CN101501529A - 通过海洋瞬变可控源电磁勘测来识别地表下特征的方法 - Google Patents

通过海洋瞬变可控源电磁勘测来识别地表下特征的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101501529A
CN101501529A CNA2006800054128A CN200680005412A CN101501529A CN 101501529 A CN101501529 A CN 101501529A CN A2006800054128 A CNA2006800054128 A CN A2006800054128A CN 200680005412 A CN200680005412 A CN 200680005412A CN 101501529 A CN101501529 A CN 101501529A
Authority
CN
China
Prior art keywords
measured value
magnetic field
land
curve
face
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2006800054128A
Other languages
English (en)
Inventor
库尔特·马丁·斯泰克
利昂·A·汤姆森
查尔斯·H·施托耶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KJT ENTPR Inc
Original Assignee
KJT ENTPR Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KJT ENTPR Inc filed Critical KJT ENTPR Inc
Publication of CN101501529A publication Critical patent/CN101501529A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/083—Controlled source electromagnetic [CSEM] surveying
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/12—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/30—Assessment of water resources

Abstract

本发明提供了一种通过海洋瞬变可控源电磁勘测来识别地表下特征的方法。该方法包括获取多个瞬变可控源电磁测量值。各个测量值代表获取参数的不同值。相对于开关电测量电流源的时刻对各个测量值进行索引。以地震道显示格式来处理所述多个测量值，在该地震道显示格式中，各个道对应于针对所述获取参数的值而获取的测量值。根据经处理的测量值来识别地表下特征。

