专利名称：电磁勘探的制作方法
技术领域：
一般来说，本公开涉及电磁勘测，具体地说，涉及用于获取和处理地球物理信息的 方法和装置。
背景技术：
在油气勘探产业，为了识别具有潜在烃矿床的地下构造，通常采用地球物理工具 和技术。一种这样的技术在称为电磁勘察的过程中利用电磁能。电磁勘察是采用在地表产生电磁场的地球物理方法。电磁场可以具有波形特征、 扩散特征或这两者的组合。当这些场穿透大地并撞击导电地层或矿体时，它们在这些导体 中感应出电流，以这些电流为源的新场从这些导体辐射并由地表处的仪器检测。
发明内容
下面呈现本公开的几个方面的一般归纳，以便提供本公开的至少某些方面的基本 理解。这个归纳不是本公开的详尽纵览。它不试图标识本公开的关键或必要因素或描绘权 利要求书的范围。以下归纳仅仅以概括形式呈现本公开的某些概念，作为随后更详细描述 的前奏。所公开的方法用于采集地球物理信息，包括使用多个接收器接收从地表下目标散 发的电磁能，以及至少部分地根据所述多个接收器中的一个或多个接收器的位置和所接收 的电磁信息产生伪源。
为了详细了解本公开，应当连同附图参考几个非限制实施例的以下详细说明，附 图中相似的要素被赋予相似的编号，其中图1是地球物理信息采集系统的非限制实例；图2展示了根据本公开的几个实施例可以使用的传感器节点的非限制实例；图3展示了根据图1的系统中可以使用的电磁辐射体的几个非限制实例；图4、图5和图6展示了与立方形电磁源相关联的电场图；图7、图8和图9展示了与立方形电磁源相关联的磁场图；图10、图11和图12展示了根据本公开的几个实施例的几个非限制多分量源结 构；图13展示了根据几个实施例可以使用的地球物理信息处理系统的非限制实例；图14显示了地球物理信息处理的非限制方法；
图15显示了地球物理信息处理的另一个非限制方法。
具体实施例方式本公开的若干部分，详细描述和权利要求书可以以逻辑、软件或典型情况下编码 在各种介质上的软件实施方面的形式呈现，包括但是不限于计算机可读介质、机器可读介 质、程序存储介质或计算机程序产品。这样的介质可以由信息处理设备处理、读取、检测和 /或解释。本领域的技术人员将认识到，这样的介质可以采取各种形式，比如卡片、磁带、磁 盘(如软盘或硬盘驱动器)以及光盘(如光盘只读存储器(“CD-ROM”)或数字多功能(或 视频)光盘(“DVD”))。本文公开的任何实施例都仅仅为了说明，并非为了限制本公开或 权利要求的范围。本公开使用若干术语，这些术语的意义将有助于提供对本文讨论的理解。例如，以 上提及的本文所用的术语信息处理设备意味着发送、接收、操作、转换、计算、调制、转置、携 带、存储或以其他方式利用信息的任何设备。在本公开的几个非限制方面，信息处理设备包 括为执行各种方法而执行程序化指令的计算机。本文所用的地球物理信息意味着关于地质体的位置、形状、范围、深度、内容、类 型、特性和/或数量的信息。地球物理信息包括但是未必限于海洋和陆地电磁信息。本文 所用的电磁信息包括但不限于以下的一种或多种或者任何组合模拟信号、数字信号、记录 数据、数据结构、数据库信息、关于地表地质的参数、源类型、源位置、接收器位置、接收器类 型、源激发时间、源持续时间、源频率、能量振幅、能量相位、能量频率、波加速度、波速度和/ 或波方向、场强度和/或场方向。地球物理信息可以用于许多目的。在某些情况下，地球物理信息可用于产生地下 构造的图像。本文所用的成像包括地下构造的任何表达，包括但不限于图形表达、数学或数 值表达、带状记录纸或者地下构造的任何其他处理输出表达。图1是地球物理信息采集系统100的非限制实例。系统100可以包括任何数量的 子系统和组件。在这个实例中系统100包括能量源102。一个或多个传感器104被安置在 勘测区域中，并且这些传感器耦接到记录器106。在一个或多个实施例中，传感器104可以 被合并到海底电缆118之中，并且海底电缆可以经由合适的通信接口 120比如吊索连接到 记录器106。在这个实例中，显示的海底电缆安置在海床122中或在其上，从可以包括地下 地层、含烃储集层或其他地质构造的目标1 散发的信号在此可以被几个传感器104检测 出。非限制系统100展示了海洋环境以及由船只112拖曳的辐射体110。