挑战浅海电磁勘探

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1、浅海电磁勘探技术及面临的挑战JonnyHesthammer1,2，MikhailBoulaenko1,21.挪威Bergen大学地球科学系2.挪威RocksourceASA浅海油气勘探既富挑战性也很昂贵。尽管过去几十年里地震在采集和处理方法方面取得了长足发展，但仅靠探井发现油藏的机会是很低的。其部分的原因是地震方法对流体反应不很灵敏。在很多发现油藏的地方，地震资料却没有反应出流体的存在，而只是对构造和地层圈闭有反应。还有别的例子证明，地震剖面上的平点和亮点只不过是5％－10％的剩余气体（即非工业气田）的反应。

2、很明显，任何能提高油藏发现机会的手段都将使油气勘探的各方受益。2000年，Statoil公司尝试将海洋可控源电磁法（MCSEM）应用于深海油气的远程直接检测(Eidesmoetal.,2002,Ellingsrudetal.,2002)。他们发现，这种方法很适合于高饱和度（60％－70％甚至更高）油气藏的探测，从而建立了ElectroMagneticGeoServices(emgs)公司，这是第一家将MCSEM（emgs称之为海底测井）技术成功用于浅海油气直接探测的公司。继emgs公司之后，又有两家竞争公司也

3、推出类似的MCSEM浅海油气勘探服务。他们是OffshoreHydrocarbonMapping(OHM)公司和AGO/Schlumberger公司。象emgs公司一样，这两家公司也都采用可移动式点偶极发射源和海底电磁信号传感器。在这几家公司成立不到三年的时间里，他们在全世界共做了100多个这样的勘探项目，其中大部分都得到了钻井结果的验证。用电磁技术进行油气直接探测的技术已经被证实了，而且被许多人认为是油气勘探的转折点和自二十多年前3D地震技术得到广泛发展以来最为重要的技术成果。世界上最大的油公司，象Stat

4、oil公司,ExxonMobil公司和Shell公司等，已经开始准备开展这种勘探，而一些小公司尚处于对这项技术进行评价和研究这如何将它用于油气勘探阶段。这就给一些勇于接受新事物的公司，比如第一家将EM技术作为油气勘探基础技术并且成为MCSEM方面技术专家的Rocksource公司，提供了发展机会。虽然将MCSEM技术用于直接找油已经被证明是成功的，但如何最大限度地发挥和利用这种技术还需要研究。本文讨论未来会涉及到仪器装备、勘探设计、3D／4D正反演、地震和地质信息联合反演以及将MCSEM勘探融于油公司勘探流程

5、等方面的问题。如果浅海EM技术能得到充分的发展，并且这种技术能应用到更复杂的勘探领域和油藏监测，那前面提到的几个方面将会非常重要。MCSEM技术发展历史与基础用电磁技术研究地球内部特征和油气探测的思想由来已久。上个世纪，电磁技术被广泛应用于矿藏勘探、地下水勘探和环境监测。在陆地上也开展了很多用于油气勘探目的的电磁勘探工作。最为著名的就是在俄罗斯(KaufmanandKeller,1983)用电磁勘探发现了世界上最大的气田Urengoy。多年来，在海洋领域，甚低频MCSEM技术已经被应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)。图1MCSEM油藏勘探技术。水平电偶极源在海底导性地层内激发电磁场。当电磁场经过海底高阻层时，由于电阻率差引起电磁场的散射，用布设在海底的传感器记录这个发散场（下图）。但是,充海水的地层与围岩之间的电阻率差不足以对电磁场

7、产生发散作用（上图）。（本图源自www.emgs.no.）过去，由于勘探设备和数据处理技术的不足，限制了MCSEM技术在油气勘探中的应用。20世纪80年代，由于油价的暴跌和3D地震的广泛应用，这种技术的发展被突然中止了。遥测电磁勘探是基于这样的一种理论：电磁波在地下电导性地层中的传播主要受电阻率的空间分布的影响（假设是非磁性介质）。在海洋里，充海水地层是高导性的，而含油气地层则是高阻性的，这种高阻地层对电磁场具有散射作用。被地下高阻体散射的电磁场又传回到海底，可以用电磁信号传感器记录这些信号。通过反演和偏移处

8、理，这些数据就用来研究地下电阻率的分布情况。MCSEM勘探中一个重要的问题就是所记录的数据里包含了噪音（大地自然电磁噪音，水流引起的噪音和仪器本身的噪音）。这些加上数据采集的不确定性和发射／接收点距的稀疏，使数据解释工作极端困难而又颇富挑战性。通常，MCSEM勘探过程中是将电磁信号传感器置于海底，可移动式水平电偶极发射源则在海底以上20－40m的范围内拖拽前进（图1）。发射源不断地发射信号，而传感器