油气藏上方激电谱的野外观测试验结果及分析

在准噶尔盆地BKQ油田实施了一条剖面的频率域激发极化法的资料采集.设计测线穿过2口开发井(一口油井,一口干井).野外观测采用变型的偶极-偶极装置.在资料处理过程中,采用重整化谱参数相位交错拟合法分离激电谱和电磁谱.试验结果表明,油气藏上方存在明显高于正常地层的激发极化异常,激电谱相位、视极化率和零频电阻率均呈相对高值.试验也观测到视电阻率的静位移现象.     

由MT资料反演真谱参数的基本原理

常规的大地电磁测深反演方法没有考虑岩矿石激电效应。基于岩矿石激电响应的Dias新模型,分别计算了3层模型的中间层在有极化与无极化2种情况下的视电阻率和相位曲线。结果表明,2种情况下的视电阻率和相位曲线在高频段和低频段基本上重叠,而在中频段有明显的差异。进而研究了从大地电磁测深复视电阻率资料反演地层的真谱参数的方法,推导了层状模型反演的基本公式并给出了相应的具体反演算法。该算法能从MT资料中提取激电谱参数,为解释提供更多的依据。     

有效的一维MT直接反演新方法

在大地电磁测深方法中,视电阻率反映在给定频率处穿透深度范围内的平均电阻率,不同频率的电磁波,其穿透深度不同。据此,利用等效电阻率的概念,设计了一个由视电阻率曲线直接计算地层电阻率的算法。该算法首先依据最高频率点的视电阻率确定表层电阻率并估算其厚度;然后由高频的视电阻率确定相应的并联等效层的电阻率和厚度;之后再由第一层的电阻率及厚度和等效层的电阻率及厚度计算第二层的电阻率及厚度;依次类推,从上到下计算出各电性层的参数。该算法不需要初始模型,也不必进行数据拟合。对不同模型的理论数据的反演均表明该方法在划分电性层时很有效,反演结果与实际模型对应较好。     

大地电磁激电效应油气检测试验

柴达木盆地A气田主要产气层段因与其上、下段电性差异大,呈现明显的高电阻率特征,应用大地电磁测深方法能够反映这种电性变化。但影响地层电阻率升高的因素较多,通常应用大地电磁测深也不能准确确定引起高电阻率异常的原因。为此,本文开展大地电磁激电效应试验。结合试验区的地质目标,在电磁法中引入频谱激电法中的柯尔—柯尔模型模拟大地激发极化特性,提取激发极化信息。试验结果表明,气田区呈现高电阻率、高极化异常模式,由此可利用极化异常对高电阻率异常的含油气性进行检测评价,有可能指示油气的存在。     

时频电磁法含油气有利区预测在T盆地的应用

储层含油层段与非含油层段的电阻率、极化率等电性差异一般较大,时频电磁勘探通过大功率人工场源激发电磁场,直接探测油气藏引起的电阻率和极化率异常,达到检测和评价含油气有利目标的目的。通过在T盆地不同阶段不同油气目标的应用分析,发现不同类型油气藏具有不同的极化异常特征。该技术在T盆地的有利目标预测结果已被多口井验证,与实钻吻合率达68%以上。文中还总结了时频电磁勘探方法的适应性与局限性。     

复视电阻率（CR）法在油气预测中的应用

在准噶尔盆地CE油田的上方存在明显的极化异常,其极化率大于10%,电磁相位大干2.0MRI),但电阻率值普遍小于8.0Ω·m,故在该油田的周边地带实施了用于油气田勘探和预测的复视电阻率(CR)法。野外观测采用偶极-偶极装置,资料处理采用一种新的激电异常和电磁感应耦合效应的分离技术——基于柯尔-柯尔(Cole-Cole)模型和布朗(Brown)模型乘法组合的重整化谱参数相位交错拟合法。试验结果表明,CR法可以精细刻画勘探设计中预定深度范围内的激电异常纵、横向变化特征,为井位设计提供了可靠的地球物理依据。预测的激电异常也为随后的钻探所证实。     

