個(gè)接收器18在第一 時(shí)間點(diǎn)測量的電磁場的分量與由接收器18在第一時(shí)間點(diǎn)之后的第二時(shí)間點(diǎn)測量的電磁場 的分量之差，以確定巖石地層內(nèi)目標(biāo)特征（例如，油或氣儲(chǔ)集層或斷口）的特性變化。
[0022] 目標(biāo)特征的特性變化包括油或氣儲(chǔ)集層中從開采前或注入前狀態(tài)到開采后或注 入后狀態(tài)的流體容積變化、或者斷口由于水壓致裂從水壓致裂前狀態(tài)到水壓致裂后狀態(tài)的 變化。
[0023] 一個(gè)或多個(gè)電磁接收器18配置為測量開采前或者在儲(chǔ)集層中注入前或者在巖石 地層水壓致裂前電磁場的分量，以獲得第一電磁響應(yīng)，并且測量開采后或者在儲(chǔ)集層中注 入后或者在巖石地層水壓致裂后電磁場的分量，以獲得第二電磁響應(yīng)。
[0024] 水壓致裂巖石地層包括把導(dǎo)電流體注入巖石地層，以便通過替換在巖石地層內(nèi)的 孔隙、裂縫和斷口中天然存在的導(dǎo)電性較差的流體來增加巖石地層的電導(dǎo)率。處理器22配 置為從第一和第二電磁響應(yīng)計(jì)算百分比變化。
[0025] 在一種實(shí)施例中，在一個(gè)或多個(gè)接收器18處來自源（16)的測量電磁場經(jīng)以上等 式（1)組合，以產(chǎn)生數(shù)據(jù)加權(quán)的電磁信號（例如，合成孔徑電磁信號），該信號增強(qiáng)由注入、 開采或壓裂（例如，水壓致裂）造成的變化。
[0026] 在常規(guī)的CSEM測量中，電磁場是利用多個(gè)接收器測量的。然后，測量的數(shù)據(jù)在反 演方案中被用來產(chǎn)生地下或巖石地層的電阻率模型，期望描繪出目標(biāo)。但是，在這些常規(guī)的 測量系統(tǒng)中，為了讓任何數(shù)據(jù)反演產(chǎn)生圖像，必須在數(shù)據(jù)中存在高于測量噪聲級別的顯著 信號。與背景的信號相比，目標(biāo)的信號越大，任何反演方案將能夠越好地解析目標(biāo)。
[0027] 在測量系統(tǒng)10中，合成孔徑被用來建設(shè)性地組合來自源16的電磁場，以增強(qiáng)來自 正在經(jīng)歷開采或注入的儲(chǔ)集層（例如，油儲(chǔ)集層、氣儲(chǔ)集層）的時(shí)間推移信號，或者增強(qiáng)來 自感興趣的巖石地層中的水壓致裂斷口的信號。構(gòu)建模擬模型，其中大地或巖石地層14具 有例如大約1歐姆米的電阻率，并且目標(biāo)（例如，儲(chǔ)集層）具有更高的電阻率，例如100歐 姆米。雖然以上電阻率值在模擬電磁場響應(yīng)中被使用，但是任何其它電阻率值都可以使用。
[0028] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、模擬電磁場（例如，電場）振幅響應(yīng)與測量數(shù)據(jù)的若 干組合的偏移量的關(guān)系圖。繪出的電磁場對應(yīng)于時(shí)間推移，即，注入之后的數(shù)據(jù)減去注入之 前的數(shù)據(jù)。來自單個(gè)電偶極子源16的電磁場響應(yīng)被示為曲線25。每個(gè)電磁源16生成形狀 與曲線25相似的電磁場（例如，電場），如圖2中所示。
[0029] 儲(chǔ)集層響應(yīng)（在開采之后、或者在注入之后或者在水壓致裂之后）示為虛線曲線， 而非儲(chǔ)集層（在開采之前、或者在注入之前或者在水壓致裂之前）響應(yīng)示為實(shí)線曲線。使用 一個(gè)源16的非儲(chǔ)集層（在開采之前、或者在注入之前或者在水壓致裂之前）響應(yīng)對應(yīng)于曲 線25。使用一個(gè)源16的儲(chǔ)集層響應(yīng)（在開采之后、或者在注入之后或者在水壓致裂之后） 示為虛線曲線27。在該實(shí)施例中，在模擬中使用十個(gè)電磁源。但是，可以模擬或使用任意數(shù) 量的源16。在曲線25的任一側(cè)按大約250m偏移的九個(gè)其它源16的響應(yīng)也示為曲線26。 曲線29A對應(yīng)于所有個(gè)別偶極子響應(yīng)25和26之和，即，注入前或壓裂前。曲線29B對應(yīng)于 所有個(gè)別偶極子響應(yīng)25和26之和，即，注入后或壓裂后。曲線30A對應(yīng)于當(dāng)只有"相位控 制"應(yīng)用到源16陣列的響應(yīng)時(shí)的非儲(chǔ)集層（在注入之前、或者在開采之前或者在水壓致裂 之前）響應(yīng)。曲線30B對應(yīng)于當(dāng)只有"相位控制"應(yīng)用到源16陣列的響應(yīng)時(shí)的儲(chǔ)集層（在 注入之后、或者在開采之后或者在水壓致裂之后）響應(yīng)。曲線32A對應(yīng)于當(dāng)"相位控制"和 "振幅加權(quán)"都應(yīng)用到源16陣列的響應(yīng)時(shí)的非儲(chǔ)集層（在開采之前、注入之前或者水壓致裂 之前）響應(yīng)。曲線32B對應(yīng)于當(dāng)"相位控制"和"振幅加權(quán)"都應(yīng)用到源16陣列的響應(yīng)時(shí) 的儲(chǔ)集層（在注入之后、開采之后或者水壓致裂之后）響應(yīng)。
[0030] 圖3根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例示出了在以上四種類型的響應(yīng)（即，當(dāng)僅使用一個(gè)電磁源 16時(shí)、當(dāng)使用多個(gè)（例如，十個(gè)）電磁源16時(shí)、當(dāng)只應(yīng)用相位控制時(shí)、以及當(dāng)既應(yīng)用相位控 制又應(yīng)用振幅加權(quán)時(shí)）中非儲(chǔ)集層（在開采之前、注入之前或者壓裂之前）和儲(chǔ)集層（在 注入之后、開采之后或者壓裂之后）之間的百分比變化的圖。曲線35對應(yīng)于當(dāng)使用一個(gè)電 磁源16時(shí)非儲(chǔ)集層與儲(chǔ)集層之間響應(yīng)的百分比變化。垂直軸對應(yīng)于百分比差或百分比變 化。水平軸對應(yīng)于偏移量。百分比響應(yīng)變化C可以由以下等式（2)表示。
[0031] C =遲^ X100% (2 ) iiQ
[0032] 其中E1對應(yīng)于在儲(chǔ)集層條件（在注入之后或壓裂之后）的電磁響應(yīng)，E ^對應(yīng)于在 非儲(chǔ)集層條件（在注入之前、開采之前或壓裂之前）的電磁響應(yīng)。
[0033] 曲線36對應(yīng)于當(dāng)使用多個(gè)（例如，10個(gè)）電磁源16時(shí)非儲(chǔ)集層與儲(chǔ)集層之間響 應(yīng)的百分比變化。曲線38對應(yīng)于當(dāng)只應(yīng)用相位控制時(shí)非儲(chǔ)集層與儲(chǔ)集層之間響應(yīng)的百分 比變化。曲線39對應(yīng)于當(dāng)相位控制和振幅加權(quán)都應(yīng)用時(shí)非儲(chǔ)集層與儲(chǔ)集層之間響應(yīng)的百 分比變化。
[0034] 單個(gè)電磁源（例如，電偶極子）產(chǎn)生大約50%的變化。來自多個(gè)電磁源（例如， 電偶極子）的電磁場總和產(chǎn)生大約25%的變化。相位控制情況產(chǎn)生大約70%的響應(yīng)變化。 相位控制和振幅加權(quán)產(chǎn)生大約1000%的響應(yīng)變化。
[0035] 圖4繪出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用合成孔徑受控電磁源對儲(chǔ)集層開采、注入或 水壓致裂進(jìn)行時(shí)間推移監(jiān)測的方法的流程圖。該方法包括：在S10,在開始時(shí)間推移之前從 初始或起始數(shù)據(jù)集生成用于時(shí)間推移監(jiān)測的起始模型。在一種實(shí)施例中，起始模型可以通 過在時(shí)間推移監(jiān)測過程開始之前利用與將在時(shí)間推移監(jiān)測過程中采用的相同的一般傳感 器配置收集的電磁數(shù)據(jù)集（初始數(shù)據(jù)集）的反演而產(chǎn)生。在另一種實(shí)施例中，起始模型可 以利用諸如3D地震、重力和磁力數(shù)據(jù)、電阻率數(shù)據(jù)或任何電氣測井日志和巖心樣本之類的 其它現(xiàn)有地質(zhì)和地球物理數(shù)據(jù)產(chǎn)生以構(gòu)造電導(dǎo)率模型。
[0036] 該方法還包括：在S12,利用數(shù)值算法計(jì)算起始模型的響應(yīng)（例如，3D數(shù)值響應(yīng)）。 在一種實(shí)施例中，可以被用來計(jì)算起始模型的響應(yīng)的數(shù)值算法的例子包括在一維、二維或 三維中的有限差和有限元代碼。在一種實(shí)施例中，采集系統(tǒng)源16和傳感器或接收器陣列18 具有與用來采集現(xiàn)場時(shí)間推移數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集相同的幾何形狀。換句話說，源和接收器配 置（例如，信號的位置、朝向、振幅和/或相位）與用來采集現(xiàn)場時(shí)間推移數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集 系統(tǒng)的配置相同。
[0037] 該方法還包括：在S13,產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)"場景"模型，這些模型假定地下電磁屬性 將如何隨時(shí)間變化或者將如何在特定的時(shí)間不同。在一種實(shí)施例中，場景模型可以利用從 流模擬生成的數(shù)值數(shù)據(jù)產(chǎn)生。
[0038] 該方法還包括：在S14,利用與在計(jì)算起始模型的響應(yīng)時(shí)所應(yīng)用的相同的電磁數(shù) 值算法計(jì)算一個(gè)或多個(gè)場景模型的響應(yīng)。在一種實(shí)施例中，采集系統(tǒng)（源和接收器）幾何 形狀或配置（例如，信號的位置、朝向、振幅和/或相位）與用來采集時(shí)間推移現(xiàn)場數(shù)據(jù)的 現(xiàn)場采集幾何形狀或配置相同。
[0039] 該方法還包括：在S15,計(jì)算最大化起始模型的響應(yīng)與一個(gè)或多個(gè)場景模型的響 應(yīng)之差的合成孔徑參數(shù)的最優(yōu)集