CN111474592A - 一种井间电磁探测***及方法 - Google Patents
一种井间电磁探测***及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111474592A CN111474592A CN202010182720.XA CN202010182720A CN111474592A CN 111474592 A CN111474592 A CN 111474592A CN 202010182720 A CN202010182720 A CN 202010182720A CN 111474592 A CN111474592 A CN 111474592A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transmitting
- frequency
- response
- signal
- amplitude
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 89
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 196
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 27
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 21
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 13
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 59
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 55
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 51
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 45
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 41
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 41
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 5
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- -1 engineering geology Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/18—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
- G01V3/30—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with electromagnetic waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
本发明公开了一种井间电磁探测***及方法，属于资源钻探技术领域。利用多口井中一个套管井的金属套管构建发射电偶源，对发射电偶源施加激励信号使发射电偶元发出发射信号，再利用布设于测线的接收电极接收发射电偶源发出的发射信号，最后对接收到的发射信号的响应特征进行检测，获得井间油气储层的电阻率分布。该方法将常规井间电磁法中所采用的磁偶极子探测变为电偶极子探测，能够提高发射信号的发射功率，从而增大探测范围；不仅能够消除常规井间电磁法中套管本身对电磁信号的屏蔽作用，而且进一步地利用金属套管具有良导电性的特点，直接对其施加发射电流，以作为长偶极发射线源，有利于实现井间远距离探测。
Description
技术领域
本发明属于资源钻探技术领域，具体涉及一种井间电磁探测***及方法。
背景技术
井间探测技术逐步发展形成了井间地震和井间电磁两类物理机制不同的探测方法。而 井间电磁法作为当前重要的探测手段，可用于探测剩余油分布、寻找油气富集区，进而达 到提高钻探成功率与提高采收率的目的。与井间地震法相比，井间电磁法对于井间地层特 性和流体性质的变化更为敏感，可以直接提供井间储层电阻率分布信息，进而根据电阻率 分部信息实现流体空间分布的描述。同时，该方法还可以弥补传统地面电磁法在实际应用 中所受到的勘探深度和分辨率的限制，在油气藏勘探开发领域具有广泛的应用前景。
简要来说，井间电磁法是指在两个(或多个)井孔中分别发射和接收电磁波信号，利 用电磁波信号成像以进行井间物性参数探测的地球物理方法。由于发射机和接收机可以放 置在很深的钻孔中，使得该方法具有大探测深度的特点，因而广泛应用于矿产勘察、石油 勘探以及工程环境物探等领域。
在实际应用过程中，经常会出现发射井单井、接收井单井或发射井接收井两井同时含 有金属套管的情况。在对井间电磁测量数据进行信号处理和反演解释时，金属套管的存在 会导致在信号处理和反演过程中将很大一部分资源用于消除金属套管对响应信号的影响。 以油气生产井为例，实际情况下井眼尺寸非常狭小，限制了井中磁偶源的直径，从而限制 了信号源的发射功率，使得探测距离十分有限，难以实现井间油气储层的有效探测。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种井间电磁探测***及方法，能够消除 金属套管对电磁信号的屏蔽作用，而且还能够实现井间远距离探测。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种井间电磁探测方法，包括以下步骤：
步骤1：利用多口井中一个套管井的金属套管构建发射电偶源，对发射电偶源施加激励 信号使发射电偶源发出发射信号；
步骤2：利用布设于测线的接收电极接收发射电偶源发出的发射信号；
步骤3：对接收到的发射信号的响应特征进行检测，获得井间油气储层的电阻率分布。
优选地，利用多口井中一个套管井的金属套管构建发射电偶源，是在金属套管管壁上 设置两个电极作为发射电偶源的电偶极子。
进一步优选地，电极设在金属套管的内壁上。
优选地，测线包括由多口井中除套管井以外其它井形成的井测线和设置于地表的水平 测线；若干接收电极均布在井测线和水平测线上。
优选地，发射信号为伪随机发射信号。
进一步优选地，伪随机发射信号为2n序列伪随机发射信号。
进一步优选地，伪随机发射信号的频率分量为1Hz、8Hz和64Hz。
优选地，步骤3中的检测，是采用数字相干检测方法提取发射信号中各频率分量的幅 值与相位。
本发明公开了一种井间电磁探测***，包括发射电偶源、接收电极和接收机；发射电 偶源设在多口井中一个套管井的金属套管管壁上，接收电极布设在测线上，接收电极与接 收机连接；
发射电偶源用于发出发射信号；
接收电极用于接收发射电偶源发出的发射信号；
接收机用于对接收到的发射信号的响应特征进行检测，以获得井间油气储层的电阻率 分布。
优选地，发射电偶源连接有伪随机码发生器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的井间电磁探测方法，利用多口井中一个套管井的金属套管构建发射电偶 源，对发射电偶源施加激励信号使发射电偶元发出发射信号，再利用布设于测线的接收电 极接收发射电偶源发出的发射信号，最后对接收到的发射信号的响应特征进行检测，获得 井间油气储层的电阻率分布。该方法将常规井间电磁法中所采用的磁偶极子探测变为电偶 极子探测，能够提高发射信号的发射功率，从而增大探测范围，并且，利用套管井的金属 套管构建发射电偶极子，不仅能够消除常规井间电磁法中套管本身对电磁信号的屏蔽作用， 而且进一步地利用金属套管具有良导电性的特点，直接对其施加发射电流，以作为长偶极 发射线源，有利于实现井间远距离探测。