Description

通过海洋瞬变可控源电磁勘测来识别地表下特征的方法
技术领域
本发明总体上涉及可控源海洋电磁勘测领域。更具体地说，本发明涉及通过海洋瞬变电磁勘测来处理并显示数据，使得可以识别地下特征的方法。
背景技术
海洋电磁勘测包括“可控源”勘测。可控源勘测包括以下步骤：将电流或磁场传到海底中；然后测量布置在海底的电极、天线和/或磁强计中感应出的电压和/或磁场。该电压和/或磁场是响应于经过海底传到地球的地表下的电流和/或磁场而感应出的。
本领域中公知的可控源勘测通常包括将交流电传到海底中。该交流电具有一个或更多个选定频率。这种勘测称作频域可控源电磁(f-CSEM)勘测。例如在以下文献中描述了f-CSEM勘测技术：Sinha，M.C.Patel，P.D.，Unsworth，M.J.，Owen，T.R.E.，and MacCormack，M.G.R.，1990，An activesource electromagnetic sounding system for marine use，Marine GeophysicalResearch，12，29-68。描述电磁地表下勘测的物理原理和解释的其他出版物包括：Edwards，R.N.，Law，L.K.，Wolfgram，PA.，Nobes，D.C.，Bone，M.N.，Trigg，D.F.，and DeLaurier，J.M.，1985，Firstresults of the MOSES experiment：Sea sediment conductivity and thickness determination，Bute Inlet，BritishColumbia，by magnetometric offshore electrical sounding：Geophysics 50，No.1，153-160；Edwards，R.N.，1997，On the resource evaluation of marine gashydrate deposits using the sea-floor transient electric dipole-dipole method：Geophysics，62，No.1，63-74；Chave，A.D.，Constable，S.C.and Edwards，R.N.，1991，Electrical exploration methods for the seafloor：Investigation ingeophysics No 3，Electromagnetic methods in applied geophysics，vol.2，application，part B，931-966；以及Cheesman，S.J.，Edwards，R.N.，and Chave，A.D.，1987，On the theory of seafloor conductivity mapping using transientelectromagnetic systems：Geophysics，52，No.2，204-217。
下面将对描述电磁地表下地球勘测的不同方面的几个专利公报进行描述。授予Constable的美国专利No.5770945描述了一种用于海底石油勘测的大地电磁(MT)系统。所公开的系统包括：容纳有处理器的第一防水压力壳；AC耦合磁场后置放大器和电场放大器；容纳有声响导航/释放系统的第二防水压力壳；安装在吊杆(boom)上的四个银-氯化银电极；以及至少两个磁感应线圈传感器。这些元件与漂浮装置以及用于布置在海底的锚一起安装在塑料和铝框上。声响导航/释放系统用于通过对船载单元产生的声响“脉冲”进行响应来对测量系统进行定位，并接收释放命令，该释放命令启动与锚的分离从而使浮力包(buoyant package)浮到水面以便进行回收。用于检测电场的电极被构造为接地偶极天线。电极通过吊杆安装在框上，吊杆被放置为X形结构，以产生两个正交的偶极子。这两个正交的偶极子用于测量全矢量电场。磁场传感器是多匝Mu金属芯线圈，在通常用于基于陆地的MT勘测的频率范围内检测磁场。磁场线圈装在防水压力壳中，并通过高压防水电缆连接到记录器包。记录器单元包括用于对从不同传感器接收到的信号进行放大的放大器，这些信号随后被提供至用于控制定时、存储和电源开关操作的处理器。在该处理器内或在该处理器的外围设置有临时和海量存储器。
授予Srnka的美国专利No.6603313 B1公开了一种对储层性质进行表面估计的方法，在该方法中，首先利用地表下地质构造附近的地质学和地球物理学数据来确定该地表下地质构造的位置及其上面、下面和水平相邻的平均地面电阻率。然后，利用位置和平均地面电阻率来确定大致上使该地表下地质构造处传来的垂直和水平电流最大化的电磁源的尺寸和探测频率。接下来，在地表或地表附近，大致以该地表下地质构造的上方为中心地激活该电磁源，并利用接收器阵列来测量电磁响应的多个分量。利用地质学和地球物理学数据来确定几何参数和电参数约束。最后，利用该几何参数和电参数约束对电磁响应进行处理，以产生倒置(inverted)的垂直和水平电阻率深度图像。可选的是，可以将倒置的电阻率深度图像与地质学和地球物理学数据相结合来估计储层流体和页岩性质。
授予Eidesmo等人的美国专利No.6628110 B1公开了一种确定大致几何结构和位置已知的地下储层的性质的方法。所公开的方法包括以下步骤：向包含该储层的地层施加时变电磁场；检测电磁波场响应；然后分析由该储层导致的对检测到的场的特性的影响，从而基于该分析来确定储层的内容。
授予Strack的美国专利No.6541975 B2公开了一种生成包围穿透地球构造的钻孔的该构造的图像的系统。利用DC测量来测量该构造的电阻率，并利用时域信号或AC测量来测量该构造的电导率和电阻率。还测量该构造中的声速。将DC电阻率测量、利用时域电磁信号进行的电导率测量、利用时域电磁信号进行的电阻率测量以及声速测量相结合来生成该地球构造的图像。
国际专利申请公报No.WO 0157555 A1公开了一种检测地下储层或确定其位置和几何结构已通过先前的地震勘测得知的地下储层的性质的系统。由海床上的发射器施加电磁场，并由同样在海床上的天线对该电磁场进行检测。在波场响应中寻找折射波分量，以确定存在的任何储层的性质。
国际专利申请公报No.WO 03048812 A1公开了一种对先前被识别为潜在地包含海底烃储层的区域进行勘测的电磁勘测方法。该方法包括利用末端和侧边相对于相同或不同接收器对齐的电磁源来获得第一勘测数据集和第二勘测数据集。该发明还涉及使用该方法来设计勘测，以及将勘测数据结合起来进行分析，使得对在接收器处收集到的信号的电流贡献可以与感应作用和高度依赖于岩层的局部性质的信号衰减作用进行比较，其中勘测区域上覆有水和空气。这对于成功地利用电磁勘测来确定烃储量并将它们与其他类结构相区分非常重要。
