Анализ повторных съемок по данным электромагнитной разведки

Анализ повторных съемок по данным электромагнитной разведки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Эта заявка на изобретение испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США №60/797,560 с датой подачи 4 мая 2006 г.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Это изобретение относится, в общем, к области техники геофизической разведки и, в частности, к способам электромагнитной разведки с управляемым источником, как правило, в морской среде, в которых управляемый электромагнитный передатчик буксируют над или размещают между приемниками, регистрирующими электромагнитное поле, которые расположены на морском дне, для задач разведки на залежи углеводородов, освоения этих месторождений и добычи углеводородов. В частности, в настоящем изобретении предложен способ определения разности между удельным электрическим сопротивлением подземного пласта-коллектора в начальный момент времени и его удельным электрическим сопротивлением в один или в большее количество более поздних моментов времени, и связывания этой разности с добычей углеводородов из пласта-коллектора в течение промежуточного периода.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Это изобретение направлено на решение проблемы определения трехмерного (3D) распределения углеводородных флюидов внутри подземного пласта-коллектора, который часто расположен под водным объектом, например под дном моря, в течение промежутка времени (или промежутков времени) добычи углеводородов из этого пласта-коллектора. Применение методов сейсморазведки для решения этой проблемы именуют методами повторных съемок или четырехмерными (4D) методами. Критичным моментом для экономичной добычи углеводородов (газа, газоконденсата и нефти) из пластов-коллекторов является наличие точных сведений о распределении нефтегазонасыщенности в пористых породах, образующих пласт-коллектор. По мере добычи углеводородов из пласта-коллектора происходит неравномерное уменьшение нефтегазонасыщенности и увеличение водонасыщенности внутри пласта-коллектора. Несмотря на то, что для четырехмерных (4D) применений были разработаны способы сейсмического контроля пластовых флюидов, такие способы являются дорогостоящими и часто являются неэффективными вследствие относительно низкой чувствительности сейсмического отклика к изменениям нефтегазонасыщенности. Утверждение о наличии такой низкой чувствительности особенно справедливо для нефтяных коллекторов, поскольку акустические свойства большинства видов нефти являются очень сходными с акустическими свойствами пластовых вод в пласте-коллекторе, и, следовательно, изменения нефтенасыщенности не отражаются в сейсмическом отклике.

В данной области техники известны и другие способы оценки свойств пластового флюида. Данные об удельном сопротивлении углеводородов и о нефтегазонасыщенности могут быть получены во время истощения коллектора скважинными методами (по каротажным диаграммам промысловых или скважинных геофизических исследований) в пределах нескольких метров ствола скважины. Однако способы скважинного каротажа являются неэффективными между скважинами, которые обычно расположены на расстоянии от сотен до тысяч метров друг от друга, что имеет место во многих месторождениях углеводородов, вследствие ограниченной глубины проникновения зондирующих сигналов в пласт-коллектор из скважинной каротажной аппаратуры, расположенной в скважине. Кроме того, эксплуатационные скважины обычно ограждены электропроводящей обсадной трубой, которая строго ограничивает использование способов электроразведки для контроля удельного сопротивления пластового флюида, поскольку пласт-коллектор экранирован от электроразведочного зондирующего сигнала обсадной трубой (за исключением очень низких частот).

Данные об удельном сопротивлении пластового флюида и о насыщенности пласта флюидами также могут быть получены во время истощения коллектора межскважинными методами с использованием сейсмической или электромагнитной энергии (см. публикацию Rector, W.J. (ed.), "Crosswell Methods: Special Issue", Geophysics 60, no.3 (1995)). Однако в межскважинных методах для измерений требуется одновременное использование, по меньшей мере, двух скважин, что является дорогостоящим, так как добыча из обеих скважин должна быть остановлена, и эксплуатационная насосно-компрессорная колонна должна быть удалена из скважин. Кроме того, межскважинные данные обеспечивают, в основном, двумерные измерения в общей вертикальной плоскости, соединяющей скважины, используемые для измерений. Большинство скважин в пластах-коллекторах на морском дне имеют отклонения от вертикали, что ограничивает величину общей вертикальной плоскости между парами скважин. Кроме того, межскважинные методы являются неэффективными между скважинами, которые обычно расположены на расстоянии от сотен до тысяч метров друг от друга, что имеет место во многих месторождениях углеводородов, вследствие ограниченной глубины проникновения зондирующих сигналов из скважинного источника. И подобно случаю односкважинного каротажа наличие электропроводящей обсадной трубы в эксплуатационных скважинах строго ограничивает способность использования межскважинных методов электроразведки для определения удельного сопротивления пластового флюида.