进一步地，在金属套管管壁上设置两个电极作为发射电偶源的电偶极子，结构简单， 便于控制电偶极子长度。
进一步地，发射信号采用伪随机发射信号，能够以岩石及矿物的电阻率差异为基础， 一次供电，可以实现同时测得多个频率的信号，进而获得多个不同深度的电阻率信息，从 而可以几倍、十几倍地提高测量速度。与常规技术方案中的其他频域电磁方法相比，具有 速度快、精度高、探测深度大等优点。另外，可以在供电的同时测量总场，克服了常规方案中采用时域电磁法由于测量二次场而造成的接收信号微弱，加大供电电流又与装备轻便化需求相矛盾的缺点；能够在保证高精度、高效率的前提下，实现大深度探测。
更进一步地，伪随机发射信号采用2n序列伪随机信号，是一种理想的电磁法勘探场源， 在同一频组中，频率越低、幅值越高。
更进一步地，伪随机发射信号选用频率分量为1Hz、8Hz和64Hz的三频波频率组合，分别在低频段、中频段和高频段取值，不同频率信号的探测距离和探测深度不同，有利于满足不同的探测需求。
进一步地，对于井间伪随机响应信号来说，由于包含多个主频率成分、测量频点多， 会造成接收机硬件电路的复杂庞大，给仪器设计和调试带来困难，难以保证多台接收机的 一致性。因此，采用数字相干检测策略提取发射信号中各频率分量的幅值与相位，从井间 电磁响应特征中分别提取每个频率分量的幅值和相位，同时对其它频率信号还具备很强的 抑制能力。因此，数字相干检测方法能够极大的简化硬件电路设计，更容易保证多台仪器 间的一致性。通过提取不同井间距测线位置上低阻夹层和高阻夹层的电磁响应特征，为井 间非均匀油气储层特征识别打下良好基础。
本发明还公开了一种井间电磁探测***，结构设计合理、易于构建，将常规井间电磁 法中所采用的磁偶极子探测变为电偶极子探测，能够消除金属套管对电磁信号的屏蔽作用， 而且还能够实现井间远距离探测。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种井间电磁探测***组成示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种井间电磁探测***组成示意图；
图3为本发明实施例提供的一种井间电磁探测***的立体示意图；
图4为本发明实施例提供的一种伪随机发射信号的时域波形示意图；
图5(a)为本发明实施例提供的一种加入2％的高斯白噪声的伪随机发射信号的时域波 形示意图；
图5(b)为本发明实施例提供的一种加入5％的高斯白噪声的伪随机发射信号的时域波 形示意图；
图5(c)为本发明实施例提供的一种加入10％的高斯白噪声的伪随机发射信号的时域 波形示意图；
图5(d)为本发明实施例提供的一种加入20％的高斯白噪声的伪随机发射信号的时域 波形示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种伪随机发射信号的时域波形示意图；
图7为本发明实施例提供的又一种伪随机发射信号的时域波形示意图；
图8(a)为本发明实施例提供的中间地层电阻率为1(Ω·m)的低阻夹层状态下，1#测线 不同测点位置的电场响应幅度曲线；
图8(b)为本发明实施例提供的中间地层电阻率为1(Ω·m)的低阻夹层状态下，1#测线 电场响应的幅频率参数示意图；
图9(a)为本发明实施例提供的中间地层电阻率为1(Ω·m)的低阻夹层状态下，2#测线 不同测点位置的电场响应幅度曲线；
图9(b)为本发明实施例提供的中间地层电阻率为1(Ω·m)的低阻夹层状态下，2#测线 电场响应的幅频率参数示意图；
图10(a)为本发明实施例提供的中间地层电阻率为1(Ω·m)的低阻夹层状态下，3#测线 不同测点位置的电场响应幅度曲线；
图10(b)为本发明实施例提供的中间地层电阻率为1(Ω·m)的低阻夹层状态下，3#测线 电场响应的幅频率参数示意图；
图11(a)为本发明实施例提供的中间地层电阻率为1(Ω·m)的低阻夹层状态下，4#测线 不同测点位置的电场响应幅度曲线；
图11(b)为本发明实施例提供的中间地层电阻率为1(Ω·m)的低阻夹层状态下，4#测线 电场响应的幅频率参数示意图；
图12(a)为本发明实施例提供的中间层为电阻率取10(Ω·m)的低阻介质状态下，1#测 线上不同测点位置各频率分量的响应曲线；
图12(b)为本发明实施例提供的中间层为电阻率取10(Ω·m)的低阻介质状态下，2#测 线上不同测点位置各频率分量的响应曲线；
图12(c)为本发明实施例提供的中间层为电阻率取10(Ω·m)的低阻介质状态下，3#测 线上不同测点位置各频率分量的响应曲线；
图12(d)为本发明实施例提供的中间层为电阻率取10(Ω·m)的低阻介质状态下，4#测 线上不同测点位置各频率分量的响应曲线；
图13(a)为中间层电阻率取1(Ω·m)时，1Hz频率分量的提取结果；
图13(b)为中间层电阻率取10(Ω·m)时，1Hz频率分量的提取结果；
图13(c)为中间层电阻率取20(Ω·m)时，1Hz频率分量的提取结果；
图13(d)为中间层电阻率取50(Ω·m)时，1Hz频率分量的提取结果；
图14(a)为中间层电阻率取1(Ω·m)时，8Hz频率分量的提取结果；
图14(b)为中间层电阻率取10(Ω·m)时，8Hz频率分量的提取结果；
图14(c)为中间层电阻率取20(Ω·m)时，8Hz频率分量的提取结果；
图14(d)为中间层电阻率取50(Ω·m)时，8Hz频率分量的提取结果；
图15(a)为中间层电阻率取1(Ω·m)时，64Hz频率分量的提取结果；
图15(b)为中间层电阻率取10(Ω·m)时，64Hz频率分量的提取结果；
图15(c)为中间层电阻率取20(Ω·m)时，64Hz频率分量的提取结果；
图15(d)为中间层电阻率取50(Ω·m)时，64Hz频率分量的提取结果；
图16(a)为中间层电阻率分别取1(Ω·m)，10(Ω·m)，20(Ω·m),50(Ω·m)时，2#测线电磁响应中 关于1Hz频率分量的提取结果；
图16(b)为中间层电阻率分别取1(Ω·m)，10(Ω·m)，20(Ω·m),50(Ω·m)时，2#测线电磁响应中 关于8Hz频率分量的提取结果；
图16(c)为中间层电阻率分别取1(Ω·m)，10(Ω·m)，20(Ω·m),50(Ω·m)时，2#测线电磁响应中 关于64Hz频率分量的提取结果；
图17(a)为中间层电阻率分别取1(Ω·m)，10(Ω·m)，20(Ω·m),50(Ω·m)时，3#测线电磁响应中 关于1Hz频率分量的提取结果；
图17(b)为中间层电阻率分别取1(Ω·m)，10(Ω·m)，20(Ω·m),50(Ω·m)时，3#测线电磁响应中 关于8Hz频率分量的提取结果；
图17(c)为中间层电阻率分别取1(Ω·m)，10(Ω·m)，20(Ω·m),50(Ω·m)时，3#测线电磁响应中 关于64Hz频率分量的提取结果；
图18(a)为本发明实施例提供的中间地层电阻率为200(Ω·m)的高阻夹层状态下，2#测 线不同测点位置的电场响应幅度曲线；
图18(b)为本发明实施例提供的中间地层电阻率为200(Ω·m)的高阻夹层状态下，2#测 线电场响应的幅频率参数示意图；
图19(a)为本发明实施例提供的中间地层电阻率为200(Ω·m)的高阻夹层状态下，3#测 线不同测点位置的电场响应幅度曲线；
图19(b)为本发明实施例提供的中间地层电阻率为200(Ω·m)的高阻夹层状态下，3#测 线电场响应的幅频率参数示意图；
图20(a)为本发明实施例提供的中间地层电阻率为200(Ω·m)的高阻夹层状态下，4#测 线不同测点位置的电场响应幅度曲线；
图20(b)为本发明实施例提供的中间地层电阻率为200(Ω·m)的高阻夹层状态下，4#测 线电场响应的幅频率参数示意图；
图21(a)为中间地层电阻率为500(Ω·m)的高阻夹层状态下，2#测线上不同测点的电磁 响应中各频率分量的响应曲线；
图21(b)为中间地层电阻率为500(Ω·m)的高阻夹层状态下，3#测线上不同测点的电磁 响应中各频率分量的响应曲线；
图21(c)为中间地层电阻率为500(Ω·m)的高阻夹层状态下，4#测线上不同测点的电磁 响应中各频率分量的响应曲线；
