專利名稱：用于確定儲(chǔ)層地層特性的寬帶em測(cè)量的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用電磁(EM)測(cè)量確定儲(chǔ)層地層特性。更具體地，本發(fā)明 涉及確定和/或測(cè)繪諸如潤(rùn)濕性(wettability:或可濕性)、粘土含量和/ 或巖石結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)層特性中的一個(gè)或多個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的方法可以應(yīng)用于包 括但不限于井中測(cè)量、井間勘探和地面勘探的任何類型的EM數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
油氣勘探通常包括探測(cè)巖石的天然空隙空間(作為"孔隙度"被測(cè)量) 中的油氣的存在或繪制感興趣的、能夠圈閉油氣的地層中的結(jié)構(gòu)特征的各 種地球物理方法。
為了地球物理地繪制含有油氣的地層，該地層必需具有地球物理方法 所響應(yīng)的物理性質(zhì)差異。例如，電導(dǎo)率(c)或其倒數(shù)電阻率(p)是可以利用 電或電磁(EM)方法測(cè)量的物理性質(zhì)。巖石的電阻率強(qiáng)烈地依賴于孔隙流體 的電阻率，并且更強(qiáng)烈地依賴于巖石的孔隙度。沉積巖中的典型鹽水高度 導(dǎo)電。存在于大體積巖石中的鹽水使巖石導(dǎo)電。
油氣在電學(xué)上是不導(dǎo)電的。因此，當(dāng)存在油氣時(shí)巖石的體電阻率減小。 通常，給定沉積剖面中的不同巖石具有不同的孔隙度，因此即使沒有油氣， 也可以確定關(guān)于沉積剖面的信息。
通常利用將電流注入地層中的直流(DC)源或利用低頻時(shí)變場(chǎng)來測(cè)量 電阻率?？蛇x地，可以測(cè)量由感生電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。因此，通過測(cè)量由所 述直流源或低頻時(shí)變場(chǎng)所產(chǎn)生的感生電流或次生磁場(chǎng)的大小，可以推斷地 球地層的導(dǎo)電性。
電磁勘探通常利用復(fù)地層電阻率通常被測(cè)量為激發(fā)信號(hào)的頻率的函
數(shù)的事實(shí)。復(fù)地層電阻率可以被定義為p-^ + y肌，其中o是地層電導(dǎo)率， 而s是地層介電常數(shù)。然而，目前，在推斷儲(chǔ)層中的飽和度分布的目的的情況下，電磁(EM)
勘探(又名深部電磁勘探)的反演(inversion)限于繪制地層電阻率的實(shí) 部。EM方法在具有極大不同的電阻率的巖石交叉重疊的地質(zhì)位置中是理想 的。
然而，在推斷儲(chǔ)層中的飽和度分布的目的的情況下，傳統(tǒng)的深部電磁 (EM)勘探的反演限于確定和繪制地層電阻率的實(shí)部。
本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)目的是說明一種使用EM勘探或井眼復(fù)電阻率 數(shù)據(jù)確定關(guān)于地球地層的巖石物理信息的方法。
在參照結(jié)合所給附圖的詳細(xì)說明中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)本發(fā)明 的另外目的和優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供一種用于確定儲(chǔ)層地層特性 的方法，所述方法包括以下步驟i)利用電磁激發(fā)場(chǎng)激發(fā)儲(chǔ)層地層；ii) 測(cè)量?jī)?chǔ)層地層中的、由電磁激發(fā)場(chǎng)產(chǎn)生的電磁信號(hào)；iii)從測(cè)量的電磁信 號(hào)提取作為頻率的函數(shù)的頻譜復(fù)電阻率；iv)利用激發(fā)極化(IP)模型擬合 頻譜復(fù)電阻率；以及v )從利用激發(fā)極化模型得到的擬合推導(dǎo)儲(chǔ)層地層特 性。
優(yōu)選地，利用激發(fā)極化模型擬合頻譜復(fù)電阻率的步驟包括利用所述激 發(fā)極化模型擬合所述頻譜復(fù)電阻率的實(shí)部和虛部的步驟。
有利地，利用激發(fā)極化模型擬合頻譜復(fù)電阻率的步驟包括利用所述激 發(fā)極化模型擬合所述頻譜復(fù)電阻率的虛部的步驟。
