Description:

"Морская электроразведка при поиске углеводородов: определение электрических свойств разреза Marine controlled-source electromagnetic imaging for hydrocarbon exploration: interpreting subsurface electrical properties Майкл Дж. Томпкинс (Michael J. Tompkins*), старший геофизик-исследователь компании Offshore Hydrocarbons Mapping, Абердин, Великобритания, сообщает о новых достижениях в вопросах интерпретации данных морской электроразведки с контролируемым источником, которая стала общепринятым средством обнаружения углеводородных залежей. За последние годы морская электроразведка (ЭР-КА) с контролируемым источником (CSEM, МЭР-КИ) зарекомендовала себя как полезный метод выделения залежей углеводородов. С ростом применения морской ЭР-КИ для обнаружения залежей углеводородов возрастает потребность в быстрой и точной интерпретации данных. Чаще всего для построения геоэлектрического разреза по данным морской ЭР-КИ применяется решение обратной задачи инверсия (MacGregor and Sinha, 2001 и др.). Хотя эта процедура может давать точные оценки удельных электрических сопротивлений (УЭС), сигнал, распространяющийся в толще воды и в разрезе на глубину до нескольких километров, изменяется под воздействием неоднородностей электрических свойств (рис. 1). Сигнал принимается размещенными на некотором участке дна многокомпонентными донными датчиками, регистрирующими амплитуду и фазу сигнала; корректировка параметров методом проб и ошибок, а интерпретация данных состоит в определении УЭС в разрезе - построении геоэлектрического разреза. В основе метода лежит отличие углеводородных залежей по УЭС от прочих объектов, в силу чего они могут порождать на поверхности характерные электромагнитные сигналы. Это значит, методы морской ЭР-КИ можно применять для различения углеводородов и прочих флюидов разреза. При съемке ЭР-КИ проводится при многих расстояниях источник - приемник на нескольких частотах и при различных азимутах линии источник-приемник (рис. 1). Результатом инверсии часто оказывается гладкая геоэлектрическая модель (границы элементов разреза размыты). Инверсия, однако, не является единственным способом установить распределение электропроводности в разрезе. Другой подход к определению распределения физических свойств в разрезе представлен методами построения изображения путем продолжения полей. В первом приближении, при построении изображения пытаются: 1) установить контраст свойств путем разделения волнового поля на первичную (падающую) и рассеянную составляющие, 2) экстраполировать первичное (по функции источника) и рассеянное (по данным съемки) поля на глубину, и 3) провести сопряжение экстраполированных первичного и рассеянного сигналов. Изображение разреза, которое строится как интерференционная картина первичного и рассеянного полей, показывает пространственное распределение контрастов физических свойств, определяющих распространение волны в среде. Построение изображения для метода ЭР-КИ Продолжение электрического поля При решении задачи построения изображения электромагнитного поля сначала нужно продолжить на глубину полевые данные (амплитуды и фазы) и функцию источника. При экстраполяции (продолжении) волнового поля вместо решения волнового уравнения используется пространственная фильтрация. В частотной области способ можно вывести из решения 1D волнового уравнения в общем виде \( E(x, z) = -ik(z) \cdot E(x, z+dz) + ik(z-dz) \cdot E(x, z-dz) \), где \( E \) модуль напряженности электрического поля (поля \( E \)), \( k \)- волновое число, \( x \) и \( z \)- пространственные координаты, \( i \)- мнимая единица. На низких частотах волновое число \( k(z) \approx ik_0(z) \), где \( k_0(z) = 2\pi/\lambda(z) \), \( \lambda(z) \)- длина волны на глубине \( z \). Построение изображений к данным низкочастотной электроразведки приближенно выражается комплексной величиной. К ранним исследованиям, поставившим задачу построения изображения для электромагнитных полей пассивного источника с широким спектром, относятся работы Жданова и Френкеля (Zhdanov and Frenkel 1983), Ли (Lee et al., 1987), Велихова (Velikhov et al., 1987) и Леви (Levy et al., 1988). Во всех этих работах стандартные для сейсморазведки частотные методы построения изображений применяются к данным магнитотеллурического зондирования. Позднее Жданов (Zhdanov et al., 1995) и Гуо (Guo et al., 1998) описали построение изображения на основе уравнения диффузии кОсобенно важно, что на любой глубине \( z \) поле \( E(z) \) есть линейная комбинация возрастающей и убывающей экспонент. В этом случае электрическое поле можно представить в виде суммы