授予Conti等人的美国专利No.6842006 B1公开了一种获得地球构造的水下大地电磁(MT)测量的海底电磁测量装置。该装置包括与其枢轴连接的多个臂的中心结构。该枢轴臂使得能够容易地布置和存放该装置。每个臂都连接有分别用于测量电场和磁场的电极和磁强计，该磁强计远离中心结构，使得中心结构中存在的磁场不被感测到。进行海底测量的方法包括测量距该结构一距离处的电场以及测量同一位置处的磁场。
美国专利申请公报No.2004232917涉及一种通过使用至少一个源、用于测量系统响应的接收装置以及至少一个用于测量所得地球响应的接收器在地球表面上或地球表面附近进行多道瞬变电磁(MTEM)测量来测绘地表下电阻率差分的方法。对来自所述或各源-接收器对的所有信号进行处理以恢复地球的相应电磁脉冲响应，并且对这种脉冲响应或这种脉冲响应的任何变换进行显示以生成地表下电阻率差分表示。该系统和方法使得能够对地表下流体矿床进行定位和识别并对这种流体的移动进行监视。
授予Rueter等人的美国专利No.5467018公开了一种基岩勘测系统。该系统包括由于发射器发射到地球的地表下的发射流的突变而产生的瞬变。由几个接收器单元来测量由此产生的感应电流。将来自接收器单元的测量值传送到中央单元。在测量点，对从接收器单元获得的测量值进行数字化并对其进行存储，中央单元通过遥测链路与测量点相链接。通过遥测链路，可以将来自接收器单元中的数据存储器的数据相继传送到中央单元。
授予Tasci等人的美国专利No.5563913公开了一种用于提供沉积地表下的电阻率测量数据的方法和装置。该数据用于开发和测绘增强异常电阻率图案。增强地下电阻率图案与寻找沉积地表下的基底下不同深度处的油和/或气相关联，并有助于寻找沉积地表下的基底下不同深度处的油和/或气。该装置布置在地面上，并包括连接到具有接地电极的长度为线宽的发射器的发电机。当通过发射器和线从发射点发射幅值大、周期长的方波电流时，地表下感应出二次涡流。该涡流在地表下感应出磁场改变，可以利用磁强计或感应线圈在地面测得该磁场改变。在各测深点处接收该磁场改变，并将其记录为时变电压。根据在应用适当的数学公式之后被绘制为时间的函数的测得磁场信号的幅值和形状，推导出与地下构造的电阻率变化有关的信息。按与绘图类似的方式布置测深点，以确保可以准备地表下构造的电阻率变化的区域等高线图和剖面图。
本领域中公知的f-CSEM技术的局限性在于，这些技术通常限于水深相对较大(800至1000米量级)，或者海水深度与地表下储层深度(从海底测得的储层深度)的比率大于约1.5至2.0的情况。
可以如下来描述典型的f-SCEM海洋勘测。记录船包括连接到布置在海底上的电极的电缆。船上的电源对电极进行充电，使选定值的电流流过海底并流到海底下面的地球构造中。在与源电极相距(“偏移”)选定距离处，在海底上布置有接收器电极，并且其连接到可以布置在该船上或其他船上的电压测量电路。然后，对传到接收器电极中的电压进行分析，以推断地表下中的地球构造的结构和电性质。
本领域中公知的另一种对地表下地球构造进行电磁勘测的技术是瞬变可控源电磁勘测(t-CSEM)。在t-CSEM中，按照与f-CSEM类似的方式在地球表面将电流传到地球中。该电流可以是直流(DC)。在选定时间切断电流，并在地球表面处，通常相对于选定时间间隔上的时刻，对感应出的电压和/或磁场进行测量。通过感应出的电压和/或磁场的时间分布来推断地表下的结构。例如在以下文献中描述了t-CSEM技术：Strack，K.-M.，1992，Exploration with deep transient electromagnetics，Elsevier，373pp.(reprinted 1999)。
t-CSEM有望作为用于在相对浅的海洋环境(例如，当水深小于储层深度的大约2倍时)中测绘地球的地表下或地球的地表下的其他可电磁识别的特征的技术。需要一种利用t-CSEM勘测数据来识别并测绘地球的地表下的特征的改进技术。
发明内容
本发明的一个方面是一种利用瞬变可控源电磁测量来识别水体下面的地球的地表下的特征的方法。根据本发明的该方面的方法包括获取多个瞬变可控源电磁测量值。各个测量值代表获取参数的不同值。相对于开关电测量电流源的时刻对各测量值进行索引。以地震道显示格式来处理所述多个测量值，在该格式中，各道对应于针对所述获取参数的值而获取的测量值。根据经处理的测量值来识别地表下特征。
根据以下说明和所附权利要求，本发明的其他方面和优点将变得明了。
附图说明
图1示出了用于海洋电磁勘测的典型数据获取系统和处理。
图2A示出了针对位于水体的底部下面不同深度处的具有电阻特征的均匀导电地球而测得的感应电压与在没有这种电阻特征处测得的感应电压之间的差分。
图2B示出了针对水底部下面不同深度处的储层或电阻特征的感应电压相对于时间的现有技术风格的曲线。
图3示出了根据本发明的数据显示和特征识别技术的一个实施方式。
图4示出了表示图3的低电阻率响应与图3的依次更高的电阻率响应之间的差分的地震风格数据道。
图5示出了与不同的源到接收器偏移相对应的道集。
图6A和图6B分别示出了时间标度放大的图5的道以及图5的道的二阶导数。
图7、图8A和图8B示出了通过与图5、图6A和图6B相似的模拟而得到的道，并包括电阻特征的响应。
图9A示出了图5的针对不同偏移的无电阻特征模拟与如图7所示的针对不同偏移的包含电阻特征的相应模拟之间的视电阻率差分。
图9B示出了图9A的差分曲线的二阶导数。
图10A和图10B分别示出了在没有和有电阻特征的情况下不同水深中的模拟t-CSEM响应。
图11示出了图10A的无特征响应与图10B的电阻特征响应之间的差分。
图12A和图12B分别示出了针对包括水层和沉积层的模拟系统中的电阻特征的不同电阻率的响应及其二阶导数。
图13A和图13B分别示出了图12A的无特征响应与电阻特征的不同电阻率的响应之间的响应的差分及其二阶导数。
具体实施方式
通过模拟海洋瞬变电磁勘测的响应来测试电磁数据显示和特征识别的方法。参照图1，该模型模拟了使用偶极子电发射器(示为布置在水体12的底部12A上的电极A和B)的勘测船10。出于模拟目的，将电极间距设置为500米。对电流源(未单独示出)通电，以使100安培的电流流过电极A和B。这等同于本领域中公知的使用100米长的发射器偶极子并使用500安培的电流的典型勘测实践。在任一情况下，源矩都为5×104安培·米。出于模拟目的，将电流模拟为直流(DC)，并在时间索引等于零时将其切断。然而应理解，切断DC仅是可用以感应出瞬变电磁效应的电流改变的一种实施方式。在其他实施方式中，可以接通电流，可以将电流从一种极性切换到另一种极性(双极型开关)，或者可以按伪随机二进制序列(PRBS)或这种开关序列的任何混合派生物来开关电流。例如参见以下文献来获得对PRBS开关的描述：Duncan，PM.，Hwang，A.，Edwards，R.N.，Bailey，R.C.，and Garland.，G.D.，1980，The development andapplications of a wide band electromagnetic sounding system usingpseudo-noise source.Geophysics，45，1276-1296。
