一種海洋地下介質總有機碳含量的獲取方法技術

本發明專利技術公開了一種海洋地下介質總有機碳含量的獲取方法，該方法先將采集到的勘探區域電磁場數據進行Occam反演計算，獲得勘探區域的電阻率，再將電阻率信息通過Cole-Cole模型轉化為復數電阻率后進行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系獲得勘探區域的總有機碳含量信息。與現有技術相比，本發明專利技術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律，對預測含油氣地層、指導海洋油氣勘探和提高鉆探與開發的成功率具有十分重要的意義。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術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總有機 碳含量的獲取方法。
技術介紹
海洋可控源電磁方法（MCSEM)能夠有效反映構造圈閉中流體物理性質，在海洋油 氣勘探領域獲得了廣泛的關注。該方法的發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體產生誤判。 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 油氣勘探開發還處于初級階段，鉆井數量總體較少，因此獲取的巖心樣品的數量有限，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。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種無需鉆井就能獲得海洋地下介質總有機碳含量的方 法。 本專利技術提供的海洋地下介質總有機碳含量的獲取方法包括如下步驟： (1)在勘探區域的海水中布置發射源，用于發射固定頻率的交變電流；同時在該 區域的海底布置接收裝置，用于采集海洋電磁數據； (2)拖動發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 的海洋電磁場數據采集； (3)將采集到的勘探區域電磁場數據進行Occam反演計算，獲得勘探區域的電阻 率； (4)將上述電阻率通過Cole-Cole模型轉化為復數電阻率； (5)將復數電阻率進行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系獲得勘探區域的總有機碳含量信息。 本專利技術是基于如下理論和觀點： (1)在電磁效應的低頻部分，當同時存在激電和電磁效應時，實測的復電阻可以表 示成如下方式： 式中Pi復電阻率，P。是已經獲得的電阻率，m是極化率，τ是時間常數，c是一 個與頻率有關系數。 (2)極化率參數與總有機碳含量（TOC)符合正相關關系（見Vladimir Burtman, ect，2014年發表的文章 Experimental Study of Induced Polarization Effect in Unconventional Reservoir Rocks)〇 本專利技術的具體技術路徑如下： 將M個實測的電磁場數據表示數據向量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 ,，j = 1，2,…，，匕是與第j個數據相聯系的正演函數，用 向量可表示為d = F。數據擬合差可寫為： 引入拉格朗日乘子μ \構造無約束的目標函數： 式中，札為粗糙度矩陣，Λ?為反演所要求達到的擬合差。 Occam反演流程如圖1所示，在反演迭代過程中，為使總目標函數最小，我們求取 目標函數的梯度，并令▽ mu = 0,這時模型向量m滿足： 式中，J是MXN階的雅克比矩陣，可以通過差分求取： 依據式（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： Ftm^A] =F+J1A (5) 式中Δ = In2H1，如果將式⑷代入式（I)，則在％會出現如下的線性問題： 上式右端第二項圓括號中的表達式是一種數據向量，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 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。 假設第k次迭代已完成，定義向量：用一系列的μ值計算模型mk+1 ( μ )的真正擬合差 最終獲得勘探區域最佳電阻率彳目息P。。 將已經計算得到的勘探區域的電阻率經過Cole-Cole模型由直流電阻率轉化為 復數電阻率，其中時間常數τ = 2,系數c = 0. 3。 將P $作為電阻率參數代入進行Occam反演計算得到與極化率相關的電磁場值； 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總有機碳含量TOC含 量的信息。 本專利技術通過利用海洋電磁屬性來獲取海洋地下介質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律，對預測含油氣地層、指導海洋油氣 勘探和提高鉆探與開發的成功率具有十分重要的意義。【附圖說明】 圖1為Occam反演流程圖。 圖2為海洋可控源勘探區域地電結構及測點位置圖。 圖3為不同參數條件下海洋可控源模勘探區域地電結構圖。 圖4為海洋可控源電磁法反演計算電阻率與真實地電結構的對比圖。 圖5為海洋可控源電磁法反演計算的極化率結果圖。【具體實施方式】 (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 射源，將其連接在發電機上，發射固定頻率（低頻，〇. 01~10Hz)的交變電流，可以發射一個 或幾個頻率的連續的方波信號，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據，每個接收點相距l〇〇〇m，接收裝置距離發 射源的最近距離為100~500m，最遠的可達到十幾公里以上，依據研究目標的深度而決定； (2)使用船舶拖著電偶極子發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據采集，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射源多次，發射源沿測線移動時，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的電磁場數據； (3)將采集到的勘探區域實際電磁場數據進行Occam反演計算，獲得勘探區域的 電阻率P。，反演計算結果如圖4所示，本實施例是采用Ey方向電場進行分析計算的； (4)將計算得到的勘探區域的電阻率通過Cole-Cole模型由直流電阻率轉化為復 數電阻率P '其中時間常數τ = 2,系數c = 0. 3， (5)將P $作為電阻率參數進行Occam反演計算得到與極化率相關的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， 計算結果如圖5所示； (6)利用極化率m與總有機碳含量TOC的正相關系獲得描述勘探區域地下介質的 總有機碳含量TOC的信息。 本專利技術除了適用于圖2所示的地質條件外，還適用于圖3所示的其它地質條件。 以上所述僅是本專利技術較好的【具體實施方式】，但本專利技術的保護范圍并不局限于此， 任何基于本專利技術所提供的技術方案和專利技術構思進行的改造和替換都應涵蓋在本專利技術的保 護范圍內。【主權項】1. ，其特征在于包括如下步驟： (1) 在勘探區域的海水中布置發射源，用于發射固定頻率的交變電流；同時在該區域 的海底布置接收裝置，用于采集海洋電磁數據； (2) 拖動發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 洋電磁場數據采集； (3) 將本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種海洋地下介質總有機碳含量的獲取方法，其特征在于包括如下步驟：(1)在勘探區域的海水中布置發射源，用于發射固定頻率的交變電流；同時在該區域的海底布置接收裝置，用于采集海洋電磁數據；(2)拖動發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據采集；(3)將采集到的勘探區域電磁場數據進行Occam反演計算，獲得勘探區域的電阻率；(4)將電阻率通過Cole?Cole模型轉化為復數電阻率；(5)將復數電阻率進行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系獲得勘探區域的總有機碳含量信息。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王緒本，何展翔，余剛，孫衛斌，張兵，趙寧，
申請(專利權)人：成都理工大學，中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司，
類型：發明
國別省市：四川;51