一種海洋地下介質(zhì)總有機碳含量的獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種海洋可控源電磁勘探方法，特別是涉及一種海洋地下介質(zhì)總有機 碳含量的獲取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 海洋可控源電磁方法（MCSEM)能夠有效反映構(gòu)造圈閉中流體物理性質(zhì)，在海洋油 氣勘探領(lǐng)域獲得了廣泛的關(guān)注。該方法的發(fā)射源采用水平電偶極源，布置于海底上方幾十 米高度的水中。接收裝置布置在海底，用于測量電場值和磁場值，接收裝置包括兩個水平電 偶極、一個垂直電偶極、以及磁力計、聲控儀和記錄儀等。該方法通過將采集到的場值信息， 利用可控源電磁法反演得出電阻率分布信息來探測含油氣高阻薄層，進而對油氣和天然氣 水合物進行直接識別。但由于并非所有的高阻體都是含油氣地層，如火山巖等，因此利用電 阻率信息進行判斷可能會對目標(biāo)體產(chǎn)生誤判。
[0003] 利用總有機碳含量（TOC)信息可分辨高阻地層（如火山巖）與含油氣儲層，但有 機碳含量信息通常是通過分析鉆井獲取的巖心樣品和典型露頭樣品獲取的，由于目前海洋 油氣勘探開發(fā)還處于初級階段，鉆井?dāng)?shù)量總體較少，因此獲取的巖心樣品的數(shù)量有限，利用 有限的巖心樣品分析獲得的有機碳含量只能代表有限的點，不能代表整個平面上分布的總 有機碳含量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種無需鉆井就能獲得海洋地下介質(zhì)總有機碳含量的方 法。
[0005] 本發(fā)明提供的海洋地下介質(zhì)總有機碳含量的獲取方法包括如下步驟：
[0006] (1)在勘探區(qū)域的海水中布置發(fā)射源，用于發(fā)射固定頻率的交變電流；同時在該 區(qū)域的海底布置接收裝置，用于采集海洋電磁數(shù)據(jù)；
[0007] (2)拖動發(fā)射源使其從起點沿測線移動到終點，每完整地拖動一次完成一個頻率 的海洋電磁場數(shù)據(jù)采集；
[0008] (3)將采集到的勘探區(qū)域電磁場數(shù)據(jù)進行Occam反演計算，獲得勘探區(qū)域的電阻 率；
[0009] (4)將上述電阻率通過Cole-Cole模型轉(zhuǎn)化為復(fù)數(shù)電阻率；
[0010] (5)將復(fù)數(shù)電阻率進行Occam反演計算，獲得極化率；
[0011] (6)利用極化率與總有機碳含量的正相關(guān)系獲得勘探區(qū)域的總有機碳含量信息。
[0012] 本發(fā)明是基于如下理論和觀點：
[0013] (1)在電磁效應(yīng)的低頻部分，當(dāng)同時存在激電和電磁效應(yīng)時，實測的復(fù)電阻可以表 示成如下方式：
[0015] 式中Pi復(fù)電阻率，P。是已經(jīng)獲得的電阻率，m是極化率，τ是時間常數(shù)，c是一 個與頻率有關(guān)系數(shù)。
[0016] (2)極化率參數(shù)與總有機碳含量（TOC)符合正相關(guān)關(guān)系（見Vladimir Burtman, ect，2014年發(fā)表的文章 Experimental Study of Induced Polarization Effect in Unconventional Reservoir Rocks)〇
[0017] 本發(fā)明的具體技術(shù)路徑如下：
[0018] 將M個實測的電磁場數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)向量d e Em，反演初始電阻率模型記為m e En， 正演問題的解表示為噸=F ,[m]，j = 1，2,…，，匕是與第j個數(shù)據(jù)相聯(lián)系的正演函數(shù)，用 向量可表示為d = F[m]。數(shù)據(jù)擬合差可寫為：
[0021] 引入拉格朗日乘子μ \構(gòu)造無約束的目標(biāo)函數(shù)：
[0023] 式中，札為粗糙度矩陣，Λ?為反演所要求達到的擬合差。
[0024] Occam反演流程如圖1所示，在反演迭代過程中，為使總目標(biāo)函數(shù)最小，我們求取 目標(biāo)函數(shù)的梯度，并令▽ mu = 0,這時模型向量m滿足：
[0026] 式中，J是MXN階的雅克比矩陣，可以通過差分求取：
[0029] 依據(jù)式（1)，在迭代過程開始前，我們給定一個初始模型Hi1，如果？在!11 1處可微，則 對于足夠小的向量△有：
[0030] Ftm^A] =F[m1]+J1A (5)
[0031] 式中Δ = In2H1，如果將式⑷代入式（I)，則在％會出現(xiàn)如下的線性問題：
[0033] 上式右端第二項圓括號中的表達式是一種數(shù)據(jù)向量，記作Cl1。接著，定義m 2為這 種近似下使U取得最小值時的模型，則有
[0035] 選取μ以達到期望的擬合差，在迭代中Hi2可由系列!^，!^，…中后面的模型依次取 代，該一系列中每一個前面的向量都是下個向量的初始近似值。
[0036] 假設(shè)第k次迭代已完成，定義向量：
[0038]用一系列的μ值計算模型mk+1 ( μ )的真正擬合差
[0040] 最終獲得勘探區(qū)域最佳電阻率彳目息P。。
[0041] 將已經(jīng)計算得到的勘探區(qū)域的電阻率經(jīng)過Cole-Cole模型由直流電阻率轉(zhuǎn)化為 復(fù)數(shù)電阻率，其中時間常數(shù)τ = 2,系數(shù)c = 0. 3。
[0043] 將P $作為電阻率參數(shù)代入進行Occam反演計算得到與極化率相關(guān)的電磁場值； 然后我們將Pc作為極化率反演的初始模型，再進行極化率的Occam反演（反演流程如圖1 所示），得到待求的極化率m ;進而通過極化率信息得到描述地下介質(zhì)總有機碳含量TOC含 量的信息。