电偶极子接收器包括连接到同样在水底部12A上的电极C和D的时间索引电压测量系统15(可能在船10上)。接收器电极C和D间隔开100米。本领域中公知的典型勘测技术针对接收器偶极子电极使用10米的间隔。出于评价模拟结果的目的，应当针对模拟接收器电极间距对感应电压进行归一化。在初始模型中，将源到接收器偏移设置为200米。在随后的响应模拟中，使用高达3000米或更大的各种偏移。
对于该模型，将电场发射和检测部件称作Ex-Ex部件(成行源、成行接收器)，相信其对于本发明的方法的初始评价是足够的。
在以下文献中描述了模拟技术：Edwards，R.N.，1997，On the resourceevaluation of marine gas hydrate deposits using the sea-floor transientelectric dipole-dipole method，Geophysics，62，63-74。通过参考以下文献可以使上述模拟技术的适用性具体化：Cheesman，S.J.，Edwards，R.N.，andChave，A.D.，1987，On the theory of sea floor conductivity mapping usingtransient EMsystems，Geophysics，52，204-217。可以利用电场发射器和磁场发射器针对磁场响应获得类似的模拟结果。
所使用的模型表示了三个分立的层。第一层是水体12。将水12模拟为电阻率为0.333欧姆·米。模拟厚度为100米且电阻率为20欧姆·米的电阻特征16位于水底部12A下面的不同深度20处。电阻特征16被电阻率为1.0欧姆·米的沉积层14所覆盖。在下面将参照图2描述的模拟结果中，将水深18设定为200米。电阻特征16旨在将电性质与含烃储层不同的地表下层包括在模拟中。本领域中公知的电磁勘测的目的之一是确定和/或确认这种地表下烃储层的存在。
图2中示出了使用本领域中公知的显示技术对瞬变可控源电磁勘测(t-CSEM)数据的模拟结果的显示。图2B中的曲线图在对数时间标度上示出了，对于200米的源到接收器偏移和电阻率为20欧姆·米的电阻特征(图1中的16)，从切断电流起，感应电压与时间的关系。图2B中的曲线示出了，针对水底部下面500米(由曲线30示出)、1000米(由曲线32示出)、1500米(由曲线32示出)和2000米(由曲线36示出)的深度，电阻特征(图1中的16)的期望电压响应。曲线38示出了模型中不存在电阻特征处的响应，意味着地球由水底部(图1中的12A)下而电阻率为1.0欧姆·米的均匀半空间来表示。
在图2A中，通过曲线22、24、26和28分别示出了针对各相应电阻特征深度的模拟响应与没有电阻特征的模拟响应之间的差分。
已确定的是，使用公知的地震数据显示技术，可以根据瞬变电磁测量来识别地球中的特定特征。通常，在根据本发明的显示和识别技术中，可以使用本领域中公知的地震“波形道”方法(及其计算机程序)来对测量值进行相对于电流开关时间的显示，其中，时间标度是线性的，并且在数据的直观显示中，为了易于目视解译，道(曲线)与固定基准(通常是零道幅值)之间的区域通常被阴影处理或涂黑。在根据本发明的地震风格道显示中，可以在同一绘图或视图上对相对于时间的多个测量值(单独称做“道”)进行显示，或将多个测量值处理成特定数据集，在该特定数据集中，与获取和/或处理有关的参数对于多道绘图上各相继测量值道而不同。通过按这种方式显示数据，可以比使用现有技术的数据显示技术更容易地识别地球的地表下的特定特征。
图3中示出了这种显示的实施例。各道40、42、44、46、48表示如图1所示的水层深度为800米且水电阻率为0.333欧姆·米的实体系统的模拟响应。偏移为3000米，且不存在电阻率特征(水底部下面的地球均匀)。各道所代表的沉积电阻率从1.0欧姆·米(由曲线40示出)变化到2欧姆·米(由曲线42示出)、5欧姆·米(由曲线44示出)、10欧姆·米(由曲线46示出)和20欧姆·米(由曲线48示出)。1欧姆·米曲线40仪示出被称作“海浪”的响应40B，其实质上是水(图1中的12)的瞬变电磁响应。然而，随着沉积电阻率增大，在各曲线中特征都变得可见，在42A、44A、46A、48A处分别示出了该特征。该特征对应于沉积电磁响应，并且随着沉积的电阻率增大，其幅值增大，并且时间上变窄。
图4示出了分别代表图3中的曲线42与曲线40、44与40、46与40以及48与40之间的差分的曲线50、52、54和56。图4中的差分曲线基本上去除了海浪响应(图3中的40B至48B)，并放大了沉积层响应(图3中的42A至48A)。其他数据显示(其中的一个将在下面详细讨论)包括使各道代表测量值的一阶导数、测量值的二阶导数或导数的组合。
在另一实施方式中，为了识别地表下特征，地震风格数据显示可以由针对不同偏移的瞬变电磁响应来构成。当偏移改变时，有助于对针对各偏移的幅值响应进行归一化。在电地球物理学中，通常使用视电阻率来显示数据。视电阻率是通过将响应曲线归一化到某个选定基准来向用户给出地表下的电阻率如何变化的指示的曲线。视电阻率的一般定义是：在同一勘测条件下产生测量电压的均匀半空间的电阻率。视电阻率用于对电压响应曲线进行归一化，并去除已知的几何参数(例如，源电流、源长度、接收器长度)的影响。偏移距校正使用户可以在海洋t-CSEM勘测中观察沉积和海水的相对影响的效果。这与地震处理中的球面散度校正相类似。由于测量电压的总幅值随偏移的三次方而减小(与地震源情况的偏移的平方相比)，因此绘制电压替代视电阻率会使针对3000米偏移的电压曲线的幅值较之600米偏移电压曲线表现为小25倍。取决于物理性质和显示目标，也可以使用其他归一化因子。
图5示出了针对使用深度为800米、电阻率为0.333欧姆·米的水层、水层下面的沉积为1.0欧姆·米且没有电阻率特征的模拟的视电阻率值的多道图。道60、62、64、66和68分别示出了针对600米、1200米、1800米、2400米和3000米的偏移的电磁瞬变响应。图6A在分别与图5中的曲线60、62、64、66和68相对应的曲线70、72、74、76和78处在短得多的时间标度上示出了图5的响应，在图6B中，曲线80、82、84、86和88分别示出了这些响应的二阶导数。