優(yōu)選地，儲(chǔ)層地層特性包括儲(chǔ)層地層的潤(rùn)濕性。
有利地，儲(chǔ)層地層特性包括儲(chǔ)層地層的粘土含量、巖石結(jié)構(gòu)或透水性 中的任一個(gè)。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，激發(fā)儲(chǔ)層地層的步驟包括利用電磁場(chǎng)在多個(gè)頻率 下激發(fā)儲(chǔ)層地層的步驟。
優(yōu)選地，所述方法包括對(duì)多個(gè)頻率中的每一個(gè)重復(fù)步驟i)-v)，以
為儲(chǔ)層地層的全部區(qū)域產(chǎn)生儲(chǔ)層地層特性圖。
有利地，所述方法進(jìn)一步包括對(duì)多個(gè)頻率中的每一個(gè)重復(fù)步驟i)-
5V)，以產(chǎn)生沿著鉆通儲(chǔ)層地層的井眼的、在多個(gè)深度處的儲(chǔ)層地層圖。 優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟Vi)以各種時(shí)間間隔重復(fù)步
驟i)-V);以及i)對(duì)于各種時(shí)間間隔比較儲(chǔ)層地層特性，以便監(jiān)控作為
時(shí)間的函數(shù)的所述儲(chǔ)層地層特性的變化。
有利地，儲(chǔ)層地層特性包括儲(chǔ)層地層的潤(rùn)濕性，并且其中對(duì)于各種時(shí)
間間隔比較儲(chǔ)層地層特性的步驟允許繪制進(jìn)入到儲(chǔ)層地層中的注水前緣
的運(yùn)動(dòng)。
在有利的實(shí)施例中，提出了一種用于確定儲(chǔ)層地層特性的電腦執(zhí)行的 方法，所述方法包括以下步驟i)以計(jì)算機(jī)軟件程序獲取從電磁測(cè)井儀 接收的電磁信號(hào)；ii)從測(cè)量的電磁信號(hào)提取頻譜復(fù)電阻率；m)利用激發(fā) 極化(IP)模型擬合頻譜復(fù)電阻率；以及iv)從利用激發(fā)極化模型得到的擬 合推導(dǎo)儲(chǔ)層地層特性。
在又一個(gè)有利的實(shí)施例中，提出了一種用于確定儲(chǔ)層地層的潤(rùn)濕性的 方法，所述方法包括以下步驟i)利用電磁激發(fā)場(chǎng)激發(fā)儲(chǔ)層地層；iO測(cè) 量?jī)?chǔ)層地層中的、由電磁激發(fā)場(chǎng)產(chǎn)生的電磁信號(hào)；iii)從測(cè)量的電磁信號(hào) 提取作為頻率的函數(shù)的頻譜復(fù)電阻率；iv)從頻譜復(fù)電阻率提取虛部；以 及v )從提取的所述虛部推導(dǎo)儲(chǔ)層地層的潤(rùn)濕性。
本發(fā)明的實(shí)施例研究復(fù)地層電阻率的虛部的解釋以便確定并且任選 地進(jìn)一步繪制所述地層的潤(rùn)濕性、粘土含量、巖石結(jié)構(gòu)和透水性中的一個(gè) 或多個(gè)。親水儲(chǔ)層巖石顯示可測(cè)量的復(fù)地層電阻率的虛部。電阻率的虛部 由于普遍被稱為"激發(fā)電極(IP)效應(yīng)"的幾個(gè)激發(fā)結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生。在非金 屬巖石中，IP效應(yīng)有助于雙層的極化，并且期望的是潤(rùn)濕性影響雙層特性， 并因此影響電阻率的虛部的大小。因此，復(fù)地層電阻率的虛部可以用于潤(rùn) 濕性的繪制。


圖l是顯示激發(fā)極化效應(yīng)的圖2和圖3是顯示陽離子選擇性膜的圖4和圖5是分別顯示顆粒模型和毛細(xì)管模型的圖6是對(duì)于改變鹽水飽和度的樣品顯示頻率與相位(①)的圖表；圖7是形成油層的假想背斜圈閉(hypothetical anticline tr鄰)的 圖，并顯示了復(fù)電阻率的實(shí)部；
圖8是形成油層的假想背斜圈閉的圖，并對(duì)親水儲(chǔ)層顯示了復(fù)電阻率 的虛部；
圖9是形成油層的假想背斜圈閉的圖，并對(duì)親油儲(chǔ)層顯示了復(fù)電阻率 的虛部；
圖10是時(shí)間常數(shù)與平均粒徑的圖表； 圖ll是垂直水力傳導(dǎo)率與Cole-Cole松弛時(shí)間圖； 圖12是蒙脫石的重量百分比與荷電率圖； 圖13是顯示用于地球物理反演的復(fù)電阻率模型的圖； 圖14和圖15是對(duì)于各種實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)利用通用復(fù)電阻率模型(general