первичного (убывающая экспонента) и рассеянного (возрастающая экспонента) полей. Построение изображений волновых полей из сейсмики на полей. Физический смысл разделения полного поля в электромагнитные поля, они сосредотачивались на сигналах с широким (несколько порядков) спектром. Задачи построения изображения электромагнитных полей с узким спектром в частотной области до сих пор не рассматривались. По ряду причин построение изображений для этого типа данных оказывается затруднительным. Обычно считается, что для точного и детального определения свойств разреза методами построения изображения следует задействовать много частот. Например Ли (Lee et al., 1987) считает, что для точного построения изображения по данным МТЗ нужно не менее 50 частот. Во-вторых, хотя низкочастотные электромагнитные поля удовлетворяют уравнению Гельмгольца, рассеяние их велико, и первичное поле распространяется путем диффузии (то есть, распространение поля описывается уравнением диффузии). Это затрудняет интерпретацию результатов, так как глубинность (максимальная глубина проникновения поля) сильно зависит от частоты. На современном этапе в ходе работ морской ЭР-КИ регистрация на нескольких частотах возможна без увеличения затрат, поскольку применяются широкополосная запись и сигнал на источнике в форме меандра. Цель этой работы - объяснить методику построения изображения электромагнитных полей на основе уравнения диффузии применительно к узкополосным данным морской ЭР-КИ. Задавшись распределением волновых чисел в разрезе, по формуле (1) можно вычислить поле вдоль траектории его распространения в любой точке разреза, то есть провести экстраполяцию поля. На практике экстраполяция поля проводится рекурсивно от поверхности, от положений источника и приемника и приемника все требуемые точки разреза, образующие ряд плоскостей (срезов), расположенных одна под другой, то есть проводится продолжение вниз. Слагаемое, выражающее поле источника (\( e^{-ik(z)z} \)), отрицательно, так как по мере распространения поля в земле энергия теряется за счет рассеяния. Для рассеянного поля (\( e^{ik(z)z} \)) картина обратная, поскольку по ходу "обратного распространения" сигнала из точки приема его энергия возрастает. Таким образом, экспоненты в (1) можно считать пространственными фильтрами, а величины \( A \) и \( B \)- коэффициентами экстраполяции. Как уже говорилось, экстраполяция электромагнитного поля ведется с допущением, что распространяется плоская волна, поэтому для учета влияния среды на поле необходимо учитывать изменение волнового числа \( k(z) \). Поле источника распространяется в разрезе, конструктивная интерференция на точке рассеяния, приемник поперечной компоненты, питающий диполь. Волновой фронт распространяется от источника, высокоомное тело, на котором рассеивается суммарная энергия, волновые фронты, экстраполированные от приемников (рис. 2). Ключевые слова: н км, break август, давать, профиль, дать эра-ка, стартовый, полный, приемник, скорость, эра, построение изображение, кровля, несколький, модель, solution, электрический поле, морской, морской электроразведка, использоваться, изображение дать, зондирование, electromagnetic, электромагнитный поле, путь, alumbaugh, узкополосный, область, нужный, точка, углеводород, eidesmo, сигнал, получить, источник, migration, изображение, геоэлектрический, уэс, энергия, частота, eage, построение, волна, высокоомный слой, слой, диполь, морской эра-ки, показать, порядок малый, показанный, великий, свойство, морской эра-ка, метод, л км, питать диполь, меандр, изменяться, geophysical, км, необходимый, вода, zhdanov, frenkel, точный, newman, расстояние, коэффициент рассеяние, электрический, lee, macgregor, levy, constable, эра-ка, положение источник, км км, частотный, следовать, распределение, рассеяние, поверхность, уравнение, application, провести, залежь, образ, км -4, прямой задача, сравнение, geophysics, меняться, инверсия, гц, август, распространение, journal, sinha, набор, объект, модельный, значить, высокоомный, экстраполяция, глубина, ellingsrud, первичный, результат, offshore, отдельность, слева, дать морской, значение, -4 км, эра-ки, справа, электроразведка, частотный область, приёмник, фаза, питать, поле, задача, геоэлектрический разрез, технический, сейсмик, интерпретация, коэффициент, стартовый модель, волновой, рассеянный, exploration, проводимость, распространяться, статья, ход, тело, break, положение, функция источник, продолжение, дать, наблюденный, приближение, разрез, определение, portniaguine, точка разрез, электромагнитный, решение, дно, johansen, итерация, отличие