另一模拟包括相同的水层和沉积层，并包括厚度为100米、电阻率为100欧姆·米且位于水底部下面500米的沉积层中的电阻特征。图7中示出了模拟结果，包括针对不同偏移值的视电阻率的道。偏移值为600米(由曲线90示出)、1200米(由曲线92示出)、1800米(由曲线94示出)、2400米(由曲线96示出)和3000米(由曲线98示出)。图8A在曲线100、102、104、106和108处在放大的时间标度上分别示出了图7中的道。图8B在曲线110、112、114、116和118处分别示出了图8A的道的二阶导数。值得注意的是，在图8B的二阶导数道中的120处可见明显的电阻特征响应。
通过计算没有电阻特征的响应与有电阻特征的响应之间的差分，可以更加明显地描绘电阻特征响应。参照图9A，各曲线代表针对各偏移的图5中的曲线与图7中的曲线的视电阻率响应之间的差分。在曲线130、132、134、136和138处分别示出了这些差分。在图9A的曲线中的140A处明显可见电阻特征的响应。在包括分别代表图9A的各曲线的二阶导数的曲线(曲线140、142、144、146和148)的图9B中，该电阻特征的响应在140B处示出的曲线中更加明显可见。
可以在多道显示的各道中变化的另一参数包括水深。参照图10A，使用0.333欧姆·米的水层下面的相同沉积层(1.0欧姆·米的半空间)来进行模拟。对于图10A中的各响应道，将各道的水层深度分别指示为100米(由曲线150示出)、200米(由曲线152示出)、400米(由曲线154示出)、800米(由曲线156示出)和1600米(由曲线158示出)。图10B中在曲线160、162、164、166和168处分别示出了使用位于水底部下面500米的厚度为100米、100欧姆·米的电阻特征进行模拟的类似响应曲线集。图11中在曲线170、172、174、176和178处分别示出了图10A和图10B的相应水深的响应曲线之间的差分。图11中的曲线主要示出了由电阻特征产生的响应，这是因为通过相减基本上消除了沉积层响应和水层响应。
图12A分别示出了用于没有电阻特征(由曲线180示出)的模拟的视电阻率响应曲线以及针对位于水底部下面500米的特征电阻率为25欧姆·米(由曲线182示出)、50欧姆米(由曲线184示出)、75欧姆米(由曲线186示出)和100欧姆米的电阻特征的响应曲线。图12B在曲线190、曲线192、曲线194、曲线196和曲线198处分别示出了图12A中的曲线的二阶导数。在图12B中在190A处可以明显看到电阻特征的电阻率改变的效果。
图13A分别示出了针对位于水底部下面500米(由曲线200示出)、1000米(由曲线202示出)、1500米(由曲线204示出)、2000米(由曲线206示出)和2500米(由曲线208示出)深的沉积层中的100欧姆·米的电阻层的视电阻率响应。在图13B中在曲线210、212、214、216和218处分别示出了与各视电阻率曲线相对应的二阶导数曲线。随着电阻特征移到沉积层中的更深处，电阻特征的视响应的幅值减小并且时间延长。
提供以上模拟海洋瞬变电磁勘测的实施例是为了解释本发明的一般概念，即，按地震道格式呈现t-CSEM数据，使得各数据道与获取参数的特定值相对应。在所有上述实施例中，模拟数据与传到地球的地表下的瞬变电场相对应，并对地球的地表下的感应电场进行测量。然而，应明确地理解，本发明的原理也适用于瞬变电场和瞬变磁场的组合，以及对它们的测量。例如，使用如图1所示的系统感应出的瞬变电场可以利用沿海底放在选定位置的磁场传感器另外或替代地对感应磁场进行测量。可以沿感应电场的方向和/或沿与感应电场的方向正交的方向进行磁场测量。参见授予Rueter等人的美国专利No.5467018。相反的是，可以通过使电流经过线环而在地球的地表下感应出磁场。例如参见以下文献：Strack，K.-M.，1992，Exploration with deep transient electromagnetics，Elsevier，373pp.(reprinted1999)。于是，可以根据本发明的上述方面中的任一方面来测量感应电场和/或感应磁场并对其进行显示，以推断地球构造的地表下结构和电性质。
海洋瞬变电磁勘测处理和显示技术的上述所有实施例都使用时间作为对处理数据进行处理和索引的基础。可以通过使用来自穿入瞬变电磁勘测附近的地球的地表下的井眼的电阻率数据将时间索引的处理转换成深度索引的处理。可以通过将仪器下降到装甲电缆的末端上的井眼中来获得电阻率数据。该仪器可以测量井眼周围的地球构造的电磁感应性质和/或电流性质。通常相对于仪器在地球中的深度来对测量值进行记录。相对于深度的电性质可用于将时间索引的瞬变电磁测量值转换成深度索引的测量值。例如参见授予Strack等人的美国专利No.5883515，该专利公开了一种确定井眼周围的地球构造的选定参数的方法。所公开的方法包括以下步骤：首先，在具有已知的第一径向尺寸和第一垂向尺寸的钻孔周围的第一预定体积的构造中获得选定参数的至少一个感应记录测量值；然后，在具有与所述第一预定体积的第一径向尺寸和第一垂向尺寸相相交叠的已知的第二径向尺寸和第二垂向尺寸的钻孔周围的第二预定体积的构造中获得相同选定参数的至少一个电流记录测量值，由此，交叠体积形成该构造的代表性公共体积；然后使用反演(inversion)技术来结合感应记录测量值和电流记录测量值，以获得所述构造的代表性公共体积中钻孔周围的地球构造的选定参数的测量值。
在某些实施方式中，可以通过灵敏度分析来确定在各道之间变化的参数。可以通过使用以上参照图1至图13B说明的正演模拟过程以获得用于选定深度和电阻率(二者都可以从实际勘测过程直接得到)的水层下面的地表下地球构造的模型的特定勘测系统的估计响应，来进行灵敏度分析。诸如偏移、电阻特征厚度、电阻特征深度和沉积层电阻率的参数可用于确定提供模拟瞬变响应的最大改变或最清楚地描述地表下的特征的参数。
根据电压响应道表示和视电阻率表示及其差分和二阶导数的上述实施例，应该相信，可以利用公知的地震处理技术来处理t-CSEM测量以推断水体的底部下面的各种特征的存在及其电性质。这种处理、显示和分析可以使得能够推断出使用本领域中公知的数据显示和分析技术无法推断出的特定特征和性质来处理t-CSEM测量数据。最后，应该相信，根据本发明的数据处理和显示技术可以使在水深小于到地球的地表下中的各种目标构造或电阻特征的深度的约1.5至2.0倍处对CSEM勘测的解译成为可能。
尽管针对有限数量的实施方式描述了本发明，但得益于本公开的本领域技术人员应理解，可以提出不脱离这里所公开的本发明的范围的其他实施方式。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求来限定。