在其他实施例中， 辐射体可以在机载配置中拖曳在水体之上或陆地之上而不脱离本公开的范围。在其他实施 例中，电磁源102可以以固定的或半固定的方式部署在陆地上或海洋环境中而不脱离本公 开的范围。无论为地球物理信息采集系统100选择的环境如何，都可以根据本文所公开的 几种方法通过使用合适的地球物理信息处理系统处理所采集的信息。传感器104可以包括在采集地球物理信息中有用的任何数量的传感器。在一个或 多个实施例中，这些传感器可以包括电磁传感器，比如天线、电极、磁力计或其任何组合。在 一个或多个实施例中，这些传感器可以包括压力传感器比如传声器、水听器及其组合。在一 个或多个实施例中，传感器104可以包括粒子运动传感器，比如地震检波器、加速计及其组 合。在一个或多个实施例中，传感器104可以包括电磁传感器、压力传感器和粒子运动传感器的组合。图1的非限制实例系统展示了使用海底电缆118的传感器布置。在一个或多个 实施例中，若干传感器站可以放置在海床上并且在每个传感器站可以记录所收到的信号。图2展示了根据本公开的几个实施例可以使用的传感器节点的非限制实例。所示 的两个传感器节点200可以本质上彼此类似。每个传感器节点200都被置于海床122上， 尽管陆地部署也在本公开的范围之内。根据一个或多个实施例的传感器节点200可以包括 几个面202，每个面都可以包括电场传感器204和磁场传感器206。传感器204、206的形式 可以是偶极子天线。在图2的实例实施例中，节点200是孤立的并且不使用以上介绍和图 1所示的实例系统中的电缆118或表面记录器106。不过，节点200可以修改为连接到电缆 和远程记录器而不脱离本公开的范围。每个节点200都可以包括一个或多个电池208，用于 向节点200供电。在一个或多个实施例中，节点200可以包括存储器210，用于存储在节点 200处收到的信息。可以包括处理器212，用于控制节点200和用于处理由节点200所收到 的信息。仍然参考图1和图2，传感器104、204、206可以产生模拟信号、数字信号或模拟信 号和数字信号的组合用于记录。记录器106或站200可以是用于接收和存储由传感器104、 204,206所产生信号的任何合适的记录器。记录器106或站200可以包括任何数量的地球 物理信息处理、存储和传输组件。稍后将参考图13提供适合记录器106或站的若干部分的 至少某些组件的更多细节。能量源102可以包括几种源类型的任何一种或组合。在这个实例中，能量源包括 能量发生器108，能量发生器108产生的电磁能用在称为可控源电磁法(CSEM)的过程中。 能量发生器108耦接到多维电磁能辐射体110。本文使用的术语辐射体意味着适于辐射能 量的任何设备、构造、机构、其组合以及其子部件。在图1的实例系统100中，发生器108显 示为安置在海洋船只112上。发生器108可以被配置为在辐射体110中产生交流电(AC) 或直流电(DC)。使用交流电时，所用的频率可以是在频率调制的CSEM中有用的变化频率。 在一个或多个实施例中，可以调制辐射体110中流过的电流126的振幅。辐射体110经由 合适的耦连114和拖缆116耦接到船只112，以便船只112可以通过所期望的介质运送辐射 体110。在这个实例中，辐射体110在预定深度通过海水运送。在一个或多个实施例中，拖 缆116和耦连114包括大规格导体以将电流传送到辐射体110。辐射体110基本上可以是 直的或弯曲的构造比如电缆，或者辐射体110也可以包括多维构造。图3展示了适于多维辐射体结构的几个非限制实例。多维辐射体结构可以包括二 维多边形结构比如正方形、三角形等。辐射体结构的方向在操作期间可以变化，并且可以使 用下面将描述的方法而不需要精确地知道辐射体结构的方向。例如，在操作期间可以将辐 射体结构定向为图1展示的垂直或者图3在300处和304处展示的水平，或者辐射体结构 可以处于任何其他方向。图3所示的辐射体结构仅仅是一些实例，并非将本公开限制为任 何具体形状。这里所示的非限制辐射体结构包括正方形的二维辐射体结构300和三角形的 二维辐射体结构304。这些二维辐射体结构的每一个都可以经由耦连114和拖缆116耦连 到船只112，正如以上描述的和图1所示。其他合适的辐射体结构可以包括三维结构。例如，立方体结构306或四面体辐射 体结构308可以连接到船只112。在某些情况下，拖曳配置可以使得拖缆116可以直接耦接 到辐射体结构，正如四面体辐射构造306所示。
