Description:

"Развитие электромагнитного метода переходных процессов. Developments in the transient electromagnetic method Антон Циолковский1 (Anton Ziolkowski) описывает, как развивалась его заинтересованность в использовании электромагнитного метода переходных процессов для разведки и добычи углеводородов от первоначальных исследований до образования фирмы для коммерциализации метода. Понимание эффекта диффузного распространения требует механизмов, которые очень отличаются от тех, что полезны для понимания распространения волны. Удобной начальной точкой является аналитическая функция, описывающая импульсную характеристику (реакцию на импульсное возмущение) земного полупространства как функцию зависимости удельного сопротивления земли от координаты источника вдоль профиля. Эта функция имеет вид, очень схожий с измеренной импульсной характеристикой земли и может быть изменена для оптимизации параметров сбора данных. Для систем электромагнитного метода переходных процессов (MTEM) исходная временная функция должна иметь полосу пропускания приблизительно в две декады, но которая изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния источник-приемник. Использование этих принципов для данных метода переходных процессов восстанавливает импульсные характеристики, из которых можно легко отделить воздушную волну. Движение электрического тока в земле определяется объемным удельным сопротивлением пород, на которое влияют насыщающие породу флюиды. Например, насыщенные углеводородами пористые породы имеют большие значения сопротивлений, чем те же самые породы, насыщенные морской водой. Следовательно, цель разведочных работ состоит в том, чтобы определить присутствие углеводородов, измеряя удельное сопротивление геологических формаций. В этой статье говорится о некоторых недавних событиях в использовании электромагнитного метода переходных процессов для добычи и разведки углеводородов. Этот метод использовался много лет для разведки полезных ископаемых, но еще не стал стандартным методом разведки и добычи углеводородов. Общепринятая работа по теории метода была написана Kaufman и Keller (1983), которые подвели итог двадцатилетней работы, выполненной в России и Северной Америке. Книга Stracka (1992) отразила современное положение дел в LOTEM съемке (электромагнитный метод переходных процессов на дальних выносах) для наземных изысканий. Его подход был расширен, особенно в Университете Кельна (например, Helwig, 2000). Применение метода переходных процессов для морской среды проводил Физический факультет Университета Торонто (например, Chave и др., 1991), особенно для поиска залежей газогидратов в глубоководных участках (например, Schwalenberg и др.). Университет Эдинбурга участвовал в научноисследовательском проекте, названном Оконтуривание и мониторинг нефтяных резервуаров, используя сейсмические и электромагнитные методы, частично финансируемый Европейской комиссией по программе THERMIE и также спонсируемый предприятием Elf, Каледония. Bruce Hobbs, имеющий многолетний опыт в области электромагнитной индукции и магнитотеллурики, был моим коллегой в Эдинбурге. Университетскими партнерами были немецкий Montan Technologie, Университет Кельна и Compagnie Generale de Geophysique. Шестилетний проект закончился в 1998 г., собрав два набора данных по подземному газовому резервуару во Франции, но не достигнув значительных результатов. Результаты, которые мы получили, выглядели бессмысленными для меня и Брюса. После того как проект THERMIE был закончен, Брюс и я начали новый проект по анализу данных с нашим магистром David Wright. Мы обнаружили ошибку в определении времени вступления порядка 1 мс. Как только эти ошибки были устранены (Wright и др., 2002; Wright, 2003), приблизительные оценки импульсных характеристик земли могли быть получены. Наконец, данные стали иметь для нас смысл. Мы сформулировали улучшенный метод сбора и обработки данных, который привел к патентам (например, США 6,914,433). Фирма MTEM была сформирована как отделившаяся от Университета Эдинбурга в ноябре 2004 г., для коммерциализации этой технологии. MTEM, 40 Sciennes, Edinburgh EH9 1NJ, UK, www.mtem.com. (c) 2007 EAGE Рис. 1 (a) План типичной наземной MTEM установки с токовым бипольным источником и его двумя электродами А и В и линией приемников, расположенной на одной прямой с источником, измеряющей потенциал между приемными парами электродов, например, С и D. (b) Вид наземной MTEM установки с бипольным источником и рядом наземных бипольных приемников, синхронизируемых с помощью GPS, и с проверкой качества, производимой в режиме реального времени; типичные длины бипольных источников и приемников составляют 200 м. (c) Вид возможной морской MTEM установки с бипольным источником на морском дне и отдельным кабелем с бипольными приемниками, синхронизируемых с помощью GPS, и с проверкой качества, производимой в режиме реального времени; типичные длины бипольных источников и приемников составляют 200 м. 100 (c) 2007 EAGE Электромагнитный метод многопереходных процессов Сущность электромагнитного метода многопереходных процессов (MTEM) состоит в том, что и полученное напряжение, и исходный ток измеряются вместе, и импульсную характеристику земли восстанавливают методом деконволюции из этих двух измерений. План установки показан на рис. 1 (а). Изменение тока, типично ступенчатая функция или конечной длины сигнал, такой как псевдослучайная двоичная последовательность (PRBS), вводится, а затем измеряется и регистрируется между двумя питающими электродами А и В. Зависящий от времени отклик по электрическому напряжению между каждой парой приемных электродов, например C и D, также измеряется одновременно. Если отклик достигает устойчивого состояния до следующего изменения в токе, который прикладывается на источнике, полный отклик измеряется, и это есть свертка v(xC, xD; xA, xB, t) - измеренная чувствительность по напряжению; i(xC, xD; xA, xB, t) - измеренный входной ток; звездочка * обозначает операцию свертки; g(xC, xD; xA, xB, t) - неизвестная импульсная характеристика земли и n(k, xC, xD, t) - некоррелируемый шум; xA и xB местоположение питающих электродов, xC и xD - местоположение приемных электродов, xs - длина питающего биполя (диполь с конечным расстоянием между электродами), xr - длина приемного биполя и t - время. Отметим, что свертка является интегралом по времени, так что импульсная характеристика g(xC, xD; xA, xB, t) имеет размерность Ом м2 с в единицах СИ. Исходный ток и полученное электрическое напряжение регистрируются идентичными устройствами, эффекты которых устраняют при последующей деконволюции. Рис. 2 Снимок типичной морской записи: выносы увеличиваются от нижней части снимка к верхней. Только 16 из 30 приемников находятся в воде; оставшаяся часть кабеля находится на морском судне. Рис. 3 (a) Текущее измерение для псевдослучайной двоичной последовательности исходной временной функции. Отсчет времени, равный 0, соответствует началу записи. После следует известный интервал до того, как придет сигнал от источника; известен как первое вступление. (b) Отклик приемника на входной сигнал, показанный на рис. (а). (c) Результат деконволюции, демонстрирующий импульсную характеристику земли, и шум для трех значений времени прихода. Максимум воздушной волны приходится на первое вступление. Отметим, что рис. (c) сознательно изображен в другом временном масштабе, нежели (а) и (b), чтобы дать возможность ясно увидеть особенности импульсной характеристики." Ключевые слова: keller, функция, измерение, фаза, srnka, измерить, характеристика земля, тема многодисциплинарный, качество, constable, press, показанный, prbs, временной, пропускание, порядок, установка, hydrocarbon, импульсный, морской, переходной процесс, показать, удельный сопротивление, уравнение, duncan, метод, сбор, соответствовать, аналитический функция, принцип, июнь, break июнь, входной сигнал, многодисциплинарный проблема, бипольный, электромагнитный, результат, geophysics, hall, эффект, university, наземный, mapping, воздушная волна, использоваться, полезный, приемник, electromagnetic, обычный, проект thermie, известный, профиль, отношение сигнал-шум, sequence, soc, edwards, значение, частота, набор, видеть, точный определение, воздушный, ток, бипольный источник, характеристика, break, деконволюция, декада, reservoir, сверток, edinburgh wright, приёмник, параметр, реакция, дать, механизм, transient, отсчет, отличаться, воздушный волна, особый тема, приёмный, процесс, получить, phd, последовательность, привести, wright, отношение, система, волна, сигнал-шум, длина, приемник составлять, особый, входной, удельный, должный, полоса, похожий, wilson, ступенчатый возмущение, hobbs, отсчёт, стандартный csem, ziolkowski, gps, полупространство, метод переходной, глубоководный участок, углеводород, csem, method, напряжение, отклик, smit, интервал, электромагнитный метод, позволить, golomb, земля, электрический, схожий, электрод, geophys, использовать, импульсный характеристика, возмущение, стандартный, малый, измененный, компонент, стать, реальный, тема, исходный, многодисциплинарный, коллега, прослушивание, шум, eage, ступенчатый, вынос, полный, корень, mtem, проблема, сопротивление, переходной, типичный, полученный, приблизительный, источник, chave, координата источник, последний, импульсный характеристика земля, участок, добыча, сигнал, использование, режим реальный, увидеть