图22(a)为中间地层电阻率为分别取200(Ω·m),500(Ω·m)，1000(Ω·m)，2000(Ω·m)时，2#测线 电磁响应中关于1Hz频率分量的提取结果；
图22(b)为中间地层电阻率为分别取200(Ω·m),500(Ω·m)，1000(Ω·m)，2000(Ω·m)时，2#测线 电磁响应中关于8Hz频率分量的提取结果；
图22(c)为中间地层电阻率为分别取200(Ω·m),500(Ω·m)，1000(Ω·m)，2000(Ω·m)时，2#测线 电磁响应中关于64Hz频率分量的提取结果；
图23(a)为中间地层电阻率为分别取200(Ω·m),500(Ω·m)，1000(Ω·m)，2000(Ω·m)时，3#测线 电磁响应中关于1Hz频率分量的提取结果；
图23(b)为中间地层电阻率为分别取200(Ω·m),500(Ω·m)，1000(Ω·m)，2000(Ω·m)时，3#测线 电磁响应中关于8Hz频率分量的提取结果；
图23(c)为中间地层电阻率为分别取200(Ω·m),500(Ω·m)，1000(Ω·m)，2000(Ω·m)时，3#测线 电磁响应中关于64Hz频率分量的提取结果；
图24为本发明的一种井间电磁探测方法流程示意图。
具体实施方式
下面以附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不 是限定。
参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种井间电磁探测***，该***处于非均匀地 层介质中，本发明实施例以三层非均匀地层介质为例对技术方案进行说明，并于图1中以 不同填充予以表示，可以理解地，图1中所示的三层非均匀地层介质仅用于对技术方案进 行说明，并非对技术方案进行限定，本领域技术人员可以很容易的将本发明实施例的技术 方案应用于其他数量层非均匀地层介质。如图1所示，该***包括：利用多口井中的一个 套管井11的金属套管构建的发射电偶源111；以及，布设于测线12的接收电极121；以及与所述接收电极121相连的接收机13，配置为检测由所述接收电极121接收到的响应特征，获得井间油气储层的电阻率分布。
需要说明的是，图1中以3条测线12为例进行说明，分别为测线12A，测线12B以及测线12C。
通过图1所示的技术方案，将常规井间电磁法中所采用的磁偶极子探测变为电偶极子 探测，能够提高发射信号的发射功率，从而增大探测范围，并且，利用套管井的金属套管 构建发射电偶极子，不仅能够消除常规井间电磁法中套管本身对电磁信号的屏蔽作用，而 且进一步地利用金属套管具有良导电性的特点，直接对其施加发射电流，以作为长偶极发 射线源，有利于实现井间远距离探测。
对于上述方案中所述的发射电偶源111，在一种可能的实现方式中，参见图2，可以利 用触点在所述金属套管的套管壁上设置两个电极，如图2所示的电极A和电极B，从而控制所述发射电偶源的电偶极子长度。
对于上述方案中所述的测线12，在一种可能的实现方式中，所述测线12不仅可以包括 由所述多口井中除所述套管井以外的其他井形成的井测线，还可以包括设置于地表的水平 测线。如图3所示的相应于图1或图2的立体示意图，0#井为套管井11，1#，2#和3#井为 裸眼井，这三个裸眼井依次形成图1或图2所示的井测线12A、12B和12C，此外，4#为设 置于地表的水平测线，并且在水平测线上也设置接收电极。在本发明实施例的具体实施过 程中，优选地，井间地层模型为800m×800m×400m，上层、下层厚度均为120m，。中间层厚度 为160m。1#、2#和3#测线距离0#井的分别为160m、200m和280m。1#、2#和3#测线的每条 测线长度为320m，每隔20m布置一个测点，即接收电极，因此，1#、2#和3#测线的每条 测线均布置有17个测点。4#测线长度为180m，每隔20m布置一个测点则布设了10个测点。
对于上述技术方案中的发射电偶源111，在另一种可能的实现方式中，如图2或图3所 示，可以藉由伪随机码发生器112在所述发射电偶源111上施加伪随机发射信号；具体来说，可以将伪随机码发生器112分别与金属套管的套管壁上的电极A和电极B相连，从而 能够在发射电偶源111上施加伪随机发射信号；
相应地，所述接收电极121就能够接收到伪随机电磁响应信号；以及，所述接收机13， 具体可以配置为利用数字相干检测策略提取所述伪随机电磁响应信号中各频率分量的幅值 与相位。
对于上述实现方式，需要说明的是，伪随机信号包含多个振幅接近、频率在对数坐标 上分布均匀的多频信号，是一种理想的电法勘探场源。而本发明实施例中，利用伪随机信 号所形成的伪随机频域电磁法方案能够以岩石及矿物的电阻率差异为基础，一次供电，可 以实现同时测得多个频率的信号，进而获得多个不同深度的电阻率信息，从而可以几倍、 十几倍地提高测量速度。与常规技术方案中的其他频域电磁方法相比，具有速度快、精度 高、探测深度大等优点。此外，本发明实施例所采用的伪随机频域电磁法在供电的同时测 量总场，克服了常规方案中采用时域电磁法由于测量二次场而造成的接收信号微弱，加大 供电电流又与装备轻便化需求相矛盾的缺点。本发明实施例所采用的伪随机频域电磁法能 够在保证高精度、高效率的前提下，实现了大深度探测，在深部金属矿产、常规石油天然 气、页岩气、工程地质、煤矿水害等地球物理探测等方面能够取得了良好的效果。而本发明实施例将伪随机频域电磁法应用于井间油气储层探测技术，能够发挥该方法的优点和优势。
还需要说明的是，对于井间伪随机响应信号来说，由于包含多个主频率成分、测量频 点多。常规方案通常采用模拟选频，通过模拟窄带滤波的方式提取各频率分量，经过检波、 积分测量各个有效频率的幅值和相位信息；具有噪声小、测量稳定的优点，适合少量频点 检测。但由于井间伪随机电磁信号包含多个主频率成分，测量频点过多会造成接收机硬件 电路的复杂庞大，给仪器设计和调试带来困难，难以保证多台接收机的一致性。因此，本发明实施例优选地采用数字相干检测方法，从井间伪随机电磁响应中分别提取每个频率分量的幅值和相位，同时对其他频率信号还具备很强的抑制能力。因此，数字相干检测方法能够极大的简化硬件电路设计，更容易保证多台仪器间的一致性。通过提取不同井间距测线位置上低阻夹层和高阻夹层的伪随机电磁响应特征，为井间非均匀油气储层特征识别打下了良好基础。
优选地，对于上述实现方式，在本发明实施例中，所述伪随机发射信号优选为2n序列 伪随机信号。需要说明的是，2n序列伪随机信号是一种理想的电磁法勘探场源，在同一频 组中，频率越低、幅值越高。目前常见的伪随机码发生器112可以实现发送单频波、三频波、五频波以及七频波。频率从0.015625Hz(2-6Hz)到8192Hz(213Hz)，并且还可按照不 同的频率进行组合。
优选地，对于上述实现方式，在本发明实施例中，结合图3所示的相关参数，在具体实施过程中，所述伪随机发射信号可以选用三频波频率组合，所述伪随机发射信号的频率分量包括1Hz,8Hz,64Hz。
优选地，对于上述实现方式来说，针对连续伪随机多频响应信号，可以通过乘以待提 取频率分量的正弦或余弦函数并积分，即可获得所提取频率响应信号的幅值和相位信息。 但是，如果将伪随机电磁响应信号数字化，然后进行运算处理，提取每个离散频率的幅值 和相位信息，不仅能够极大的简化接收电路***，而且可以同时采集提取各个频率分量信 息，更容易保证多台仪器的一致性。基于此，设数字化采样频率为fs，则低频周期T1内的采样点数即为：N＝T1·fs。基于连续伪随机信号不同频率分量的提取方法以及上述设定，所述接收机13，配置为：
将所述伪随机电磁响应信号按照采样频率fs，在低频周期T1内进行采样，获得所述伪 随机电磁响应信号的数字化序列x(n)；
基于待提取的频率分量ωK对应的周期TK以及所述伪随机电磁响应信号的数字化序列 x(n)，依照式1确定第一中间计算量aK1′以及第二中间计算量bK1′：
其中，T1周期内的采样点数为N＝T1·fs；
基于所述第一中间计算量aK1′以及所述第二中间计算量bK1′，按照式2提取待提取的频 率分量ωK对应的幅值cK1′以及相位θK1′：
