EA012792B1 - Способ фазовой и амплитудной коррекции данных электромагнитного исследования с управляемым источником - Google Patents

Способ фазовой и амплитудной коррекции данных электромагнитного исследования с управляемым источником Download PDF

Info

Publication number
EA012792B1
EA012792B1 EA200801241A EA200801241A EA012792B1 EA 012792 B1 EA012792 B1 EA 012792B1 EA 200801241 A EA200801241 A EA 200801241A EA 200801241 A EA200801241 A EA 200801241A EA 012792 B1 EA012792 B1 EA 012792B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
data
receiver
phase
source
amplitude
Prior art date
Application number
EA200801241A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200801241A1 (ru
Inventor
Дмитрий А. Павлов
Джеймс Дж. Караццоне
Деннис Е. Виллен
Original Assignee
Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани
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 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани filed Critical Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани
Publication of EA200801241A1 publication Critical patent/EA200801241A1/ru
Publication of EA012792B1 publication Critical patent/EA012792B1/ru

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08Electric 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
    • G01V3/083Controlled source electromagnetic [CSEM] surveying
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/12Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

Способ коррекции фазы измеренных электрических сигналов или магнитных сигналов для данных полевых наблюдений на основании электромагнитного исследования (CSES) с управляемым источником путем сравнения данных измерений в наблюдении, соответствующих выбранной частоте, с имитированными данными для различных смещений (71) приемника и источника сигнала и коррекции фаз фактических данных на основании разности фаз для выбранного диапазона малых смещений (76) (слабого) сигнала на основании прогона (гео-)электрической модели.

