体积中的地球物理勘探使用的CSEM数据。

41.根据权利要求39的用于对地球的预定体积中的碳氢化合物进行地球物理勘探的方法，其中，从布置为接近所述EM源的近场接收器获得表示所述预定图案的所述引导信号，所述近场接收器至少用于感应所述激活的EM源。

42.根据权利要求39的用于对地球的预定体积中的碳氢化合物进行地球物理勘探的方法，其中进一步包括以下步骤：

(g)将所述处理过的EM数据迹线的至少一部分写入到计算机存储器中。

43.根据权利要求39的方法，其中，所述至少一个EM迹线是从由CSEM数据迹线、f-CSEM迹线和t-CSEM迹线组成的组选择的。

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