需要说明的是，在获取到待提取的频率分量对应的幅值以及相位之后，就能够进一步 反演出探测区域的电阻率分布，进而达到井间油气储层特征识别的目的。
为了能够体现上述井间电磁探测***1的效果，本发明实施例通过具体实验数据对上 述井间电磁探测***1的效果进行数值验证。
实验一
本实验针对数字相干检测的抗噪性进行验证，在本发明实施例中，伪随机发射信号包 含1Hz,8Hz,64Hz三个频率分量，实验一包括以下具体实验。
具体实验一，设定各频率分量初始幅值Amplitude均为1安培(A)，初始相位均为0°， 其时域波形如图4所示。当在伪随机发射信号中加入10％的高斯白噪声。在不同采样周期 情况下，利用数字相干检测方法分别提取了每个频率分量的幅值和相位，结果如表1所示。 从表1中可以获知，在采样周期数的初始增加阶段，各频率分量幅值和相位提取结果的误 差均有明显下降趋势。但随着采样周期数的进一步增加，提取结果误差的下降趋势变缓， 出现振荡现象。
表1
具体实验二，可以设定伪随机发射信号的各频率分量幅值Amplitude均为1(A)，初始 相位均为0°。考虑相干检测提取误差和计算效率，选取采样周期数为32。分别在发射信号 中加入2％、5％、10％和20％的高斯白噪声，如图5(a)，图5(b)，图5(c)和图5(d) 所示。从图5(a)，图5(b)，图5(c)和图5(d)可以获知，随着信噪比的减小，由于 噪声的影响，伪随机发射信号幅度呈现出逐渐增大的趋势。采用数字相干检测方法提取各 频率分量的幅值和相位，结果如表2所示。由表2获知，1Hz频率分量提取幅值的最大相 对误差为0.15％，8Hz频率分量提取幅值的最大相对误差为0.08％，64Hz频率分量提取幅 值的最大相对误差为0.12％。
表2
具体实验三，可以设定伪随机发射信号的各频率分量幅值初始相位均为0°，采样周期 数为32。令1Hz频率分量的幅值为5(A)，8Hz频率分量的幅值为2(A)，64Hz频率分量 的幅值为1(A)，其波形如图6所示。分别在伪随机发射信号中分别加入2％、5％、10％和20％的高斯白噪声。采用数字相干检测方法分别提取各个频率分量的幅值和相位，结果如表 3所示。可以获知，1Hz频率分量提取幅值的最大相对误差为0.04％，8Hz频率分量提取幅 值的最大相对误差为0.15％，64Hz频率分量提取幅值的最大相对误差为0.09％。
表3
具体实验四，选取采样周期数为32。令1Hz频率分量的幅值为5(A)，初始相位为15°。 8Hz频率分量的幅值取2(A)，初始相位为20°。64Hz频率分量的幅值取1(A)，初始相 位为60°。则伪随机发射信号波形如图7所示。相比于图6，伪随机发射信号的幅度保持不 变，但由于各频率分量的初始相位不同，造成伪随机发射信号发生了相位移动。分别在伪 随机发射信号中分别加入2％、5％、10％和20％的高斯白噪声。采用数字相干检测方法分别 提取各频率分量的幅值和相位，结果如表4所示。可以算得，1Hz频率分量提取幅值最大 相对误差为0.028％，提取相位的最大相对误差为0.075％。8Hz频率分量提取幅值的最大相 对误差为0.13％，提取相位的最大相对误差为0.39％。64Hz频率分量提取幅值的最大相对 误差为0.18％，提取相位的最大相对误差为0.325％。
表4
通过上述四项具体实验，可以获知：
当伪随机发射信号中各频率分量在不同初始幅值和初始相位条件下，分别给其加入不 同强度的高斯白噪声，采用数字相干检测方法提取了各频率分量的幅值和相位信息。由表2 和表3可知，各频率分量的初始相位均为0°，当各频率分量的初始幅度不同时，提取结果 的最大相对误差为0.15％。由表4可知，当各频率分量的初始幅度和初始相位均不同时，各 分量幅值提取结果的最大相对误差0.18％，相位提取结果的最大相对误差为0.39％。
以上结果充分证明了数字相干检测方法能够有效提取所需频率成分的幅值和相位信息， 同时对其它频率信号具有很强的抑制能力。
实验二
本实验针对井间伪随机电磁响应特征提取结果进行验证，在本发明实施例中，以图3 所示的实验场景，针对中间地层为低阻夹层和高阻夹层进行实验，并且在实验过程中，选 取的伪随机发射信号如图4所示，包含1Hz,8Hz,64Hz三个频率分量，并且各频率分量初始幅 值Amplitude均为1安培(A)，初始相位均为0°。此外，针对伪随机发射信号，在提取出 相应的伪随机电磁响应信号的各个频率分量后，为分析不同测点位置以及不同频率分量伪随机电磁响应信号的幅度变化特征，本发明实施例引入幅频率参数，其定义为：
其中，El为1Hz频率分量对应的电场响应幅度，Em为8Hz频率分量对应的电场响应幅度， Eh为64Hz频率分量对应的电场响应幅度。则式3所表示的高低频差为64倍，而式4所表示 的高低频差为8倍。
实验二包括以下具体实验：
具体实验一，设定图3中所示的上、下地层介质的电阻率均为100(Ω·m)，当中间地层电 阻率为1(Ω·m)的低阻夹层时，采用本发明实施例所提出的井间电磁探测***分别提取不同测 线上各频率分量的电磁场响应。结果如下：
图8(a)为1#测线不同测点位置的电场响应幅度曲线。由图可见，三个频率分量的响 应曲线在不同电阻率的交界处均出现了下凹现象，电场响应在低电阻率介质中的响应幅度 减小。采用数字相干检测方法分离出的三个频率分量响应曲线中，1Hz响应幅度最高，64Hz 响应幅度最低，低频响应信号幅度大于高频响应信号幅度。图8(b)将1#测线电场响应的 两个幅频率参数(分别由式3和式4获得)绘于双纵坐标图中。可以看出，长虚线所示的幅频率1的幅度明显大于短虚线所示的幅频率2的幅度，这是由于高低频差决定的。图9 (a)为2#测线不同测点位置的电场响应幅度曲线，图9(b)为2#测线电场响应的两个幅 频率参数。图10(a)为3#测线不同测点位置的电场响应幅度曲线，图10(b)为3#测线 电场响应的两个幅频率参数。比较图8(a)、图9(a)和图10(a)可以获知，随着井间距 的增加，各频率分量响应信号幅度逐渐降低，且向坐标轴的左侧方向移动。在半对数坐标 上，响应曲线对于低阻夹层呈现的下凹现象愈为明显。
而图11(a)为位于地面的4#水平测线上伪随机响应各频率分量的提取结果。由图可 见，随着测点号即收发距的增加，响应信号幅度逐渐降低。低频响应曲线在上，高频响应曲线在下，低频响应信号幅度大于高频响应信号幅度。图11(b)为4#测线电场响应的两 个幅频率参数，同样，幅频率1的幅度明显大于幅频率2的幅度。
具体实验二，设定图3中所示的上、下地层介质的电阻率均为100(Ω·m)，当中间地层电 阻率为10(Ω·m)的低阻夹层时，采用本发明实施例所提出的井间电磁探测***分别提取不同 测线上各频率分量的电磁场响应。结果如下：
当中间层为电阻率取10(Ω·m)的低阻介质时，分别提取了1#、2#、3#和4#测线上电场响 应中，不同测点位置各频率分量的响应曲线，依次如图12(a)、图12(b)、图12(c)以及图12(d)所示。由图12(a)，图12(b)和图12(c)可以看出，低频响应幅度大于高 频响应信号幅度。随着井间距的增加，伪随机电磁响应中三个频率分量的响应曲线幅度逐 渐减小，均向坐标轴的左侧方向移动。比较图11(a)和图12(d)发现，随着井间低阻夹 层电阻率的增高，4#水平测线上的电场响应幅度呈现降低的趋势。
具体实验三，设定图3中所示的上、下地层介质的电阻率均为100(Ω·m)，当中间地层电 阻率为20(Ω·m)和50(Ω·m)的低阻夹层时，采用本发明实施例所提出的井间电磁探测***分别 提取不同测线上各频率分量的电磁响应，并且结合上述具体实验一以及具体实验二的电磁 响应结果，以比较不同井间距电磁响应的变化特征，在本具体实验中，将1#、2#和3#测线 的同频率响应曲线绘于一张图中，结果如下：