Description

Настоящее изобретение относится к области геофизической разведки и более конкретно к использующей управляемый источник электромагнитной (С8ЕМ) разведке, включая оконтурирование (выявление) месторождения. Конкретно, изобретение относится к способу коррекции С8ЕМ-данных относительно фазовой и амплитудной погрешности.
Предшествующий уровень техники
Электромагнитные исследования с управляемым источником являются важным геофизическим инструментальным средством для оценки наличия нефтегазоносных пластов внутри Земли. С8ЕМисследования обычно регистрируют электромагнитный сигнал, наведенный в земле посредством источника (передатчика) и измеренный в одном или нескольких приемниках. Поведение этого сигнала в виде функции местоположения, частоты передатчика и расстояния (смещения) между передатчиком и приемником может быть диагностикой характеристик горных пород, связанных с наличием или отсутствием углеводородов. Конкретно, С8ЕМ-измерения используются, чтобы определять пространственно изменяющееся (удельное) сопротивление подповерхностного слоя.
В морской среде С8ЕМ-данные (МС8ЕМ-данные) обычно получают путем буксировки электрической дипольной передающей антенны 11 между несколькими приемниками 12, позиционированными на придонном уровне 13 (фиг. 1). Антенну передатчика обычно буксируют на несколько десятков метров выше придонного уровня. Приемники имеют множество датчиков, предназначенных для регистрации одного или нескольких различных составляющих векторов электрических и/или магнитных полей. Альтернативные конфигурации включают в себя стационарные передатчики на придонном уровне или в толще воды, а также магнитные антенны передатчика. Передающие и приемные системы обычно действуют независимо (без какой-либо связи), так что данные приемника должны быть синхронизированы с бортовыми измерениями позиции передатчика путем сравнения времен тактовых сигналов в приемниках со временем (полученным) от бортового или ОР8 (Глобальной системы определения местоположения) стандарта.
МС8ЕМ-данные, собранные в донной воде, обычно интерпретируются в частотно-временной области, каждый сигнал представляет отклик Земли на электромагнитную энергию на этой временной частоте. В необработанных данных интенсивность каждой частотной составляющей изменяется в зависимости от того, сколько энергии передатчик передает, и от чувствительности приемника на этой частоте. Эти эффекты обычно удаляются из данных прежде интерпретации. На фиг. 2А и 2В изображены необработанные данные 21 приемника вместе (фиг. 2В) с сигналом 22 (во времени) передатчика, который его возбудил. На фиг. 2А показаны примеры принятых С8ЕМ-сигналов в масштабе времени нескольких часов, тогда как на фиг. 2В показан тот же принятый сигнал в более кратком временном масштабе 23, соизмеримым с интервалом Т сигнала передатчика. Типичные значения для Т находятся между 4 и 64 с. Форма сигнала передатчика изображена в виде пунктирной линии, перекрывающей форму сигнала приемника. (Форма сигнала передатчика показана только для справки, вертикальный масштаб применен только к сигналу приемника).
На практике данные приемника преобразуют во временную частоту путем разделения (или выделения элементов данных) зарегистрированных данных временной области на временные интервалы, равные интервалу сигнала передатчика (фиг. 3А), и определения спектра (фиг. 3В) в пределах каждого элемента (х1, х2, х3) стандартными способами на основании преобразования Фурье. Фазы спектральных составляющих не показаны. С каждым элементом связано время, обычно юлианское представление даты, в центре элемента. Поскольку местоположение передатчика известно в виде функции времени, эти элементы могут быть взаимозаменяемо помечены несколькими различными способами, включающими в себя юлианское представление даты, соответствующее центру элемента; местоположение передатчика; имеющую знак дистанцию смещения между источником и приемником или суммарную дистанцию, которая пройдена передатчиком относительно некоторой начальной точки.
Сигнал передатчика может быть сигналом более сложной формы, чем изображено на фиг. 2В и 3А. МС8ЕМ-приемники (фиг. 4) обычно включают в себя систему энергопитания, например аккумуляторные батареи (внутри корпуса 40 регистратора данных и датчика давления);
одну или несколько использующих электрическое поле (Е) или магнитное поле (В) антенн (биполи 41 приема (+ и -) полей Ех, диполи 42 (+ и -) полей Еу, обмотки (катушки индуктивности) 43 для Вх и обмотки 44 для Ву;
другие измерительные устройства, такие как компас и термометр (не показаны);
электронные модули, которые начинают зондирование, оцифровывание и сохранение этих измерений в предварительно запрограммированное время (внутри корпуса 40);
средство для извлечения данных из приемника на бортовой компьютер после того, как приемник возвращается на поверхность (не показано);
груз (например, якорное устройство 49), достаточное, чтобы заставить приемник опускаться на
- 1 012792 придонный уровень;
механизм 45, чтобы освобождать приемник от его груза, принимая (устройство 46 акустического освобождения и навигации) акустический сигнал от надводного судна (14 на фиг. 1);
стеклянные сферы 47 обеспечения плавучести;
поплавок 48 линии рассеяния и различные (не показаны) крюки, флаги, проблесковые огни и радиомаяки, чтобы упрощать развертывание и восстановление приемника с надводного судна.
Ясно, что возможны другие конфигурации, например соединение нескольких приемников в буксируемую группу (см., например, патент США № 4617518). Приемник на фиг. 4 является придонным С8ЕМ-приемником 4 составляющих (Ех, Еу, Вх и Ву). Устройства могут иметь конфигурацию для регистрации различных типов полей, включая в них вертикальные электрические (Εζ) и магнитные поля (Βζ).
В целом, принятые сигналы составлены из составляющих и синфазных сигналов, не совпадающих по фазе с сигналом передатчика. Следовательно, сигналы удобно представлять в виде комплексных чисел либо в прямоугольной (вещественный-мнимый), либо в полярной (амплитуда-фаза) форме. Как показано на фиг. 5 и 6, фаза и амплитуда МС8ЕМ-данных могут указывать резистивные (и потенциально нефтеносные) пласты. Фаза, и амплитуда должны быть точно определены, чтобы различать характеристики сигнала, связанные с углеводородами, от значительно большей части сигнала, связанной с другими геологическими характеристиками подповерхностного слоя. На фиг. 5 показан вид поперечного разреза обычного МС8ЕМ-исследования. Сигнал, измеренный в приемнике 12, имеет составляющие от многих различных траекторий через подповерхностный слой, включая траектории, связанные с резистивными (потенциально нефтеносными) пластами, например, 51. На фиг. 6 А показана амплитуда электрического поля и на фиг. 6В показаны фазовые характеристики, которые могут быть результатом МС8ЕМизмерений, изображенных на фиг. 5. Пунктирные кривые показывают сигналы в отсутствие резистивного элемента 51. Сигналы при наличии резистивного элемента (сплошные кривые) показывают более значительную амплитуду, поскольку ток принужден двигаться к поверхности, и запаздывание по фазе вследствие электромагнитных волн большей длины в резистивной части.