complex resistivity model)擬合的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中，圖14是阻抗與頻
率圖，而圖15是相角與頻率圖16是對(duì)于相角對(duì)頻率的相關(guān)性利用通用復(fù)電阻率模型擬合的現(xiàn)場(chǎng)
數(shù)據(jù)圖17是三層地球的圖18和圖19分別是阻抗與頻率圖和相位與頻率圖； 圖20是時(shí)滯(4D) EM勘探的說明； 圖21是用于多個(gè)頻率數(shù)據(jù)的解釋工藝流程；以及 圖22是用于單個(gè)頻率數(shù)據(jù)的解釋工藝流程。
具體實(shí)施例方式
復(fù)地層電阻率的虛部由于通常被稱為"激發(fā)極化效應(yīng)的"低頻極化效 應(yīng)而產(chǎn)生。激發(fā)極化現(xiàn)象在1912年由Conrad Schlumberger發(fā)現(xiàn)。所述激 發(fā)極化現(xiàn)象本身顯示出在激發(fā)電流脈沖中斷之后相對(duì)較慢的電場(chǎng)衰退(時(shí) 域中的激發(fā)極化IP)和復(fù)地層電阻率的實(shí)部的頻率相關(guān)性(頻域中的激發(fā) 極化)。
在簡(jiǎn)單的術(shù)語中，IP響應(yīng)反映地下能夠存儲(chǔ)電荷的程度，這類似于電 容器。在對(duì)礦產(chǎn)勘探進(jìn)行研究IP期間采用許多現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)。所述現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)包 括時(shí)域荷電率、百分比頻率效應(yīng)和相角。EM勘探數(shù)據(jù)在寬頻率范圍內(nèi)獲得，并且理解所述EM勘探數(shù)據(jù)的頻率相 關(guān)性是重要的，并且如果需要，則理解所述頻率相關(guān)性以對(duì)所述EM勘探數(shù) 據(jù)進(jìn)行修正是重要的。實(shí)際上，如果知道復(fù)地層電阻率如何表現(xiàn)為頻率的 函數(shù)，則可以對(duì)分散效應(yīng)校正電阻率的實(shí)部，否則，所述實(shí)部將被解釋為 地層電阻率的變化。此外，地層電阻率的頻率相關(guān)性的分析可以潛在地產(chǎn) 生關(guān)于用被探測(cè)的地層的另外信息。
"/ e/加'ora— 6e加eew印e"ra/ /"c/wced尸o/"Wz加.ow awe /^/raw//c
m^^r/z和圖l。圖l實(shí)際上是在時(shí)域和頻率中的、本身顯示出阻抗和相角 的頻率相關(guān)性的IP效應(yīng)的基本說明。
幾個(gè)物理化學(xué)現(xiàn)象和條件響應(yīng)于IP效應(yīng)的發(fā)生。當(dāng)存在一定礦物(諸 如黃鐵礦、石墨、 一些煤炭、四氧化三鐵、軟錳礦、天然金屬、 一些砷化 物和其它具有金屬光澤的礦物)時(shí)，可觀察到強(qiáng)的IP效應(yīng)。在巖石中還有 由"離子選擇"或"膜效應(yīng)"產(chǎn)生的非金屬IP效應(yīng)。例如，圖2和圖3分別 顯示陽離子選擇性膜區(qū)1和10，在所述陽離子選擇性膜區(qū)中，陽離子的流 動(dòng)性相對(duì)于陰離子的流動(dòng)性增加，從而產(chǎn)生離子濃度梯度，并因此產(chǎn)生極 化。
地下極化由界面的存在而產(chǎn)生，在所述界面處，當(dāng)施加電流時(shí)，局部 電荷濃度梯度出現(xiàn)。極化在與金屬和粘土相關(guān)聯(lián)的界面處增強(qiáng)，但是在沒 有粘土和沒有金屬的沉積物中所述極化是也是顯著的并且可測(cè)量，在所述 沒有粘土和沒有金屬的沉積物中，極化與在顆粒流體界面處形成的雙電荷 層(EDL)中的主要的切向離子移動(dòng)相關(guān)聯(lián)。在寬孔隙與窄孔隙之間的界 面處的離子遷移率差還被認(rèn)為是在砂質(zhì)沉積物中極化增強(qiáng)源。
具有說明非金屬IP效應(yīng)的來源的兩種主要類型的離子選擇性模型。已 經(jīng)證明的是極化的主松弛時(shí)間由粒徑來控制，如圖4中所述。在此方法中， 也稱為"顆粒模型"，感應(yīng)電荷的松弛時(shí)間與粒子半徑的平方成正比，而 與擴(kuò)散系數(shù)成反比。.