大地电磁法分辨力的模拟分析

对大地电磁测深方法探测油气藏的能力进行了研究,建立了同深度同规模条件下低阻背斜油气藏与高低阻互层背斜油气藏2种不同的储层模型,利用数值模拟的方法,计算这2种模型的大地电磁测深响应,获得理论计算的视电阻率资料井分析2种模型之间的异常差异。数值模拟结果表明,2种模型的理论响应之间存在6％的相对偏差,异常偏差大于实际观测的噪声水平,能被大地电磁观测仪器有效观测到,表明该方法具有比较高的分辨能力,能用于识别不同类型储层的油气藏。     

等效介质理论激电模型频率相关系数的影响因素

本文基于广义等效介质理论激电（GEMTIP）模型，通过分析岩矿石中含有多种不同极化颗粒时，其复电阻率随频率的变化特征，进而分析频率相关系数的主要影响因素。结果表明，岩石中所含极化颗粒的形状、尺寸不完全相同时，随着它们变化范围的扩大，岩矿石复电阻率频谱曲线变得平缓、频率相关系数变小；岩矿石含有极化特性相差较大的多种极化颗粒时，其频率相关系数也变小；岩石内极化颗粒的极化特性相差不大时，频率相关系数主要反映岩石内矿物颗粒的形状和尺寸的变化。这些认识对于根据频率相关系数值的相对大小进行异常划分，并按结构区分引起激电异常的极化体具有重要的指导意义。     

赤道向频率域电磁测深三维电磁模拟技术研究

利用体积分方程和并矢格林函数理论对赤道向频率域电磁测深法三维问题进行正演模拟。对该算法的精度进行了讨论。三维异常体的存在,对频率域电磁测深法视电阻率曲线形态和拟断面图分布特征的影响,依据异常体与围岩的导电性差异不同有其特殊的规律性。选择测量电极中心作为记录点,既能使正演计算的视电阻率响应在异常体上方获得最大异常,又能使正演计算的拟断面图的异常分布与异常体之间有很好的对应关系。     

水域MT勘探电磁信号分离采集的视电阻率计算

在水域进行大地电磁测深勘探中,因接收磁信号的探头难以在水底精确布设,只能布设在岸上,因而必须电、磁信号分离采集,这势必导致接收的电、磁信号不在同一界面上,由此计算出的视电阻率和阻抗相位需要进行校正。本文通过层状介质不同界面上电磁场及阻抗间的关系,推导出了将实测资料改正到水面或水底的视电阻率和阻抗相位的计算公式。经理论模型试验和实测资料应用,证实所述改正方法的正确性。     

阵列侧向测井曲线极化角影响因素研究

侧向类测井电阻率曲线的极化角对地质构造的解释、地层界面的判断有很大帮助,但也会导致电阻率曲线失真且产生假薄层特征,因此通过正演计算明确影响极化角的因素可以提高油气层评价的准确性。运用三维有限元法建立了层状介质模型,探讨了围岩电阻率、钻井液电阻率、侵入带特性、仪器特性、层厚、井径和井斜角等因素对阵列侧向测井曲线极化角的影响。正演计算表明,目的层电阻率与围岩电阻率的比值大于4时,极化角更加尖锐且幅值急剧增加;钻井液电阻率主要影响极化角的形态,钻井液电阻率越大极化角越尖锐;侵入带对极化角的影响较复杂,要综合考虑侵入带电阻率与侵入深度来判断;仪器探测深度对极化角形态的影响不大,仪器纵向分辨率越高,极化角越平缓且幅值越小;井径越大,极化角越不明显;当地层厚度小于仪器纵向分辨率时,阵列侧向测井曲线极化角消失,随着层厚增大,极化角幅值变大但趋于平缓;当井斜角大于60°时,极化角基本消失,且井斜角越小,极化角越明显。研究结果表明,围岩电阻率、仪器纵向分辨率和层厚对极化角的影响尤其明显,这可为现场正确利用极化角进行油气储层解释提供指导。      

二维高阻地垒上大地电磁测深曲线的研究

在野外所测得的大地电磁测深曲线都受到了介质水平不均匀的影响,其解释不能真实地反映地电断面的性质。为了改善大地电磁测深的地质效果,本文用有限元法计算了高阻地垒型构造上大地电磁测深视电阻率曲线,讨论了地垒的高度、宽度、中间高阻层电阻率及侧面倾角等因素对视电阻率的影响。研究结果表明,可以根据视电阻率的变化特征大致给出地下构造的形态;在有利的条件下,可对某些地电参数作出粗略的估计。     

基于富有机碳页岩的复电阻率特性研究

总有机碳质量分数w(TOC)是页岩储层评价的重要参数之一。地质沉积理论研究表明,深水沉积环境下的海相沉积物中控制黄铁矿形成的基本因素是有机质的含量,这种环境中有机碳和黄铁矿存在一定的相关性。利用Solartron-1260A阻抗分析仪在室温常压下对南方页岩气探区中某井多块富w(TOC)的页岩岩心进行多次复电阻率扫频测量,最终选择一组数据分别使用单Cole-Cole模型,双Cole-Cole模型,Cole-Cole乘Brown模型以及Dias模型对其复电阻率幅值以及相位进行频谱参数联合反演。反演结果表明,双Cole-Cole模型和Cole-Cole乘Brown模型相对于其他模型具有较小的拟合误差,能够很好地描述页岩岩心的复电阻率以及相位曲线,且能从反演结果中较准确地得到各频谱参数。测试与分析结果表明,高w(TOC)的页岩岩样的宽频复电阻率参数表现为低频时的高极化率异常,并总结出了高w(TOC)页岩储层具有低电阻率、高极化率的异常特征。研究结果对使用时频电磁勘探技术和频谱激电法寻找富有机碳的优质页岩储层,以及页岩储层复电阻率测井方法的实现都具有重要的指导与借鉴意义。     

MAGNETOTELLURIC STATIC CORRECTING METHOD BASED ON THE DECOMPOSITION OF EMPIRICAL MODALITY

大地电磁测深法中的静态效应使实测的视电阻率和相位曲线发生畸变而导致反演解释错误,因此提出了基于经验模态分解(EMD)的大地电磁静校正方法.基于经验模态分解的多分辨特征分析得到电阻率或相位曲线的系列模式分量,再通过浅部(或局部)不均匀体和深部有一定规模的地质体在频率域选择曲线响应的不同模式分量进行重构,从而达到分离、抑制静态效应的目的.模型试算结果表明,经验模态分解校正静态效应能够消除视电阻率和相位曲线产生的畸变现象.     

用直流电阻率法确定油气藏边界的初步实验

本文根据井中-地面工作方式(供电电极A置于井中、B置于无穷远处,测量电极M、N沿地面观测视电阻率)的初步实验结果,探讨了采用直流电阻率法确定油气藏边界,预测油气藏垂向和横向位置、顶点、形状以及其它地质参数的可能性。实验结果表明,在油气藏电阻率远远大于围岩电阻率、其形状简单、围岩电阻率均匀、地表平坦、井中套管干扰能排除等理想情况下,直流电阻率法可解决：①当钻井穿过油气藏时,可较准确地圈定出油气藏的边界,了解油气藏在平面上的展布形态;②当钻井未打穿油气藏或在油气藏旁边穿过时,能进行垂向和横向预测,圈定出油气藏的边界;③确定油气藏的高点位置;④了解油气藏的形状及产状;⑤对油气藏进行开发监测。     

测井电缆阻抗对井中激电发射波形的影响研究

在深部资源勘探中,大功率激电方法发挥了重要作用。在探测过程中需要将大功率的激发电流经千米级铠装测井电缆输送至井中,在保证电流波形不发生畸变情况下使得地层充分极化,以达到激发极化法探测目的。因此,研究重量以吨计的千米级铠装测井电缆的阻抗特征对于深部资源勘探至关重要。建立千米级电缆高频模型和低频模型,推导出电缆的分布参数,采用阻抗分析仪和现场测试两种方式对3 000m铠装测井电缆展开了测试和分析,结果表明在不同频段,电缆对发射电流的大小和波形、信号相位、电缆的幅频特性和相频特性等均有不同程度的影响。因此,在井中探测系统的前期设计中,要注意结合千米级铠装测井电缆的阻抗特征,考虑阻抗匹配等问题,以实现有效的探测。     

二次插值的时间域激电2.5维有限元数值模拟

通过研究基于三角单元二次插值的有限元2.5维时间域激电正演,引入Cole-Cole模型推导了2.5维复电阻率满足的边值问题,采用Guptasarma提出的滤波算法,实现了频率域激电到时域的转换;从刚度矩阵的特点出发、结合基于符号分析的线性方程组直接解法,设计实现了适合时间域2.5维激电正演的快速算法.该算法通过对计算区边界的近似处理,使处理后的刚度矩阵只与供电频率及波数有关,而与供电点位置无关,从而有效减少线性方程组直接解法中矩阵分解的工作量;设计了基于图论理论的矩阵重排与填入元分析算法,实现了高效的矩阵LDL^T分解;优化了计算流程,在正演计算过程中对于同一剖分结构只需进行一次符号分析,相同频率和波数条件下所有供电点只需一次LDL^T分解.最后,利用快速算法,研究了异常体的视电阻率、视极化率、视频散率等参数的异常特征.     

基于偏导数和统计学方法的电阻率测深二维反演

为了获得详细直观的视电阻率测深数据的反演结果,本文研究了利用视电阻率测深数据的偏导数变化和统计学参数,设计初始模型的反演方法。该方法先判断地层电性结构类型,再圈定目标体位置。利用包含地下地层参数的偏导数信息和一维反演结果的统计学特征,设计出有层参数和地层结构的初始模型。在此基础上使用遗传算法修改模型,配合二维有限元法正演达到拟合误差最小,从而完成电阻率测深数据的二维反演。此法的优点在于初始模型与真实的地层结构有很大的相似性;不需要解大型线性方程组,降低计算量;反演过程中独立计算总体拟合误差和异常体影响区域拟合误差,指导优先变异方向。反演后给出直观的解释结果。对理论模型及实测数据试算证明该方法可以获得较实用的反演效果。     

俄罗斯过套管电阻率测井研究及应用

通过实验及数值模拟等手段对俄罗斯ECOS-31-7型过套管电阻率测井仪器的原理、仪器性能特点以及影响因素进行了深入研究,制定了相应的水泥环校正图版和围岩校正图版.随着视电阻率与水泥环电阻率的比值增大,地层真电阻率与视电阻率比值也增大;当视电阻率与水泥环电阻率的比值小于1且为一定值时,水泥环厚度越大,对视电阻率的影响越大;当地层电阻率小于水泥环电阻率时,水泥环校正网版可以对过套管电阻率测量值进行校正.视电阻率与围岩电阻率的比值越小、层越薄,对测量值的影响越大;当层厚小于1 m时,围岩校正图版可以对过套管电阻率测量值进行校正.经过从数据采集到处理解释的相关标准的研究所编制的解释处理软件适用于俄罗斯过套管测井仪器.经现场推广应用,在动态监测、剩余油分布、确定油井水淹情况等为措施调整提供科学依据方面取得了较好的效果.     

大功率激电在金属矿深部找矿中的应用

电磁方法大多为单参数测量,如CSAMT(可控源音频大地电磁测深法)虽然勘探深度较大,但其仅能测量卡尼亚视电阻率一种参数;其对控矿构造的划分效果较明显,但对是否存在与金属硫化物有关的多金属矿体的判断较为困难,在金属矿深部找矿工作中存在困难。随着金属矿找矿工作的深入开展,多参数、大深度的电法勘探已成为金属矿找矿工作的主要手段,尤其是与硫化物有关的多金属矿产的勘查更是需要激电类电法工作。介绍了利用V8工作站多道测量的优势,在具有代表性的矿区运用大功率双频三极激电测深工作方法进行试验,试验结果表明,在保证信号良好的情况下,其勘探深度可以轻松超过400m,接地条件良好时勘探深度可达800m,完全满足深部找矿的要求,该方法对今后深部找矿具有重要的意义。