专利名称：增强地下电磁敏感度的方法
技术领域：
本发明涉及地下电 磁数据采集和处理。特别地，本发明涉及一种测量增强的电磁场响应的方法，尤其是在海底环境。
背景技术：
有许多运用在海底环境的电磁场的申请。海上电磁操作是定位海上油气储层或确定之前定位的储层含量的重要手段。当已经钻了井筒且正在抽取油时，也可用于监测油气生产以进行油藏管理。如在本申请人的W001/57555中所述，一已知工序包含使用电磁源和一个或多个的接收器。由所述源产生的电磁能量在各个方向传播，向下传播的电磁能量与地下层相互作用，且信号返回到海底，接收器在海底探测到该信号。在偏移距(offset)短时，信号主要是直达波和反射波，在偏移距长时，信号可以主要是部分导波。典型的CSEM数据装置以传播信号的大衰减为特征。该衰减由信号已传播的距离支配。因此，在偏移距大或目标埋藏得较深的情况，接收到的信号大小可能较小，可能难以解释结果从而确定感兴趣的储层是否存在。类似地，当监测现有的储层以确定油对水的相对含量时，信号的大小可能较小，且结果的解释又很困难。
发明内容
因此本发明的目的是提供采集和处理具有增强敏感度的EM场的方法。根据本发明，确定海床之下的地层的性质的方法包括以两个或更多不同频率向地层施加电磁场，在每个频率上探测电磁场响应，通过分解不同频率的场响应对场进行处理，通过将不同频率的响应相减产生差，且在相位和/或振幅上分析这些差，从而得出该地层的性质。在一实施例中，以频率差为Δ ω的两个不同频率和f2施加电磁场。测量在每个频率上的响应，并加以分解，且对在不同频率上测得的响应的差进行分析，以得出地层性质。在另一实施例中，应用多个频率f2，f3，…，fn，可挑选在任意两频率上的一对或多对结果，进行处理和分析以获得该方法敏感度的最大增强。通过位于海床或其附近的发射器可施加EM场，且可通过一或多个位于海床或其附近的接收器探测场响应。或者，可通过位于钻孔中的发射器施加EM场，且通过一个或多个位于海床或其附近，或位于钻孔中的接收器探测场响应。发射器和/或接收器可为偶极天线，例如水平偶极天线，但也可使用其他形式的发射器和接收器。在每个标称发射位置，EM场可施加3秒至60分钟的时间。可以在0. 01-50HZ，或0. 02_20Hz，或0. 03_10Hz，或0. 05_1Ηζ之间的两个或更多频率上发射EM场。可基本同时或紧密相继地以两个或更多频率发射该场，或可在分离的时间发射该场。频率之间的差可在0. 005-5HZ，或0. 01-lHz，或0. 01-0. IHz范围内。该方法可同样地用于磁场和电场测量，磁场测量可使用已知的磁场接收器。更进一步地，该方法可用于集成测量仪器同时记录的电和磁测量，该集成测量仪器既记录磁场也记录电场，例如使用大地电磁仪器。
虽然本说明书中的说明提及海和海床，但要理解的是这些术语意为包括内陆水系统，例如湖泊、河流三角洲等。本发明扩展至通过钻孔而监测储层的方法的使用，该方法包括以两个或更多不同频率向所述储层施加电磁场，探测每个频率的电磁场响应，通过在所述不同频率上分解所述场响应对所述场进行处理，通过将不同频率的响应相减产生差，且在相位和/或振幅上分析这些差从而得出所述储层的油气含量。在这种情况，在钻孔中可放置一个或多个接收器，或可将发射天线放置于钻孔中且接收器位于海床或其附近，或接收器和发射天线可在钻孔内(在同一井或不同井中)。此方法可用于确定储层的含量，以及尤其可适用于使用日久的井，其中油被移除，储层中的油被水代替。通过使用本发明，因油含量减少、每个接收器探测到的较小的信号被增强。可由各种方式实施本发明，为了说明结果敏感度的增强，将通过示例的方式详细说明分解场的方法。有许多用于在时间域和频率域分析数据的方法。在本申请人的W003/100467中， 可发现处理和分析技术的示例，其中信号被分解为在海底的上行和下行分量。在本发明中， 以不同方式处理结果。考虑大小相当而略有不同的两个频率的信号传播。两个接收信号的差由它们在相位和振幅之间的差给出。与单频信号的大小相比，测得响应的差将通常作为从电磁源的传播距离的函数而增加。该差可表示为与下式的绝对值相似的量，
权利要求
1.一种确定在海床下的地层的性质的方法，包括以两个或更多不同频率向所述地层施加电磁场，探测在每个频率上的电磁场响应，通过分解在所述不同频率上的所述场响应，从而对所述场进行处理，通过将在不同频率上的响应相减产生差，以及在这些差的相位和/或振幅上分析这些差，从而得出所述地层的性质。
