海洋油气勘探中电偶极源参数优化设计与应用

发布时间：2017-03-30 00:24

  本文关键词：海洋油气勘探中电偶极源参数优化设计与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近来在径向电流源的应用当中得到了很多经验,所谓的电偶极源,就是在瞬变电磁法和海洋可控源电磁法(Marine Controlled Source Electromagnetic)中作为一个发射机。电偶极源是一个交变横向极化场源,表面是模拟垂直电偶极子的垂直电线。在近几十年的过程中,该方法在理论上得到了发展并且通过了现场实践的测试。现在我们要研究的是在适当模型下一个水平电偶极源(HED)与垂直电偶极源(VED)在海洋油气勘探中的电场和磁场分布。我们通过多种途径收集海洋电磁大地电磁法、海洋可控源电磁法等技术资料,完成数据预处理方法、正反演方法和成像技术等等成果。同时通过现有国内外近几年的进展以及成果,分析水平电偶极源和垂直电偶极源在海洋地质保障工程中应用的可能性,可行性,并提出相应的研究与应用方案。在海洋电阻率测量中,磁场TM勘探也很有用。海水在常规源磁模式占主导地位的数据产生较大的噪声。因为海水衰减的场域,MCSEM是唯一成功探测长偏移距的系统,也可以解决高阻目标。然而,TM仅适用于水深低于1000米和偏移约15公里的环境下。使用海洋可控源电磁法可能帮助解决这种情况,因为TM在任何时候都不依赖总电导率并且在不论海水深度的情况下,对高阻体很灵敏。1982年,Alan D.Chave和Charles S.Cox得到了频率域中水平电偶源电磁场的解,至此海洋可控源电磁法一维的研究拉开了序幕。海洋可控源电磁法使用移动式水平导线源和海底电场接收机阵列。发射电极源尽量放置于深海处以减小来自水-空气界面的空气波以及空间电磁噪声的影响。发射源发送的低频(0.10Hz-50Hz)电磁信号不仅向水中传播而且向海底传播。向海底传播的电磁波进入海底,在那里与高阻层(含油气)相互作用,产生响应电磁场,其中部分能量返回排列在海底的接收器。由于电磁波沿导电层传播比沿高阻层传播损耗更大,所以和缺乏高阻层的均质地层相比,油藏的出现会加强信号。地学家采用分析手段通过对比观测资料和预测模型,或采用数学手段利用反演算法,能够识别电阻率异常,并以此推断地层结构信息。本文根据电磁场理论基础,通过分析和研究海洋可控源电磁的基础理论和国内外的最新发展现状,关键来完成以下的几项任务工作:(1)调研了国内外海洋可控源电磁法的研究资料和发展现状,分析了海洋电磁未来发展趋势。(2)简述了现在国外海洋电磁的硬件技术和指标,如勘探船、发射机、接收机等主要部件指标,并介绍电磁勘探基本原理和垂直电偶极子、水平电偶极子在海洋层状介质中的规律。(3)根据MCSEM基本原理,我们运用一维探测技术对水平电偶极子、垂直电偶极子进行了一维正演模拟计算,主要研究了海洋可控源电磁法各个电场和磁场分量对于海底高阻薄层的响应特征曲线。同时对比了各个电磁场分量对于高阻薄层的灵敏性。根据模拟分析,得出了海洋可控源电磁在不同发射频率情况下的电磁场响应,并分析了频率影响因素。同时空气波是MCSEM中主要影响因素之一,本文为了研究出空气波的影响以及海水深度、收发距等之间的关系,设计了相应的模型,最终分析出水平电偶极源与垂直电偶极源在海洋油气勘探中的可行性。(4)根据电偶极源输入参数的不同得到在海洋油气勘探中电磁场信号波不同,对比不同参数间的信号波响应曲线,为实现海洋油气勘探的功能设置正确的参数提供了相应的理论根据。综上所述,本文运用海洋电磁的一维勘探研究程序,完成了一维模型的理论计算。讨论并分析了多种不同因素对MVO曲线造成的影响,为海洋电磁下一步研究工作和水平电偶极子、垂直电偶极子电场和磁场分布的计算提供了理论基础。同时为正演算法工作及数据校正奠定了研究基础。
【关键词】：MCSEM 一维正演 HED VED
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P618.13;P631.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外发展现状及发展趋势11-13
• 1.2.1 国外海洋可控源电磁法发射源的研究12
• 1.2.2 国内海洋可控源电磁法发射源的研究12-13
• 1.3 海洋可控源电磁法的发展方向13-14
• 1.4 研究意义14-15
• 1.5 本文主要研究的内容15-16
• 第2章 海洋可控源电磁法勘探原理16-35
• 2.1 MCSEM勘探的基本理论16-21
• 2.1.1 频率域麦克斯韦方程17-18
• 2.1.2 波动方程18-19
• 2.1.3 边界条件19
• 2.1.4 有源场的电磁理论公式19-21
• 2.2 海洋可控源电磁法探测方式及设备介绍21-31
• 2.2.1 海洋可控源电磁法几种探测方式22-24
• 2.2.2 MCSEM设备介绍24-31
• 2.3 振幅随偏移距变化（MVO）曲线分析技术31-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 海洋可控源电磁法一维正演设计35-45
• 3.1 系统开发工具介绍35-36
• 3.2 MCSEM软件总体框架图36-38
• 3.2.1 MCSEM程序设计36-37
• 3.2.2 软件功能需求分析37-38
• 3.3 海洋频率域可控源电磁法一维正演38-39
• 3.4 水平电偶极源在海洋水平层状介质中的电磁场39-42
• 3.5 垂直电偶极源的一维正演研究42-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第4章 HED、VED的一维正演响应分析45-54
• 4.1 电偶极源在海洋环境中的场响应45
• 4.2 水平电偶极源在海洋环境中的场响应45-49
• 4.2.1 海水深度变化的响应分析45-46
• 4.2.2 发射频率变化响应分析46-48
• 4.2.3 归一化曲线处理48-49
• 4.3 VED一维模型与算例49-53
• 4.3.1 深海模型50-52
• 4.3.2 浅海模型52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 MCSEM参数分析及软件系统实现54-65
• 5.1 参数优化分析54-57
• 5.1.1 电偶极源方位角参数的优化选取54-55
• 5.1.2 电偶极源发射频率参数设定55
• 5.1.3 海洋层状结构参数模型设定55
• 5.1.4 接收器方位角参数的优化选取55-57
• 5.2 软件系统的实现57-60
• 5.2.1 一维正演模型文件58
• 5.2.2 参数文件RUNFILE58-59
• 5.2.3 Oceanic.csem输出文件59-60
• 5.3 两类电偶极源海洋油气勘探效果对比分析60-63
• 5.3.1 空气波参数模型响应对比分析60-61
• 5.3.2 有无异常体参数模型响应对比分析61-62
• 5.3.3 深海高阻模型中发射频率变化的响应分析62-63
• 5.4 本章小结63-65
• 结论65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-69
• 攻读学位期间取得学术成果69

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