[0044] 本發(fā)明通過利用海洋電磁屬性來獲取海洋地下介質(zhì)的總有機碳含量信息，在不鉆 井的情況下就可獲得有機碳含量在平面上的分布規(guī)律，對預(yù)測含油氣地層、指導(dǎo)海洋油氣 勘探和提高鉆探與開發(fā)的成功率具有十分重要的意義。
【附圖說明】
[0045] 圖1為Occam反演流程圖。
[0046] 圖2為海洋可控源勘探區(qū)域地電結(jié)構(gòu)及測點位置圖。
[0047] 圖3為不同參數(shù)條件下海洋可控源模勘探區(qū)域地電結(jié)構(gòu)圖。
[0048] 圖4為海洋可控源電磁法反演計算電阻率與真實地電結(jié)構(gòu)的對比圖。
[0049] 圖5為海洋可控源電磁法反演計算的極化率結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0050] (1)如圖2所示，在海底上方10 - 50m的海水中布置一個或多個偶極裝置作為發(fā) 射源，將其連接在發(fā)電機上，發(fā)射固定頻率（低頻，〇. 01~10Hz)的交變電流，可以發(fā)射一個 或幾個頻率的連續(xù)的方波信號，電流峰值一般為100~1000A ;同時在海底布置一個或多個 偶極裝置作為接收裝置，用于接收海洋電磁數(shù)據(jù)，每個接收點相距l(xiāng)〇〇〇m，接收裝置距離發(fā) 射源的最近距離為100~500m，最遠的可達到十幾公里以上，依據(jù)研究目標(biāo)的深度而決定；
[0051] (2)使用船舶拖著電偶極子發(fā)射源從一個起點開始沿著測線拖到終點，每完整地 拖動一次完成一個頻率的海洋可控源數(shù)據(jù)采集，要想采集多個頻率的電磁場，就需要船舶 來回拖動電偶極子發(fā)射源多次，發(fā)射源沿測線移動時，偏移距不斷變化，每個測點處的接收 裝置都可以接收到相對應(yīng)的電磁場數(shù)據(jù)；
[0052] (3)將采集到的勘探區(qū)域?qū)嶋H電磁場數(shù)據(jù)進行Occam反演計算，獲得勘探區(qū)域的 電阻率P。，反演計算結(jié)果如圖4所示，本實施例是采用Ey方向電場進行分析計算的；
[0053] (4)將計算得到的勘探區(qū)域的電阻率通過Cole-Cole模型由直流電阻率轉(zhuǎn)化為復(fù) 數(shù)電阻率P '其中時間常數(shù)τ = 2,系數(shù)c = 0. 3，
[0055] (5)將P $作為電阻率參數(shù)進行Occam反演計算得到與極化率相關(guān)的y方向的電 場值Ey ;然后將P。作為極化率反演的初始模型，進行極化率的Occam反演，得到極化率m， 計算結(jié)果如圖5所示；
[0056] (6)利用極化率m與總有機碳含量TOC的正相關(guān)系獲得描述勘探區(qū)域地下介質(zhì)的 總有機碳含量TOC的信息。
[0057] 本發(fā)明除了適用于圖2所示的地質(zhì)條件外，還適用于圖3所示的其它地質(zhì)條件。
[0058] 以上所述僅是本發(fā)明較好的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何基于本發(fā)明所提供的技術(shù)方案和發(fā)明構(gòu)思進行的改造和替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保 護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種海洋地下介質(zhì)總有機碳含量的獲取方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 在勘探區(qū)域的海水中布置發(fā)射源，用于發(fā)射固定頻率的交變電流；同時在該區(qū)域 的海底布置接收裝置，用于采集海洋電磁數(shù)據(jù)； (2) 拖動發(fā)射源使其從起點沿測線移動到終點，每完整地拖動一次完成一個頻率的海 洋電磁場數(shù)據(jù)采集； (3) 將采集到的勘探區(qū)域電磁場數(shù)據(jù)進行Occam反演計算，獲得勘探區(qū)域的電阻率； (4) 將電阻率通過Cole-Cole模型轉(zhuǎn)化為復(fù)數(shù)電阻率； (5) 將復(fù)數(shù)電阻率進行Occam反演計算，獲得極化率； (6) 利用極化率與總有機碳含量的正相關(guān)系獲得勘探區(qū)域的總有機碳含量信息。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海洋地下介質(zhì)總有機碳含量的獲取方法，該方法先將采集到的勘探區(qū)域電磁場數(shù)據(jù)進行Occam反演計算，獲得勘探區(qū)域的電阻率，再將電阻率信息通過Cole-Cole模型轉(zhuǎn)化為復(fù)數(shù)電阻率后進行Occam反演計算，獲得極化率，最后利用極化率與總有機碳含量的正相關(guān)系獲得勘探區(qū)域的總有機碳含量信息。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在不鉆井的情況下就可獲得有機碳含量在平面上的分布規(guī)律，對預(yù)測含油氣地層、指導(dǎo)海洋油氣勘探和提高鉆探與開發(fā)的成功率具有十分重要的意義。
【IPC分類】G01V3/08
【公開號】CN105044782
【申請?zhí)枴緾N201510400149
【發(fā)明人】王緒本, 何展翔, 余剛, 孫衛(wèi)斌, 張兵, 趙寧
【申請人】成都理工大學(xué), 中國石油集團東方地球物理勘探有限責(zé)任公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月9日