图13(a)至图13(d)分别表示当中间层电阻率分别取1(Ω·m)，10(Ω·m)，20(Ω·m)和50(Ω·m) 时，1Hz频率分量的提取结果。由图13(a)至图13(d)可以看出，1#测线的井间距最小， 其电场响应受场源效应影响严重，对于判断井间不同电阻率断面存在较大误差。随着井间 距的增加，2#测线和3#测线的响应曲线较为光滑。其中，2#测线的电场响应的曲线在电阻 率变化的交界面处存在先小幅度上扬再下降的现象，但从整条曲线可以明显判断电阻率的 分层情况。3#测线的响应曲线较为理想，对于不同电阻率的井间地层断面，电场响应曲线 具有良好的识别效果。这与发射偶极子长度、发射信号幅度以及非均匀储层的电阻率均有 一定的关系。比较图13(a)，图13(b)，图13(c)和图13(d)能够获知：随着中间层 电阻率的增高，3条测线上响应曲线的动态范围逐渐减小。比如对于1(Ω·m)的中间夹层(图 13(a)所示)，3条响应曲线的动态范围为：0～1.5×10-9(V/m)。当中间夹层的电阻率增加为 50(Ω·m)(图13(d))时，3条响应曲线的动态范围减小为：0～8×10-10(V/m)。此外，随着中 间层电阻率的增加，每条测线的响应曲线幅度亦呈下降趋势。
图14(a)至图14(d)分别表示当中间层电阻率分别取1(Ω·m)，10(Ω·m)，20(Ω·m)和50(Ω·m) 时，8Hz频率分量的提取结果，图15(a)至图15(d)分别表示当中间层电阻率分别取1(Ω·m)， 10(Ω·m)，20(Ω·m)和50(Ω·m)时，64Hz频率分量的提取结果。比较图13(a)，图14(a)和图15(a) 可以获知，同样对于1(Ω·m)的低阻夹层，在3条测线的伪随机电场响应中，1Hz频率分量的 动态范围为：0～1.5×10-9(V/m)，8Hz频率分量的动态范围为：0～1.0×10-9(V/m)，而64Hz 频率分量的动态范围为：0～1.0×10-10(V/m)。说明对于井间伪随机电磁响应，随着提取频率 分量的提高，响应分量的幅度逐渐降低。
具体实验四，针对不同电阻率中间夹层同频率提取结果的变化特征，在本具体实验中， 当中间层电阻率分别取1(Ω·m)，10(Ω·m)，20(Ω·m),50(Ω·m)时，将井间伪随机电磁响应的同频率提 取结果绘于一张图中。其中，图16(a)为2#测线电磁响应中关于1Hz频率分量的提取结果， 图16(b)为2#测线电磁响应中关于8Hz频率分量的提取结果，图16(c)为2#测线电磁响应中 关于64Hz频率分量的提取结果。可以获知，随着中间夹层电阻率的增高，响应曲线的动态 范围逐渐减小。如图16(a)所示，对于1Hz频率分量的提取结果，中间层电阻率为1(Ω·m)的 响应曲线幅度最大，处于等频率曲线族的最外侧。而中间层电阻率为50(Ω·m)的响应曲线幅 度最小，处于等频率曲线族的最内侧。另外，比较图16(a)，图16(b)和图16(c)可知，随着 提取频率的增加，各等频率曲线族的整体动态范围减小。在图16(a)中，等频率(1Hz)曲 线族的整体动态范围为：2～6×10-10(V/m)，在图16(c)中，等频率(64Hz)曲线族的整体动 态范围为：2～6×10-11(V/m)，减小了一个数量级。
图17(a)为3#测线电磁响应中关于1Hz频率分量的提取结果，图17(b)为3#测线电磁响 应中关于8Hz频率分量的提取结果，图17(c)为3#测线电磁响应中关于64Hz频率分量的提 取结果。可以获知，对于不同电阻率的中间夹层，各频率分量的提取结果均具有良好的分 辨能力。与2#测线的提取结果类似，各分频分量对于低阻夹层的响应幅度大于高阻夹层的 响应幅度。如图17(b)所示，对于8Hz频率分量的提取结果，中间层电阻率为1(Ω·m)的响应 曲线幅度最大，处于等频率曲线族的最外侧。而中间层电阻率为50(Ω·m)的响应曲线幅度最 小，处于等频率曲线族的最内侧。比较图17(a)，图17(b)和图17(c)可知，随着提取频率的 增加，各等频率曲线族的整体动态范围逐渐减小。在图17(a)中，等频率(1Hz)曲线族的 整体动态范围为：0～2×10-10(V/m)，图17(c)中等频率(64Hz)曲线族的整体动态范围为： 0～2×10-11(V/m)，同样减小了一个数量级。另外，与2#测线的提取结果相比，3#测线提取结 果的动态范围正好落在另一区间，二者没有发生重叠。如图16(a)等频率曲线族(2#测线) 的动态范围为：2～6×10-10(V/m)，而图17(a)等频率曲线族(3#测线)的动态范围为： 0～2×10-10(V/m)。二者互不重叠，非常有利于分辨不同测线的电磁响应。
实验三
本实验仍旧针对井间伪随机电磁响应特征提取结果进行验证，在本发明实施例中，以 图3所示的实验场景，针对中间地层为高阻夹层进行实验，并且在实验过程中，选取的伪 随机发射信号依旧如图4所示，包含1Hz,8Hz,64Hz三个频率分量，并且各频率分量初始幅值 Amplitude均为1安培(A)，初始相位均为0°。此外，针对伪随机发射信号，在提取出相应的伪随机电磁响应信号的各个频率分量后，为分析不同测点位置以及不同频率分量伪随机电磁响应信号的幅度变化特征，本实验仍旧引入式3和式4所示的幅频率参数。
实验三包括以下具体实验：
具体实验一，设定图3中所示的上、下地层介质的电阻率均为100(Ω·m)，当中间地层电 阻率为200(Ω·m)的高阻夹层时，2#测线内不同测点的电场响应提取结果如图18(a)和图18 (b)所示。其中，图18(a)为2#测线内不同测点的电场响应中三个频率分量的提取结果。 可以看出，对于高阻夹层，伪随机响应曲线在不同电阻率断面的交界处出现了明显的上凸。 伪随机发射信号对于高阻介质的电磁响应大于低阻介质的响应。此外，在伪随机响应信号 中，低频分量(1Hz)幅度大于高频分量(64Hz)幅度。图18(b)为2#测线内不同测点的电 场响应的两个幅频率参数。由图可见，长虚线所示的幅频率1(高低频差为64倍)远大于 短虚线所示的幅频率2(高低频差为64倍)。
同样对于电阻率为200(Ω·m)的中间夹层。图19(a)给出了3#测线内不同测点的电场响应 的提取结果。比较图18(a)和19(a)可知，随着井间距的增加，伪随机响应幅度逐渐减小。相 比于2#测线的提取结果，三条等频率响应曲线均向坐标轴的左侧方向移动。图19(b)为3# 测线内不同测点的电场响应的两个幅频率参数。图20(a)为位于地表的4#测线内不同测点电 场响应的提取结果。可以看出，随着测点号的增加，三个频率分量的响应幅度逐渐减小。1Hz分量响应曲线在上，64Hz分量响应曲线在下，高频分量幅度小于低频分量幅度。图20(b) 为4#测线电场响应的两个幅频率参数。
具体实验二，设定图3中所示的上、下地层介质的电阻率均为100(Ω·m)，当中间地层电 阻率为500(Ω·m)的高阻夹层时，分别从2#、3#和4#测线上不同测点位置电场响应中，提取 各频率分量的响应曲线，依次如图21(a)、图21(b)以及图21(c)所示。比较图21(a)和图21(b)可知，在高阻夹层与上、下地层介质的交界处，2#测线和3#测线的各频率分量的响应曲线均有明显反映。其中，1Hz分量幅度最高，64Hz分量幅度最低。随着井间距的增 加，3#测线的电场响应幅度比2#测线的响应幅度有所降低。比较图18(a)和图21(a)可见， 当高阻夹层电阻率由200(Ω·m)增加到500(Ω·m)时，2#测线各频率分量幅度有所降低，向坐标 轴的左侧方向移动。但是在半对数坐标中，对于高阻夹层的异常响应幅度(如5#测点对于 4#测点的幅度变化)明显增大。比较图19(a)和图21(b)，发现3#测线各频率分量的提取结 果也有同样的特点。图21(c)为4#水平测线电场响应的提取结果。比较图20(a)和图21(c)可 知，随着高阻夹层电阻率的增大，4#水平测线各频率分量的响应幅度也呈现减小的趋势。
具体实验三，设定图3中所示的上、下地层介质的电阻率均为100(Ω·m)，当中间地层电 阻率为分别取200(Ω·m),500(Ω·m)，1000(Ω·m)，2000(Ω·m)时，采用本发明实施例所提出的井间电磁 探测***分别提取不同测线上各频率分量的电磁响应。