虽然显示了基本上直棱状的辐射体结构，但是也可以使用弯曲的结构以及具有弯 曲与直棱状结构组合的辐射体结构。在一个或多个实施例中，辐射体结构的弯曲部分可以 包括至少一部分弯曲形状。非限制实例包括比如圆形、椭圆形等的弯曲结构。多维辐射体 结构300、304、306和308的每个分支都可以在选定的迂回方向承载电流126。受益于本公 开的本领域技术人员将认识到，几条迂回电流通道将既产生电场又产生磁场，每个场都具 有多个相应的分量，取决于所选定的特定电流通路。图4、图5和图6展示了与立方形电磁偶极子张量源相关联的电场图，作为根据本 公开的几个实施例产生多分量电磁场的实例。受益于本公开的本领域技术人员将能够把立 方形源的教导扩展到本文公开的几个其他源几何形状以及其他源。图4展示出，通过使电流i在平行于χ方向并在Ex方向的导体中流动，在χ方向 可以产生如400指示的电场Ex。图5展示出，通过使电流i在平行于y方向并在Ey方向的 导体中流动，在y方向可以产生如500指示的电场Ey。图6展示出，通过使电流i在平行于 ζ方向并在fe方向的导体中流动，在ζ方向可以产生如600指示的电场fe。图7、图8和图9展示了与立方形电磁偶极子张量源相关联的磁场图。图7展示 出，通过使电流i在与X方向垂直摆放的导体中流动，在X方向可以产生如700指示的磁场 Hx。Hx(或-Hx)的方向可以由众所周知的右手定律和电流流动的方向确定。一般来说，Hx 是垂直于与承载电流i的导体相关联的平面的向量。类似地，图8和图9展示了立方形结 构的相应磁场Hy 800和Hz 900。图10、图11和图12展示了根据本公开的几个实施例的几个非限制多分量源结构。 图10展示的源结构1000可用于产生三分量磁场。图11展示的源结构1100的非限制实例 可用于产生三分量电场。图12展示的源结构1200的非限制实例可用于产生三分量磁场和 三分量电场。在一个或多个实施例中，结构1200的任何两个分支之间的夹角约为60。图13展示了根据几个实施例可以使用的地球物理信息处理系统1300的非限制实 例。地球物理信息可以采集自以上描述和图1所示的系统100。在几个非限制实例中，系统 100可以包括图13所示部件的一个或多个及其任何组合。在一个实例中，系统1300可以包 括一台或多台处理设备，比如计算机和存储设备1302。计算机可以选自任何数量的有用计 算机设备，其实例包括但不限于便携式计算机1304、台式计算机1306、大型机1308等。虽 然显示了便携式类型，但是处理单元不需要包括用户接口设备。不过在适当时，计算机1304 可以包括显示器、键盘和/或其他输入/输出设备，比如打印机/绘图仪、鼠标、触摸屏、音 频输出和输入或者任何其他适合的用户接口。计算机1304可以经由任何已知的接口与存储设备1302通信，并且用于将信息输 入到计算机1304、1306、1308的接口可以是任何可接受的接口。例如，这种接口可以包括使 用网络接口 1310。根据一个或多个实施例的存储设备1302可以是具有计算机可读介质的任何有用 的存储设备。后面将描述的用于执行若干方法的指令可以存储在计算机1304、1306、1308 中的计算机可读介质上，也可以存储在外部存储设备1302上。现在将参考图1至图13解释示范地球物理信息采集系统100的操作。电磁场信 号可以从能量源102散发并朝着海床122传播。电磁场信号可以包括具有一个或多个电场 分量的电场、具有一个或多个磁场分量的磁场或者电场与磁场的组合。电磁场信号在大地内传播，并且可以与地表下目标1 相互作用。传导目标，比如地层或具有传导流体的地层 将响应电磁场信号产生响应场，响应场通常朝着海床和传感器104向上传播。传感器检测 下行和上行的场，所检测出的场经由通信接口 120中的导体发送到记录器106。所记录的信号可以当场处理，也可以传送到具有以上描述和图13所示的地球物 理信息处理系统1300的处理设施。这几 个处理部件不必位于一处，而是可以经由网络1310 通信。本文介绍的这些方法基于新颖的干涉测量概念，它们证实了这里的讨论。导言-扰动介质中的表现定理设一般频率域的矩阵-向量微分方程为
权利要求
1.一种用于采集地球物理信息的方法，包括 使用多个接收器接收从目标散发的电磁能；以及至少部分地根据所述多个接收器中的一个或多个接收器的位置和所接收的电磁能产 生伪源。
2.根据权利要求1的方法，其中，接收电磁能的动作包括接收多分量的电磁能；
3.根据权利要求2的方法，其中，所述多分量的电磁能包括一个或多个磁分量、一个 或多个电分量、或者其组合。
4.根据权利要求1的方法，其中，所述多个接收器包括位于陆地上、海洋环境中或者 既包括陆地部分又包括海洋部分的区域中的一个或多个接收器。
5.根据权利要求1的方法，其中，产生伪源的动作进一步包括使用计算机产生的参数集。
6.根据权利要求5的方法，其中，产生的参数集模仿具有已知参数的物理源，并且其中 所模仿的物理源位于接收器之一的位置或附近。
7.根据权利要求1的方法，进一步包括以下动作从物理源发射电磁能，其中，从所述目标散发的所述电磁能是对所发射的电磁能的响应。
8.根据权利要求7的方法，其中，所述物理源包括产生多分量电磁能场的多维结构。
9.根据权利要求8的方法，其中，发射所述电磁能的动作进一步包括发射多分量电磁 能场。
10.根据权利要求1的方法，进一步包括以下动作 产生初始大地模型。
11.根据权利要求10的方法，进一步包括以下动作 至少部分地根据所产生的伪源更新所述大地模型。
12.根据权利要求8的方法，进一步包括以下动作 运送所述物理源，其中，所述运送包括在水体中、陆地上、空中、地下或其任何组合中运送所述物理源。
13.根据权利要求7的方法，其中，产生伪源的动作进一步包括产生与所述物理源的任 何参数无关的参数集。
14.根据权利要求1的方法，其中，所述产生伪源的动作进一步包括为所述多个接收器 中的每个接收器产生伪源参数。
15.一种用于采集地球物理信息的系统，包括 处理器；物理源，被配置为发射电磁能；以及多个接收器，被配置为接收从目标散发的电磁能；其中，所述处理器至少部分地根据所述多个接收器中的一个或多个接收器的位置和所 接收的电磁能产生伪源。
16.根据权利要求15的系统，其中，所述多个接收器进一步被配置为接收多分量电磁能。
17.根据权利要求16的系统，其中，所述多分量的电磁能包括一个或多个磁分量、一个或多个电分量、或者其组合。
18.根据权利要求15的系统，其中，所述多个接收器包括位于陆地上、海洋环境中或者 既包括陆地部分又包括海洋部分的区域中的一个或多个接收器。
19.根据权利要求15的系统，其中，所述处理器进一步被配置为产生代表所述伪源的参数集。
20.根据权利要求19的系统，其中，所产生的参数集模仿具有已知参数的物理源，并且 其中所模仿的物理源位于接收器之一的位置或附近。
21.根据权利要求15的系统，其中，从所述目标散发的电磁能是对所发射的电磁能的 响应。
22.根据权利要求15的系统，其中，所述物理源包括产生多分量电磁能场的多维结构。
23.根据权利要求22的系统，其中，所述物理源进一步被配置为发射多分量电磁能场。
24.根据权利要求15的系统，其中，所述处理器进一步被配置为产生初始大地模型。
25.根据权利要求M的系统，其中，所述处理器进一步被配置为至少部分地根据所产 生的伪源更新所述大地模型。
26.根据权利要求15的系统，其中，所述物理源进一步被配置为在水体中、陆地上、空 中、地下或其任何组合中进行运送。
27.根据权利要求15的系统，其中，所述处理器进一步被配置为产生与所述物理源的 任何参数无关的伪源参数。
28.根据权利要求15的系统，其中，所述处理器进一步被配置为为所述多个接收器中 的每个接收器产生伪源参数。
29.一种计算机可用的介质，具有其内包含的计算机可读程序代码，其中，所述计算机 可读程序代码适于执行权利要求1的方法。
全文摘要
一种系统和方法，包括使用多个接收器接收从目标散发的电磁能，以及至少部分地根据所述多个接收器中的一个或多个接收器的位置和所接收的电磁信息产生伪源。
文档编号G01V3/10GK102047147SQ200980120045
公开日2011年5月4日 申请日期2009年5月29日 优先权日2008年5月30日
发明者I·瓦斯肯塞罗斯, R·I·布卢尔 申请人:离子地球物理公司