可以在方程(1)中說明顆粒模型
8<formula>formula see original document page 9</formula>2D
其中D是離子擴(kuò)散系數(shù)，而R是粒子半徑。
第二離子選擇性模型，"毛細(xì)管模型"可以根據(jù)離子選擇性孔喉 (pore-throat)與較大孔隙之間的界面來規(guī)定，從而使IP機(jī)構(gòu)與孔喉尺 寸相關(guān)(圖5中所示)。在此模型中，松弛時(shí)間與離子選擇區(qū)的長(zhǎng)度的平方 成正比，而與擴(kuò)散系數(shù)成反比，如方程(2)中所述
(2) r丄
其中，l是孔喉的長(zhǎng)度，而D是擴(kuò)散系數(shù)。
即使在低含水飽和度下，儲(chǔ)層巖石可以具有可測(cè)量的復(fù)電阻率的虛部 (即，可測(cè)量的相角)。如圖6中所示，實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)顯示相角與含水飽和度 的相關(guān)性。如從100%、 83%、 58%、 50%、 42%和30%含水飽和度曲線所示， 相角峰值的大小不隨飽和度變化，但是峰值頻率變化。(還參見Lancaster 等人(2005))。
這啟發(fā)親水儲(chǔ)層的含油部分具有不為零的復(fù)電阻率的虛部。
離子導(dǎo)電巖石中的IP效應(yīng)的來源和IP效應(yīng)在不完全飽和處的存在啟 發(fā)根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例可以使用IP效應(yīng)作為地層的潤(rùn)濕性的 指示器。離子導(dǎo)電介質(zhì)中的IP效應(yīng)由于雙層的極化而產(chǎn)生。期望的是潤(rùn)濕 性影響雙層的特性，并因此影響IP效應(yīng)的大小。在親水儲(chǔ)層中，地層電阻 率的虛部將仍然存在。相反，在親油儲(chǔ)層的含油部分中，復(fù)電阻率的虛部 應(yīng)該在含油氣帶中為零(vanish)。圖7顯示形成油層的假想背斜圈閉。不 導(dǎo)電的致密巖石層2形成儲(chǔ)層3的蓋層。圖7顯示復(fù)地層電阻率的實(shí)部的輪 廓。電阻層包括蓋層2和在較黑區(qū)域中顯示的含油氣帶4。過渡帶和含水區(qū) 在淡灰區(qū)域5中顯示。
期望的是潤(rùn)濕性影響雙層的特性，并因此影響IP效應(yīng)的大小。圖8對(duì) 于親水儲(chǔ)層顯示復(fù)地層電阻率的虛部的輪廓。虛部在填充水的部分和含油 氣部分中都不為零。淺色區(qū)6與電阻率的非零虛部相對(duì)應(yīng)，而深色區(qū)7顯示 為零的地層電阻率的輪廓。
圖9對(duì)親油儲(chǔ)層顯示復(fù)地層電阻率的虛部的輪廓。虛部在親油含油氣帶8中為零。下部填充水的部分9保持親水，并且顯示可測(cè)量的地層電阻率
的復(fù)部。
根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施例，IP效應(yīng)還可以用于確定和繪制地 層的巖石結(jié)構(gòu)。通過采集具有不同粒徑的篩選過的砂子來試驗(yàn)地獲得時(shí)域
IP測(cè)量值。圖10顯示IP效應(yīng)的松弛時(shí)間與平均粒徑(或?qū)τ谏皫r來說為巖 石結(jié)構(gòu))之間的相互關(guān)系+是試驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)線是近似理論(見&尸eto^n^g C/.,.77/。v' AT.,《。w"ra" )^,727msov.丄eW油.，」.，_20ft2, "772eo贈(zèng).c"/
根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施例，IP效應(yīng)可以用于確定和繪制透水 性。對(duì)于各種砂巖來說，通過經(jīng)驗(yàn)Cole-Cole模型擬合完全水飽和處的IP 頻譜。圖ll中顯示Cole-Cole模型中的特征松弛時(shí)間T與水力傳導(dǎo)率K之間 的相互關(guān)系。(見B/"/ey A， 57a/er'丄.Z).， FwA^, M/〃Oi^/am', G, 206>5， '7 e/加'ora— 6e^weew S/ eCra/ /m5 wce<i Po/aWz加'ow /^<iraM//c