图22(a)为2#测线电场响应中，1Hz频率分量的提取结果，图22(b)为2#测线电场响应 中，8Hz频率分量的提取结果，图22(c)为2#测线电场响应中，64Hz频率分量的提取结果。可以看出，随着中间高阻夹层电阻率的增大，各频率分量提取结果对不同电阻率夹层的响应幅度逐渐降低，但响应曲线的动态范围有所增大。如图22(a)中，中间层电阻率为2000(Ω·m) 的响应曲线位于曲线族的最左侧，幅度最低，但整条曲线的动态范围最大。而中间层电阻 率为200(Ω·m)的响应曲线位于曲线族的最右侧，幅度最高，整条响应曲线的动态范围最小。 此外，比较图22(a)，图22(b)和图22(c)可知，随着提取频率分量的增加，电场响应的动态 范围逐渐降低。其中1Hz频率分量提取结果的动态范围为：0～5×10-10(V/m)，8Hz频率分量 提取结果的动态范围是：0～4×10-10(V/m)，而64Hz频率分量提取结果的动态范围为： 0～4×10-11(V/m)，减小了一个数量级。
图23(a)至图23(c)依次为当中间层电阻率分别取200(Ω·m)，500(Ω·m)，1000(Ω·m)， 2000(Ω·m)时，3#测线电场响应的各频率分量提取结果。其中，图23(a)为3#测线电场响应中， 1Hz频率分量的提取结果，图23(b)为3#测线电场响应中，8Hz频率分量的提取结果，图23(c) 为3#测线电场响应中，64Hz频率分量的提取结果。可以看出，对于高阻夹层，3#测线的提 取结果与2#测线的提取结果具有不同的响应特征。与图22(a)的响应曲线形态有所不同，在 图23(a)，中间层电阻率为200(Ω·m)的响应曲线位于曲线族的最内侧，幅度最低，整条曲线 的动态范围最小。随着高阻夹层电阻率的增大，响应曲线幅度逐渐增大。当中间层电阻率 为2000(Ω·m)时，响应曲线位于曲线族的最外侧，幅度最高，整条响应曲线的动态范围最大。 此外，对于不同电阻率的高阻夹层，2#测线上的电场响应曲线族互不重叠，随着高阻夹层 电阻率的增大，响应曲线幅度呈逐渐减小的趋势。但3#测线的电场的响应曲线族却出现明 显的重叠现象，随着高阻夹层电阻率的增大，响应曲线的动态范围明显增大。对于高阻夹 层的响应幅度逐渐增大，而对于上、下地层介质的响应幅度则逐渐减小。说明随着井间距 的变化，高阻夹层在不同测线的响应特征有所不同。
针对上述三个实验以及三个实验所包括的具体实验，需要说明的是，伪随机频域电磁 法当前常规应用于地面勘探领域。而井间是剩余石油分布的主要区域，也是挖潜剩余油、 提高采收率而需重点探测的关键区域。本发明实施例的技术方案将伪随机频域电磁法引入 井间油气储层探测领域，利用油气生产井的金属套管构建长偶极发射线源，并对其施加伪 随机发射信号的探测方法，为井间油气储层识别提供了新的技术方案。该方案能够一次发 射多个频率分量，从而可以大大提高井间频域电磁法的工作效率。
此外，由于井间伪随机响应信号包含多个主频率成分、测量频点多。采用传统的模拟 选频技术会造成接收机硬件电路复杂庞大。针对伪随机信号中不同幅度与初始相位的频率 分量，通过实验一验证了数字相干检测方法及其抗噪性。结果显示，对于本发明实施例所 优选的三频波发射信号，各分量幅度提取结果的最大相对误差0.18％，相位提取结果的最大 相对误差为0.39％。从而验证了数字相干检测方法能够从不同噪声环境有效提取各频率分量 的幅值和相位信息，同时对其他频率分量具有很强的抑制能力。
此外，本发明实施例还构建了如图1至图3任一所示的井间非均匀储层探测***结构， 采用有限元方法数值计算了不同井间距测线上，各个测点的伪随机电磁响应；并通过实验 二和实验三所包括的具体实验，采用数字相干检测方法从伪随机响应中提取出各个频率分 量的幅度特征，绘制了不同测线的等频率电场响应幅度以及幅频率参数曲线。实验结果表 明，在不同电阻率媒质的交界处，等频率测量曲线均出现明显异常。其中，对于上下层电 阻率为100(Ω·m)的均匀地层，当低阻夹层电阻率分别取1(Ω·m)，10(Ω·m)，20(Ω·m)，50(Ω·m)时，在 不同介质的交界面，等频率曲线族均出现“下凹”现象。随着低阻夹层电阻率的增大，相同 频率提取分量的动态范围逐渐减小，等频率响应曲线族发生相互交叠。而对于同样的上下 层电阻率为100(Ω·m)的均匀地层，当高阻夹层电阻率分别为200(Ω·m)，500(Ω·m)，1000 (Ω·m)，2000(Ω·m)时，等频率曲线族均则出现“上凸”现象。随着高阻夹层电阻率的逐 渐增大，相同频率提取分量的动态范围也呈现逐渐增大的趋势。另外，随着井间距的不同， 各测线上等频率曲线族的响应特征也明显不同。能够说明与发射偶极子的长度、发射信号 幅度以及非均匀井间储层的电阻率均存在对应关系。
图24，为一种井间电磁探测方法的流程图，该方法可以应用于前述技术方案中所示的 任一井间电磁探测***，包括：
S241：对所述发射电偶源施加激励信号；
S242：利用所述接收电极接收激励信号的响应；
S243：检测由所述接收电极接收到的响应特征，获得井间油气储层的电阻率分布。
需要说明的是，上述方法在实施过程中，可以结合前述技术方案所示的井间电磁探测 ***，从而能够实现井间电磁探测***所具备的技术效果及优势。
对于图24所示的方案，在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
利用触点在所述套管井的套管壁上设置两个电极，以控制所述发射电偶源的电偶极子 长度。
对于图24所示的方案，在一种可能的实现方式中，所述对所述发射电偶源施加激励信 号，包括：
藉由伪随机码发生器112在所述发射电偶源111上施加伪随机发射信号；
相应地，所述激励信号的响应为伪随机电磁响应信号；且，所述利用接收机13针对所 述接收电极121接收到的响应特征进行检测，包括：所述接收机13利用数字相干检测策略 提取所述伪随机电磁响应信号中各频率分量的幅值与相位。
对于图24所示的方案，在一种可能的实现方式中，所述伪随机发射信号为2n序列伪随 机信号。
对于图24所示的方案，在一种可能的实现方式中，所述伪随机发射信号的频率分量包 括1Hz,8Hz,64Hz。
对于图24所示的方案，在一种可能的实现方式中，所述接收机13利用数字相干检测 策略提取所述伪随机电磁响应信号中各频率分量的幅值与相位，包括：
将所述伪随机电磁响应信号按照采样频率fs，在低频周期T1内进行采样，获得所述伪 随机电磁响应信号的数字化序列x(n)；
基于待提取的频率分量ωK对应的周期TK以及所述伪随机电磁响应信号的数字化序列 x(n)，依照下式确定第一中间计算量aK1′以及第二中间计算量bK1′：
其中，T1周期内的采样点数为N＝T1·fs；
基于所述第一中间计算量aK1′以及所述第二中间计算量bK1′，按照下式提取待提取的频 率分量ωK对应的幅值cK1′以及相位θK1′：
可以理解地，针对上述可能的实现方式，其具体说明以及优选示例可以参照前述技术 方案中，针对井间电磁探测***中的各具体说明及优选示例，本发明实施例对此不做赘述。
基于前述实施例相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，应用 于前述技术方案所示的井间电磁探测***中，所述计算机存储介质存储有井间电磁探测程 序，所述井间电磁探测程序被至少一个处理器执行时实现前述技术方案中所述井间电磁探 测方法的步骤。存储介质包括：磁性随机存取存储器(FRAM，ferromagneticrandom access memory)、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，ErasableProgrammable Read-Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘 (CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory)等各种可以存储程序代码的介质，本发明 实施例不作限制。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意 组合。
需要说明的是，以上所述仅为本发明实施方式的一部分，根据本发明所描述的***所 做的等效变化，均包括在本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所 描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定 义的范围，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种井间电磁探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：利用多口井中一个套管井(11)的金属套管构建发射电偶源(111)，对发射电偶源(111)施加激励信号使发射电偶源(111)发出发射信号；
步骤2：利用布设于测线(12)的接收电极(121)接收发射电偶源(111)发出的发射信号；
步骤3：对接收到的发射信号的响应特征进行检测，获得井间油气储层的电阻率分布。
2.如权利要求1所述的井间电磁探测方法，其特征在于，利用多口井中一个套管井(11)的金属套管构建发射电偶源(111)，是在金属套管管壁上设置两个电极作为发射电偶源(111)的电偶极子。
3.如权利要求2所述的井间电磁探测方法，其特征在于，电极设在金属套管的内壁上。
4.如权利要求1所述的井间电磁探测方法，其特征在于，测线(12)包括由多口井中除套管井(11)以外其它井形成的井测线和设置于地表的水平测线；若干接收电极(121)均布在井测线和水平测线上。
5.如权利要求1所述的井间电磁探测方法，其特征在于，发射信号为伪随机发射信号。
6.如权利要求5所述的井间电磁探测方法，其特征在于，伪随机发射信号为2n序列伪随机发射信号。
7.如权利要求6所述的井间电磁探测方法，其特征在于，伪随机发射信号的频率分量为1Hz、8Hz和64Hz。
8.如权利要求1所述的井间电磁探测方法，其特征在于，步骤3中的检测，是采用数字相干检测方法提取发射信号中各频率分量的幅值与相位。
9.一种井间电磁探测***，其特征在于，包括发射电偶源(111)、接收电极(121)和接收机(13)；发射电偶源(111)设在多口井中一个套管井(11)的金属套管管壁上，接收电极(121)布设在测线(12)上，接收电极(121)与接收机(13)连接；
发射电偶源(111)用于发出发射信号；
接收电极(121)用于接收发射电偶源(111)发出的发射信号；
接收机(13)用于对接收到的发射信号的响应特征进行检测，以获得井间油气储层的电阻率分布。
10.如权利要求9所述的井间电磁探测***，其特征在于，发射电偶源(111)连接有伪随机码发生器(112)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010182720.XA CN111474592A (zh) | 2020-03-16 | 2020-03-16 | 一种井间电磁探测***及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010182720.XA CN111474592A (zh) | 2020-03-16 | 2020-03-16 | 一种井间电磁探测***及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111474592A true CN111474592A (zh) | 2020-07-31 |
Family
ID=71747452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010182720.XA Pending CN111474592A (zh) | 2020-03-16 | 2020-03-16 | 一种井间电磁探测***及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111474592A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111983704A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-11-24 | 西安石油大学 | 一种井间三维电磁探测方法和*** |
| CN113309506A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-27 | 山东大学 | 基于孔中电偶极子发射的超前观测方法与装置 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050092487A1 (en) * | 2003-11-05 | 2005-05-05 | Shell Oil Company | System and method for locating an anomaly ahead of a drill bit |
| CN101796433A (zh) * | 2007-06-27 | 2010-08-04 | 普拉德研究及开发股份有限公司 | 在电磁成像勘探中用于除去导电套管以及井眼和地面多相性的影响的方法和*** |
| CN101942993A (zh) * | 2010-09-01 | 2011-01-12 | 大港油田集团有限责任公司 | 随钻井间电位层析成像***和方法 |
| CN103590809A (zh) * | 2013-10-26 | 2014-02-19 | 中国石油化工集团公司 | 瞬变电磁测井激励方法 |
| CN103837898A (zh) * | 2014-02-24 | 2014-06-04 | 吉林大学 | 高密度电法近端偶极电磁测深方法 |
| CN104536052A (zh) * | 2014-12-22 | 2015-04-22 | 武汉市工程科学技术研究院 | 伪随机扩频电磁波层析成像仪及实现成像的方法 |
| CN105044787A (zh) * | 2011-12-08 | 2015-11-11 | 沙特***石油公司 | 超分辨率地层流体成像 |
| US20170315254A1 (en) * | 2014-10-20 | 2017-11-02 | University Of Houston System | System and method for acquiring and processing electromagnetic survey data in hydrocarbon exploration |
| CN108646306A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-10-12 | 湖南继善高科技有限公司 | 一种油气压裂裂缝四维几何特征实时监测方法和*** |
-
2020
- 2020-03-16 CN CN202010182720.XA patent/CN111474592A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050092487A1 (en) * | 2003-11-05 | 2005-05-05 | Shell Oil Company | System and method for locating an anomaly ahead of a drill bit |
| CN101796433A (zh) * | 2007-06-27 | 2010-08-04 | 普拉德研究及开发股份有限公司 | 在电磁成像勘探中用于除去导电套管以及井眼和地面多相性的影响的方法和*** |
| CN101942993A (zh) * | 2010-09-01 | 2011-01-12 | 大港油田集团有限责任公司 | 随钻井间电位层析成像***和方法 |
| CN105044787A (zh) * | 2011-12-08 | 2015-11-11 | 沙特***石油公司 | 超分辨率地层流体成像 |
| CN103590809A (zh) * | 2013-10-26 | 2014-02-19 | 中国石油化工集团公司 | 瞬变电磁测井激励方法 |
| CN103837898A (zh) * | 2014-02-24 | 2014-06-04 | 吉林大学 | 高密度电法近端偶极电磁测深方法 |
| US20170315254A1 (en) * | 2014-10-20 | 2017-11-02 | University Of Houston System | System and method for acquiring and processing electromagnetic survey data in hydrocarbon exploration |
| CN104536052A (zh) * | 2014-12-22 | 2015-04-22 | 武汉市工程科学技术研究院 | 伪随机扩频电磁波层析成像仪及实现成像的方法 |
| CN108646306A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-10-12 | 湖南继善高科技有限公司 | 一种油气压裂裂缝四维几何特征实时监测方法和*** |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 唐冬梅: "基于STM32F103RD的数字相干检测***设计与实现", 《中南大学学报(自然科学版)》 * |
| 李鹏: "伪随机电磁法井间储层探测方法研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111983704A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-11-24 | 西安石油大学 | 一种井间三维电磁探测方法和*** |
| CN111983704B (zh) * | 2020-09-28 | 2023-09-12 | 西安石油大学 | 一种井间三维电磁探测方法和*** |
| CN113309506A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-27 | 山东大学 | 基于孔中电偶极子发射的超前观测方法与装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6739165B1 (en) | Combined surface and wellbore electromagnetic measurement system and method for determining formation fluid properties | |
| CN1245639C (zh) | 油气藏勘探与监测的综合井中*** | |
| CA2944674C (en) | System and method for performing distant geophysical survey | |
| US10385681B2 (en) | Cross-coupling based fluid front monitoring | |
| He et al. | Mapping reservoir boundary by borehole-surface TFEM: Two case studies | |
| US20120130641A1 (en) | Marine Source To Borehole Electromagnetic Mapping Of Sub-Bottom Electrical Resistivity | |
| CN104656157B (zh) | 一种识别页岩气甜点区的方法及装置 | |
| EP1718994B1 (en) | Combined surface and wellbore electromagnetic method for determining formation fluid properties | |
| WO2010074593A1 (ru) | Способ морской геоэлектроразведки с фокусировкой электрического тока | |
| CN110018528B (zh) | 幔源油气综合地质分析方法 | |
| CN111474592A (zh) | 一种井间电磁探测***及方法 | |
| Giang et al. | Geophysical techniques to aquifer locating and monitoring for industrial zones in North Hanoi, Vietnam | |
| US10175379B2 (en) | System and method for surveying a subsurface of the earth | |
| Wilt et al. | Oil field reservoir characterization and monitoring using electromagnetic geophysical techniques | |
| US20190162872A1 (en) | System and Method of Estimating Leakage Current Distribution Along Long Conductor Extending into the Earth | |
| CA2940113A1 (en) | Method for calculating electromagnetic fields from a source that utilizes a conducting casing of a borehole | |
| Ma et al. | Single borehole radar for well logging in a limestone formation: Experiments and simulations | |
| Kirsch et al. | Geoelectrical methods | |
| RU2736446C2 (ru) | Способ электрического мониторинга характеристик пласт-коллектора при разработке залежей нефти с использованием закачки пара | |
| Wilt et al. | Cross borehole electromagnetic induction for reservoir characterization | |
| Wang et al. | Well-hole electromagnetic exploration techniques and its research progress | |
| Song et al. | Research on cross‐well pseudorandom electromagnetic detection method and extraction of response characteristics | |
| Komies et al. | Electromagnetic Technologies for Reservoir Mapping: Technology Review | |
| Yu et al. | Surface-to-borehole TFEM data acquisition system development and field test | |
| Al-Ameri et al. | Improved Formation Evaluation with Inversion Techniques using Logging While Drilling Azimuthal Deep Resistivity Sensor–A Case Study |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200731 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |