淺海雙頻可控源電磁勘探方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種淺海雙頻可控源電磁勘探方法，根據(jù)任務(wù)在測(cè)區(qū)布設(shè)測(cè)線、測(cè)點(diǎn)、并記錄位置，確定m組發(fā)射頻率，合成發(fā)射用雙頻電磁波，電性源在測(cè)量船的拖拽下沿測(cè)線正上方的固定深度上勻速移動(dòng)，發(fā)射機(jī)每隔L距離激發(fā)一次雙頻電磁波，記錄發(fā)射機(jī)每次激發(fā)的開始時(shí)間、電性源的信息S和海水信息Q；根據(jù)海底電磁響應(yīng)和對(duì)應(yīng)的低頻fkl進(jìn)行反演解釋得到海底電性結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，有效壓制海洋探測(cè)中空氣波的影響，提高了海底電磁響應(yīng)的信噪比。突出了海底異常，提高了海洋電磁勘探的分辨率。增加了對(duì)海底介質(zhì)電性結(jié)構(gòu)的探測(cè)能力。具有實(shí)用高效、高靈敏度的特點(diǎn)，具有良好的適用性。提高了海洋電磁勘探的工作效率。
【專利說(shuō)明】淺海雙頻可控源電磁勘探方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種海洋油氣勘探方法，尤其是一種適用于淺海資源勘探中通過(guò)發(fā)射 雙頻信號(hào)壓制空氣波影響以突出海底電性異常的淺海雙頻可控源電磁勘探方法。 技術(shù)背景：
[0002] 海洋電磁法是一種通過(guò)在海上或海底測(cè)量人工發(fā)射或天然產(chǎn)生的電磁場(chǎng)分布規(guī) 律來(lái)確定海底以下電性結(jié)構(gòu)的地球物理方法，在探查海底地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)油氣資源中廣泛 應(yīng)用。天然電磁場(chǎng)在海底較微弱，其中較高頻成分測(cè)量難度大，不適合礦產(chǎn)油氣資源的直接 探測(cè)，實(shí)際應(yīng)用中一般通過(guò)測(cè)量低頻成分來(lái)研究海底深部大型地質(zhì)構(gòu)造。人工發(fā)射的電磁 場(chǎng)彌補(bǔ)了天然場(chǎng)的不足，可直接對(duì)海底資源進(jìn)行探測(cè)。人工發(fā)射源產(chǎn)生的電磁場(chǎng)通過(guò)空氣、 海水和海底傳播至接收點(diǎn)，其中海水對(duì)電磁場(chǎng)衰減最嚴(yán)重，空氣對(duì)電磁場(chǎng)衰減最小。當(dāng)收發(fā) 距達(dá)到一定值時(shí)，通過(guò)海水傳播的電磁場(chǎng)能量已很微弱，接收點(diǎn)的電磁場(chǎng)主要來(lái)自海底和 空氣。由此發(fā)展起來(lái)的海洋可控源（MCSEM)方法是一種常用人工源海洋電磁勘探方法，方 法采用加載低頻方波電流的有限長(zhǎng)水平導(dǎo)線作為發(fā)射源。測(cè)量時(shí)，勘探船拖著位于海底上 方的發(fā)射源沿測(cè)線移動(dòng)。接收機(jī)固定在海底，記錄各種偏移距下的電磁場(chǎng)，常用的是沿著測(cè) 線方向的電場(chǎng)分量。
[0003] 在深海環(huán)境中，發(fā)射源的電磁場(chǎng)在海水上下表面的往返過(guò)程中嚴(yán)重衰減，通過(guò)空 氣傳播的電磁場(chǎng)（即空氣波）可以忽略，因此接收點(diǎn)的電磁場(chǎng)主要來(lái)自海底。因此，MCSEM 技術(shù)目前主要應(yīng)用在深海環(huán)境，相關(guān)研究成果和勘探實(shí)例較多。
[0004] CN103091718A公開了"一種利用極低頻海洋電磁法進(jìn)行海洋油氣資源勘探的方 法"利用極低頻電磁波進(jìn)行海底油氣資源探測(cè)的MCSEM方法，但由于該方法未考慮空氣波問(wèn) 題，只適用于深海電磁探測(cè)。
