[发明专利]浅海电磁烃勘探

说明书

技术领域

本发明涉及电磁检测埋藏地质层的海洋地球物理学。本发明尤其可用于确定在地震中指出的预期石油储层是否含油，还希望确定石油储层的水平广度，以及确定石油储层的一些电特性的范围。深度，广度、尤其是电特性可以提供有关是否可将储层中的油量与一般出现在最多孔地下岩石中的无处不在的孔隙水区分开的重要信息。

更具体地说，本发明涉及一种用于在海下生成极长波长电磁信号，以及检测海下电磁波的方法，如图1a所示，一些波向下行进、沿着并穿过海下地质层向上。用在本发明中的这种极长波长电磁信号类似于无线电波，但具有长得多的波长。由于或多或少带有盐水的岩石的电阻率，电磁波在大海中和土地中衰减得非常厉害。频率越高，衰减得越厉害。但是，给定强电磁源和非常灵敏的接收器，并且利用低频，可以在接收器检测到穿过海水和土地行进的信号。一般说来，沉积层可在作为预期烃储层的深埋多孔地质层上面形成覆盖层。一些电磁波被预期烃储层反射，一些波可能沿着预期烃储层折射。一小部分反射或折射的电磁能量将以电磁波的形式回到海底，并且可用电磁天线测量。

背景技术

几种地球物理和直接方法可以用于检测石油储层的存在。根据在以前的勘测步骤中获得的知识量，可以以不同顺序使用这些应用方法。磁力测定可以用于确定和测绘到沉积盆地下面的岩床的深度，并且可以迅速和廉价地测量。重力测量可以描绘将具有正重力异常的火山岩株和岩床，以及盐丘特征将在重力分布和图中显示负异常。由于石油液体与它们取代的水相比具有较低密度，石油储层可显示负重力异常，但这种特征通常不具有可直接检测到的明显大小，但在油田开采期间可以构成明显可测量的差异。重力测量结果也相当迅速地获得，但与磁力测定相比要耗时得多。

电磁勘探使用足以穿透海下地质层的波长的电磁信号。电磁波检测可以在海底或在海水中进行。这样的电磁勘探可以用于描绘电阻率比它们周围的地质层高或低的一些地质层。将发送器天线用在大海中，以便发送穿过大海和地质层传播的电磁波。一小部分折射和反射的电磁能量将回到海底并可被检测。对检测信号加以分析，以指出含石油层。图1a指出了这样的电磁勘探。

地震勘探利用来自地震源的低频声波，这些波穿过大海和土地传播到地震接收器。地震波的速度取决于它们穿过的岩石的密度和其它机械特性以及波的传播模式，传播模式或者作为具有沿着地震能传播线的粒子运动的压缩或“p”波，或者作为具有与地震能传播线垂直的粒子运动的横向、切变或“s”波。海洋地震探测需要专用地震源和高灵敏度地震接收器阵列，所述地震接收器阵列通常具有一条或多条带有水听器的拖曳式地震拖缆或带有水听器和地音仪的海底电缆的形式，并且，与重力测量相比，是耗时和昂贵得多的过程。海洋地震探测可以提供高分辨率反射地震分布，所述高分辨率反射地震分布可以被处理以示出地质结构的断面，潜在指示含油石油圈闭，像背形并被不透水沉积层覆盖的多孔沙层、或由断层垂直偏移的多孔沙层。但是，这样描绘的潜在含石油层可能难以根据它们的地震速度来区分，因为含油层的密度以及因此地震速度仅仅略微小于充水的相同层的地震速度。但是，当在地震分布中找出潜在含石油层时，如下所述，可以使用电磁勘探来确定指示水或石油的存在的地层的一些电特性。

钻探是提供有关预期储层的地质信息的最终和最昂贵的方法。根据重力、电磁和地震勘探和一般地质信息来进行潜在油田的评估。当像重力测量和地震探测那样的上述一些或所有较不昂贵方法指示存在石油储层时，确定并钻探最初勘探的位置或“野猫”洞。然后，如果结果是肯定的，则钻探生产井。为了找出储层的水平广度的合理指示，可以钻探所谓的评估或描绘井。

问题陈述和本领域的现有技术

海洋电磁地球物理学中的主要实际问题是，由于含有盐分，大海是导电的，具有大约0.3Ω·m的电导率。当电磁波穿过导电盐水传播时，该电导率导致显著的信号衰减。此外，从海底并向下穿过整个覆盖层的大部分岩石或多或少导电，具有可以从一般海水浸湿的松散多孔海底沉积物的0.3变化到包含少量盐和少量离子迁移率的较坚固沉积物的10Ω·m的电导率。但是，含石油岩石的电特性明显不同于含盐水岩石的电特性。含石油砂岩可具有大约20-300Ω·m的电导率。在深水中，Ellingsrud等人在美国专利6717411中使用了相隔100-1000m的拖曳式水平排列偶极电极对形式并使用1Hz交流电的发送器。指出传输的波长l处在如下范围内：

0.1s<＝1<＝5s，以及更优选地，

0.5s<＝1<＝2s，