v。"7， ,W7)。
IP效應(yīng)還可以用于確定粘土含量和用于粘土含量繪制。圖12是玻璃珠 和粘土(鈣-蒙脫石)的人造混合物的電特性的實(shí)驗(yàn)室研究的歸納。(見CZo/ t/to/z: A7e/", ^ZSV〃， )^7 .，/9S2，"五/e"n'ca/尸ra/ eW/es o/y4wi/ c/a/
顯示的樣品滲透有O. 003摩爾NaCl。廣義Cole-Davidson模型用于擬合試驗(yàn) IP數(shù)據(jù)。在此數(shù)據(jù)中可觀察荷電率與粘土的干重百分比的相關(guān)性。
為了能夠?qū)?rùn)濕性、構(gòu)造參數(shù)和陽離子交換容量(CEC)解釋現(xiàn)場(chǎng)EM勘 探數(shù)據(jù)，并且為了對(duì)IP效應(yīng)校正地層電阻率的實(shí)部，可能需要可應(yīng)用于多 種地層的通用IP模型(通用復(fù)電阻率地層模型)。這種模型在'？racta/
M ./22，; / . 277-2S6中說明，該文獻(xiàn)的內(nèi)容通過引用在此全文并入，并且在 圖13中示意性地示出。所述模型被認(rèn)為是普遍的并且所述模型包括當(dāng)在特 殊情況下的其它一些普遍使用的模型。
10由Tarek Habashy等人開發(fā)的這種通用復(fù)電阻率模型已經(jīng)顯示出充分 地說明多種巖石的復(fù)電阻率響應(yīng)(所述復(fù)電阻率響應(yīng)是像Cole-Cole模型 的其它模型所缺少的)，并因此所述通用復(fù)電阻率模型對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)EM數(shù)據(jù)的 反演的優(yōu)選候選者。對(duì)于普通油田和沉積地層來說，為模型參數(shù)所開發(fā)的 數(shù)據(jù)庫可以用于對(duì)IP效應(yīng)校正地層電阻率的實(shí)部的繪制。在勘探頻率范圍 內(nèi)復(fù)地層電阻率的頻譜分析可以產(chǎn)生另外的巖石物理信息。在IP的特征松 弛時(shí)間與特征孔喉尺寸之間存在相互關(guān)系。此外，荷電率與地層陽離子交 換容量成比例。
復(fù)地層電阻率的解釋連同其它定量一起產(chǎn)生"特征松弛時(shí)間"，所述 特征松弛時(shí)間表示IP效應(yīng)的時(shí)間尺度。此時(shí)間與巖石的結(jié)構(gòu)特性(諸如孔 喉尺寸)相關(guān)?？缀沓叽缡侵饕刂仆杆缘膮?shù)。荷電率是從復(fù)合地層 電阻率頻譜的分析獲得的另一個(gè)參數(shù)。所述荷電率與IP效應(yīng)的大小有關(guān)， 并與粘土含量強(qiáng)烈相關(guān)。
復(fù)地層電阻率的分析可以用于繪制這些巖石物理參數(shù)。 如圖13中所示，所述模型可以用于解釋含有金屬或粘土粒子的巖石的 電特性。所述電特性包括阻抗zw，所述阻抗zw模擬導(dǎo)電顆粒(堵塞孔道的 金屬或粘土礦物)與電解質(zhì)之間的不規(guī)則碎片形(fractal)粗糙孔隙界面 的效應(yīng)。此廣義瓦爾堡阻抗與堵塞顆粒的電阻r串聯(lián)，并且所述廣義瓦爾 堡阻抗與所述電阻r被雙層電容Cdl分路。這種組合在堵塞孔隙通道中與電 解質(zhì)的電阻R1串聯(lián)。沒有被堵塞的孔道由與巖石的標(biāo)準(zhǔn)DC電阻相對(duì)應(yīng)的電 阻Ro表示。此電阻與整體樣品(bulk sample)電容Co的這種并聯(lián)組合最
終并聯(lián)地連接到上述電路的其余部分。
假設(shè),時(shí)間相關(guān)性，復(fù)電巖石電阻率Z被定義為荷電率、雙層松弛時(shí)
間、樣品松弛時(shí)間和顆粒百分比電阻率的函數(shù)(見方程(3))。<formula>formula see original document page 11</formula>f2 = / 0C0
《=
凡
(5) (6)
(7)
《=
R1+R0
(8)
i ， + i o i Q
,，《、
(9)
(10)
其中，p。是材料(所述材料受巖石孔隙度影響)的DC電阻率；以及
是受巖石結(jié)構(gòu)強(qiáng)烈影響的荷電率參數(shù)(所述荷電率參數(shù)與巖石電阻率 的低頻和高頻漸近線有關(guān))；以及 =《d/
是與雙層振動(dòng)有關(guān)并受粒徑和堵塞礦物的類型(通常為金屬礦物粘土 粒子)所影響的松弛時(shí)間常數(shù)；以及 尺
是電解質(zhì)中的帶電離子的擴(kuò)散率，所述擴(kuò)散率取決于存在于電解質(zhì)中 的離子的類型和濃度；以及
是與介質(zhì)的不規(guī)則碎片形幾何結(jié)構(gòu)直接有關(guān)并由導(dǎo)致低頻極化的礦 物的類型和分布確定的參數(shù)；以及
r2 = i 0C0
是作為整體與材料相關(guān)聯(lián)的整體時(shí)間常數(shù)(bulk time constant), 所述整體時(shí)間常數(shù)取決于巖石組構(gòu)、基質(zhì)特性和存在于巖石中的水的總 量；以及
凡是使導(dǎo)電顆粒的電阻率與巖石的DC電阻值相關(guān)的電阻率系數(shù)(或電阻 率比)。對(duì)于非常良好的導(dǎo)電顆粒來說，電阻率系數(shù)的值大于一個(gè)單位， 而對(duì)于氧化物來說，所述電阻率系數(shù)的值卻小于一個(gè)單位。
相對(duì)于為電阻率或電導(dǎo)率的振幅和相位以及對(duì)復(fù)介電常數(shù)獲得的試 驗(yàn)數(shù)據(jù)，在較寬的頻率范圍內(nèi)可以測(cè)試在本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例中使 用的這種模型。研究的樣品是沉積巖、變質(zhì)巖和火成巖的樣品。
出于指示的目的， 一些典型的電氣數(shù)據(jù)在圖14中顯示為特征阻抗與頻 率，而在圖15中顯示為相角與頻率(直線與是試驗(yàn)數(shù)據(jù)的圓點(diǎn)和+相反是由
所述模型給出)。所述模型能夠在寬頻率范圍內(nèi)充分地重構(gòu)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。通 過通用模型進(jìn)行的頻譜復(fù)電阻率數(shù)據(jù)產(chǎn)生諸如荷電率、雙層松弛時(shí)間、樣 品松弛時(shí)間、顆粒百分比電阻率等多個(gè)模型參數(shù)。這些參數(shù)可以與所關(guān)心 的巖石物理特性有關(guān)。
對(duì)于Jokisivu， Au沉積物來說，對(duì)復(fù)電阻率的相位的試驗(yàn)曲線和擬合 曲線如圖16中所示，見Vanhala， Heikki, Peltoniemi， Markku 1992.Spectral IP studies of Finnish ore prospects. Geophysics 57(12)， 1545-1555.所述模型能夠充分地重構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并因此適于解釋 EM勘探。
為了測(cè)試如果可以觀察分?jǐn)?shù)維(fractal)參數(shù)(并因此測(cè)量所述參 數(shù))，利用由分?jǐn)?shù)維復(fù)電阻率給定的固有電特性對(duì)三層地球計(jì)算響應(yīng)，其 中，第二層是可極化介質(zhì)。圖17顯示對(duì)等于lm的覆蓋層的厚度的分層地球。 如圖18和圖19中所示，相位主要受可極化層的參數(shù)的影響，而振幅更依賴 于結(jié)合層。相位的值將依賴于分層，而曲線的形狀將取決于分?jǐn)?shù)維參數(shù)。 這表示即使在存在厚蓋層時(shí)也可以確定可極化層。對(duì)于圖17-19來說
m = 0.5
《=1.0 ^ =10、
被注水的油氣田通常經(jīng)歷潤(rùn)濕性變化。繪制復(fù)地層電阻率的虛部的時(shí)
13滯EM勘探可以有助于監(jiān)控這種潤(rùn)濕性變化(參見圖20)。困難的是僅從復(fù)地
層電阻率的實(shí)部繪制注水前緣的運(yùn)動(dòng)(在低注水電阻率差的情況下)。根據(jù) 本發(fā)明的方法，地層電阻率虛部的繪制可以有助于促進(jìn)繪制注水區(qū)。
雖然通過以上示例性實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將 理解的是在不背離所公開的發(fā)明構(gòu)思的情況下可以對(duì)所述實(shí)施例進(jìn)行修 改和改變。此外，雖然結(jié)合各種說明性結(jié)構(gòu)說明了優(yōu)選的實(shí)施例，但是本 領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可以使用各種具體結(jié)構(gòu)來實(shí)施本系統(tǒng)。因此，除 了所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍和精神之外，本發(fā)明不應(yīng)該被認(rèn)為是限制性 的。根據(jù)本發(fā)明的方法也可以用于提供作為坐標(biāo)的函數(shù)的地層電阻率的實(shí) 部和虛部的井間數(shù)據(jù)，和可以與地面勘探相同的方式來使用的頻率。
權(quán)利要求
1.一種用于確定儲(chǔ)層地層特性的方法，所述方法包括以下步驟i)利用電磁激發(fā)場(chǎng)激發(fā)所述儲(chǔ)層地層；ii)測(cè)量所述儲(chǔ)層地層中的、由所述電磁激發(fā)場(chǎng)產(chǎn)生的電磁信號(hào)；iii)從測(cè)量的所述電磁信號(hào)提取作為頻率的函數(shù)的頻譜復(fù)電阻率；iv)利用激發(fā)極化模型擬合所述頻譜復(fù)電阻率；以及v)從利用所述激發(fā)極化模型得到的擬合推導(dǎo)所述儲(chǔ)層地層特性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，從測(cè)量的所述電磁信號(hào)提取所 述頻譜復(fù)電阻率的步驟包括以下步驟提取所述復(fù)電阻率的實(shí)部和虛部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用所述激發(fā)極化模型擬合所 述頻譜復(fù)電阻率的步驟包括以下步驟利用所述激發(fā)極化模型擬合所述頻譜復(fù)電阻率的虛部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述儲(chǔ)層地層特性包括所述儲(chǔ) 層地層的潤(rùn)濕性。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中，所述儲(chǔ)層地層特性包括所述 儲(chǔ)層地層的粘土含量、巖石結(jié)構(gòu)或透水性中的任一個(gè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，激發(fā)所述儲(chǔ)層地層的步驟包括 以下步驟利用電磁場(chǎng)在多個(gè)頻率下激發(fā)所述儲(chǔ)層地層。
7，根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟對(duì)所述多個(gè)頻率中的每一個(gè)重復(fù)步驟i)-v)，以為所述儲(chǔ)層地層的 全部區(qū)域產(chǎn)生儲(chǔ)層地層特性圖。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟對(duì)所述多個(gè)頻率中的每一個(gè)重復(fù)步驟i)-v)，以產(chǎn)生沿著鉆通所述 儲(chǔ)層地層的井眼的、在多個(gè)深度處的儲(chǔ)層地層圖。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟vi)以各種時(shí)間間隔重復(fù)步驟i)-v);以及viii)對(duì)于所述各種時(shí)間間隔比較所述儲(chǔ)層地層特性，以便監(jiān)控作為時(shí)間的函數(shù)的所述儲(chǔ)層地層特性的變化。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述儲(chǔ)層地層特性包括所述儲(chǔ) 層地層的潤(rùn)濕性，并且對(duì)所述各種時(shí)間間隔比較所述儲(chǔ)層地層特性的步驟 允許繪制進(jìn)入到所述儲(chǔ)層地層中的注水前緣的運(yùn)動(dòng)。
11. 一種用于確定儲(chǔ)層地層特性的電腦執(zhí)行的方法，所述方法包括以 下步驟i )以計(jì)算機(jī)軟件程序獲取從電磁測(cè)井儀接收的電磁信號(hào)；ii) 從測(cè)量的所述電磁信號(hào)提取作為頻率的函數(shù)的頻譜復(fù)電阻率；iii) 利用激發(fā)極化模型擬合所述頻譜復(fù)電阻率；以及iv) 從利用所述激發(fā)極化模型得到的擬合推導(dǎo)所述儲(chǔ)層地層特性。
12. —種用于確定儲(chǔ)層地層的潤(rùn)濕性的方法，所述方法包括以下步驟: i )利用電磁激發(fā)場(chǎng)激發(fā)儲(chǔ)層地層；ii) 測(cè)量所述儲(chǔ)層地層中的、由所述電磁激發(fā)場(chǎng)產(chǎn)生的電磁信號(hào)；iii) 從測(cè)量的所述電磁信號(hào)提取作為頻率的函數(shù)的頻譜復(fù)電阻率；iv) 從所述頻譜復(fù)電阻率提取虛部；以及v )從提取的所述虛部推導(dǎo)所述儲(chǔ)層地層的所述潤(rùn)濕性。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述激發(fā)所述儲(chǔ)層地層的步 驟包括以下步驟利用電磁場(chǎng)在多個(gè)頻率下激發(fā)所述儲(chǔ)層地層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，對(duì)所述多個(gè)頻率中的每一個(gè) 重復(fù)步驟i )-v)，以為所述儲(chǔ)層地層的全部區(qū)域產(chǎn)生所述儲(chǔ)層地層的潤(rùn) 濕性圖。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟對(duì)所述多個(gè)頻率中的每一個(gè)重復(fù)步驟i ) - v )，以產(chǎn)生沿著鉆通所述 儲(chǔ)層地層的井眼的、在多個(gè)深度處的所述儲(chǔ)層地層的潤(rùn)濕性圖。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟vi)以各種時(shí)間間隔重復(fù)步驟i)-v);以及v迅)對(duì)于所述各種時(shí)間間隔比較所述儲(chǔ)層地層的所述潤(rùn)濕性，以便監(jiān) 控作為時(shí)間的函數(shù)的所述儲(chǔ)層地層特性的變化。
全文摘要
一種用于確定儲(chǔ)層地層特性的方法，所述方法包括以下步驟利用電磁激發(fā)場(chǎng)激發(fā)所述儲(chǔ)層地層；測(cè)量?jī)?chǔ)層地層中的、由電磁激發(fā)場(chǎng)產(chǎn)生的電磁信號(hào)；從測(cè)量的電磁信號(hào)提取作為頻率的函數(shù)的頻譜復(fù)電阻率；利用激發(fā)極化模型擬合頻譜復(fù)電阻率；以及從利用激發(fā)極化模型得到的擬合推導(dǎo)儲(chǔ)層地層特性。
文檔編號(hào)G01V3/12GK101669044SQ200880005326
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者塔蘭克·哈巴尚恩, 奧斯汀·博伊德, 尼基塔·謝列茲尼諾夫 申請(qǐng)人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司