Другим способом, который обычно используют для оценки насыщенности флюидом между скважинами, является математическое моделирование потока пластового флюида. Однако моделирование пласта-коллектора неизбежно содержит в себе множество упрощений и предположений о свойствах пород между скважинами для обеспечения практической реализации математического моделирования даже на большом компьютере. Моделирование пласта-коллектора также требует непрерывной корректировки числовых параметров модели таким образом, чтобы они соответствовали данным скважинных измерений, так называемый подход с адаптацией параметров модели по фактическим геологопромысловым данным ("history matching"), и эти параметры могут не иметь простой связи с измеренными свойствами породы и флюида.

Результаты морской электромагнитной разведки с управляемым источником (CSEM), например результаты, собранные с использованием способов, раскрытых в патенте США №4,617,518, выданном автору по фамилии Срнка (Srnka), в патенте США №6,603,313, ссылка на который была приведена выше, и в публикации патента США №2003/0050759, показали, что объемное удельное сопротивление флюидов в коллекторах углеводородов может быть определено дистанционно. В хорошем первом приближении данные морской электромагнитной разведки с управляемым источником (CSEM), полученные с использованием источника в виде горизонтального электрического диполя (HED), являются чувствительными, в основном, к эффективному вертикальному удельному сопротивлению (объемное удельное сопротивление, умноженное на эффективную толщину по вертикали) подземного пласта-коллектора (см. публикацию Kaufman and Keller, Frequency and Transient Soundings, 300-313, Elsevier (1983)). Результаты морской разведки в Западной Африке (см. публикации Eidesmo, et al., First Break, 20, 144-152 (2002); Ellingsrud et al., The Leading Edge, 972-982 (2002)) подтвердили, что может быть определено удельное сопротивление подземных пластов, вызванное наличием углеводородов.

Известно, что удельное электрическое сопротивление земли может быть анизотропным. См., например, следующие публикации: Keller and Frischnecht, Electrical Methods in Geophysical Prospecting, 33-39, Pergamon (1966); Kaufmann and Keller, Frequency and Transient Soundings, 257-284, Elsevier, N.Y. (1983); Negi, et al., Anisotropy in Geoelectromagnetism, Elsevier, N.Y. (1989); и Zhdanov and Keller, The Geoelectrical Methods in Geophysical Exploration, 119-124, Elsevier, N.Y. (1994). В нескольких публикациях изложены идеи того, каким образом можно вычислить (смоделировать) анизотропные электрические оклики земли для различных управляемых источников. См., например, следующие публикации: Chlamtac and Abramovici, Geophysics 46, 904-915 (1981); Yin and Weidelt, Geophysics 64, 426-434 (1999); Yin and Maurer, Geophysics 66, 1405-1416 (2001). К тому же несколькими авторами (например, в публикациях Watson and Barker, Geophysics 64, 739-745 (1999); и Linde and Peterson, Geophysics 69, 909-916 (2004)) рассматривалась интерпретация азимутальной электрической анизотропии. Другими авторами (Jupp and Vozoff, Geophys. Prospecting 25, 460-470 (1977); Edwards et al., Geophysics 49, 566-576 (1984); и Christensen, Geophys. Prospecting 48, 1-9 (2000)) интерпретация анизотропии рассматривалась исходя из данных, полученных с использованием множества управляемых электромагнитных источников.

В патенте США №6,739,165, выданном Стрэку (Strack), раскрыт способ контроля изменений удельного электрического сопротивления пласта-коллектора путем измерения изменений в данных об электрическом и магнитном поле на поверхности земли вследствие возбуждений, вызванных управляемыми гальваническими и индуктивными источниками и естественными магнитотеллурическими источниками, которое должны включать в себя измерение изменений удельного сопротивления, по меньшей мере, в одном стволе скважины, проходящей через пласт-коллектор. В патенте Стрэка (Strack) не раскрыто использование операции построения изображения или решения обратной задачи для составления карты распределения объемного удельного сопротивления ρ_r пласта-коллектора или нефтегазонасыщенности S_hc и не рассмотрена электрическая анизотропия.

В публикации международной заявки на патент № WO 2004/086090, авторами которой являются Джонстад и др. (Johnstad, et al.), раскрыт способ контроля удельного сопротивления пласта-коллектора, аналогичный способу Стрэка (Strack), но который содержит скважинный источник электромагнитного поля, созданного путем передачи энергии электрического поля со дна моря в пласт-коллектор через электропроводящую обсадную трубу, которой обсажен ствол скважины. Авторами не раскрыто использование построения трехмерных (3D) изображений или решения трехмерной (3D) обратной задачи для определения ρ_r или S_hc, и не раскрыто, каким образом учитывать эффекты электрической анизотропии.

В публикации международной заявки на патент № WO 2004/053528 A1 (2004), автором которой является Констебль (Constable), рассмотрен способ контроля коллекторов углеводородов в реальном масштабе времени. Им предложено использование различных источников в виде вертикальных и горизонтальных электрических диполей и природных электромагнитных (например, магнитотеллурических) источников, по отдельности или в комбинациях, вместе с расположенными на морском дне антеннами, содержащими электрические и магнитные датчики в виде различных матриц датчиков, распределенных по области, содержащей коллектор углеводородов. Антенны, расположенные на морском дне, могут быть постоянно закреплены на морском дне или могут быть по отдельности установлены в надлежащее место несколько раз. Способ контроля изменений объемного удельного электрического сопротивления ρ_r пласта-коллектора во времени, предложенный Констеблем (Constable), состоит из следующих операций: измеряют электрический импеданс земли для каждой комбинации источник-приемник, используют две ортогональные горизонтальные составляющие и вертикальную составляющую электрического поля сигналов приемника, которые реагируют на энергию из передатчика, и составляют карту этих импедансов по всей площади пласта-коллектора. Для помощи в определении электрического фона (объем земли вне пласта-коллектора) могут использоваться магнитотеллурические данные, но это не является обязательным условием. Не раскрыто математическое решение обратной задачи или построение изображения сигналов приемника любой размерности и не раскрыт способ учета эффектов анизотропии.

Локом (Loke) (см. публикацию "Constrained Time-Lapse Resistivity Imaging Inversion", paper EEM-7, Proceedings of the SAGEEP Symposium, Denver, March 3-7, 2001) описано использование построения двумерного (2D) изображения на основе решения обратной задачи с ограничениями для измерения изменений удельного сопротивления подземного пласта с течением времени для применений в области охраны окружающей среды. Локом (Loke) раскрыто использование результата решения обратной задачи для удельного сопротивления, полученного во время первичной разведки, в качестве исходной модели для решения обратной задачи для удельного сопротивления, которое выполняют впоследствии, для уменьшения артефактов, появляющихся в упомянутом результате, которые могут быть внесены вследствие иных эффектов, чем изменения удельного сопротивления подземного пласта, например вследствие изменений в системе сбора данных. В этой публикации описание ограничено исследованиями удельного сопротивления по постоянному току и в ней в качестве примера использованы данные, полученные из береговой установки Веннера-Шлюмберже (Wenner-Schlumberger), этот способ разведки является хорошо известным для специалистов-практиков в данной области техники. Локом (Loke) не рассмотрены ни эффекты анизотропии, ни данные морских исследований, ни использование множества компонент данных, ни применения для углеводородов.

Гаспериковой и др. (Gasperikova, et al.) (см. статью "A Feasibility Study of Geophysical Methods for Monitoring Geologic CO₂ Sequestration", Extended Abstract RC 3.8, SEG Annual Meeting, Denver, Colorado, October, 2004) рассмотрено использование результатов береговых измерений электрического поля, связанных с возбуждением, созданным источником в виде заземленного горизонтального электрического диполя (HED), для измерения изменений водонасыщенности (или 1-S_hc) в месторождении Шрейдер-Блафф (Schrader Bluff), расположенном в Арктической низменности полуострова Аляска, вследствие нагнетания CO₂, на основе трехмерного моделирования путем решения прямой задачи. Изменения в зависимости от времени моделируют путем дифференцирования результатов вычисления модели, полученной путем решения прямой задачи, в соответствующие моменты времени. В этой статье не описано, какая компонента (какие компоненты) электрического поля является оптимальной (являются оптимальными) для этого измерения, а также не рассмотрены какие-либо эффекты анизотропии.

Ховерстеном и др. (Hoversten, et al.) (см. публикацию "Direct Reservoir Parameter Estimation using Joint Inversion of Seismic AVO and marine CSEM Data", Extended Abstract RC 2.1, SEG Annual Meeting, Denver, Colorado, October, 2004)) раскрыт способ одновременного решения одномерной (в плоскослоистой среде) обратной задачи для данных сейсмического отражения и для данных о морском дне, полученных путем морской электромагнитной разведки с управляемым источником (CSEM) (с источником в виде горизонтального электрического диполя (HED)). Данные электромагнитной разведки с управляемым источником (CSEM) ограничены данными об электрическом поле вдоль профиля на линии перемещения источника (то есть компонентой E_x на линии перемещения источника, см. Фиг.1). Ховерстеном и др. (Hoversten, et al.) (2004) не описаны способы повторных съемок для контроля пласта-коллектора, и не описано то, каким образом следует учитывать электрическую анизотропию земли в решениях обратной задачи.

Следовательно, существует потребность в создании способа непосредственной оценки нефтегазонасыщенности на всем протяжении пласта-коллектора в трехмерном (3D) смысле путем дистанционных измерений и построения изображения физического параметра подземного пласта, который является высокочувствительным к этому насыщенности и способен обеспечивать повторение измерений/построения изображения и анализ данных по мере добычи пластовых флюидов. Такой способ должен обеспечивать учет анизотропии удельного сопротивления. Настоящее изобретение удовлетворяет эту потребность.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном из вариантов осуществления изобретения предложен способ определения изменений содержания углеводородов в подземном пласте-коллекторе в зависимости от времени по данным электромагнитной разведки с управляемым источником, полученным из подземной области, содержащей пласт-коллектор, а упомянутый способ содержит следующие этапы, на которых:

(a) получают данные об электромагнитном поле, зарегистрированные во множестве мест расположения приемников на линии перемещения источника и вне линии перемещения источника (относительно линии перемещения источника при геофизической съемке), из данных первичной геофизической съемки подземной области и соответствующие результаты геофизической съемки, полученные, по меньшей мере, при одной более поздней геофизической съемке той же самой области, проведенной, по существу, при тех же самых условиях, при этом упомянутые данные содержат компоненту поля, чувствительную, по меньшей мере, преимущественно, к вертикальному удельному сопротивлению, и компоненту поля, чувствительную, по меньшей мере, преимущественно, к горизонтальному удельному сопротивлению;

(b) для каждой геофизической съемки решают уравнения Максвелла для электромагнитного поля для горизонтального удельного сопротивления и вертикального удельного сопротивления во множестве точек (x, y, z) в подземном пласте-коллекторе с использованием параметров, данные о которых собраны при геофизической съемке, и измеренных данных об электромагнитном поле; и

(c) сравнивают вычисленные результаты для удельного сопротивления между геофизическими съемками.

Значения насыщенности углеводородным флюидом могут быть вычислены из значений горизонтального удельного сопротивления и вертикального удельного сопротивления с использованием закона Арчи (Archie) или иной зависимости, и сравнение результатов, представленных в виде изображений, для этого параметра между разделенными по времени геофизическими съемками обеспечивает основу для анализа изменений по мере добычи углеводородов из пласта-коллектора с течением времени.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретение и его преимущества станут лучше понятными со ссылкой на приведенное ниже подробное описание и на приложенные чертежи, на которых изображено следующее:

на Фиг.1 проиллюстрирована геометрическая конфигурация геофизической съемки, пригодная для варианта осуществления настоящего изобретения, в котором используют оба типа источников: горизонтальные электрические источники и горизонтальные магнитные источники, в комбинации с множеством приемников, регистрирующих несколько компонент электромагнитного поля, которые расположены как на линии перемещения источника, так и вне линии перемещения источника;

на Фиг.2 проиллюстрирована геометрическая конфигурация геофизической съемки и модель удельного сопротивления подземного пласта для вычисления модели в качестве примера для проверки способа, предложенного в настоящем изобретении;

на Фиг.3A показана амплитуда E_x на линии перемещения источника, а на Фиг.3Б показана фаза E_x для источника в виде горизонтального электрического диполя (HED) и для изменения значений вертикальной поперечной изотропии электрических свойств (EVTI) с наличием и без наличия резистивного слоя в модели из Фиг.2;

на Фиг.4 проиллюстрировано смоделированное глубинное изображение вертикального удельного сопротивления модели подземного коллектора углеводородов, усредненного по толщине пласта-коллектора, которое получено путем решения трехмерной обратной задачи для компоненты E_x на линии перемещения источника и компоненты H_z вне линии перемещения источника по данным электромагнитной разведки морского дна, полученным в начальный момент времени при геометрической конфигурации геофизической съемки, показанной на Фиг.2;

на Фиг.5 проиллюстрировано смоделированное глубинное изображение вертикального удельного сопротивления модели подземного коллектора углеводородов, усредненного по толщине пласта-коллектора, которое получено путем решения трехмерной обратной задачи для компоненты E_x на линии перемещения источника и компоненты H_z вне линии перемещения источника по данным электромагнитной разведки морского дна, полученным в более позднее время с геометрической конфигурацией геофизической съемки, показанной на Фиг.2, при которой результаты измерений на морском дне получены в тех же самых местах с использованием тех же самых линий перемещения источника, что и в первый раз; и;

на Фиг.6 изображена схема последовательности операций, на которой показаны основные операции, выполняемые в одном из вариантов осуществления способа, предложенного в настоящем изобретении.

Ниже приведено описание настоящего изобретения применительно к предпочтительным вариантам его осуществления. Однако поскольку приведенное ниже подробное описание относится к конкретному варианту осуществления изобретения или к конкретному использованию настоящего изобретения, то подразумевают, что оно приведено исключительно в иллюстративных целях и его не следует истолковывать как ограничивающее объем патентных притязаний настоящего изобретения. Наоборот, подразумевают, что оно охватывает собой все альтернативные варианты, модификации и эквиваленты, не выходящие за пределы сущности и объема патентных притязаний настоящего изобретения, определяемых прилагаемой формулой изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении предложен способ определения изменений значений вертикального удельного электрического сопротивления и горизонтального удельного электрического сопротивления в зависимости от времени в подземной области на морском дне, например в коллекторе углеводородов, вследствие изменений свойств пласта, например насыщенности породы поровым флюидом. Одной из причин таких изменений является намеренное извлечение или нагнетание флюидов, выполняемое при добыче углеводородов. Изобретение требует наличия данных электромагнитной разведки с управляемым источником (CSEM), измеренных в начальный момент времени и в один или в большее количество моментов времени впоследствии, по меньшей мере, для одной компоненты электромагнитного поля на линии перемещения источника и, по меньшей мере, одной компоненты вне линии перемещения источника, при этом выбор конкретных компонент зависит от типа источника. В изобретении используют понимание того, что определенные компоненты электромагнитного поля чувствительны преобладающе или почти исключительно или к вертикальному удельному сопротивлению или к горизонтальному удельному сопротивлению, но не обоим, тогда как другие компоненты поля являются чувствительными к обоим удельным сопротивлениям. В изобретении также используют понимание того, что изменения насыщенности коллектора углеводородов флюидом приводят к изменениям как вертикального удельного сопротивления, так и горизонтального удельного сопротивления в пласте-коллекторе, так как пласты-коллекторы преимущественно содержат слоистую внутреннюю структуру и другие структуры и, следовательно, обычно проявляют вертикальную поперечную изотропию электрических свойств (EVTI). Поскольку значения толщины пласта-коллектора обычно малы по сравнению с глубиной залегания коллектора, то в этом изобретении понимают, что разрешающая способность по вертикали для вертикальной поперечной изотропии электрических свойств (EVTI) в пределах продуктивной части пласта-коллектора является существенно меньшей, чем толщина пласта-коллектора. Эта более низкая пространственная разрешающая способность в пределах пласта-коллектора является следствием того факта, что для проникновения на глубину залегания коллектора должны использоваться низкие частоты источника электромагнитного поля, как правило, менее 1 герца, вследствие хорошо известного скин-эффекта при проникновении электромагнитного поля на глубину. Из этого следует, что частоты, необходимые для обеспечения высокой пространственной разрешающей способности в более тонком пласте-коллекторе, обычно отсутствуют в дистанционно измеренных данных отклика пласта-коллектора, поскольку эти более высокие частоты проникают только лишь на глубину, намного меньшую, чем глубина залегания коллектора.

Недавние усовершенствования в области морской электромагнитной разведки с управляемым источником (CSEM) обеспечивают теперь средство дистанционного определения удельного сопротивления подземного пласта-коллектора с использованием как итерационного моделирования путем решения прямой задачи, так и математического решения обратной задачи (см. публикацию Srnka, "Remote Reservoir Resistivity Mapping", Society of Exploration Geophysicists 75th Annual Meeting Extended Abstracts, Houston, November, 2005, paper SS 3.3). Кроме того, в публикации, автором которой является Срнка и др. (Srnka, et al.) ("Remote Reservoir Resistivity Mapping - Breakthrough Geophysics for the Upstream", Abstract 17284, Offshore Technology Conference, Houston, Texas, May, 2005) показано, что величина ожидаемого отклика, полученного методом электромагнитной разведки с управляемым источником (CSEM) из иного морского месторождения углеводородов в Западной Африке, близко совпадает с откликом, спрогнозированным исходя из реалистичной трехмерной компьютерной модели структуры электрических свойств земли с учетом наличия в пласте-коллекторе углеводородов, имеющих электрическое сопротивление.

Данные морских электромагнитных разведок с управляемым источником, например данные, собранные с использованием способов, раскрытых в патенте США №6,603,313, выданном автору по фамилии Срнка (Srnka), и в публикации патента США №2003/0050759, опубликованной 13 марта 2003 г. (Срнка и др. (Srnka, et al.)), продемонстрировали, что удельное сопротивление в земле может сильно зависеть от направления протекания электрического тока, используемого для выполнения этих измерений. В частности, вертикальное удельное электрическое сопротивление ρ_ν может быть намного (в два или более раз) большим, чем горизонтальное удельное электрическое сопротивление ρ_h, в особенности в тонкослойных породах, таких как, например, сланцы, и может изменяться по величине в зависимости от местоположения. Это явление специалисты в данной области техники называют анизотропией электрических свойств или более точно вертикальной поперечной изотропией электрических свойств (EVTI). Удельное электрическое сопротивление земли также может изменяться по азимуту (то есть по направлениям компаса), но оказывается, что для разведки на залежи углеводородов это влияние анизотропии обычно является намного менее важным (то есть намного меньшим по величине), чем вертикальная поперечная изотропия электрических свойств (EVTI) в осадочных бассейнах, представляющих интерес.

Наличие вертикальной поперечной изотропии электрических свойств (EVTI) искажает сигналы, принимаемые расположенными на морском дне приемниками, регистрирующими электромагнитное поле, которые используют при морской электромагнитной разведке с управляемым источником (CSEM), полученные с использованием управляемого источника в виде горизонтального электрического диполя (HED) или горизонтального магнитного диполя (HMD), относительно тех сигналов, которые были бы приняты при отсутствии вертикальной поперечной изотропии электрических свойств (EVTI). Геометрическая конфигурация геофизической съемки, пригодная для настоящего изобретения, проиллюстрирована на чертеже Фиг.1. На этом чертеже показано исследовательское судно 1, буксирующее источник в виде горизонтального электрического диполя (HED), который обозначен номером позиции 2, и источник в виде горизонтального магнитного диполя (HMD), который обозначен номером позиции 3, над морским дном 4, на котором расположены приемники 6, расположенные на линии перемещения источника, и приемники 7, расположенные вне линии перемещения источника, в виде стационарной матрицы вокруг линии 5 буксировки источника. Это искажение влияет на интерпретацию аномалий удельного сопротивления, полученного способом морской электромагнитной разведки с управляемым источником (CSEM), связанных с наличием углеводородов в пласте-коллекторе, например в пласте-коллекторе 8. Такие эффекты искажений появляются как в амплитуде, так и в фазах полей, измеренных на морском дне, и изменяются при изменении частоты. Эти искажения могут маскировать наличие углеводородов (ложные отрицательные результаты) или приводить к неправильным предположениям об их наличии (ложные положительные результаты). Такие искажения наблюдались в результатах многочисленных исследований способом электромагнитной разведки с управляемым источником (CSEM). Например, в публикации Томпкинса и др. (Tompkins et al.) (Effect of Vertical Anisotropy on Marine Active Source Electromagnetic Data and Inversions, EAGE 65th Annual Convention, Paris, France, abstract E025 (2004)) описано несколько примеров влияния вертикальной поперечной изотропии электрических свойств (EVTI) на данные морской электромагнитной разведки с управляемым источником (CSEM), собранные для прикладных задач разведки на углеводороды, с использованием только лишь результатов измерения электрического поля (на морском дне). Эти эффекты включают в себя занижение истинной глубины подземных пластов, таких как, например, коллекторы углеводородов, и занижение их объемного удельного сопротивления в том случае, если пренебрегают вертикальной поперечной изотропией электрических свойств (EVTI).

В публикации международной заявки на патент согласно PCT № WO 2006/135510, автором которой является Срнка (Srnka), изложена идея того, каким образом следует измерять и анализировать вертикальную поперечную изотропию электрических свойств (EVTI) при исследованиях способом морской электромагнитной разведки с управляемым источником (CSEM). Раскрытые в ней операции анализа содержат следующие операции: (1) измерение соответствующих данных об электрическом и магнитном поле на морском дне на линии перемещения источника и вне линии перемещения источника, точная комбинация которых зависит от типа используемого управляемого электромагнитного источника (горизонтальный электрический диполь (HED) или горизонтальный магнитный диполь (HMD)); и (2) математическое решение обратной задачи на основании данных, полученных с морского дна, для структуры удельного электрического сопротивления подземного пласта с учетом влияния вертикальной поперечной изотропии электрических свойств (EVTI), выполняемое на компьютере с использованием численного алгоритма.

Для использования этих принципов необходимо, чтобы источник, используемый для электромагнитной разведки с управляемым источником (CSEM), создавал как вертикальные, так и горизонтальные токи. Это делают два типа источников для морской электромагнитной разведки с управляемым источником (CSEM), а именно горизонтальный электрический диполь (HED) и горизонтальный магнитный диполь (HMD). В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения используют данные конкретных измерений электромагнитного поля, требуемые для каждого из источников этих двух типов, как изложено в публикации международной заявки на патент согласно PCT № WO 2006/135510. Все из следующих Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3A-Фиг.3B из данной заявки на изобретение воспроизведены из этой более ранней заявки на изобретение.

В некоторых случаях анизотропия удельного сопротивления в исследуемой подземной области, содержащей подземный пласт-коллектор, может быть очень малой (то есть вертикальная поперечная изотропия электрических свойств (EVTI) почти равна единице). Это может происходить в тех случаях, если пластом-коллектором является месторождение в очень однородном песчанике, и подземная область за пределами пласта-коллектора не содержит существенный объем отложений анизотропных сланцев. В этих немногих случаях отклики при электромагнитной разведке с управляемым источником (CSEM) будут приблизительно изотропными, что может быть легко определено путем анализа данных разведки, что является известным уровнем техники. В подобных случаях математическое решение обратной задачи данных может быть выполнено с использованием меньшего количества компонентов измеренных данных, которые являются чувствительными к удельному сопротивлению пласта-коллектора (например, только лишь компоненты E_x на линии перемещения источника) и с использованием изотропного алгоритма решения обратной задачи для более эффективного и экономичного построения изображения подземной области.

На Фиг.1 проиллюстрирована возможная геометрическая конфигурация сбора данных (геофизической съемки) для обычного случая анизотропного удельного сопротивления земли (то есть вертикальная поперечная изотропия электрических свойств (EVTI) >1). Судно 1 на поверхности моря или под ней буксирует источник 2 в виде горизонтального электрического диполя (HED) и/или источник 3 в виде горизонтального магнитного диполя (HMD) вблизи морского дна 4 вдоль линии 5 перемещения источника и производит передачу электрического тока с заданной формой колебаний, как это обычно делают (как правило, с источником в виде горизонтального электрического диполя (HED)) при электромагнитной разведке с управляемым источником (CSEM). В альтернативном варианте источник в виде горизонтального электрического диполя (HED) и/или в виде горизонтального магнитного диполя (HMD) может быть расположен стационарно вблизи от морского дна или в контакте с ним между каждой парой отдельных приемников 6, регистрирующих электромагнитное поле, которые расположены на линии наблюдения на морском дне вдоль линии 5, в то время когда происходит передача колебаний от источника. Выбор типа используемого источника: непрерывно буксируемого источника и/или стационарного источника зависит от множества рабочих условий разведки, но, главным образом, от наличия электромагнитных шумов. Шумы обоих типов: шумы, сгенерированные источником, и естественные шумы увеличиваются при уменьшении глубины моря, что делает более целесообразным использование стационарных источников на мелководье (обычно при глубине 150 метров или меньшей), вследствие чего для подавления случайных помех могут использоваться очень длительные времена суммирования (накопления) данных без потери резкости данных в поперечном направлении. Колебания, передаваемые от источника, могут состоять из множества колебаний надлежащей длительности, например, описанных в публикации международной заявки на патент согласно PCT № WO 2005/117326, или в более общем изложении в публикациях, ссылки на которые приведены выше. Приемники 7, расположенные вне линии перемещения источника, регистрируют отклик электромагнитного поля земли вследствие возбуждения источника, одновременно с измерением отклика приемниками 6, расположенными на линии перемещения источника. Линия перемещения источника, приемники, расположенные на линии перемещения источника, и приемники, расположенные вне линии перемещения источника, расположены на морском дне над теми подземными геологическими пластами 8 и вблизи тех подземных геологических пластов 8, которые были определены как потенциальные пласты-коллекторы углеводородов или иных ресурсов. Приемники, расположенные на морском дне, размещены на различных расстояниях от источника в виде горизонтального электрического диполя (HED) или в виде горизонтального магнитного диполя (HMD) с использованием либо равномерного либо неравномерного расстояния между приемниками (или обоих этих расстояний), которое определено из результатов предварительного моделирования ожидаемых откликов на морском дне, выполненного перед разведкой, или определяется рабочими ограничениями, которые являются хорошо понятными для специалистов-практиков в данной области техники. Расстояния между приемниками вдоль профиля и поперек профиля обычно составляют от 500 до 5000 метров.

При наличии данных электромагнитной разведки, полученных описанным выше способом при первой разведке, изложенных в публикации международной заявки на патент согласно PCT № WO 2006/135510, ссылка на которую приведена выше, позволяет определять значения удельного сопротивления земли, в том числе вертикальную поперечную изотропию электрических свойств (EVTI), в области, охваченной каждой комбинацией приемников, расположенных на линии перемещения источника, и приемников, расположенных вне линии перемещения источника, при геофизической съемке, с использованием одного или большего количества способов анализа и интерпретации данных. Величину, глубину и поперечные распределения любой имеющейся вертикальной поперечной изотропии электрических свойств (EVTI) определяют из результатов анализа откликов поля на линии перемещения источника и вне линии перемещения источника на доступных частотах геофизической съемки; при этом самая высокая частота определяет вертикальную поперечную изотропию электрических свойств (EVTI) на самой малой глубине (от морского дна вниз до глубины, приблизительно равной глубине одного скин-слоя электромагнитного поля), а самая низкая частота обеспечивает получение данных о суммарном влиянии вертикальной поперечной изотропии электр