[0005] 在淺海環(huán)境中（如水深小于300m)，通過(guò)空氣傳播的電磁場(chǎng)能量不可忽略，甚至大 于通過(guò)海底傳播的電磁場(chǎng)能量，必須采取適當(dāng)方法對(duì)空氣波進(jìn)行壓制，目前淺海環(huán)境下的 MCSEM技術(shù)仍然處于探索研究階段。從目前已發(fā)表的研究結(jié)果來(lái)看，國(guó)外學(xué)者針對(duì)淺海探測(cè) 的空氣影響問(wèn)題提出了兩類處理方法：一是通過(guò)數(shù)據(jù)處理的方法分離空氣波，如上下行波 分離法、模式分解法，二是測(cè)量時(shí)間域響應(yīng)，通過(guò)疊加方法來(lái)抵消空氣波。而這些方法在實(shí) 際應(yīng)用中面臨一些問(wèn)題：當(dāng)前通過(guò)數(shù)據(jù)處理分離空氣波的方法均基于理想模型或需要已知 模型，而實(shí)際的海底結(jié)構(gòu)復(fù)雜且未知，解釋過(guò)程計(jì)算復(fù)雜，而且解釋結(jié)果誤差較大；基于瞬 變電磁的時(shí)間域測(cè)量則需要多次測(cè)量不同頻率的電磁波并將多個(gè)頻點(diǎn)的時(shí)域波形測(cè)量結(jié) 果疊加，這給施工和弱信號(hào)檢測(cè)帶來(lái)很大困難。
[0006] CN101937104A公開了一種"用于在海洋電磁勘探中估計(jì)并除去空氣波響應(yīng)的方 法"，通過(guò)瞬變電磁法計(jì)算各位置瞬變電磁響應(yīng)中空氣波項(xiàng)，并去除空氣波影響得到地下介 質(zhì)視電阻率的方法。該方法需模擬出源和各個(gè)測(cè)點(diǎn)之間多個(gè)位置處的空氣波響應(yīng)，數(shù)據(jù)處 理困難。


【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0007] 本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述技術(shù)的不足，提供一種用于淺海油氣勘探中壓制空氣 波影響，突出海底電性異常的雙頻可控源電磁勘探方法。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0009] 淺海雙頻可控源電磁勘探方法，包括以下步驟：
[0010] A、根據(jù)勘探任務(wù)確定測(cè)區(qū)位置，在測(cè)區(qū)確定測(cè)線、布置測(cè)點(diǎn)、并記錄測(cè)線和測(cè)點(diǎn)位 置，確定m組發(fā)射頻率，合成發(fā)射用雙頻電磁波：
[0011] wk(k = 1,2,3......m-1，m),每組發(fā)射用雙頻電磁波wk包含對(duì)應(yīng)的低頻波fkl和 商頻波fkh
[0012] B、電性源在測(cè)量船的拖拽下沿測(cè)線正上方的固定深度上勻速移動(dòng)，從測(cè)線第一個(gè) 測(cè)點(diǎn)開始直至最后一個(gè)測(cè)點(diǎn)為止，發(fā)射機(jī)每隔50?200m激發(fā)一次雙頻電磁波，每次激發(fā)m 組頻率以保證發(fā)射機(jī)是連續(xù)激發(fā)的，記錄發(fā)射機(jī)每次激發(fā)的開始時(shí)間、電性源的信息S和 海水信息Q ;
[0013] C、固定于海底表面各測(cè)點(diǎn)位置上的采集站與發(fā)射機(jī)同步記錄雙頻電磁響應(yīng)Ekd并 按時(shí)間序列存儲(chǔ)，存儲(chǔ)時(shí)間間隔依據(jù)勘探需要設(shè)定為發(fā)射機(jī)完成m組雙頻電磁波的一次激 發(fā)時(shí)間的整數(shù)倍，直至載流天線通過(guò)整條測(cè)線并完成所有激發(fā)；
[0014] D、以發(fā)射機(jī)記錄的激發(fā)開始時(shí)間為依據(jù)，整理各采集站的數(shù)據(jù)，將發(fā)射機(jī)完成一 次激發(fā)的時(shí)間段內(nèi)采集站記錄的數(shù)據(jù)記為該采集站一個(gè)偏移距對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，偏移距由發(fā)射 機(jī)激發(fā)開始時(shí)間對(duì)應(yīng)載流天線的位置坐標(biāo)和采集站位置坐標(biāo)計(jì)算得到，根據(jù)雙頻電磁響應(yīng) Ekd、電性源信息S和海水信息Q計(jì)算低頻電磁響應(yīng)Ekl中的空氣項(xiàng)，并通過(guò)差分方式去 除空氣項(xiàng)得到海底電磁響應(yīng)4丨。。
[0015] E、根據(jù)海底電磁響應(yīng)對(duì)應(yīng)的低頻fkl進(jìn)行反演得到海底電性結(jié)構(gòu)；
[0016] 步驟A所述的發(fā)射頻率確定原則包括：
[0017] --高頻的勘探深度S kh小于目標(biāo)探測(cè)深度hd的0. 5倍，且低頻fkl的勘探深 度S kl不小于目標(biāo)探測(cè)深度hd的1. 5倍，即：

【權(quán)利要求】
