專利名稱：：在海洋電磁勘測中判斷地球垂直電各向異性的方法
技術領域：
：0002本發(fā)明一般涉及近海環(huán)境中受控源電磁勘測領域，其中受控電磁發(fā)射機被拖曳到海床上的電磁發(fā)射機上方或定位在海床上的電磁接收機之間，用于碳氫化合物的開采、開發(fā)、禾Q/或生產(chǎn)。具體地，本發(fā)明是用于判斷給定位置處用水平電流測量的地球電阻率和用垂直電流測量的電阻率之間的差值的方法。
背景技術：
：0003近海受控源電磁("CSEM")勘測的結果，如用授予Srnka的美國專利第6,603,313號以及2003年3月13日公開的美國專利公開第2003/0050759號(Srnka等人)揭示的方法所獲得的結果，已經(jīng)表明地球中的電阻率可很大程度上取決于這些測量采用的電流的方向。具體地，垂直電阻率可比水平電阻率大得多(兩倍或更多倍)，特別是在完好分層的巖石，如頁巖中，且可隨位置不同改變大小。該現(xiàn)象也稱為電各向異性，或本領域技術人員所謂的電垂直橫斷各向同性("EVTI")。地球電阻率也可按方位角改變(即，在羅盤方向)，但該各向異性效果似乎比碳氫化合物開采中感興趣的沉積盆地中EVTI的重要性小的多(即，大小要小得多)。0004EVTI的出現(xiàn)使在海床電磁接收機接收的信號失真，相對無EVTI時接收的信號，該接收機用在海洋CSEM勘測中以水平電偶極("HED")或水平磁偶極("HMD")受控源采集信號。該失真影響與儲集層的碳氫化合物的出現(xiàn)關聯(lián)的海洋CSEM電阻率異常的解釋。這樣的失真效果出現(xiàn)在測量的海床場的振幅和相位中，并隨頻率改變。這些失真可掩蓋碳氫化合物的出現(xiàn)(假陰性)或不正確地提示碳氫化合物的出現(xiàn)(假陽性)。這類失真在許多CSEM勘測中都觀察到。0005供碳氫化合物應用的海洋CSEM勘測已經(jīng)用HED受控源獲得，這是由于它們操作優(yōu)點和能量良好地耦合到地球中。(Chave等人，"ElectricalExplorationMethodsforSeafloor，，，ElectromagneticMethodsinAppliedGeophysics2，931—966，Soc.Expl.Geophysics,Tulsa(1991))。HED源在地球中產(chǎn)生垂直和水平電流。HMD源也產(chǎn)生垂直和水平電流，但到現(xiàn)在還沒有用于近海碳氫化合物應用，這是由于它們低功率和其他操作限制。垂直電偶極("VED")方法(Edwards等人，J.Geophys.Res.86B，11609—11615(1981))主要在地球中產(chǎn)生垂直電流，但比HED源效率低的多。垂直磁偶極("VMD")源基本僅產(chǎn)生水平地電流，且迄今還沒有用在海洋CSEM勘測中，這是由于操作上的缺點。在線(online)和離線(offline)("側向地(broadside)")水平平行海床電場(horizontalinlineseafloorelectricfield)(Ex)分量和交叉(crossline)(Ey)海床電場分量的測量是屬于結構研究的海洋CSEM勘測領域中公知的，該電場分量度量來自HED源的地球響應。0006本領域技術人員公知，地球電阻率可以是各向異性的。例如，參看Keller禾口Frischnecht,f7ec^rz.c5LZyf/et/oc/si/(e。p/y5"ics_Z尸j"0SjDecti/7g，33—39，Pergaraon(1966);Kaufmann禾口Keller,尸re17we/7cy朋t/7y,ie/"畫c/y，，257—284，Elsevier,N.Y.(1983);Negi等人，J/i^(9trop"'/Ceoe2e"ro邁a^77e^z'礎，Elsevier,N.Y.(1989);Zhdanov禾口Keller,GeoeJe"ricsJJ/et/zoo^(eop///57'csJEr/L/oraW朋，119—124，Elsevier,N.Y.(1994)。幾個作者教導了如何計算(建模)多種受控源的各向異性地球電響應。例如，參看，Chlamtac禾口Abranmovici，Geop/y^ics46，904—915(1981);Yin禾口Weidelt,"*sics級426—434(1999);Yin禾口Maurer，G卿/戸'cs66，1405—1416(2001)。而且，幾個作者討論了方位電各向異性的解釋(如，Watson禾口Barker,6"eo;力j^j'cs64，739—745(1999);禾口Linde和Peterson,Geop//si'cs砂，909—916(2004)。