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电磁-地震转换使勘探更精准

作者来源：本站原创    添加时间：2010-02-01   点击量：2570

２０世纪３０年代以来，一直有着关于将电磁与地震能量间的转换应用于勘探开发的想法。　

近１５年中，埃克森美孚公司所做的理论、数字、实验室和野外研究，证明了电磁-地震（ＥＳ）转换的有效应用，用地面电极和检波器组合，可检测油气聚集，而且ＥＳ转换是油气饱和度的灵敏显示。ＥＳ野外试验推动了该技术的进步。　　

ＥＳ测量方面，地震震源是可控震源或炸药震源，它生成向下传播的Ｐ波，Ｐ波又直接在炮点下面产生地震-电磁（ＳＥ）转换，产生的电磁响应在第一费涅尔带最大，振幅峰值在离转换点３０度的偏移距处。接地偶极对称地埋在炮点两边，用于检测电磁响应。ＳＥ信号在完全相同的时间里到达所有电极，几乎与地震无时差。在震源两边ＳＥ信号的符号是相反的，利用对称性可将噪音消除。试验发现，通常最佳电极距为１０米。　　

经修改的常规地震采集系统能采集ＳＥ数据集。对电磁测量，常规地震系统中的道间电绝缘是不够的，通过利用仪器设置、检波器前置放大器的前端绝缘变压器和２４位数字化地震系统能解决上述问题。　　

有关ＥＳ转换实践表明，能提取长序列二进制编码脉冲的电磁可控震源可得到较好效果。ＥＳ测量最佳的野外排列是用电极距和长度等于勘探目标深度的两个平行电极，此时最大垂直质点速度就在各个电极外边，这个位置也是检波器的位置。　　

兆瓦级功率的电源能产生二进制数据编码序列，通常野外条件下，用几百伏的电压和几百安培电流。由于接地系统的特性和精心设计，这种高功率电源的危险性极小，不会伤害野生动物或环境，地下产生的电场与磁爆产生的电场大小相同。目前的设备可提供１０－１２米／秒质子速度的灵敏度，通过改进电极、排列、电源设计，并采用逐点数据采集，可以将灵敏度提高１００倍以上。　　　

现有的地球物理方法通常不用前述的电源和电极，将电极和电功率改为每小时英里的电极安装，采集率是相似的，功率波形合成装置和电机是车载的。电源的大小和重量比陆上地震所用的４个可控震源还小。电设备很可靠，每天２４小时运转，可工作好几个月而不需要做大的维护。　　

对信噪比的要求是，要足以提取有效数据。当上覆层电阻率为５～１０欧姆？米时，穿透深度可达勘探开发深度；地震数据不能揭示油气存在的硬岩层时，可以用ＥＳ；当上覆层是未固结的高导电沉积时，就无法使用ＥＳ。科研人员采集了一些试验现场数据，并将地面测量数据与测井数据、井中管波和模型计算作了比较，结果都很一致，证实高振幅电震转换确实是由含油气地层产生的。有时有害的管波会在套管边上和近地表构造中产生，它们使直接数据解释工作变得更复杂。　　

这项研究最新颖的结果是二次ＥＳ转换的发现。用作源波形的二进制编码序列能识别与震源相同频率的信号，并提取源波形几倍的频率信号。在一次试验中，研究人员检测到了来自１５００米深度的二次ＥＳ转换。检测二次ＥＳ转换波形有一些好处，由于经过数据叠加后，源噪音是主要形式的剩余噪音，二次数据能进一步识别源噪音，从而可进一步提高信噪比，并可以检测到较小振幅的转换。　　

电动机理不能解释二次ＥＳ转换性质，一种新的转换理论将考虑这种二次信号的定性和定量问题。实验室试验证明了耦合机理的存在，野外试验将证实它在勘探中的重要性。这种新的转换机理能阐述应用的电场与测井中得到的自然电位间的关系。　　

目前的野外结果可识别出可能很快将有改进的一些方面，包括电极排列和设计，可以在更高功率下操作的新的电源设备，和能够作逐点数据采集的装备。