1. 一種淺海雙頻可控源電磁勘探方法，其特征在于，包括以下步驟： A、 根據(jù)勘探任務(wù)確定測(cè)區(qū)位置，在測(cè)區(qū)確定測(cè)線、布置測(cè)點(diǎn)、并記錄測(cè)線和測(cè)點(diǎn)位置， 確定m組發(fā)射頻率，合成發(fā)射用雙頻電磁波： wk (k = 1,2,3......m-1，m)，每組發(fā)射用雙頻電磁波wk包含對(duì)應(yīng)的低頻波fkl和高頻 波 fkh ; B、 電性源在測(cè)量船的拖拽下沿測(cè)線正上方的固定深度上勻速移動(dòng)，從測(cè)線第一個(gè)測(cè)點(diǎn) 開始直至最后一個(gè)測(cè)點(diǎn)為止，發(fā)射機(jī)每隔50?200m激發(fā)一次雙頻電磁波，每次激發(fā)m組頻 率以保證發(fā)射機(jī)是連續(xù)激發(fā)的，記錄發(fā)射機(jī)每次激發(fā)的開始時(shí)間、電性源的信息S和海水 /[寅息Q ; C、 固定于海底表面各測(cè)點(diǎn)位置上的采集站與發(fā)射機(jī)同步記錄雙頻電磁響應(yīng)Ekd并按時(shí) 間序列存儲(chǔ)，存儲(chǔ)時(shí)間間隔依據(jù)勘探需要設(shè)定為發(fā)射機(jī)完成m組雙頻電磁波的一次激發(fā)時(shí) 間的整數(shù)倍，直至載流天線通過(guò)整條測(cè)線并完成所有激發(fā)； D、 以發(fā)射機(jī)記錄的激發(fā)開始時(shí)間為依據(jù)，整理各采集站的數(shù)據(jù)，將發(fā)射機(jī)完成一次激 發(fā)的時(shí)間段內(nèi)采集站記錄的數(shù)據(jù)記為該采集站一個(gè)偏移距對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，偏移距由發(fā)射機(jī)激 發(fā)開始時(shí)間對(duì)應(yīng)載流天線的位置坐標(biāo)和采集站位置坐標(biāo)計(jì)算得到，根據(jù)雙頻電磁響應(yīng)E kd、 電性源信息S和海水信息Q計(jì)算低頻電磁響應(yīng)Ekl中的空氣項(xiàng)，并通過(guò)差分方式去除空 氣項(xiàng)得到海底電磁響應(yīng)
E、 根據(jù)海底電磁響應(yīng)
湘對(duì)應(yīng)的低頻fkl進(jìn)行反演得到海底電性結(jié)構(gòu)。
2. 淺海雙頻可控源電磁勘探方法，其特征在于，步驟A所述的發(fā)射頻率確定原則包括： --高頻fkh的勘探深度S kh小于目標(biāo)探測(cè)深度hd的0. 5倍，且低頻fkl的勘探深度 S kl不小于目標(biāo)探測(cè)深度hd的1. 5倍，即：
--高頻為低頻的奇數(shù)倍即：fa = (2n+l)fkl(n為奇數(shù)）。
3. 淺海雙頻可控源電磁勘探方法，其特征在于，步驟B所述的電性源固定深度依據(jù)實(shí) 測(cè)環(huán)境中海水深度而定，通常距海底高度為海水深度的1/3,深度固定通過(guò)定深器實(shí)現(xiàn)。
4. 淺海雙頻可控源電磁勘探方法，其特征在于，步驟B所述電性源的移動(dòng)速度依據(jù)發(fā) 射機(jī)完成m組發(fā)射用雙頻電磁波一次激發(fā)的時(shí)間而定，要保證發(fā)射源每次激發(fā)時(shí)電性源水 平移動(dòng)的距離不超過(guò)相鄰兩測(cè)點(diǎn)間距的1/10。
5. 淺海雙頻可控源電磁勘探方法，其特征在于，步驟B所述發(fā)射機(jī)相鄰兩次激發(fā)間隔 的距離為50?200m。
6. 淺海雙頻可控源電磁勘探方法，其特征在于，步驟B所述的源的信息S包括各低頻對(duì) 應(yīng)的發(fā)射電流Ikl、電性源長(zhǎng)度dl，電性源距海底深度Ii tl ;海水信息Q包括海水的平均深度 h和海水平均電導(dǎo)率Otltj
7. 淺海雙頻可控源電磁勘探方法，其特征在于，步驟D所述的去除空氣項(xiàng)過(guò)程包括以 下步驟： a、對(duì)雙頻電磁響應(yīng)Ekd進(jìn)行頻譜分析得到高頻響應(yīng)Ekh和低頻響應(yīng)Ekl ; b、 由高頻電磁響應(yīng)Ekh，源的信息S和海水信息Q反演淺層海底電導(dǎo)率σ i ; c、 對(duì)空氣、深度h且電導(dǎo)率為σ ^的海水、電導(dǎo)率σ 1的淺層海底組成的層狀模型正演 計(jì)算低頻響應(yīng)的空氣項(xiàng) d、 通過(guò)差分運(yùn)算去除空氣項(xiàng)得到海底電磁響應(yīng)
【文檔編號(hào)】G01V3/12GK104391332SQ201410649431
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】劉長(zhǎng)勝, 康利利, 林君, 周逢道, 周海根, 薛開昶, 曾新森 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)