[发明专利]利用电磁传输映射碳氢化合物储层的系统和方法

说明书

提供了用于映射碳氢化合物储层的系统和方法。操作包括：将电磁(EM)发送器(144a)和EM接收器(144b)分别布置在穿透了由第一和第二导电层(112a,b)所界定的地下地层的电阻层(110)的第一和第二井的第一和第二井眼(120a),b中。EM发送器(144a)和接收器(144b)各自被布置在分别靠近第一和第二井眼(144a),b与电阻层(110)的相交点的深度处。操作还包括：经由电阻层在EM发送器与接收器之间传输EM信号，确定与EM信号从EM发送器经由电阻层至EM接收器的传播相关联的传送性质，以及基于行进时间确定在各导电层中的至少一个中的异常的存在。

技术领域

本申请一般地涉及储层的评估，更具体地涉及使用电磁(EM)传输映射储层的系统和方法。

背景技术

石油勘探和生产重视对来自地下碳氢化合物储层的碳氢化合物的优化生产。这可以包括将多个井(例如井场(field of well))钻入储层中以提取捕集在储层中的碳氢化合物(例如原油)。在一些情况下，采用强化采油(EOR)技术来帮助从油气储层中提取碳氢化合物。常见的EOR技术包括水注入(也称为“注水法”)、热注入、气体注入、化学注入等。在水注入的情况下，通常经由一个或多个注入井将水注入储层中，以有助于储层中的碳氢化合物流到油田中的一个或多个生产井中。

用于优化储层生产的技术通常依赖于储层的准确评估，包括监测碳氢化合物和注入的流体移动通过储层时的位置。例如，期望跟踪注入的水段塞在其移动通过储层时的进展，以确定该段塞是否以及何时将到达生产井，并跟踪仍被捕集在该储层中的被绕过的油囊(pocket of oil)的位置，以识别额外生产的位置从而提取被绕过的原油。在一些情况下，经由监测生产井处的初产水量(称为“水窜(water break-through)”)和在生产井处所产生的水与所产生的总液体的体积的比率(称为“产水率”)，来实现储层中的水前缘(waterfront)(注入的水囊的前沿，也称为注水前缘)的跟踪和估计。遗憾的是，这些技术会因储层的不规则结构而变得复杂。例如，在跟踪注入的水的情况下，渗透率的垂直和水平变化以及沿着储层长度不规则地散布的裂缝带会使得难以准确地确定注入的水位于储层中的位置并且预测它将如何移动通过储层。随着时间段的延长在不同的井场注水会进一步加剧这种情况，这使得难以跟踪水的起源和移动。例如，加瓦尔油田(Ghawar field，沙特阿拉伯的超巨型常规油田，其使用周边海水注入进行二次开采)具有的原生储层包括由硬石膏密封的厚的碳酸盐层(其上覆盖有第二地层，该第二地层也包括由硬石膏密封的厚的碳酸盐层)。渗透率的垂直(分层(stratification))和水平(超级k区域(super-k areas))变化以及沿着油田长度不规则地散布的裂缝带使得加瓦尔油田的生产和储层管理变得复杂。因此，很难确定注入的水位于加瓦尔油田中的位置并预测它将如何移动通过储层。

发明内容

申请人已认识到，期望用于监测储层(比如加瓦尔油田的储层)的改进技术以预测和防止早期水窜并且定位被绕过的(bypassed)原油的主要区域以用于后续提取。已经采用了几种技术来监测储层，比如无源地震监测和4D微重力测量、井间电磁成像(CWEM)、和井孔(borehole)地面电磁成像。遗憾的是，这些技术中的每一个都有其自身的一些缺点。例如，在北海和阿拉伯海湾，已使用四维(4D)地震实现了注水监测。然而，申请人已认识到，4D地震在某些情况下使用受限，比如陆基碳酸盐岩储层，至少由于原油与充满水的孔隙空间之间的有限的声阻抗对比度，使得难以描绘这两者。CWEM技术通常使用低频连续波(CW)信号(例如，具有在约100赫兹(Hz)范围内的频率，对应于约3000000米(m)的自由空间波长)的相移以映射导电性的变化。然而，申请人已认识到，这种CWEM技术具有有限的固有成像分辨率，并且不能区分储层中的给定的水段塞的源。鉴于这些和其它缺点，申请人已开发了EM检测技术，其采用储层的自然出现的用于通过其传输EM信号的平面传输线，以用于确定储层中物质(例如，碳氢化合物和流体)的位置。