Claims (21)

1、一种利用瞬变可控源电磁感应电压测量来识别水体的底部下面的地球的地表下的特征的方法，该方法包括以下步骤：
获取多个瞬变可控源电磁测量值，各个测量值对应于获取参数的不同值，各个测量值相对于开关电测量电流源的时刻进行了索引；
以地震道格式来处理所述多个测量值，在该地震道格式中，各个道对应于针对所述参数的不同值而获取的测量值；以及
根据经处理的测量值来识别地表下特征。
2、根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：
确定所述多个测量值中的选定多个测量值的对基准的差分、对于时间的一阶导数、二阶导数和导数的组合中的至少一个；
以所述地震道显示格式来处理所确定的差分、一阶导数、二阶导数和导数的组合中的至少一个，各个道对应于所述参数的值；以及
根据经处理的差分、一阶导数、二阶导数和导数的组合中的至少一个来识别地表下特征。
3、根据权利要求1所述的方法，其中，所述参数包括电流源电极与电压测量电极之间的偏移距。
4、根据权利要求3所述的方法，该方法还包括以下步骤：计算各个测量值的视电阻率；以及以所述地震道显示格式显示视电阻率值来替代所述测量值。
5、根据权利要求3所述的方法，该方法还包括以下步骤：与各个测量值的偏移相关地对其幅值进行归一化。
6、根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量值包括与电场幅值相对应的电压。
7、根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量值包括磁场幅值。
8、根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量值包括与磁场幅值相对应的感应电压。
9、根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取包括在所述地球的地表下感应出瞬变电场。
10、根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取包括在所述地球的地表下感应出瞬变磁场。
11、根据权利要求1所述的方法，其中，所述参数是通过进行灵敏度分析来选择的。
12、根据权利要求1所述的方法，其中，所述水层的深度与所述地表下特征在所述水层的底部下面的深度的比率小于约1.5。
13、根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：通过钻穿所述地表下的井眼来测量与电阻率相对应的性质，该测量是相对于深度而进行的；以及基于测得的与电阻率相对应的性质，相对于所述深度来校准可控源瞬变电磁测量值。
14、一种评价水体的底部下面的地球的地表下的特征的方法，该方法包括以下步骤：
从接近所述水体的底部的位置向构造施加可控源瞬变磁场和可控源瞬变电场中的至少一个；
从接近所述水体的底部的位置检测电场幅值和磁场幅值中的至少一个，相对于开关电流源的时刻对该检测进行了参照，该电流源用于施加电场和磁场中的所述至少一个；以及
根据所述电场和所述磁场中的所述至少一个的测量值来推断所述地表下特征的存在，其中，按照使所述水体的深度与所述特征在水底部下面的所述地表下的深度的比率小于约1.5的方式来进行所述测量和检测。
15、根据权利要求14所述的方法，该方法还包括以下步骤：
多次施加所述电场和所述磁场中的所述至少一个；
获取所述电场和所述磁场中的所述至少一个的多个测量值，各个获取具有与该获取有关的参数的不同值；
以地震道格式来处理所述多个测量值，在该地震道格式中，各个道对应于针对所述参数的不同值而获取的测量值；以及
根据经处理的测量值来识别所述地表下特征。
16、根据权利要求15所述的方法，其中，所述参数包括电流源电极与电压测量电极之间的偏移距。
17、根据权利要求16所述的方法，该方法还包括以下步骤：计算各个测量值的视电阻率；以及以所述地震道显示格式显示视电阻率值来替代所述测量值。
18、根据权利要求16所述的方法，该方法还包括以下步骤：与各个测量值的偏移相关地对其幅值进行归一化。
19、根据权利要求15所述的方法，其中，所述测量值包括与电场幅值相对应的电压。
20、根据权利要求15所述的方法，其中，其中，所述测量值包括磁场幅值。
21、根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量值包括与磁场幅值相对应的感应电压。
CNA2006800054128A 2005-02-22 2006-02-15 通过海洋瞬变可控源电磁勘测来识别地表下特征的方法 Pending CN101501529A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/064,063 2005-02-22
US11/064,063 US20060186887A1 (en) 2005-02-22 2005-02-22 Method for identifying subsurface features from marine transient controlled source electromagnetic surveys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101501529A true CN101501529A (zh) 2009-08-05

Family

ID=36912004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2006800054128A Pending CN101501529A (zh) 2005-02-22 2006-02-15 通过海洋瞬变可控源电磁勘测来识别地表下特征的方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20060186887A1 (zh)
EP (1) EP1856560A2 (zh)
CN (1) CN101501529A (zh)
CA (1) CA2594762A1 (zh)
EA (1) EA200701490A1 (zh)
NO (1) NO20074819L (zh)
WO (1) WO2006091461A2 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102590866A (zh) * 2012-01-10 2012-07-18 北京工业大学 一种海洋可控源电磁勘探系统的发射方法
CN103499843A (zh) * 2013-09-18 2014-01-08 安徽惠洲地下灾害研究设计院 车载式瞬变电磁快速勘探装置及测量方法

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO326506B1 (no) * 2003-07-10 2008-12-15 Norsk Hydro As Et maringeofysisk innsamlingssystem med en kabel med seismiske kilder og mottakere og elektromagnteiske kilder og mottakere
US7203599B1 (en) * 2006-01-30 2007-04-10 Kjt Enterprises, Inc. Method for acquiring transient electromagnetic survey data
US7328107B2 (en) * 2006-04-28 2008-02-05 Kjt Enterprises, Inc. Integrated earth formation evaluation method using controlled source electromagnetic survey data and seismic data
US7474101B2 (en) 2006-09-12 2009-01-06 Kjt Enterprises, Inc. Method for combined transient and frequency domain electromagnetic measurements
GB2455664B (en) * 2006-09-13 2011-02-16 Exxonmobil Upstream Res Co Rapid inversion of electromagnetic reconnaissance survey data
US7400977B2 (en) * 2006-10-12 2008-07-15 Schlumberger Technology Corporation Computing values for surveying a subterranean structure based on measurements according to different electromagnetic survey techniques
US7504829B2 (en) * 2006-10-24 2009-03-17 Westerngeco L.L.C. Methods and apparatus for subsurface geophysical exploration using joint inversion of steady-state and transient data
EP2102688B1 (en) * 2007-01-03 2013-06-19 Council of Scientific & Industrial Research A process and device for measurement of spectral induced polarization response using pseudo random binary sequence (prbs) current source
WO2008156517A1 (en) * 2007-06-14 2008-12-24 Exxonmobil Upstream Research Company Scaled plots of electromagnetic data
US7602191B2 (en) * 2007-06-29 2009-10-13 Pgs Geophysical As Cable-type electromagnetic receiver system for subsurface exploration
AU2008335609B2 (en) 2007-12-12 2013-07-18 Exxonmobil Upstream Research Company Method and apparatus for evaluating submarine formations
JP4651739B2 (ja) * 2008-01-23 2011-03-16 コリア インスティチュート オブ ジオサイエンス アンド ミネラル リソースズ ストリーマー電気比抵抗探査システム及びこれを用いた河底地盤構造解析方法
US8275592B2 (en) * 2008-04-07 2012-09-25 Westerngeco L.L.C. Joint inversion of time domain controlled source electromagnetic (TD-CSEM) data and further data
WO2009146431A1 (en) * 2008-05-30 2009-12-03 Ion Geophysical Corporation Electromagnetic exploration
EP2291683A4 (en) 2008-06-24 2018-01-03 Exxonmobil Upstream Research Company Method for electromagnetic prospecting waveform design
WO2010036482A1 (en) 2008-09-24 2010-04-01 Exxonmobil Upstream Research Company Systems and methods for subsurface electromagnetic mapping
US8010291B2 (en) * 2008-11-08 2011-08-30 Westerngeco L.L.C. Processing measurement data that involves computing a derivative of the measurement data that represents a subterranean structure
US20100235100A1 (en) * 2009-03-16 2010-09-16 Bruce Alan Hobbs Method for determining resistivity anisotropy from earth electromagnetic responses
US8198899B2 (en) * 2009-03-16 2012-06-12 Pgs Geophysical As Method and system for calibrating streamer electrodes in a marine electromagnetic survey system
US20110012601A1 (en) * 2009-07-15 2011-01-20 Bruce Alan Hobbs Method for determining resistivity anisotropy from earth electromagnetic tansient step response and electromagnetic transient peak impulse response
US10379255B2 (en) 2010-07-27 2019-08-13 Exxonmobil Upstream Research Company Inverting geophysical data for geological parameters or lithology
US9195783B2 (en) 2010-08-16 2015-11-24 Exxonmobil Upstream Research Company Reducing the dimensionality of the joint inversion problem
US9846253B2 (en) 2010-11-12 2017-12-19 Halliburton Energy Services, Inc. System and method of making environmental measurements
IT1403940B1 (it) * 2011-02-16 2013-11-08 Eni Spa Sistema di rilevamento di formazioni geologiche
US20120250457A1 (en) * 2011-03-28 2012-10-04 Pgs Americas, Inc. Systems and methods for wireless communication in a geophysical survey streamer
US9453929B2 (en) 2011-06-02 2016-09-27 Exxonmobil Upstream Research Company Joint inversion with unknown lithology
WO2012173718A1 (en) 2011-06-17 2012-12-20 Exxonmobil Upstream Research Company Domain freezing in joint inversion
WO2013012470A1 (en) 2011-07-21 2013-01-24 Exxonmobil Upstream Research Company Adaptive weighting of geophysical data types in joint inversion
US10139505B2 (en) 2011-08-09 2018-11-27 Pgs Geophysical As Digital sensor streamers and applications thereof
US10286428B2 (en) 2011-10-19 2019-05-14 Pgs Geophysical As Tools and methods for cleaning survey cables
US9075164B2 (en) 2012-05-02 2015-07-07 Baker Hughes Incorporated Apparatus and method for deep transient resistivity measurement
CA2877395C (en) * 2012-06-25 2019-10-01 Statoil Petroleum As Saturation estimation using mcsem data and stochastic petrophysical modeling
WO2014035543A1 (en) 2012-08-30 2014-03-06 Exxonmobil Upstream Research Company Processing methods for time division csem data
US9310511B2 (en) 2012-11-01 2016-04-12 Baker Hughes Incorporated Apparatus and method for deep transient resistivity measurement
US9354347B2 (en) 2012-12-13 2016-05-31 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for deep transient resistivity measurement while drilling
WO2014120131A1 (en) * 2013-01-29 2014-08-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Presenting information from multiple sensors
US10591638B2 (en) 2013-03-06 2020-03-17 Exxonmobil Upstream Research Company Inversion of geophysical data on computer system having parallel processors
US9846255B2 (en) 2013-04-22 2017-12-19 Exxonmobil Upstream Research Company Reverse semi-airborne electromagnetic prospecting
EP3004946A2 (en) 2013-06-03 2016-04-13 Exxonmobil Upstream Research Company Uncertainty estimation of subsurface resistivity solutions
US9874094B2 (en) 2014-07-25 2018-01-23 Landmark Graphics Corporation Identifying formation layer boundaries on well log measurements
WO2016209265A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Landmark Graphics Corporation Identifying formation layer boundaries on well log measurements
CN105938205A (zh) * 2016-03-04 2016-09-14 中国科学院地质与地球物理研究所 一种多道瞬变电磁法接收波形记录合成方法与装置
CN106596715B (zh) * 2017-01-20 2024-01-26 西安石油大学 一种阵列式瞬变电磁法多层管柱损伤检测系统及方法
FR3101961B1 (fr) * 2019-10-09 2021-10-22 Brgm Procédé de prospection géophysique de type CSEM utilisant une longue électrode pour l’injection du courant source

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MA18895A1 (fr) * 1979-07-09 1981-04-01 Cie Generale De Geophysique Sa Procede et dispositif de prospection geophysique a courants transitoires
GB9122843D0 (en) * 1991-10-28 1991-12-11 Imperial College Method and apparatus for image processing
US5563513A (en) * 1993-12-09 1996-10-08 Stratasearch Corp. Electromagnetic imaging device and method for delineating anomalous resistivity patterns associated with oil and gas traps
GB9818875D0 (en) * 1998-08-28 1998-10-21 Norske Stats Oljeselskap Method and apparatus for determining the nature of subterranean reservoirs
MY131017A (en) * 1999-09-15 2007-07-31 Exxonmobil Upstream Res Co Remote reservoir resistivity mapping
US6628110B2 (en) * 2000-09-19 2003-09-30 Stmicroelectronics S.R.L. Voltage/current controller device, particularly for interleaving switching regulators
US6541975B2 (en) * 2001-08-23 2003-04-01 Kjt Enterprises, Inc. Integrated borehole system for reservoir detection and monitoring
GB2382875B (en) * 2001-12-07 2004-03-03 Univ Southampton Electromagnetic surveying for hydrocarbon reservoirs
TWI222028B (en) * 2002-06-07 2004-10-11 Carry Computer Eng Co Ltd Switching method and judgment method of common connector and terminals of memory card
US6842006B2 (en) * 2002-06-27 2005-01-11 Schlumberger Technology Corporation Marine electromagnetic measurement system
US6937938B2 (en) * 2002-09-04 2005-08-30 Stanley A. Sansone Method and apparatus for interferometry, spectral analysis, and three-dimensional holographic imaging of hydrocarbon accumulations and buried objects
US6739165B1 (en) * 2003-02-05 2004-05-25 Kjt Enterprises, Inc. Combined surface and wellbore electromagnetic measurement system and method for determining formation fluid properties
CN101124491A (zh) * 2005-02-18 2008-02-13 Bp北美公司 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

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102590866A (zh) * 2012-01-10 2012-07-18 北京工业大学 一种海洋可控源电磁勘探系统的发射方法
CN102590866B (zh) * 2012-01-10 2014-06-11 北京工业大学 一种海洋可控源电磁勘探系统的发射方法
CN103499843A (zh) * 2013-09-18 2014-01-08 安徽惠洲地下灾害研究设计院 车载式瞬变电磁快速勘探装置及测量方法
CN103499843B (zh) * 2013-09-18 2016-04-13 安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司 车载式瞬变电磁快速勘探装置及测量方法

Also Published As

Publication number Publication date
EA200701490A1 (ru) 2008-08-29
EP1856560A2 (en) 2007-11-21
CA2594762A1 (en) 2006-08-31
US20060186887A1 (en) 2006-08-24
NO20074819L (no) 2007-11-15
WO2006091461A2 (en) 2006-08-31
WO2006091461A3 (en) 2009-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101501529A (zh) 通过海洋瞬变可控源电磁勘测来识别地表下特征的方法
US8026723B2 (en) Multi-component marine electromagnetic signal acquisition method
US7872477B2 (en) Multi-component marine electromagnetic signal acquisition cable and system
US8890532B2 (en) Method for determining an electric field response of the earth's subsurface
CA2693115C (en) Buoy-based marine electromagnetic signal acquisition system
US7203599B1 (en) Method for acquiring transient electromagnetic survey data
CA2654442C (en) Method for acquiring and interpreting seismoelectric and electroseismic data
US7328107B2 (en) Integrated earth formation evaluation method using controlled source electromagnetic survey data and seismic data
EP2035991B1 (en) Method for acquiring and interpreting transient electromagnetic measurements
CN101622554B (zh) 绘制浅水中的碳氢化合物储集层的方法以及在实践该方法时使用的装置
CA2682010C (en) Multi-component marine electromagnetic signal acquisition cable, system and method
CN101937104A (zh) 用于在海洋电磁勘探中估计并除去空气波响应的方法
SGSGGSGSGSGGSGSGGSGSGGSGSGGSGSGSSS Strack et al.
WO2010141015A1 (en) Signal processing method for marine electromagnetic signals

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090805