其他人討論了EVTI的解釋(Jupp和Vozoff，Geo;/y^.尸ros7ec";^25，460—470(1977);Edvards等人，Ge叩/;^ics必，566—576(1984);和Christensen，<feop/".尸rospectJ'/^^"，l一9(2000))使用多種受控源。Tompkins等人d/!fectof「erticaJ爿/7is"ropyo;#arj./e爿ctiKe6b"rcej57ec加鵬卵etj.canc/7>2Ke_r5^.(ms'，，EAGE第65屆年會，法國巴黎，摘要E025(2004))描述所收集的用于碳氫化合物應用的海洋CSEM數(shù)據(jù)中EVTI的幾個效果，其僅使用(海床)電場測量。0007Jupp和Vozoff(上面的引用)描述利用陸上CSEM和大地電磁(MT)數(shù)據(jù)來估計EVTI。他們使用僅在源線(sourceline)測量的零頻率(DC)受控源HED數(shù)據(jù)，且沒有討論海床或海床附近的近海應用的情形，這里電磁響應與陸上顯著不同。DC受控源電阻率數(shù)據(jù)是在沿源線的距離接地HED源多個距離處測量的水平靜態(tài)電場值，且對垂直和水平電阻率都敏感，如這里引用的參考文獻中討論的那樣。Jupp和Vozoff使用合成數(shù)據(jù)示出，EVTI可從僅對水平電阻率敏感的數(shù)據(jù)判斷，該電阻率與DCHED數(shù)據(jù)結合。MT數(shù)據(jù)僅對水平電阻率敏感，這在現(xiàn)有技術中是公知的。Jupp和Vozoff描述了一維反演算法，該算法使用DCHED和MT數(shù)據(jù)成功解決EVTI。0008定量地判斷EVTI影響的程度(如Chlamtec)的出版結果試圖用傳統(tǒng)CSEM數(shù)據(jù)這樣做，該數(shù)據(jù)是電場分量的海底測量，通常是水平分量。但它們都沒有提出特殊數(shù)據(jù)采集技術，如使用某些源和接收機組合，且其他電磁場分量，如Hz的測量和隨后的數(shù)據(jù)處理步驟結合從而評估EVTI。上面提到的出版物都沒有揭示垂直磁場(Hz)測量和電場測量結合的使用以便確定EVTI。然而，為了電磁勘探陸地，使用Hz數(shù)據(jù)是本領域公知的，例如使用大地電磁中Tipper值檢測3D結構(Kaufman禾口Keller,7%e飽卵""e仏rj'c#et/7od，483—484，Elsevier(1981))，或為電阻率深度探測使用在中央環(huán)感應(centralloopinduction)方法中垂直磁偶極(VMD)源中心收集的Hz數(shù)據(jù)(Zhdanov禾口Keller,Z/e(eoe_/ectrfcaJ#et/oo^Geo/7/75^.ca/￡^,tj.。/3，396—411，Elsevier(1994))。0009出版的文獻似乎都表明有用的陸上Hz響應可由深海水中近海Ez口向應取代(Berdichevsky等人，#ar_z."e"ee;6"eoe7ectrj'cs(俄文)，Nauka，Moscow(1989);Golubev禾口Zhdanov，Cb/7sorWLffl7/or￡7ectr0/a3卵etj'cj77g朋J//i/arsj'o"Ao/wa7j印ort，175—217，U.Utah(1998))。雖然CHeesman等人(Geop力^sj'cs5"么204—217(1987)給出對于HED海床源計算的離線Hz值，他們沒有揭示其與在線海床Ex，Ey或Ez信號結合使用，也沒有討論Hz用于判斷EVTI。
發(fā)明內(nèi)容0010在一個實施例中，本發(fā)明是計算機執(zhí)行的方法，其用來從近海環(huán)境中位于水底下面的地表下區(qū)域的電磁勘測判斷地球垂直電各向異性，所述的勘測使用電磁源和多個電磁接收機，所述方法包括(a)從勘測結果獲取在多個在線接收機位置和離線接收機位置的電磁場數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)包括僅對垂直電阻率敏感的電場分量，和僅對水平電阻率敏感的電場分量，其中"在線"和"離線"是相對電磁源位置的勘測線("源線")定義的(圖7中步驟71);(b)解Maxwell電磁場方程，以便獲取在地下區(qū)域中位置(x，y，z)處水平電阻率和垂直電阻率，使用勘測采集參數(shù)和測量的電磁場數(shù)據(jù)(步驟72);和(c)從計算的水平和垂直電阻率獲取位置(x，y，z)處的垂直電各向異性的測量值(步驟73)。0011本發(fā)明及其優(yōu)點將通過參考下面詳細說明及附圖得到更好的理解，其中圖1示出本發(fā)明一個實施例的勘測幾何構型；圖2示出用于發(fā)生示例EVTI響應的勘測幾何構型和電阻率模型；圖3A示出在線Ex振幅，而圖3B示出HED源和變化的EVTI值的Ex相位，其中分別對應圖2的模型有電阻層和無電阻層；圖4A示出在線Ez振幅，而圖4B示出HED源和變化的EVTI值的Ez相位，其中分別對應模型有電阻層和無電阻層；圖5A示出離線Hz振幅，而圖5B示出HED源和變化的EVTI值的Hz相位，其中分別對應模型有電阻層和無電阻層；圖6示出離線Hz(對于HED源)對變化的Ph值敏感而對EVTI不敏感;且圖7是流程圖，其示出本發(fā)明方法中的基本步驟。0012本發(fā)明將結合其優(yōu)選實施例說明。然而，在某種意義上來說，下面的詳細說明是針對本發(fā)明特定實施例或特定應用，其目的僅是為了說明而不能解釋為對本發(fā)明范疇的限制。相反，其涵蓋了所有可包括在由權利要求界定的本發(fā)明精神和范疇內(nèi)的替換，修改和等效物。具體實施例方式0013本發(fā)明是判斷電垂直橫向各向異性對受控源海洋電磁勘測數(shù)據(jù)的影響的方法。本發(fā)明需要為至少一個在線電磁場分量和至少一個離線分量測量的數(shù)據(jù)，具體分量的選擇取決于源的類型。本發(fā)明取決于實現(xiàn)某些電磁場分量主要或幾乎僅對垂直電阻率或水平電阻率敏感，而非對垂直或水平電阻率兩者都敏感，然而，其他電場分量對兩者都敏感。為了利用這些事實，CSEM源需要產(chǎn)生垂直和水平電流。采用兩類海洋CSEM源，HED和HMD。本發(fā)明規(guī)定這兩類源中每一類要求的特定的電磁場測量數(shù)據(jù)。0014HED源對于HED源，優(yōu)選獲得表示同時測量下列項的數(shù)據(jù)a)垂直磁場(Hz)，和電場(Ex)的水平平行(x)分量，或磁場(Hy)的交叉(y)分量中的一者(或兩者)，在對電磁源線葛—教的位置測量的所有響應；和下面在在—^位置測量的響應b)當前采用的垂直電場(Ez)響應，和水平平行或軸向(inline)電場(Ex)和交叉磁場(Hy)響應中的一者(或兩者)。0015HMD源對于HMD源，優(yōu)選獲得表示同時測量下列項的數(shù)據(jù)a)在錄垂直磁場(Hz)，和在^錄水平平行磁場(Hx)和在錄水平交叉電場(Ey)響應中的一者(或兩者)；以及b)離—錄垂直電場(Ez)響應，和/^鍵水平平行磁場(Hx)和離—遂水平交叉電場(Ey)響應中的一者(或兩者)。0016存在這兩個實施例的組合，其中HED和HMD源都被采用，要么同時要么依次，且對于每個源類型合適的海床電場和磁場響應都如上述那樣測量。0017在本發(fā)明的這些實施例中，使用HMD受控源，上面給出的數(shù)據(jù)采集要求的部分基本原理是Hz在線僅對水平電阻率敏感，而Ez離線僅對垂直電阻率敏感；然而，Hx和Ey在線和離線都受EVTI影響(即，受水平和垂直電阻率影響)。HMD響應可在迭代模型和下述反演方法中單獨使用，或它們可結合HED響應使用。0018類似地，在這些使用HED源的實施例中，部分基本原理是在線Ez數(shù)據(jù)僅對垂直電阻率敏感，而離線Hz數(shù)據(jù)僅對水平電阻率敏感，且在x二0處變?yōu)樽畲?；然而，所有在線和離線Ex和Hy數(shù)據(jù)含來自垂直和水平電阻率的響應。HED響應也可單獨使用或結合HMD響應使用。0019頻域或時域技術都可用于數(shù)據(jù)采集，處理，分析，和解釋。時域和頻域技術之間的選擇大體上由本領域技術人員所良好理解的操作考慮(如水深)決定。0020本發(fā)明要求的源、海床儀器、電場和磁場傳感器也是近海CSEM或大地電磁勘測領域技術人員公知的。0021圖1示出本發(fā)明可能的數(shù)據(jù)采集(勘測)幾何構型。在海表面或其下的船只1沿源線5拖動海床4附近的HED源2和/或HMD源3，并發(fā)射規(guī)定波形的電流?？商鎿Q地，服D和/或H腦源可以靜止方式設置在沿線5的每對單個在線海床電磁接收機6之間的海床附近或與其接觸，同時進行源波形發(fā)射。選擇使用連續(xù)拖動的和/或靜止源取決于多種操作勘測條件，但主要取決于電磁噪聲環(huán)境。源發(fā)生的和自然噪聲都隨水深度減小而增加，在淺水(通常150米或更小)中使用靜止源有利，因此可使用非常長的數(shù)據(jù)加和(疊加)時間，而沒有數(shù)據(jù)的橫向脫尾(lateralsmearing),從而抑制隨機噪聲。源波形發(fā)射可由多種合適持續(xù)時間的波形組成，如在Lu等人的PCT專利公開W02005/117326中描述的波形，或更一般地在兩個前面提到的Srnka專利公開中描述的那樣。離線接收機7記錄由于某些源激發(fā)導致的地球電磁響應，同時與由在線接收機6測量的響應一起記錄。源線，在線接收機，和離線接收機設置在地球內(nèi)地下地質(zhì)構造(geologicformation)8上或其附近的海床上，該區(qū)域已經(jīng)被識別為可能的碳氫化合物儲集層或其他資源。海床接收機設置在距離服D或HMD源的多個距離處，使用一致的或不一致的接收機間間隔(或兩種方式都采用)，如從預期的海床響應的預勘測模型或通過操縱限制判斷的一樣，這被本領域技術人員良好理解。通常，接收機的平行(inline)和交叉間隔在500米到5000米之間。0022借助上述獲得的電磁數(shù)據(jù)，本發(fā)明允許使用一個或多個數(shù)據(jù)分析和解釋方法，判斷勘測的每個在線和離線接收機組合包圍的區(qū)域中的EVTI值。任何EVTI提供的量，深度，和橫向分布是從可變勘測頻率的水平和離線場響應的分析判斷的；最高頻率判斷最淺深度的EVTI(從海床開始并向下延伸近似一個EM趨膚深度)，而最低頻率提供有效透射從最淺深度到最大深度的積分的EVTI影響(近似散射EM波長的一半，或n(pi)倍電磁趨膚深度)。該判斷允許從海床CSEM數(shù)據(jù)中除去或解決EVTI影響，以便可執(zhí)行精確預測儲集層電阻率(即，掩埋目標儲集層的電阻率)。0023本發(fā)明方法中應用至平行和離線電場和磁場數(shù)據(jù)的單個數(shù)據(jù)處理步驟是近海CSEM勘測領域技術人員使用的標準程序。0024本發(fā)明數(shù)據(jù)分析和解釋方法包括但不限于四個互補方法(1)用各向同性地球計算算法在數(shù)字計算機上迭代1D，2D禾口/或3D正演模型，對包括在這里提及的參考文獻的領域中技術人員來說是公知的，其中實際數(shù)據(jù)(振幅和/或相位)與模型響應比較(振幅和/或相位)，且隨后調(diào)整模型以便匹配實際場數(shù)據(jù)和模型的響應。在該各向同性解釋方法中，如果要使用HED數(shù)據(jù)，則用垂直電阻率對在線響應建模，且離線響應用水平電阻率建模，而如果使用HMD數(shù)據(jù)則相反(看下面的表l)。垂直電阻率模型的迭代調(diào)整是通過比較EM場分量的測量數(shù)據(jù)，其優(yōu)選僅對，至少主要對垂直電阻率敏感，且相應地，水平電阻率模型也相應處理。這里，使用離線數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)優(yōu)選來自嚴格側向源(即，在圖1中x=0處)的接收機。在線到離線模型結果的比率(電阻率對深度z和位置x，y)然后提供作為深度和位置函數(shù)的EVTI的近似值。(2)用包括EVTI的各向異性地球計算算法在數(shù)字計算機上迭代1D，2D和/或3D正演模型，對包括前面提到的Yin和Maurer的文章的領域中技術人員來說是公知的，其中實際數(shù)據(jù)(振幅和/或相位)與模型響應比較(振幅和/或相位)，且隨后調(diào)整模型以便匹配實際場數(shù)據(jù)和模型的響應。在該各向異性解釋方法中，在線和離線響應是用垂直和水平電阻率估計同時建模的。最終模型解然后包含作為深度和橫向位置函數(shù)的EVTI值(量)。(3)數(shù)字計算機上用各向同性電阻率算法的自動1D，2D，禾口/或3D數(shù)學反演(成像)是本領域技術人員公知的(例如參看，Newman等人，7Aree"j./z7e;7s^.o;7a7^fi7ect2X)鵬^7etics1(OristaglioandSpies,eds.)Soc.Expl.Ge叩hysicists，Tulsa，299—321(1999))。在各向同性反演方法的一個實施例中，對于HED源Ex在線和Ez在線(或對于HMD源Hx在線和Hy離線)，和HED源的離線Hz(或對于HMD源的Hz在線)被分別輸入到反演程序，然后該程序用數(shù)值優(yōu)化算法獨立求解量，深度，和水平和垂直電阻率的橫向分布，該水平和垂直電阻率的電磁響應最好地匹配觀察到的海床數(shù)據(jù)。然后通過形成每個深度和位置處反演的垂直電阻率對水平電阻率的比率求得EVTI。對于各向同性正演模型，關鍵是一個反演解使用電磁場數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)對垂直電阻率更敏感，同時其他反演解使用對水平電阻率更敏感的數(shù)據(jù)。(4)使用各向異性ID電阻率算法的數(shù)字計算機上的自動數(shù)學反演(成像)程序(例如，參看前面提到的Tompkins等人的文章)，和本領域技術人員開發(fā)的2D及3D頻域和時域有限差分算法的各向異性擴展(例如，參看Weiss等人，6"—"ic"7，1104—1114(2002);和Weiss等人，戸.c"5，922—930(2003))。在該各向異性反演法中，在線和離線響應被聯(lián)合輸入到反演程序中，然后使用數(shù)值優(yōu)化算法求解量，深度，和水平和垂直電阻率的橫向分布，該水平和垂直電阻率的電磁響應最好地匹配觀察到的海床數(shù)據(jù)。0025各向同性方法要求兩個獨立計算機運行迭代正演模型程序或反演程序。一個運行涉及至少一個電磁場分量的數(shù)據(jù)，該電磁場分量優(yōu)選僅，至少主要僅對水平電阻率敏感，且輸出是水平電阻率數(shù)據(jù)量。另一個運行涉及至少一個EM場分量的數(shù)據(jù)，該EM場分量優(yōu)選僅，至少主要僅對垂直電阻率敏感，且輸出是垂直電阻率數(shù)據(jù)量。各向異性方法輸入所有數(shù)據(jù)至單個運行中。該數(shù)據(jù)可以是對垂直和水平電阻率都敏感的場分量的數(shù)據(jù)；然而，如果數(shù)據(jù)包括僅對垂直電阻率敏感的分量和僅對水平電阻率敏感的另一個分量，則該方法效果更好。因此，一個方法的優(yōu)選電磁數(shù)據(jù)集將是對所有方法(對于給定源類型)優(yōu)選的集合。表1列出對于HED和HMD源類型，并且對于在線和離線接收機位置，對垂直電阻率Pv和水平電阻率PH的敏感度，和對兩者的敏感度。(優(yōu)選的離線數(shù)據(jù)來自側向源的位置。)本發(fā)明最感興趣的表1中的項是數(shù)據(jù)至少主要取決于PV或PH的項。從表1和本方法前面的描述中可以看到，本發(fā)明所有優(yōu)選實施例要求至少一個EM場分量的在線測量值和至少一個EM場分量的離線測量值。額外的數(shù)據(jù)提供預期的數(shù)據(jù)冗余的好處。在表1中，對Pv或PH標注"僅"的敏感度采用平層地球模型，且必須認識到實際情形，如敏感度將不會如此單純。還必須認識到，表1應用于近海環(huán)境。對于陸上應用，表1將顯著改變。海洋CSEM數(shù)據(jù)一EVTI響應<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表l0026本領域技術人員將很容易認識到所有上述方法，無論各向同性或各向異性，正演模型或反演模型，涉及通過計算機輔助數(shù)值方法解Maxwell電磁場方程。如果源采集參數(shù)，以及背景電阻率(鹽水等)，和至少兩個EM場分量的測量數(shù)據(jù)都是已知的，則唯一未知的是目標電阻率，而其可求解出。0027迭代正演模型方法通常是計算機執(zhí)行的，但通常要求手動引導的。數(shù)據(jù)解釋器通常輸入己知或估計的電阻率參數(shù)至開始深度模型。這樣的模型可包括其他參數(shù)，如海水深度，水電阻率及其垂直梯度，空氣的電阻率，和基于現(xiàn)有知識(如，來自類似區(qū)域的測井曲線)的地球電阻率的第一次猜測值，相關數(shù)據(jù)(如，通過統(tǒng)計關系轉換為電阻率的地震速率)，和該技術中一般經(jīng)驗知識。通常選擇一致的背景電阻率值。初始電阻率模型的主要影響是加速或延遲收斂。然后，對于所選輸入值，該模型在計算機上用解Maxwell方程的算法運行，且作為結果，為對應于實際數(shù)據(jù)的勘測配置獲取合成數(shù)據(jù)。然后解釋器基于可獲得的預期響應的知識，比較幾個位置的合成數(shù)據(jù)和實際數(shù)據(jù)，并修正模型中的電阻率以便使合成數(shù)據(jù)更接近實際數(shù)據(jù)。該過程通常被重復多次直到滿足解釋器設定的標準，即最終電阻率一深度模型的合成數(shù)據(jù)匹配某些接受邊界內(nèi)的實際數(shù)據(jù)。如果過程是不收斂的，則通常意味著地質(zhì)復雜，要求更多頻率，源一接收機距離，和E或H分量需要被檢査，或測量的數(shù)據(jù)由于某種原因有錯誤。0028在反演方法中，數(shù)據(jù)解釋器用已知值(海水，空氣等)和地球電阻率的起始猜測值建立起始電阻率深度模型，該地球電阻率的起始猜測值通常被當作是一致的和經(jīng)驗判斷及附近值的區(qū)域的代表，如上面正演模型方法描述的那樣。然后實際數(shù)據(jù)被輸入到計算機算法和起始電阻率模型中，且算法通過解Maxwell方程發(fā)生合成數(shù)據(jù)，這通常是通過本領域公知的數(shù)值迭代方法實現(xiàn)的。在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，算法使用數(shù)學技巧，如實際數(shù)據(jù)和合成數(shù)據(jù)之間差中獲得的梯度，從而發(fā)現(xiàn)模型中的變化，這將導致在程序的下一次迭代中最小化實際數(shù)據(jù)和合成數(shù)據(jù)之間的失配。計算機算法比人工解釋能夠處理更復雜的數(shù)據(jù)和模型，并被允許繼續(xù)操作其內(nèi)部迭代程序直到實際數(shù)據(jù)和合成數(shù)據(jù)之間失配達到某個預設的小值。此時，數(shù)學結果收斂到最優(yōu)解，該解對應于最終電阻率一深度模型，其最好地表示包括所出現(xiàn)的任何碳氫化合物的實際地球電阻率結構。0029本發(fā)明的用戶可能選擇這樣的實施例，例如其中使用了這里描述的迭代模型和頻域中反演，但限制在各向異性計算機程序和算法中，從而提供EVTI結果交叉檢驗從而更好地包括解釋器的地質(zhì)知識。例如，所選數(shù)據(jù)可能已經(jīng)用HED受控源獲取，該HED源要么在海床附近(優(yōu)選在25和50米之間)被拖動，或設置在沿源線的連續(xù)海床接收機對之間海床上靜止位置。在這樣的情形中，僅需要在線Ex和Ez電場響應，其僅利用離線Hz響應在多個在線和離線范圍同時測量，對于300000安培一米的HED強度(偶極矩)，對于在線，該范圍通常在零(0)至lj12000米之間，對于離線，該范圍通常在一(1)到8000米之間。本領域技術人員將理解，對于這些響應測量，在線和交叉(離線)范圍，即，源一接收機距離的選擇，取決于勘測中所用的源強度和頻率，而源強度和頻率又取決于地球預期的水平和垂直電阻率和到感興趣目標的深度。0030對于僅對水平電阻率敏感的場分量測量，表1中各項的替換以被動源電磁測量形式存在。測量無人工操作源中電磁響應是已知技術，即所謂的大地電磁("MT")勘測。公開的出版物揭示了如何用被動源海洋大地電磁("醒T")方法測量海床下地球電阻率(Constable等人，6^叩/j^icsd，816—825(1998);Hoversten等人，(e叩//sj-"65，1476—1488(2000))。大地電磁的能量源是地球環(huán)境磁場的自然波動，主要是由于電離層波動和閃光。MMT測量通常被限制在水平電場和磁場(Ex，Ey，Hx，Hy)，雖然垂直電場(Ez)數(shù)據(jù)有時對估計地理結構的橫向變化有用(Zhdanov和Wan，"r力ree-G^ze/7sio/7aJ/zari/e鵬卵eZ:ote27urj'cs1/"orpetnx/e鵬e邵7oratio/"，SEG2003AnnualMeetingExpandedAbstracts,537—540(2003))。這些數(shù)據(jù)的分析產(chǎn)生幾乎完全限制在水平電阻率的信息。例子0031代替本發(fā)明要求的實際CSEM數(shù)據(jù)類型和組合，采用本領域技術人員公知的1D方法的數(shù)值計算這里被用來示例說明了本發(fā)明利用的EVTI響應。圖2示出用于該模型計算CSEM響應數(shù)據(jù)的勘測幾何構型。該例子使用3000米海水深度和掩埋在海床4下面1000米處的50米厚，模擬的碳氫化合物儲集層9。圖3A和3B示出HED源歸一化的(即，長度一米和一安培電流的單位偶極響應)在線Ex海床場振幅計算的變化，其單位為伏特/米(圖3A)，和由振幅變化的EVTI(1:l到5:1EVTI比率pv:ph，其中Pv是垂直電阻率，Ph是水平電阻率)引起的絕對相位(圖3B)，對于0.25赫茲的正弦源頻率，對應于圖2中的勘測幾何構型和地球參數(shù)。通常在地球中碳氫化合物層上面和下面發(fā)現(xiàn)各向異性，且如果，例如儲集層是高度分層的，也可在碳氫化合物層內(nèi)發(fā)現(xiàn)。但除非碳氫化合物層足夠厚從而被電磁數(shù)據(jù)解析，否則其EVTI影響在模型數(shù)據(jù)中不足以大到重要，且因此儲集層(reservoir)可假定對這些模擬具有各向同性電阻率。HED在x方向上對齊(有時稱為XED源)。(通常在MCSEM操作中將基本是長線的HED源與其被拖動的方向對齊，，這是在被連接到一端的纜繩拖動時自然采用的取向。)對于該計算，水平電阻率Ph被設定為l.Oohm-m(下面圖6中示出的某些情形例外)。水平軸是沿源線的距離x,該距離是根據(jù)移動源距離特定在線接收機的距離測量的，即，一個沿源拖動線5設置的接收機6(參看圖1)。本領域技術人員將理解，輸入?yún)?shù)的其他值可同樣良好地用在該說明中。儲集層9被假定電阻率為100ohm—ra(電各向同性，EVTI二l)。6個曲線顯示儲集層9有或無，和對于過載EVTI和無過載EVTI的變化值時的多個情形中海床接收機響應。在圖3A-B到4A-B的所有圖中，按下面的準則，標識號的第二位表示EVTI值和模型中是否出現(xiàn)儲集層("WR")或未出現(xiàn)("NR"):1表示EVTI=pV/pH=1，WR;2表示EVTI二2，WR;3表示EVTI二5，WR;4表示EVTI二1，NR;5表示EVTI=2，服；禾卩6表示EVTI二5，NR。(ph固定為單位值，Pv以ohm-m為單位時，EVTI數(shù)值相同)?？梢钥吹诫S著EVTI影響增加，目標層的有無的差逐漸減小，這說明對本發(fā)明的需要。0032圖4A和4B示出在線Ez響應的同樣的計算。這些圖(3A-B和4A-B)表明無各向異性(EVTI二1，或Pv/ph=l:1)的WR響應，對于碳氫化合物填充的儲集層，即曲線31和41被EVTI=2和EVTI=5的情形中無儲集層的NR響應包括，即分別被曲線35—36和45—46包括。本領域技術人員將易于從圖3A-B和4A-B中看出，作為掩埋的碳氫化合物儲集層響應的指示的在線Ex和/或Ez響應的分析和解釋，可容易變成源自約為3到4的EVTI值且無儲集層出現(xiàn)的假陽性指示。0033與圖3A-B和圖4A-B所示的響應對比，圖5A和5B示出對于這些相同EVTI范圍和圖2中給出的勘測幾何構型的離線Hz海床振幅(單位為安培/米)和相位響應，位置直接從HED源側向(x二0)。水平軸是垂直于源線的距離y。雖然圖2僅示出一行離線接收機，模型計算是為幾個y值處接收機執(zhí)行的。在圖5A-B中所有這些響應曲線彼此交疊，除了圖5B中曲線56(EVTI二5，NR)，其偏離反應對于最大EVTI(5:1)的小相位影響，這是由于不含模型化的碳氫化合物的電各向同性儲集層("NR")的出現(xiàn)。該小相位影響在沒有該層時消失(即，EVTI也為5:1)。0034圖5A-B示例說明了Hz離線對EVTI不敏感，與表1中項一致，從而實現(xiàn)對于HED源離線Hz僅取決于Ph。圖6示出對于圖2中勘測構型的x二O處的Hz的計算，但現(xiàn)在對于三個情形61，62，和63，這里水平電阻率Ph的值分別為1.0，2.0和5.0ohm-m，且掩埋層己經(jīng)除去。曲線61實際是三個虛擬疊加的曲線。由61表示的這三個情形是pv二1，2和5ohm-m，ph保持恒定為1ohm-m。曲線62是模擬結果，ph=Pv=2ohm-m，而曲線63對應ph=Pv=5ohm-m。0035從圖6中可明顯看出，Hz離線對ph的變化值敏感而對EVTI不敏感。因此，Hz離線的測量可用迭代模型或反演獨立判斷ph，如這里所述?？梢宰⒁獾?，僅從離線Hz數(shù)據(jù)獲取的ph結果可用來識別電阻異常。這樣的數(shù)據(jù)受EVTI影響。然而，僅ph信息，或僅pv信息對于唯一識別感興趣的異常不夠的。進一步可以注意到，對于變化的EVTI，在線Ez測量將產(chǎn)生(未示出)類似于圖5A-B的結果。這在圖4A-B中看不到，因為這些例子的計算通過保持ph恒定pv變化而獲得不同的EVTI值。如果pv保持恒定，而ph變化，則圖4A-B將示出所有6個虛擬疊加的參數(shù)曲線，如圖5A-B所示。(在線Ez僅對pv敏感(對于HED源)；參看表1。)0036前面的描述旨在本發(fā)明特定實施例，目的是為了說明它們。然而，對本領域技術人員來說顯然，對這里描述的實施例可做出許多修改和變化。所有這些修改和變化都在權利要求界定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。權利要求1.一種計算機執(zhí)行的方法，其用于從近海環(huán)境中位于水底下地下區(qū)域的電磁勘測判斷地球垂直電各向異性，所述勘測使用電磁源和多個電磁接收機，所述方法包括(a)從所述勘測結果獲取多個在線和離線接收機位置處的電磁場數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)包括至少主要對垂直電阻率敏感的場分量和至少主要對水平電阻率敏感的場分量，其中“在線”和“離線”是相對于電磁源位置的勘測線(“源線”)定義的；(b)利用勘測采集參數(shù)和所測量的電磁場數(shù)據(jù)，解Maxwell電磁場方程以獲得在所述地下區(qū)域中(x，y，z)位置處水平電阻率和垂直電阻率；和(c)從所計算的水平和垂直電阻率獲取位置(x，y，z)處垂直電各向異性的測量值。2.如權利要求1所述的方法，其中所述位置(x，y，z)是所述地下區(qū)域的子區(qū)域代表，所述子區(qū)域含一對接收機位置，一個在線一個離線。3.如權利要求2所述的方法，其中為對應于每個在線和離線接收機對的子區(qū)域重復所述垂直電各向異性判斷。4.如權利要求l所述的方法，其中所述垂直電各向異性判斷的深度z受所述勘測源頻譜中頻率趨膚深度限制。5.如權利要求2所述的方法，其中所述離線接收機位于所述在線接收機側向(同一x坐標，其中所述源線定義x方向)。6.如權利要求l所述的方法，其中所述垂直電各向異性的測量值是所述垂直電阻率除以所述水平電阻率。7.如權利要求5所述的方法，其中兩個接收機位置的所述電磁場數(shù)據(jù)包括同時測量并且以位于這兩個接收機相同x位置處的源測量的數(shù)據(jù)。8.如權利要求l所述的方法，其中所述電磁源是水平電偶極。9.如權利要求8所述的方法，其中所述至少主要對垂直電阻率敏感的場分量是在線Ez，而所述至少主要對水平電阻率敏感的場分量是離線Hz。10.如權利要求l所述的方法，其中所述電磁源是水平磁偶極。11.如權利要求10所述的方法，其中所述至少主要對垂直電阻率敏感的場分量是離線Ez，而所述至少主要對水平電阻率敏感的場分量是在線Hz。12.如權利要求l所述的方法，其中所述電磁數(shù)據(jù)包括Hz數(shù)據(jù)，其中z表示所述垂直方向。13.如權利要求1所述的方法，其中利用地下區(qū)域及其上方的空間的假定的電阻率模型求解所述電磁場方程獲取電磁場分量值，比較場分量的計算值和測量值，調(diào)整所述模型電阻率值以補償任意差值，并重復該過程直到在預定標準內(nèi)獲得一致。14.如權利要求13所述的方法，其中所述模型是各向同性(與電流方向無關的電阻率)，且該模型每次迭代運行兩次，一次假定只有水平電阻率(垂直電阻率二0)，一次假定只有垂直電阻率(水平電阻率=0)。15.如權利要求14所述的方法，其中所述電磁源是水平電偶極，且假定只有垂直電阻率的模型是利用在線Ez數(shù)據(jù)運行的，而假定只有水平電阻率的模型是利用離線Hz數(shù)據(jù)運行的。16.如權利要求14所述的方法，其中所述電磁源是水平磁偶極，且假定只有垂直電阻率的模型是利用離線Ez數(shù)據(jù)運行的，而假定只有水平電阻率的模型是利用在線Hz數(shù)據(jù)運行的。17.如權利要求13所述的方法，其中所述模型是各向異性的(電阻率取決于電流方向)，而所述模型每次迭代運行一次。18.如權利要求1所述的方法，其中利用所測量的場響應作為已知量求解所述電磁場方程，并通過迭代數(shù)值方法反演場方程從而收斂到所述地下區(qū)域的電阻率模型上。19.如權利要求18所述的方法，其中所述電阻率模型被假定是各向同性的。20.如權利要求18所述的方法，其中所述電阻率模型被假定是各向異性的。21.如權利要求18所述的方法，其中所述電磁源是水平電偶極，而所述電磁場數(shù)據(jù)包括在線Ez和離線Hz數(shù)據(jù)。22.如權利要求18所述的方法，其中所述電磁源是水平磁偶極，且所述電磁數(shù)據(jù)包括在線Hz數(shù)據(jù)和離線Ez數(shù)據(jù)。23.如權利要求1所述的方法，其中為對水平電阻率敏感的分量獲取所述大地電磁數(shù)據(jù)(利用轉向或移出接收機接收范圍的電磁源采集的數(shù)據(jù))。全文摘要判斷地球垂直電各向異性的海洋方法使用近海電磁勘測測量(1)。該方法要求在線和離線數(shù)據(jù)并包括至少主要對垂直電阻率敏感的至少一個電磁場分量，和至少主要對水平電阻率敏感的另一分量(4)。使用水平電偶極源，在線Ez和離線Hz測量是優(yōu)選的。對于水平磁偶極源，在線Hz和離線Ez是優(yōu)選的。大地電磁數(shù)據(jù)可由僅對水平電阻率敏感的受控源數(shù)據(jù)替代。Maxwell方程是用正演模型求解的，或用各向同性或各向異性的地表電阻率模型通過反演求解。文檔編號G06F19/00GK101194262SQ200680020651公開日2008年6月4日申請日期2006年5月8日優(yōu)先權日2005年6月9日發(fā)明者L·J·司爾恩卡,O·M·布爾帝茲,呂新友申請人:埃克森美孚上游研究公司