Способ фазовой и амплитудной коррекции данных электромагнитного исследования с управляемым источником

Номер патента: 12792

Опубликовано: 30.12.2009

Авторы: Виллен Деннис Е., Павлов Дмитрий А., Караццоне Джеймс Дж.

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

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,

(d) выбирают диапазон смещения, близкого к нулевому, причем указанный диапазон соответствует диапазону смещения, когда электрическое поле, параллельное электрическому полю бипольного передатчика, достигает нулевой фазы относительно передатчика; и

(e) 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. Способ по п.1, в котором полученные данные разведки являются данными фазы.

3. Способ по п.1, в котором полученные данные разведки являются данными амплитуды.

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. 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. 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. 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. 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. Способ по п.8, в котором используют ту же геоэлектрическую модель для каждого повторения этапов (а)-(е).

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. 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. Способ по п.1, в котором геоэлектрическая модель и имитирование электромагнитных характеристик являются трехмерными.

13. Способ по п.1, в котором выбранные данные разведки соответствуют отдельному местоположению приемника.

14. Способ по п.1, в котором выбранные данные разведки соответствуют отдельному местоположению источника.

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

(d) бурят скважину в аномальном пласте и разрабатывают углеводороды.

16. Способ по п.15, в котором скорректированными данными разведки являются данные фазы.

17. Способ по п.15, в котором скорректированными данными разведки являются данные амплитуды.

 

Текст

Смотреть все

012792 Данная заявка имеет приоритет предварительной заявки на патент США 60/732336 от 1 ноября 2005 г. Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к области геофизической разведки и более конкретно к использующей управляемый источник электромагнитной (CSEM) разведке, включая оконтурирование (выявление) месторождения. Конкретно, изобретение относится к способу коррекции CSEM-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. CSEMисследования 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, CSEM-измерения используются, чтобы определять пространственно изменяющееся (удельное) сопротивление подповерхностного слоя. В морской среде CSEM-данные (MCSEM-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 GPS (Глобальной системы определения местоположения) стандарта.MCSEM-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. 2 А и 2 В изображены необработанные данные 21 приемника вместе (фиг. 2 В) с сигналом 22 (во времени) передатчика, который его возбудил. На фиг. 2 А показаны примеры принятых CSEM-сигналов в масштабе времени нескольких часов,тогда как на фиг. 2 В 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. 3 А), и определения спектра (фиг. 3 В) в пределах каждого элемента (1, 2, 3) 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. 2 В и 3 А.MCSEM-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 придоннымCSEM-приемником 4 составляющих (Ех, Еу, Вх и Ву). Устройства могут иметь конфигурацию для регистрации различных типов полей, включая в них вертикальные электрические (Ez) и магнитные поля (Bz). 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 MCSEM-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 MCSEM-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. 6 В показаны фазовые характеристики, которые могут быть результатом MCSEMизмерений, 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 частотасигнала CSEM, измеряемая в радианах в секунду, связана с измеряемым в секундах периодом сигнала, Т=2/. Любое значение фазы, , или фазового сдвига, , связано с эквивалентным сдвигом по времени, At, согласно формуле Поскольку фаза обычно измеряется как угол между 0 и 2 радианами, ее можно эквивалентно рассматривать как значение времени между 0 и Т с. Несмотря на то, что амплитуда и фаза MCSEM-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 GPS. 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, GPS) в начале и конце исследования дает возможность пользователю растягивать или сжимать данные измерений по отношению к оценке опорного времени (S.С. Constable, et al., "Marine magnetotellurics for petroleum exploration Part 1: A sea-floor equipment system" (Морские магнитотеллурические методы для нефтепоисковых работ, часть 1: система придонного оборудования), Geophysics 63, 816-825 (1998; установку независимого приемника на передатчик, чтобы осуществлять мониторинг тока передатчика, который фактически опускается в воду (L.M. MacGregor, et al., "The RAMESSES experiment - III.Controlled - source electromagnetic sounding of the Reykjanes Ridge at 57 45' N", Geophys. J. Int. 135, 773789 (1998 (Эксперимент RAMESSES - III. Электромагнитное зондирование управляемым источником гребня Рейкьявик на 57 45' N). 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 CSEM-данных полевых наблюдений на эти значения (S. Ellingsrud, et al., "Remote sensing of hydrocarbon layers by seabed logging(SBL): Results from a cruise offshore Angola", The Leading Edge 21, 972-982 (2002 (дистанционное зондирование углеводородных пластов посредством каротажа (SBL) 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 MCSEM-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 CSEM-данные используются для обратного преобразования или получения изображения. Обратное преобразование является итерационным способом определения сопротивления подповерхностного слоя на основании CSEM-данных измерений на поверхности Земли или придонном уровне (см., например, D.L. Alumbaugh and G.A. Newman, "3-D massively parallel electromagnetic inversion - Part II, Analysis of a cross well experiment", Geophysical J, Int. 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 CSEM, 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 CSEMданных, 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 способомCSEM. 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 (R.Е. Sheriff, Encyclopedic Dictionary of Applied Geophysics, Society ofExploration Geophysicists, Fourth edition, p. 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 (Sheriff, 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 (Sheriff, 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; (b) 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; (d) 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 CSEM-исследования; фиг. 2 А и 2 В - принятый сигнал CSEM и формы сигнала передатчика, который его возбудил, в виде функций времени, согласно уровню техники; фиг. 3 А и 3 В - 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 CSEM-приемника с 4 составляющими (Ех, Еу, Вх и Ву) согласно уровню техники; фиг. 5 - поперечный разрез типового MCSEM-исследования согласно уровню техники; фиг. 6 А - обычная амплитудная характеристика электрического поля для исследования, такого как изображено на фиг. 5, согласно уровню техники; фиг. 6 В - 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 включеныв рамки существа и объема изобретения, как определено в соответствии с прилагаемой формулой изобретения. Настоящее изобретение позволяет уменьшить фазовые и/или амплитудные погрешности в MCSEMисследованиях, 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 MCSEM-данных наблюдений на основании трехмерного 3D-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 дляMCSEM-данных показаны на блок-схеме (фиг. 7). На этапе 71 получают MCSEM-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 410-7 Гн/м и диэлектрическая проницаемость составляет 8,8510-12 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 3D-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 (G.A. Newman и D.А. Alumbauch, "Frequency-domain modeling of airborne electromagnetic responses using staggered finite differences" (Моделирование частотной области характеристик воздушной электромагнитной разведки, используя смещенные конечные разности), Geophysical Prospecting,43, 1021-1042 (1995 и включены в состав коммерчески доступных пакетов программ, такого как пакетCOMSOL Multiphysics, доступный от компании COMSOL Inc, 744 Cowper Street, Palo Alto, CA. На этапе 74 осуществляют построение диаграммы фазы и для данных измерений электромагнитного исследования этапа 71, и для имитированных данных этапа 73 в зависимости от R для отдельной угловой частоты и для выбранного местоположения приемника. R является расстоянием (со знаком) по горизонтали между передатчиком и выбранным приемником иявляется 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 наблюденийМасштабный 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. Taner и F. Koehler, "Surface consistent corrections" (Поправки на поверхностные условия), Geophysics 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 CSEM-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.CSEM-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 CSEM-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 CSEM-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. 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,(d) 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(e) 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. Способ по п.1, в котором полученные данные разведки являются данными фазы. 3. Способ по п.1, в котором полученные данные разведки являются данными амплитуды. 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. 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. 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. 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. 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. Способ по п.8, в котором используют ту же геоэлектрическую модель для каждого повторения этапов (а)-(е). 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. 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. Способ по п.1, в котором геоэлектрическая модель и имитирование электромагнитных характеристик являются трехмерными. 13. Способ по п.1, в котором выбранные данные разведки соответствуют отдельному местоположению приемника. 14. Способ по п.1, в котором выбранные данные разведки соответствуют отдельному местоположению источника. 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(d) бурят скважину в аномальном пласте и разрабатывают углеводороды. 16. Способ по п.15, в котором скорректированными данными разведки являются данные фазы. 17. Способ по п.15, в котором скорректированными данными разведки являются данные амплитуды.

МПК / Метки

МПК: G01V 1/00, G01V 3/12

Метки: электромагнитного, исследования, способ, управляемым, данных, источником, коррекции, амплитудной, фазовой

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/12-12792-sposob-fazovojj-i-amplitudnojj-korrekcii-dannyh-elektromagnitnogo-issledovaniya-s-upravlyaemym-istochnikom.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ фазовой и амплитудной коррекции данных электромагнитного исследования с управляемым источником</a>

Похожие патенты