Каждая частота ω сигнала С8ЕМ, измеряемая в радианах в секунду, связана с измеряемым в секундах периодом сигнала, Т=2п/<л. Любое значение фазы, ф, или фазового сдвига, Δφ, связано с эквивалентным сдвигом по времени, Αΐ, согласно формуле
Поскольку фаза обычно измеряется как угол между 0 и 2π радианами, ее можно эквивалентно рассматривать как значение времени между 0 и Т с.
Несмотря на то, что амплитуда и фаза МС8ЕМ-данных могут обеспечивать значимые ограничения на присутствие или отсутствие углеводородов, может быть трудно точно измерять каждую на практике из-за нижеследующих факторов:
форма кривой тока передатчика должна быть точно измерена и сообщена с нескольких сотен или тысяч метров ниже поверхности;
характеристики усилителей приемника должны быть точно известными на частотах, на которых измеряют данные;
антенны приемника (конкретно магнитные антенны) обычно имеют частотно-зависимую характеристику, и характеристика схемы комбинированного антенного усилителя может отличаться от комбинированных характеристик составляющих;
малые изменения в удельном сопротивлении Земли близко к приемнику могут изменять значения электрических и магнитных полей; и химическое взаимодействие электродов передающей антенны с проводящей и вызывающей коррозию морской водой не является полностью понятым и может вызывать эффекты, такие как повышенное сопротивление электрода при эксплуатации.
Кроме того, могут возникать фазовые погрешности, поскольку сигналы передатчика и приемника регистрируются отдельно, используя различные временные интервалы (тактовые сигналы), которые сами должны быть синхронизированы с общей временной осью СР8.
Проблема фазовой и амплитудной погрешности была рассмотрена в опубликованной литературе. Подходы для решения проблемы включают использование высокоточных и термокомпенсированных тактовых генераторов в придонных приемниках. Прямое измерение ухода (погрешности времени) этих тактовых генераторов относительно опорного тактового сигнала (например, СР8) в начале и конце исследования дает возможность пользователю растягивать или сжимать данные измерений по отношению к оценке опорного времени (8.С. Соп51аЫс. с1 а1., Магше шадпе1о1е11шгс8 £ог ре1го1еиш ехр1огайоп Рай 1: Α кеа-Доог ес.|шртеп1 вуйсш (Морские магнитотеллурические методы для нефтепоисковых работ, часть 1: система придонного оборудования), Сеорйу81с8 63, 816-825 (1998));
установку независимого приемника на передатчик, чтобы осуществлять мониторинг тока передатчика, который фактически опускается в воду (Ь.М. МасСгедог, е1 а1., ТНе КАМЕ88Е8 ехрепшеп! - III.
- 2 012792
Соп1го11еб - 8оигсе е1ес1готадпейс коипбшд оГ (Нс Реук)апе5 КИде а! 57° 45' Ν, Сеоркух 1. Ιηΐ. 135, 773789 (1998)) (Эксперимент ВАМЕ88Е8 - III. Электромагнитное зондирование управляемым источником гребня Рейкьявик на 57° 45' Ν). Как прежде, данные приемника скорректированы с учетом поведения измерительного передатчика;
осуществляют измерения высокой точности отклика антенно-усилительной системы приемника (калибруют амплитуду и фазы приемника по частоте) и осуществляют поправку С8ЕМ-данных полевых наблюдений на эти значения (8. ЕШпдктиб, е! а1., Кето1е кепщпд оГ ЬубтосатЬоп 1ауег§ Ьу кеаЬеб 1оддшд (8ВЬ): КекиИк Ггот а стшке оГГЧюге Апдо1а, Тке Ьеабтд Ебде 21, 972-982 (2002)) (дистанционное зондирование углеводородных пластов посредством каротажа (8ВЬ) морского дна: результаты на основании обхода прибрежной Анголы).
Опыт показывает, что компенсация ухода тактовых сигналов, корректировка разбросов параметров передатчика, и применение калибровок приемника может оставлять остаточные погрешности фазы и амплитуды в данных, как можно судить по неспособности согласовать скорректированные данные по отношению к синтезированным на основании реалистической модели сопротивления Земли. Кроме того, комбинация аппаратных средств и программного обеспечения, необходимая для мониторинга приложенного тока передатчика, является и дорогостоящей и подвержена поломке, поскольку она должна выполнять измерения в реальном масштабе времени (без прерывания) при буксировке через большие глубины океана. Необходим способ, который может осуществляться на практике, пока передатчик продолжает работать корректно, даже если система мониторинга отказала. Следует отметить, что вышеописанные способы компенсации ухода тактовых сигналов приемника, корректировки разброса параметров передатчика и применения калибровок приемника могут быть отдельно или все вместе осуществлены с помощью настоящего изобретения.
Применение функций синхронизирующих поправок, данных измерений тока передатчика и частотной характеристики приемника значительно улучшает соответствие между реальными и имитированными данными. Тем не менее имеется разность фаз в 5-10° даже после этих поправок. Возможными причинами для них являются уход тактовых сигналов передатчика и/или приемника, вопросы калибровки измерительного прибора и локализованные аномалии удельного сопротивления в подповерхностном слое.
Эти остающиеся погрешности в данных препятствуют интерпретатору в разработке геоэлектрической модели Земли, которая будет толковать данные на всех частотах и всех смещениях. Способность обеспечить соответствие данных полевых наблюдений имитированным данным является принципиальной в МС8ЕМ-интерпретации, поскольку обычно интерпретатор использует этот способ, чтобы вывести заключение о наличии или отсутствии углеводородных резервуаров в подповерхностном слое.
Кроме того, эти остающиеся погрешности могут вести к погрешностям в оценках сопротивления подповерхностного слоя, когда С8ЕМ-данные используются для обратного преобразования или получения изображения. Обратное преобразование является итерационным способом определения сопротивления подповерхностного слоя на основании С8ЕМ-данных измерений на поверхности Земли или придонном уровне (см., например, Э.Ь. А1итЬаидЬ апб С.А. №\утап. 3-Ό та551хе1у рага11е1 е1ес1готадпе11с шхегчоп - Раг! II, АпаЬхб оГ а сго55 \\ό11 ехрептеп!, Сеор11у5юа1 I, 1п!. 128, 355-363 (1997) (Трехмерное с массовым параллелизмом обратное преобразование электромагнитных сигналов, Часть II, Анализ межскважинного эксперимента). Результатом обратного преобразования является геоэлектрическая модель подповерхности, полученная путем автоматического обновления исходной модели сопротивления Земли, чтобы минимизировать рассогласование между данными измерений и имитированными данными. Ошибки в данных могут препятствовать, чтобы процесс обратного преобразования стремился к надежному изображению подповерхностного слоя.
Способы коррекции сейсмических данных относительно погрешностей амплитуды и фазы не могут напрямую применяться к задаче С8ЕМ, поскольку в их основе все сейсмические способы оценки погрешностей фазы или синхронизации исходят из разностей во временах вступления или амплитудах отдельных сейсмических импульсов. Отчетливое вступление импульсов обычно не появляется в С8ЕМданных, которые собирают на значительно более низких частотах, существенно меньшей полосе частот, и более длинноволновых сигналах, чем сейсмологические данные.
Способы коррекции данных каротажных диаграмм являются в целом специальными для измерений, выполняемых в буровых скважинах, и не могут быть легко приспособлены к исследованиям способом С8ЕМ. Например, измерения времени пробега звуковой волны в буровых скважинах необходимо корректировать на угол наклона инструмента путем усреднения времен пробега, определенных от передатчиков выше и ниже приемников (Р.Е. 8ЬепГГ, Епсус1оребю ИюНопату оГ Арркеб СеорЬуыск, 8ос1е!у оГ Ехр1ота!юп СеоркучсбК Еоийк ебйюп, р. 325 (2002) (Энциклопедический словарь прикладной геофизики, четвертое издание)). Диаграммы плотностного каротажа компенсируют неоднородности буровой скважины и влияние глинистой корки на стенке буровой скважины, сопоставляя число обратно рассеянных гамма-лучей, измеренных посредством двух датчиков на различных расстояниях от источника (8Нег1ГГ, там же, р. 83). Инструментальные средства индукционного каротажа группового типа осуществляют поправку на проникновение бурового раствора в горную породу путем объединения измерений, выпол
- 3 012792 ненных с различными расстановками (базами измерений) источник-приемник, чтобы реагировать предпочтительно на сопротивления с различными расстояниями от центра буровой скважины (ЗНспГЕ там же, р. 22).
Краткое описание сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание способа коррекции фазы измеренных данных электрического или магнитного поля, полученных от управляемого источника электромагнитной разведки подповерхностной области, путем сравнения измеренных данных, соответствующих выбранной частоте, для различных смещений источник-приемник, с данными моделирования на основе геоэлектрической модели и последующей коррекции фаз измеренных данных на основе разности фаз для выбранного предела малых смещений. Аналогично могут быть скорректированы ошибки амплитуды.
В одном варианте осуществления согласно изобретению предложен способ оценки погрешности в данных измерений на основании электромагнитного исследования с контролируемым источником подповерхностной области, заключающийся в том, что (а) осуществляют выбор данных из данных электроили магнитного исследования (полевой съемки), причем выбранные данные соответствуют множеству различных смещений (расстояний источник-приемник) и выбранной отдельной частоте в спектре частот сигналов источника; (Ь) формируют геоэлектрическую модель подповерхностной области, причем модель включает в себя, по меньшей мере, удельное сопротивление или удельную проводимость в виде функции местоположения в области; (с) решают уравнения электромагнитного поля (Максвелла), чтобы имитировать характеристики электромагнитного исследования для выбранной частоты и для местоположений источника и приемника, соответствующих выбранным данным, используя геоэлектрическую модель подповерхностной области и параметры источника в исследовании; (6) осуществляют выбор диапазона, близкого к нулевому смещения; и (е) оценивают погрешность в данных по всем смещениям путем сравнения данных измерений в исследовании с имитированными данными по меньшей мере на одном смещении в пределах выбранного диапазона близких к нулевым смещений, полученная оценка погрешности служит средством коррекции данных измерений.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение и его преимущества будут лучше поняты из нижеследующего подробного описания и прилагаемых чертежей, на которых фиг. 1 иллюстрирует развертывание оборудования для обычного известного С8ЕМ-исследования;
фиг. 2А и 2В - принятый сигнал С8ЕМ и формы сигнала передатчика, который его возбудил, в виде функций времени, согласно уровню техники;
фиг. ЗА и 3В - диаграмму процесса выделения элементов сигнала приемника во времени и определения спектра частот в пределах каждого временного элемента посредством анализа Фурье согласно уровню техники;
фиг. 4 - общий вид придонного С8ЕМ-приемника с 4 составляющими (Ех, Еу, Вх и Ву) согласно уровню техники;
фиг. 5 - поперечный разрез типового МС8ЕМ-исследования согласно уровню техники;
фиг. 6А - обычная амплитудная характеристика электрического поля для исследования, такого как изображено на фиг. 5, согласно уровню техники;
фиг. 6В - фазовая характеристика согласно уровню техники;
фиг. 7 - блок-схему последовательности этапов в одном варианте осуществления способа согласно изобретению;
фиг. 8 - диаграмму сравнения данных полевых наблюдений и имитированных данных до и после фазовой коррекции при реализации способа согласно изобретению.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения, по мере возможности, является точно определенным для конкретного исполнения или конкретного использования изобретения, то есть предназначено только, чтобы быть иллюстративным, и не должно рассматриваться в качестве ограничивающего объем изобретения. Напротив, оно предназначено охватить все альтернативы, модификации и эквиваленты, которые могут быть включены в рамки существа и объема изобретения, как определено в соответствии с прилагаемой формулой изобретения.
Настоящее изобретение позволяет уменьшить фазовые и/или амплитудные погрешности в МС8ЕМисследованиях, пользуясь фактом, что на данные морских электромагнитных наблюдений, сформированные посредством источника вблизи приемника, оказывает преобладающее влияние проводимость воды и меньшее влияние проводимость мелководных осадочных отложений. Проводимость морской воды обычно составляет около 3,3 сименс/м и может измеряться непосредственно, тогда как проводимость мелководных отложений может быть скорректирована по отношению к лучшему соответствию данных по всему множеству частот. Кроме того, когда электрический бипольный передатчик приближается к нулевому расстоянию от приемника, электрическое поле, параллельное биполю передатчика, должно достигать нулевой фазы относительно передатчика и достигать бесконечной амплитуды. Это позволяет получить средство для определения требуемой амплитудной и фазовой коррекции, используя численное моделирование на компьютере, поскольку модели Земли с корректной проводимостью воды и прибли
- 4 012792 жено корректной проводимостью осадочного отложения будет иметь результатом синтезированные данные с корректной амплитудой и фазой вблизи передатчика. Согласно настоящему изобретению предложен способ коррекции МС8ЕМ-данных наблюдений на основании трехмерного 30-моделирования. После коррекции данные становятся совместимыми с лежащей в основе физикой электромагнитных полей, которая, в свою очередь, используется, чтобы моделировать данные на основании геоэлектрической модели.
Основные этапы одного варианта осуществления настоящего нового способа коррекции фазы для МС8ЕМ-данных показаны на блок-схеме (фиг. 7). На этапе 71 получают МС8ЕМ-данные. Если сигнал источника включает в себя более одной частоты со значительной амплитудой в своем спектре частот, данные электромагнитных исследований должны быть преобразованы в частотную область, чтобы идентифицировать значения данных, соответствующие каждой частоте. Воздействие определяемых оборудованием параметров, таких как ток и длина антенны передатчика, и длина антенны и частотная характеристика приемника необязательно удаляют из данных или включают на последующем этапе численного моделирования. На этапе 72 создают подходящую геоэлектрическую модель, принимая во внимание план исследования, проводимость воды и Земли с использованием программного обеспечения геологического моделирования на компьютере. Геоэлектрическая модель является численным представлением структуры комплексной проницаемости, магнитной проницаемости и диэлектрической проницаемости Земли. Она может включать в себя только изменение по вертикали или может изменяться по всем трем измерениям и может включать слой воздуха в верхней части. В большинстве случаев может быть принято, что магнитная проницаемость составляет 4πχ10-7 Гн/м и диэлектрическая проницаемость составляет 8,85х10-12 Ф/м. На этапе 73 на компьютере выполняют трехмерное численное моделирование, чтобы сформировать данные электромагнитного наблюдения, используя полевые позиции передатчика и приемника и рабочие параметры передатчика. Трехмерное моделирование требуется, чтобы наиболее точно моделировать воздействие на синтезированные данные ориентации передатчика, ориентации приемника и смещения приемник-передатчик. Однако изобретение не ограничивается 3О-моделями или моделированием. Специалистам в данной области техники ясно, что программное обеспечение написано, чтобы решать уравнения электромагнитного поля Максвелла для среды, представленной геоэлектрической моделью. Способы решения уравнений Максвелла заданной геоэлектрической модели Земли были обсуждены в литературе (С.А. №\утап и Ό.Ά. Л1ишЬаисй, Егсс.|испсу-дот;нп тоде1шд оТ айЬогпс с1се1гот;щпсНс гекропкек изшд 81аддегед йш!е дШегепсез (Моделирование частотной области характеристик воздушной электромагнитной разведки, используя смещенные конечные разности), Сеорйущса1 Ртозресйпд, 43, 1021-1042 (1995)) и включены в состав коммерчески доступных пакетов программ, такого как пакет СОМ8ОЬ Мц111рйу81с8, доступный от компании СОМ8ОЬ 1пс, 744 Сотрет 81тее1, Ра1о А11о. СА. На этапе 74 осуществляют построение диаграммы фазы и для данных измерений электромагнитного исследования этапа 71, и для имитированных данных этапа 73 в зависимости от В для отдельной угловой частоты и для выбранного местоположения приемника. В является расстоянием (со знаком) по горизонтали между передатчиком и выбранным приемником и ω является угловой частотой. На этапе 75 выбирают диапазон близкого к нулевому смещения, на котором будет вычисляться фазовый сдвиг. На этапе 76 вычисляют фазовый сдвиг в виде скалярного значения, которое будет обеспечивать максимальное соответствие в некоторой подходящей норме (например, наименьших квадратов) по отношению к имитированным данным в пределах выбранного интервала:
Фаза данных наблюдений + Фазовый сдвиг = Фаза имитированных данных
Скорректированная фаза данных наблюдений:
Скорректированная фаза данных наблюдений = Фаза данных наблюдений + Фазовый сдвиг
Фазовый сдвиг, вычисленный по этому выбранному интервалу, применяют ко всем данным, собранным посредством этого приемника на этой частоте в течение этой линии буксировочного транспортирования, включая данные вне выбранного интервала. Затем процесс коррекции (этапы 74-76) повторяют для всех выбранных частот и приемников (этап 77), что означает циклическое повторение этапов 7477, пока не будут скорректированы все данные. Результатом является то, что фаза скорректированных данных наблюдений соответствует фазе имитированных данных на малом расстоянии передатчикприемник.
В более общей формулировке изобретения этап 74 может выполняться посредством любого способа сравнения данных измерений в ходе исследования с имитированными данными; то есть хотя построение диаграммы является очень полезным способом сравнения, данные не обязательно должны представляться графически вместе или вообще представляться графически, чтобы обеспечить сравнение. Кроме того, сравниваемые данные могут в качестве альтернативы представлять единственное местоположение источника и различные местоположения приемника. Другими словами, в этих вариантах осуществления способ рассматривает различные смещения (расстояния приемник-передатчик) при фиксированном местоположении либо передатчика (то есть источника), либо приемника. В следующих вариантах осуществления могут быть получены различные смещения на основании различных местоположений источника и приемника, то есть ни местоположение источника, ни местоположение приемника не поддерживаются
- 5 012792 фиксированными. Примером последнего выполнения может быть N различных местоположений источника, объединенных в пары с N различными местоположениями приемника таким образом, что все расстояния являются различными. Ситуация фиксированного передатчика со многими приемниками или, в качестве альтернативы, фиксированного приемника и многих передатчиков является наиболее эффективной в вычислительном отношении.
Подобный процесс может применяться к амплитуде данных наблюдений, если необходимо. В этом случае вычисляют мультипликативный масштабный коэффициент, чтобы корректировать данные измерений:
Скорректированная амплитуда данных наблюдений = Амплитуда данных наблюдений * Масштабный коэффициент для амплитуды
Если иным образом не определено из прямого измерения или из геологических данных области, проводимость мелководного осадочного отложения может быть определена путем выбора проводимости, которая дает лучшее соответствие между данными наблюдений и синтезированными данными на ближних расстояниях по диапазону угловых частот.
Когда передатчик расположен очень близко к приемнику, электроника в приемнике может насыщаться очень большим электромагнитным полем. В качестве грубого общего правила, расстояния в диапазоне от 0,5 до 2,0 км являются наиболее полезными для определения поправок фазы и амплитуды согласно изобретению. Более обобщенно, полезный диапазон значений расстояния зачастую может быть до 1,5 км за пределами зоны насыщения с обеих сторон этой зоны, но исключая зону насыщения. Путем ограничения анализа этими малыми расстояниями, вычисленные фазовый сдвиг или масштабный коэффициент амплитуды будут зависеть прежде всего от проводимостей морской воды и мелководных осадочных отложений и будут относительно нечувствительными к более глубинным деталям геоэлектрической модели. Способ не ограничивается статическим или подвижным электрическим дипольным передатчиком. Другие возможные передатчики включают в себя, но без ограничения, статический или подвижный одиночный электрод, магнитный диполь, электрический контур и группы из всех вышеперечисленных передатчиков. В качестве примера, на фиг. 8 показаны диаграммы фазы электрического поля (тока) вдоль горизонтальной линии наблюдения в данном приемнике для отдельной частоты. Сплошная линия 81 представляет зарегистрированные данные наблюдений, тогда как пунктирная линия 82 показывает имитированные данные, и другая пунктирная линия 83 показывает скорректированные зарегистрированные данные наблюдений согласно изобретению. Разности между скорректированной линией 83 и имитированной линией 82 на расстояниях более 2 км указывают разности между приближенной геоэлектрической моделью, используемой в изобретении, и фактическими геоэлектрическими параметрами Земли. Остающиеся разности, как таковые, являются предметом последующего анализа, такого как интерпретация или обратное преобразование.
Специалисту в области техники обработки и интерпретации данных электромагнитной разведки понятны изменения и усовершенствования основного способа, проиллюстрированного на фиг. 7, все из которых находятся в рамках объема настоящего изобретения, согласно которому
1) осуществляют построение диаграммы и используют данные нескольких составляющих вектора электромагнитного поля, чтобы определить фазовую погрешность или масштабный коэффициент амплитуды;
2) используют избыточные данные из той же составляющей вектора в ходе определения фазовой погрешности или масштабного коэффициента амплитуды. В настоящее время доступны приемники, которые выполняют сокращенные измерения некоторых составляющих поля;
3) используют данные на основании обоих электрического и магнитного полей;
4) измеряют расстояние смещения, которое используется вдоль линии буксировки передатчика;
5) дополнительно разлагают погрешности посредством способа наименьших квадратов на поправки на поверхностные условия (см., например, М. Тапег и Е. КоеЫет, БшГасе соп8181еи1 сотгесйоиз (Поправки на поверхностные условия), Сеорйузюз 46, 17-22 (1981)). Каждая обусловленная поверхностными условиями фазовая погрешность является суммой фазовой погрешности, связанной с передатчиком, и фазовой погрешности, связанной с приемником. Каждый обусловленный поверхностными условиями масштабный коэффициент амплитуды будет произведением масштабного коэффициента амплитуды, связанного с передатчиком, и масштабного коэффициента амплитуды, связанного с приемником;
6) используют погрешности, определенные с помощью основного способа или с помощью вышеуказанного варианта № 5, чтобы скорректировать данные, изначально не использовавшиеся для определения этих погрешностей. В качестве конкретного примера фазовые погрешности, определенные с помощью основного способа, применяют для других приемников на той же линии буксировки, и погрешности, обусловленные поверхностными условиями, найденные с помощью варианта № 5, могут применять к данным, которые не были частью вычисления соответствия исходных данных;
7) используют способ согласно изобретению вместе с другими способами, используемыми для повышения надежности данных амплитуды и фазы, таких как компенсации ухода тактового сигнала приемника, корректировка разброса параметров передатчика, применение калибровок приемника, и применение коррекции на основании масштабирования частоты;
- 6 012792
8) выполняют любой из вышеупомянутых способов, где поправки определяют отдельно для различных составляющих вектора данных;
9) выполняют любой из вышеупомянутых способов, где поправки, определенные на основании одной составляющей вектора данных, применяются к другим составляющим вектора;
10) используют способы в вариантах № 5 или № 6, чтобы идентифицировать ненадежные данные, которые затем могут исключаться из дальнейшей интерпретации или обратного преобразования.
Вышеуказанный вариант № 5 требует дополнительного пояснения. Требование, что данные измерений имеют фазу и амплитуду, скорректированные, чтобы быть совместимыми с имитированными данными на ближних расстояниях, является действительным независимо от того, проходит ли линия буксировки непосредственно через приемник. Однако для линий буксировки, достаточно далеких от приемника, ближние расстояния могут быть недоступными. В результате по отношению к фазовой и амплитудой коррекции могут быть предпочтительными данные, которые собирают на основании определяемых приемником и определяемых линией буксировочного транспортирования поправках, сформированных на основании других данных ближнего расстояния.
Специалистам в области анализа С8ЕМ-данных ясно, что могут возникать неоднозначные ситуации вследствие исключительных комбинаций фазы, частоты и ориентации приемника. Например, переданная прямоугольная волна содержит частоты 1/Т, 3/Т, 5/Т и т.д., где Т является периодом сигнала. Если, например, Т=4 с, то погрешность синхронизации в 2 с приведет к сдвигам фазы точно в 180° для каждой частоты. Специалистам ясно также, что сдвиги фазы в 180° (или -1) эквивалентны изменению в 180° в ориентации горизонтальных антенн приемника. Опыт показал, что иногда необходимо сравнивать фазовые коррекции для многих линий буксировки через тот же приемник, чтобы однозначно отделить воздействие ориентации приемника от фазовой погрешности.
С8ЕМ-приемники (фиг. 4) в целом имеют конечный динамический диапазон. То есть чрезмерно большие электрические или магнитные поля будут насыщать цифровые преобразователи, так что зарегистрированные цифровые данные будут ограничены между некоторым максимальным и минимальным значениями. Такая ситуация обычно происходит, когда источник проходит в пределах нескольких сотен метров от приемника, точное расстояние изменяется в зависимости от мощности передатчика. Специалисты в области техники анализа С8ЕМ-данных легко распознают эту зону насыщения и будут игнорировать этот диапазон смещений при осуществлении на практике настоящего изобретения.
Предшествующее описание заявки направлено на конкретные варианты осуществления настоящего изобретения для его иллюстрации. Специалисту в данной области техники очевидно, что возможны многие модификации и изменения по отношению к вариантам осуществления, описанным в документе. Например, изобретение описано в терминах С8ЕМ-данных морских исследований, но способ может применяться к данным, собранным наземно, или с использованием установленной на воздушном судне техники. Также геоэлектрическая модель и моделирование электромагнитных характеристик могут быть либо одно-, двух-, либо трехмерными, включая, так называемые, приближения размерностью два с половиной, когда полагают, что модель будет неизменной только вдоль одного направления. Амплитудную и фазовую коррекцию согласно изобретению предпочтительно выполняют, по меньшей мере частично, на компьютере, то есть машинореализованный вариант осуществления способа является предпочтительным, но не необходимым. Подразумевается, что все модификации и разновидности будут находиться в рамках объема настоящего изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.

Claims (17)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ оценки погрешности измеренных данных, полученных от управляемого источника электромагнитной разведки подповерхностной области, в котором размещают источник электромагнитного сигнала и множество приемников электромагнитного сигнала над подповерхностной областью и используют измерения электрического или магнитного поля для определения пространственно-изменяющегося удельного сопротивления подповерхности для предсказания наличия или отсутствия углеводородов, заключающийся в том, что:
    (a) выбирают данные из данных электро- или магнитной разведки, упомянутые выбранные данные соответствуют множеству различных расстояний источник-приемник, называемых смещениями, и выбранной отдельной частоте в спектре частоты сигнала источника, (b) формируют геоэлектрическую модель подповерхностной области, упомянутая модель включает в себя, по меньшей мере, удельное сопротивление или удельную проводимость в виде функции местоположения в области, (c) решают уравнения электромагнитного поля, чтобы имитировать характеристики электромагнитных ответов для выбранной частоты и для значений местоположения источника и приемника, соответствующих выбранным данным, с использованием геоэлектрической модели подповерхностной области и параметров источника при разведке, (б) выбирают диапазон смещения, близкого к нулевому, причем указанный диапазон соответствует диапазону смещения, когда электрическое поле, параллельное электрическому полю бипольного пере
    - 7 012792 датчика, достигает нулевой фазы относительно передатчика; и (е) оценивают погрешности в данных по всем смещениям путем сравнения данных измерений при разведке с имитированными данными по меньшей мере для одного смещения в пределах выбранного диапазона близких к нулевым смещений, при этом полученная оценка погрешности служит средством для корректировки данных измерений.
  2. 2. Способ по п.1, в котором полученные данные разведки являются данными фазы.
  3. 3. Способ по п.1, в котором полученные данные разведки являются данными амплитуды.
  4. 4. Способ по п.1, в котором погрешность оценивают согласно соответствию данных выбранной норме, полученной методом наименьших квадратов по меньшей мере для одного расстояния в пределах выбранного диапазона близких к нулевым смещений.
  5. 5. Способ по п.1, в котором геоэлектрическая модель также содержит по меньшей мере одну составляющую из группы, состоящей из комплексной проводимости, магнитной проницаемости и диэлектрической проницаемости, каждая в виде функции местоположения в подповерхностной области.
  6. 6. Способ по п.2, в котором на этапе оценки погрешности в данных получают отдельный фазовый сдвиг, который применяют для корректировки данных измерений, относящихся к фазе.
  7. 7. Способ по п.3, в котором на этапе оценки погрешности в данных получают отдельный масштабный коэффициент для амплитуды, который применяют для корректировки данных измерений, относящихся к амплитуде.
  8. 8. Способ по п.1, в котором дополнительно осуществляют повторение этапов (а)-(е) для всех местоположений источника и приемника при разведке для всех частот в спектре частот источника с наличием соответствующей амплитуды в пределах заранее выбранного диапазона.
  9. 9. Способ по п.8, в котором используют ту же геоэлектрическую модель для каждого повторения этапов (а)-(е).
  10. 10. Способ по п.1, в котором дополнительно осуществляют построение диаграммы данных измерения и имитированных данных в зависимости от смещения и используют полученную диаграмму для выбора диапазона близкого к нулевому смещения и оценки погрешности в данных по упомянутому диапазону.
  11. 11. Способ по п.1, в котором диапазон близкого к нулевому смещения составляет от около -2 до около +2 км, но исключает близкий к нулевому поддиапазон, определенный на основании наблюдения эффектов насыщения приемника в пределах упомянутого поддиапазона.
  12. 12. Способ по п.1, в котором геоэлектрическая модель и имитирование электромагнитных характеристик являются трехмерными.
  13. 13. Способ по п.1, в котором выбранные данные разведки соответствуют отдельному местоположению приемника.
  14. 14. Способ по п.1, в котором выбранные данные разведки соответствуют отдельному местоположению источника.
  15. 15. Способ разработки углеводородов из подповерхностной области, заключающийся в том, что:
    (a) осуществляют электромагнитную разведку подповерхностной области с использованием управляемого источника, (b) получают данные на основании упомянутой разведки, которые корректируют относительно погрешности согласно способу по п.1, (c) используют скорректированные данные, чтобы идентифицировать пласт, имеющий аномалию сопротивления, указывающую на наличие углеводородов; и (б) бурят скважину в аномальном пласте и разрабатывают углеводороды.
  16. 16. Способ по п.15, в котором скорректированными данными разведки являются данные фазы.
  17. 17. Способ по п.15, в котором скорректированными данными разведки являются данные амплитуды.
EA200801241A 2005-11-01 2006-09-25 Способ фазовой и амплитудной коррекции данных электромагнитного исследования с управляемым источником EA012792B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US73233605P 2005-11-01 2005-11-01
PCT/US2006/037386 WO2007053251A1 (en) 2005-11-01 2006-09-25 Method for phase and amplitude correction in controlled source electromagnetic survey data

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200801241A1 EA200801241A1 (ru) 2008-08-29
EA012792B1 true EA012792B1 (ru) 2009-12-30

Family

ID=36168629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200801241A EA012792B1 (ru) 2005-11-01 2006-09-25 Способ фазовой и амплитудной коррекции данных электромагнитного исследования с управляемым источником

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7801681B2 (ru)
EP (1) EP1949138A1 (ru)
AU (1) AU2006309259B2 (ru)
BR (1) BRPI0618149A2 (ru)
CA (1) CA2627861C (ru)
EA (1) EA012792B1 (ru)
MY (1) MY139514A (ru)
NO (1) NO20081635L (ru)
WO (1) WO2007053251A1 (ru)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA011052B1 (ru) * 2005-07-22 2008-12-30 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Способ для определения ориентаций приемника
AU2007295028B2 (en) * 2006-09-13 2011-12-15 Exxonmobil Upstream Research Company Rapid inversion of electromagnetic reconnaissance survey data
US7826972B2 (en) 2007-03-30 2010-11-02 Westerngeco L.L.C Methods of electromagnetic logging using a current focusing receiver
US7822553B2 (en) 2007-06-29 2010-10-26 Westerngeco L.L.C. Methods for electromagnetic measurements and correction of non-ideal receiver responses
GB2465120B (en) * 2007-08-01 2013-05-08 Halliburton Energy Serv Inc Remote processing of well tool sensor data and correction of sensor data on data acquisition systems
GB0724366D0 (en) * 2007-12-14 2008-01-23 Univ York Environment modelling
WO2010069055A1 (en) * 2008-12-15 2010-06-24 Innovations At University Of Toronto A continuously towed seafloor electromagnetic prospecting system
US8554482B2 (en) * 2009-05-05 2013-10-08 Baker Hughes Incorporated Monitoring reservoirs using array based controlled source electromagnetic methods
EP2317344A1 (en) * 2009-11-03 2011-05-04 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Method and system to monitor a hydrocarbon reservoir
RU2577418C2 (ru) 2011-10-06 2016-03-20 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Способы и системы для компенсированной межскважинной томографии
US8937279B2 (en) 2011-12-08 2015-01-20 Saudi Arabian Oil Company Super-resolution formation fluid imaging with contrast fluids
CN104081227B (zh) * 2011-12-08 2016-10-26 沙特阿拉伯石油公司 超分辨率地层流体成像
CN103869371B (zh) * 2014-03-28 2017-02-15 吉林大学 人工场源频率域全梯度电磁测量方法
US20170212274A1 (en) * 2015-08-21 2017-07-27 Halliburton Energy Services, Inc. Borehole Acoustic Logging Receiver Quality Control and Calibration
CN105182429B (zh) * 2015-09-29 2017-09-29 吉林大学 一种海洋可控源电磁数据海水扰动噪声校正方法
US10878142B2 (en) * 2015-10-26 2020-12-29 Pgs Geophysical As Bipole source modeling
US10416335B2 (en) 2017-03-14 2019-09-17 Saudi Arabian Oil Company EMU impulse antenna with controlled directionality and improved impedance matching
US10330815B2 (en) 2017-03-14 2019-06-25 Saudi Arabian Oil Company EMU impulse antenna for low frequency radio waves using giant dielectric and ferrite materials
US10317558B2 (en) 2017-03-14 2019-06-11 Saudi Arabian Oil Company EMU impulse antenna
US10365393B2 (en) 2017-11-07 2019-07-30 Saudi Arabian Oil Company Giant dielectric nanoparticles as high contrast agents for electromagnetic (EM) fluids imaging in an oil reservoir
US10884154B2 (en) 2018-02-26 2021-01-05 University Of Science And Technology Beijing Monitoring and forewarning method for coal-rock dynamic disasters based on electromagnetic radiation and earth sound

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060203613A1 (en) * 2005-02-18 2006-09-14 Leon Thomsen System and method for using time-distance characteristics in acquisition, processing, and imaging of t-CSEM data
US7109717B2 (en) * 2002-12-10 2006-09-19 The Regents Of The University Of California System and method for hydrocarbon reservoir monitoring using controlled-source electromagnetic fields

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4617518A (en) * 1983-11-21 1986-10-14 Exxon Production Research Co. Method and apparatus for offshore electromagnetic sounding utilizing wavelength effects to determine optimum source and detector positions
GB2402745B (en) * 2003-06-10 2005-08-24 Activeem Ltd Electromagnetic surveying for hydrocarbon reservoirs

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7109717B2 (en) * 2002-12-10 2006-09-19 The Regents Of The University Of California System and method for hydrocarbon reservoir monitoring using controlled-source electromagnetic fields
US20060203613A1 (en) * 2005-02-18 2006-09-14 Leon Thomsen System and method for using time-distance characteristics in acquisition, processing, and imaging of t-CSEM data

Also Published As

Publication number Publication date
EP1949138A1 (en) 2008-07-30
NO20081635L (no) 2008-07-24
EA200801241A1 (ru) 2008-08-29
US20090133870A1 (en) 2009-05-28
BRPI0618149A2 (pt) 2011-08-16
AU2006309259A1 (en) 2007-05-10
CA2627861A1 (en) 2007-05-10
MY139514A (en) 2009-10-30
AU2006309259B2 (en) 2011-03-24
US7801681B2 (en) 2010-09-21
CA2627861C (en) 2012-04-17
WO2007053251A1 (en) 2007-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA012792B1 (ru) Способ фазовой и амплитудной коррекции данных электромагнитного исследования с управляемым источником
US8014988B2 (en) Method for obtaining resistivity from controlled source electromagnetic data
EP3039460B1 (en) Mapping resistivity distribution within the earth
US7705599B2 (en) Buoy-based marine electromagnetic signal acquisition system
US7340348B2 (en) Method for acquiring and interpreting seismoelectric and electroseismic data
EP2024891B1 (en) Integrated earth formation evaluation method using controlled source electromagnetic survey data and seismic data
US8026723B2 (en) Multi-component marine electromagnetic signal acquisition method
RU2430387C2 (ru) Электромагнитная разведка для резистивных или проводящих тел
US8164340B2 (en) Method for determining electromagnetic survey sensor orientation
Myer et al. Marine CSEM of the Scarborough gas field, Part 1: Experimental design and data uncertainty
US20090265111A1 (en) Signal processing method for marine electromagnetic signals
NO20160168A1 (en) Method to predict local geomagnetic disturbance field and its practical application
US20090001986A1 (en) Systems and methods for calibrating an electromagnetic receiver
NO346722B1 (en) A system and a method of detection and delineation of conductive bodies situated beneath the seafloor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU