專利名稱：海洋em勘探中的改進的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于從海洋電磁數據中去除空氣波的方法。特別地， 本發明涉及用于減少空氣波在基于海洋的多通道瞬態電磁(MTEM) 測量中的影響的技術。
背景技術：
多孔巖石充滿了流體。流體可是水、氣或油或所有這三者的混合。 地球中電流的流量是由這些巖石的電阻決定的，而巖石的電阻受充滿 的流體影響。例如，充滿鹽水的多孔巖石的電阻比充滿碳氫化合物的
同樣巖石的低得多。通過測量地質構造的電阻，可以:探測碳氫化合物。 因此，電阻測量可以在勘探階段實施以在鉆纟笨之前探測碳氫化合物。
已知多種用于測量地質構造電阻的技術，例如在WO 03/023452 中說明的時域電;茲技術，這里通過引用將其內容結合于本文。常規地， 時域電磁調查使用發射器以及一個或一個以上接收器。發射器可是電 源，即接地的雙極，或磁力源，即在導線線圏或多線圏中的電流。接 收器可以是用于測量電勢差的接地雙極，或用于測量磁場和/或-茲場時 間導數的導線線圈或多線圏或磁強計。發射的信號通常是由電源或磁 力源中電流的階躍變化形成，但可使用包括例如偽隨機二進制序列的 任何瞬態信號。測量可以在陸地上或水下環境中實施。
圖1示出用于瞬態電磁海洋勘測的典型裝備的視圖。這具有在海 底或海底附近的用于在兩個電極之間傳輸瞬態電流的具有中點xs的雙 極電流源。電流的時間函數可為電流的簡單的階躍變化或例如偽隨機 二進制序列等更復雜的信號。地水系統的響應通過在海底或海底附近 的一排雙極接收器測量，每個接收器特征在于它的中點位置xr以及測量電極對之間的電勢差。所有的電極大致上在同 一個垂直平面中。
在使用中，由圖1中的源產生的電石茲信號可以沿三條傳輸途徑到 接收器電極，該三條途徑是直接通過大地、直接通過水以及經由水通 過空氣并且再次返回通過水。由這個第三種途徑傳輸的信號被稱為空 氣波。在深水中，空氣波具有可被忽略的影響。相反在淺水中，通過 水傳輸的信號可忽略，但空氣波可具有顯著的影響并且從而使數據的 判讀變得困難。
發明內容
根據本發明的一個方面，提供了 一種用于從海洋電磁數據中去除
空氣波的影響的方法，此方法包括在水中提供源以及至少一個接收 器；測量在第一源-接收器間隔處的電磁響應；確定在其處大地響應 可忽略的源-接收器間隔處的縮放版空氣波響應；以及使用該縮放的 空氣波響應以確定在所述第 一間隔處測得的大地響應。確定該縮》文的 空氣波的步驟可包含測量或估計空氣波響應。
對于脈沖源電 流，玄 氣波響應在與水深相當大的間隔處大約以源 -接收器間隔的立方衰減，而直接通過大地傳播的分量的響應大約以 源-接收器間隔的五次方衰減。因此空氣波在非常大的偏移處在整個 響應中占主要。因此，通過在大的源-接收器間隔處(其處大地響應 可忽略)測量電^茲響應，可以確定在該源-接收器間隔處的空氣波的 測量。這是在第一源-接收器測量間隔處的空氣波響應的縮放版，并且 可以用于能夠從測量數據中去除空氣波和從而獲得在第一源-接收器 間隔處的大地響應更準確的測量。
^使用該縮》支的空氣波響應以確定大地響應可包含確定該縮^L的 空氣波響應楓0的反濾波器/的；將反濾波器/(0與測得的數據減f)進行 巻積以壓縮空氣波為脈沖；從對空氣波數據的巻積的結果中去除空氣 波脈沖以及將結果與縮放的確定的空氣波^0進行巻積以重新獲得沒 有空氣波的大地響應。
6優選地，源是電流雙極或磁力線圈。優選地，接收器是雙極接收 器或-茲力線圏。優選地，源和接收器被置于海底或海底附近。
電》茲測量是瞬態電;茲測量；即對該源處的輸入信號的響應必須在 測量完成前已基本上達到穩定狀態。
優選地，較大的源-接收器間隔大約是較短間隔的五倍或五倍以 上。理想地，兩個源-接收器間隔都是水深的至少五倍。
零。' ；、 。'曰 /'、、。、 、
根據本發明的另 一個方面，提供優選地在計算機可讀媒體或數據 載體上的計算機程序，用于從由至少一個源和至少一個接收器測得的 海洋電》茲數據中去除空氣波的影響，此計算機程序具有代碼或指令， 其用于使用在源-接收器間隔處(其處大地響應可忽略)的空氣波響應 以能夠去除在較小源-接收器間隔處測量中的空氣波響應，從而能夠確 定大i也響應。
優選地，較大間隔是較短間隔的大約五倍或五倍以上。
優選地，程序具有代碼或者指令，用于從較小間隔處的測量中減 去所確定的空氣波。
根據本發明的另一個方面，提供有使用水中的電磁源和至少一個 接收器以用于確定對電磁信號的大地響應的系統，該系統適用于測 量在第一源-接收器間隔處的電磁響應；確定在源-接收器間隔處(其 處大地響應是可忽略的)的空氣波響應或其縮放版，以及使用所確定 的空氣波響應以確定在所述第一間隔處測得的大地響應。
系統可適用于使用空氣波響應以確定大地響應，其包含獲得縮 放的空氣波響應飄0的反濾波器/的；將濾波器/(/)與在第一源-接收器 間隔處測得的響應進行巻積以提供包含空氣波脈沖的結果；從該巻積 的結果中去除空氣波脈沖，以及將剩余部分與確定的空氣波響應》0進行巻積以重新獲得在第 一源-接收器間隔處的沒有空氣波的大地響應。 系統可適用于通過測量或估計空氣波響應以確定大地響應。 較大間隔可以是較短間隔的大約五倍或五倍以上。兩個間隔都可
以是水深的至少五倍。
源可以是電流雙極或磁力線圈。接收器可以是雙極接收器或磁力 線圈。
源和接收器可以位于海底或在海底附近。
才艮據本發明的另一個方面，提供測量電;茲響應的方法，此方法包
括在水下放置電磁源和至少一個電磁接收器；從源發射電磁信號到 接收器，其中發射的信號包括大地分量和空氣波分量，以及接收器相 對于源放置使得測得的響應基本上取決于空氣波。
在本發明的任何方面，發射的信號可以是由電源或^ 茲力源中電流 的階躍變化形成，但可使用包括例如偽隨機二進制序列的任何瞬態信 號。
現在僅通過例子的方式以及參考
本發明的不同方面，其
中
圖2是圖1中系統的模型；
圖3示出對于圖2的設置的在2km處的脈沖響應，其中大地電阻 率是1歐姆米(ohm-m);圖3 (a)示出響應到9s，而圖3 (b)示 出它到ls;
圖4示出對于水下100m、 1歐姆米半空間的在10km偏移處的脈 沖響應，其中雙極源和接收器在海底；圖4 (a)示出響應到9s，而圖 4 (b)示出它到ls;
圖5示出對于2km偏移處測得的海洋脈沖響應、大地l永沖響應和 空氣波，以及圖6 (a)和(b)示出從圖3的脈沖響應中去除空氣波的結果。
具體實施例方式
本發明提供用于將空氣波的影響從淺水海洋電磁數據中去除的 方法。本發明使用圖2中的模型來說明，其中示出具有深度d和電阻 率A^的海水層，其位于同質的各向同性的半空間上面。雙4及源位于海 底并且計算在海底離該雙極源某偏移r處的接收器位置處的共線電 場。為了舉例說明，將假定水層是100m深并且具有0.3歐姆米(ohm-m) 的電阻率，并且該半空間具有1 ohm-m的電阻率。
圖3示出對于圖2的設置的在2km處的脈沖響應。圖3 (a)示 出響應到9s，而圖3 (b)示出它到ls。初始F走峰在0.008s處出現并 且具有1.82E-10V/m/s的幅值。這是空氣波。對于該峰這具有有限的 上升時間和長的拖尾。在大約0.45s處存在第二個寬得多的峰，其幅 值為2.4E-llV/m/s。這由大地響應引起。目的是要將空氣波和大地脈 沖響應分開。
在給定偏移處和對系統響應去巻積后，脈沖響應數據(其是因果 的)可以表達為
(1)
其中《御是空氣波，g(f)是大地脈沖響應，且豕抑=0。適合的去巻
禾只才支術例嘖口由 Wright, D.等在文章 Hydrocarbon detection and monitoring with a multichannel transient electromagnetic (MTEM) surveying (通過多通道瞬態電磁(MTEM)勘測的碳氫化合物探測和 監測)The Leading Edge, 21, 852-864中說明。
空氣波期望是最小相位的。由此這意味著沒有水的話，空氣波是 脈沖并且在水中的傳播效應一定是包含衰減指數的因子，其是最小相 位的。假定空氣波的估計WO，使得
一 a《f). ( 2 )
這是形狀的估計，但準確的空氣波幅值A未知。下一步必須獲得 濾波器/")，使得
其中星號代表巻積，以及爽O是脈沖函數
" (4) 如上述的aW以及因此的a( )期望是最小相。因此反/的是因果的、
可實現的和最小相位的；即僅對于t^)時它存在，并且具有有限幅值。 將濾波器/(《)與數據進行巻積得到
/《《)*濤》*/《《》*掘的+/(緊》*禱》=^殆)+ /坊、的. (5)
現在通過僅考慮tX),去除空氣波，使得
這個結果然后可以與浙O進行巻積
外〉*/0〉*=粉* s(/) ^ s(O. ( 7 )
這使作為測得的大地脈沖能夠重新獲得，但沒有空氣波。這是所 需要的，并且結果是未知的幅值因子A是不相關的。因此，僅通過估 計或測量的空氣波形狀，大地脈沖可以確定。
由于噪聲的存在，不能使用浙^的準確的反函數。重寫第一方程(1 ) 以包括噪聲
柳+ g(f) + "(0 ( 8 )
修正方程(2)以定義新的濾波器,的，使得
/,0)*擬)=^-r)， (9)其中"(f)是有限帶寬的脈沖(其積分是一)，例如雄)4exp(Hwy) 形式的高斯函數，其中a是接近數據中感興趣的最高頻率的頻率，并
且T是引入的時間延遲以使/!的是因果的。d的的積分是l。將這個濾
波器與數據進行巻積產生
,f《(f) *難)=,f舶* ia(f) + /s (《)* g的+ /:仍*
-械f 一 +/々)*柳+力(f) * 0)=力). (10)
選擇a的值盡可能大但不是如此大以使噪聲的高頻分量放大過 多。那么
對于I t I >3/a的值，d(t) 0 ( 11 )
當卜^^3/"時將函數y(0設為零，以得到紛〗。即
/,仍的近似反函數是a的，如方程(9)中定義的。
然后a( 〗與"f)進行巻積以得到 的)*勸)"的)* a (,) *洲+雄)* /) *
, 効g(《-f) + w(f —力.
(13)
除了已知的時間延遲i;之外，這是所期望的，加上噪聲。時間延 遲可以容易地去除。
空氣波的形狀可以通過查看與這個偏移相比大的并且其處大地 響應的衰減是比較高的偏移來估計。可以猜想空氣波的形狀隨著對于 l-D大地的超出一定偏移的偏移是不變的，并且假設是幾乎純的空氣 波可以被測量，如果偏移足夠大并且時間窗口受約束。這給出空氣波 形狀的估計，其根據上文說明的方法將能夠去除在測量源-接收器間隔 處的空氣波的影響。圖4示出對于在水下100m、 lohm-m的半空間的在10km偏移處 的脈沖響應，其中雙極源和接收器在海底。圖4 (a)示出響應到9s， 以及圖4 (b)示出它到ls。初始陡峰在0.008s處出現并且具有 1.46E-12V/m/s的幅值。沒有可識別的第二個峰。可以看到空氣波的峰 出現在與對于2km脈沖響應的完全相同的時間。
圖5示出對于2km偏移測量的海洋脈沖響應、大地脈沖響應和空 氣波。大地脈沖響應根據上述方案獲得；空氣波通過從海洋脈沖響應 中減去大地脈沖響應獲得。這個結果的品質的衡量是將重新獲得的脈 沖響應與解析函數進行比較在2km偏移處的lohm-m的半空間的脈 沖響應。圖6示出將空氣波從圖3所示的脈沖中去除的結果。這與對 于lohm-m的半空間的脈沖響應的解析函數非常相似。特別地這兩個 函數的峰的時間和幅值密切一致。
本發明提供非常簡單和有效的技術用于從測得的MTEM數據中 去除空氣波。這可以歸納如下使用在大的源-接收器間隔處的空氣波 估計空氣波的形狀和基于估計的空氣波確定濾波器/的。這個濾波器 然后與測得的數據減f)進行巻積。這結果是非常散亂的數據，但是在時 間t-T處存在陡峰。這是空氣波。然后切除空氣波峰。剩余數據通過 與縮放的空氣波《的進行巻積而返回到它的初始狀態。這個操作消除 了與濾波器/的進行巻積的影響。結果是原始數據，即沒有空氣波的 大地響應。
采集的數據可根據本發明使用任何適合的硬件或軟件處理。 技術人員會認識到對公開的方案的變動是可能的并且沒有偏離 本發明。因此上文具體的實施例僅用例子的方式進行說明，并且不是 為了限制。對于技術人員很明顯可做出很小的改動而不會顯著改變說 明的操作。
權利要求
1.一種在水中使用源以發射電磁信號到至少一個接收器以用于確定對所述電磁信號的大地響應的方法，所述方法包括使用在第一源-接收器間隔處測得的電磁響應；確定在其處大地響應可忽略的源-接收器間隔處的空氣波響應或其縮放版；以及使用所確定的空氣波響應以確定在所述第一間隔處測得的大地響應。
2. 如權利要求1所述的方法，其中使用所述空氣波響應以確定所述大地響應包含獲得所確定的空氣波響應5")的反濾波器/(/);將所述濾波器/W與在所述第一源-接收器間隔處測得的響應進行巻積以提供包含空氣波脈沖的結果；從該巻積的結果中去除所述空氣波脈沖，以及將剩余部分與所確定的空氣波響應楓f)進行巻積以重新獲得在所述第 一源-接收器間隔處的沒有空氣波的大地響應。
3. 如權利要求1-2中任一項所述的方法，其中確定的步驟包含測量或估計所述空氣波響應。
4. 如權利要求1-3中任一項所述的方法，其中確定所述空氣波響應包含估計它的形狀。
5. 如權利要求1-4中任一項所述的方法，其中較大間隔是較短間隔的大約五倍或五倍以上那么大。
6. 如權利要求1-5中任一項所述的方法，其中該兩個間隔都是水深的至少五倍那么大。
7. 如權利要求1-6中任一項所述的方法，其中較大間隔選擇成使得在所述接收器處測得的大地響應大致上為零。
8. 如權利要求1-7中任一項所述的方法，其中所述源是電流雙極或石茲力線圏。
9. 如權利要求1-8中任一項所述的方法，所述接收器是雙極接收器或石茲力線圏。
10. 如權利要求1-9中任一項所述的方法，其包括將所述源和接收器置于海底或海底附近。
11. 如權利要求1-10中任一項所述的方法，其包括在所述第一源-4妄收器間隔處測量電;茲響應。
12. —種在水中使用電-茲源和至少一個接收器以用于確定對電石茲信號的大地響應的系統，所述系統適用于測量在第一源-接收器間隔處的電磁響應；確定在其處大地響應是可忽略的源-接收器間隔處的空氣波響應或其縮放版，以及使用所確定的空氣波響應以確定在所述第一間隔處測得的大地響應。
13. 如權利要求12所述的系統，其適用于使用所述空氣波響應以確定所述大地響應，這包含獲得所確定的空氣波響應規f)的反濾波器/");將所述濾波器/W與在所述第一源-接收器間隔處測得的響應進行巻積以提供包含空氣波脈沖的結果；從該巻積的結果中去除所述空氣波脈沖以及將剩余部分與所確定的空氣波響應楓f)進行巻積以重新獲得在所述第 一源-接收器間隔處的沒有空氣波的大地響應。
14. 如權利要求12或13所述的系統，其適用于通過測量或估計所述空氣波響應以確定所述大i也響應。
15. 如權利要求12-14中任一項所述的系統，其中較大間隔是較短間隔的大約五倍或五倍以上。
16. 如權利要求12-15中任一項所述的系統，其中該兩個間隔都是水深的至少五倍。
17. 如權利要求12-16中任一項所述的系統，其中較大間隔選擇為使得在所述接收器處測得的大地響應大致上為零。
18. 如權利要求12-17中任一項所述的系統，其中所述源是電流雙極或;茲力線圈。
19. 如權利要求12-18中任一項所述的系統，其中所述接收器是雙極接收器或;茲力線圏。
20. 如權利要求12-19中任一項所述的系統，其中所述源和接收器被置于海底或海底附近。
21. —種用于處理通過至少一個源和至少一個接收器測得的海洋電^f茲數據以去除空氣波影響的、優選地在計算機可讀々某體或數據載體上的計算機程序和/或計算機程序產品和/或處理器，其中所述計算機程序/產品/處理器具有代碼或指令，其用于使用在其處大地響應是可忽略的源-接收器間隔處的空氣波響應以能夠去除在較短源-接收器間隔處的測量中的空氣波響應，^^而能夠確定大地響應。
22. 如權利要求21所述的計算機程序和/或處理器，其配置成以獲得在其處大地響應是可忽略的源-接收器間隔處的空氣波響應楓0的反濾波器/的；將所述濾波器/(0與在較短源-接收器間隔處測得的響應進行巻積以提供包含空氣波脈沖的結果；從該巻積的結果中去除所述空氣波脈沖，以及將剩余部分與所確定的空氣波響應^f)進行巻積以重新獲得在該較短源-接收器間隔處的沒有空氣波的大地響應。
23. 如權利要求21或22所述的計算機程序和/或處理器，具有代碼或指令，其用于估計在其處大地響應是可忽略的源-接收器間隔處的空氣波響應。
24. —種用于測量電磁響應的方法，其包括在水下放置電磁源和至少一個電》茲接收器；從所述源向所述接收器發射電^茲信號，其中所發射的信號包括大地分量和空氣波分量，并且所述接收器相對于所述源放置使得測得的響應大致上取決于空氣波。
全文摘要
用于從海洋電磁數據中去除空氣波影響的方法，其包括在水中提供電磁源和至少一個接收器；測量在第一源-接收器間隔處的電磁響應；確定在源-接收器間隔處(其處大地響應是可忽略的)的空氣波響應的縮放版，以及使用縮放的空氣波響應以確定在第一間隔處測得的大地響應。使用這個方法，可以實現大地響應的改進的估計。
文檔編號G01V3/12GK101688927SQ200880004684
公開日2010年3月31日 申請日期2008年2月11日 優先權日2007年2月12日
發明者A·M·焦爾科夫斯基 申請人:Mtem有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
