挑戰(zhàn)淺海電磁勘探

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1、淺海電磁勘探技術(shù)及面臨的挑戰(zhàn)JonnyHesthammer1,2，MikhailBoulaenko1,21.挪威Bergen大學(xué)地球科學(xué)系2.挪威RocksourceASA淺海油氣勘探既富挑戰(zhàn)性也很昂貴。盡管過去幾十年里地震在采集和處理方法方面取得了長足發(fā)展，但僅靠探井發(fā)現(xiàn)油藏的機會是很低的。其部分的原因是地震方法對流體反應(yīng)不很靈敏。在很多發(fā)現(xiàn)油藏的地方，地震資料卻沒有反應(yīng)出流體的存在，而只是對構(gòu)造和地層圈閉有反應(yīng)。還有別的例子證明，地震剖面上的平點和亮點只不過是5％－10％的剩余氣體（即非工業(yè)氣田）的反應(yīng)。

2、很明顯，任何能提高油藏發(fā)現(xiàn)機會的手段都將使油氣勘探的各方受益。2000年，Statoil公司嘗試將海洋可控源電磁法（MCSEM）應(yīng)用于深海油氣的遠(yuǎn)程直接檢測(Eidesmoetal.,2002,Ellingsrudetal.,2002)。他們發(fā)現(xiàn)，這種方法很適合于高飽和度（60％－70％甚至更高）油氣藏的探測，從而建立了ElectroMagneticGeoServices(emgs)公司，這是第一家將MCSEM（emgs稱之為海底測井）技術(shù)成功用于淺海油氣直接探測的公司。繼emgs公司之后，又有兩家競爭公司也

3、推出類似的MCSEM淺海油氣勘探服務(wù)。他們是OffshoreHydrocarbonMapping(OHM)公司和AGO/Schlumberger公司。象emgs公司一樣，這兩家公司也都采用可移動式點偶極發(fā)射源和海底電磁信號傳感器。在這幾家公司成立不到三年的時間里，他們在全世界共做了100多個這樣的勘探項目，其中大部分都得到了鉆井結(jié)果的驗證。用電磁技術(shù)進行油氣直接探測的技術(shù)已經(jīng)被證實了，而且被許多人認(rèn)為是油氣勘探的轉(zhuǎn)折點和自二十多年前3D地震技術(shù)得到廣泛發(fā)展以來最為重要的技術(shù)成果。世界上最大的油公司，象Stat

4、oil公司,ExxonMobil公司和Shell公司等，已經(jīng)開始準(zhǔn)備開展這種勘探，而一些小公司尚處于對這項技術(shù)進行評價和研究這如何將它用于油氣勘探階段。這就給一些勇于接受新事物的公司，比如第一家將EM技術(shù)作為油氣勘探基礎(chǔ)技術(shù)并且成為MCSEM方面技術(shù)專家的Rocksource公司，提供了發(fā)展機會。雖然將MCSEM技術(shù)用于直接找油已經(jīng)被證明是成功的，但如何最大限度地發(fā)揮和利用這種技術(shù)還需要研究。本文討論未來會涉及到儀器裝備、勘探設(shè)計、3D／4D正反演、地震和地質(zhì)信息聯(lián)合反演以及將MCSEM勘探融于油公司勘探流程

5、等方面的問題。如果淺海EM技術(shù)能得到充分的發(fā)展，并且這種技術(shù)能應(yīng)用到更復(fù)雜的勘探領(lǐng)域和油藏監(jiān)測，那前面提到的幾個方面將會非常重要。MCSEM技術(shù)發(fā)展歷史與基礎(chǔ)用電磁技術(shù)研究地球內(nèi)部特征和油氣探測的思想由來已久。上個世紀(jì)，電磁技術(shù)被廣泛應(yīng)用于礦藏勘探、地下水勘探和環(huán)境監(jiān)測。在陸地上也開展了很多用于油氣勘探目的的電磁勘探工作。最為著名的就是在俄羅斯(KaufmanandKeller,1983)用電磁勘探發(fā)現(xiàn)了世界上最大的氣田Urengoy。多年來，在海洋領(lǐng)域，甚低頻MCSEM技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到海洋盆地和活火山中心的

6、研究(YoungandCox,1981;ChaveandCox,1982,Webbetal.,1985,Sinhaetal.,1990,Chaveetal.,1991,Evansetal.,1994,ConstableandCox,1996,MacGregoretal.,1998,2001)。圖1MCSEM油藏勘探技術(shù)。水平電偶極源在海底導(dǎo)性地層內(nèi)激發(fā)電磁場。當(dāng)電磁場經(jīng)過海底高阻層時，由于電阻率差引起電磁場的散射，用布設(shè)在海底的傳感器記錄這個發(fā)散場（下圖）。但是,充海水的地層與圍巖之間的電阻率差不足以對電磁場

7、產(chǎn)生發(fā)散作用（上圖）。（本圖源自www.emgs.no.）過去，由于勘探設(shè)備和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的不足，限制了MCSEM技術(shù)在油氣勘探中的應(yīng)用。20世紀(jì)80年代，由于油價的暴跌和3D地震的廣泛應(yīng)用，這種技術(shù)的發(fā)展被突然中止了。遙測電磁勘探是基于這樣的一種理論：電磁波在地下電導(dǎo)性地層中的傳播主要受電阻率的空間分布的影響（假設(shè)是非磁性介質(zhì)）。在海洋里，充海水地層是高導(dǎo)性的，而含油氣地層則是高阻性的，這種高阻地層對電磁場具有散射作用。被地下高阻體散射的電磁場又傳回到海底，可以用電磁信號傳感器記錄這些信號。通過反演和偏移處

8、理，這些數(shù)據(jù)就用來研究地下電阻率的分布情況。MCSEM勘探中一個重要的問題就是所記錄的數(shù)據(jù)里包含了噪音（大地自然電磁噪音，水流引起的噪音和儀器本身的噪音）。這些加上數(shù)據(jù)采集的不確定性和發(fā)射／接收點距的稀疏，使數(shù)據(jù)解釋工作極端困難而又頗富挑戰(zhàn)性。通常，MCSEM勘探過程中是將電磁信號傳感器置于海底，可移動式水平電偶極發(fā)射源則在海底以上20－40m的范圍內(nèi)拖拽前進（圖1）。發(fā)射源不斷地發(fā)射信號，而傳感器