2.根据权利要求1所述的方法，其中按照一阶差分处理在所述两个或更多频率上的所述响应。
3.根据权利要求1所述的方法，其中按照二阶或更高阶响应处理在所述两个或更多频率上的所述响应。
4.根据权利要求3所述的方法，其中按照下述公式处理所述响应F = a(E (f\) -E (f2)) +b (Ε (f3) -E (f4))+. ..+n(E (fm) -E (fm+1))其中F为给定方案的测得量或导出量，E为测得的所述的电磁场的空间分量，a，b，…， η为常数，fi; f2, f3, f4,…，乙和fm+1为频率。
5.根据前述任一权利要求所述的方法，其中以在0.01至50Hz之间的频率发射所述电磁场。
6.根据权利要求5所述的方法，其中以在0.02至20Hz之间的频率发射所述电磁场。
7.根据权利要求6所述的方法，其中以在0.05至IHz之间的频率发射所述电磁场。
8.根据前述任一权利要求所述的方法，其中同时发射所述两个或更多频率。
9.根据权利要求1至7中的任一所述的方法，其中相继发射所述两个或更多频率。
10.根据前述任一权利要求所述的方法，其中所述两个或更多频率中的各个之间的差在0. 005至5Hz的范围中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述两个或更多频率中的各个之间的差在0.01 至IHz的范围中。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述两个或更多频率中的各个之间的差在0.01 至0. IHz的范围中。
13.根据前述任一权利要求所述的方法，其中通过位于所述海床的或位于所述海床附近的发射器施加所述电磁场。
14.根据权利要求1至12中任一所述的方法，其中通过位于钻孔中的发射器施加所述电磁场。
15.根据前述任一权利要求所述的方法，其中所述发射器为偶极天线。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述发射器为水平偶极天线。
17.根据前述任一权利要求所述的方法，其中通过一个或多个位于所述海床的或位于所述海床附近的接收器探测所述场响应。
18.根据前述任一权利要求所述的方法，其中采用遍及所述海床的一个区域安排的多个接收器探测所述场。
19.根据权利要求18所述的方法，其中将所述接收器安排在一条直线上。
20.根据权利要求18或19中所述的方法，其中采用来自接收器阵列的数据以分解所述场。
21.根据权利要求18或19中所述的方法，其中独立采用来自每个接收器的数据以分解所述场。
22.根据权利要求1至16中任一所述的方法，其中通过位于钻孔中的一个或多个接收器探测所述场响应。
23.根据前述任一权利要求所述的方法，其中所述接收器为偶极天线。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述偶极天线为水平偶极天线。
25.一种通过钻孔监测储层的方法，包括以两个或更多不同频率向所述储层施加的电磁场，探测在每个频率上的电磁场响应， 通过分解在所述不同频率上所述场响应，从而对所述场进行处理，通过将在不同频率上的响应相减产生差，以及在这些差的相位和/或振幅上分析这些差，从而判断所述储层的油气含量。
26.根据前述任一权利要求所述的方法，其中在每个频率仅测量了所述磁场响应，且仅处理了所述磁场。
27.根据权利要求1至25中任一所述的方法，其中在每个频率仅测量了所述电场响应， 且仅处理了所述电场。
28.根据权利要求1至25中任一所述的方法，其中测量且处理了所述电场和磁场两者。
全文摘要
一种用于测量增强的电磁场响应的方法，尤其是在海底环境，目的是地下数据采集和处理。以两个或更多不同频率向地下地层施加电磁场，探测每个频率的响应，且分解不同频率的响应。分析这些响应的相位和/或振幅的差，确定该地层的性质。可通过使用钻孔，采用同样的方法确定储层的油气含量。
文档编号G01V3/30GK102171587SQ200980139601
公开日2011年8月31日 申请日期2009年9月15日 优先权日2008年10月2日
发明者弗兰克·昂纳尔·玛奥 申请人:电磁地形服务公司