NO323241B1 - Process for hydrocarbon exploration in a marine environment - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for geofysisk prospektering for hydrokarbonfilterreservoarer i et marint miljø basert på. frembringing av lavoppløsningsretningsresistivitetsbilder av undergrunnen innenfor surveyområdet. De hydrokarbonfylte reservoarene kan ha høye verdier av anisotropi definert som forholdet mellom vertikal og horisontal resistivitet. Surveyet består av fiemresistivitetskartlegginger. Hver kartlegging anvender forskjellig kildeorientering og/eller kildetype.Procedure for geophysical prospecting for hydrocarbon filter reservoirs in a marine environment based on. generation of low-resolution directional resistivity images of the subsurface within the survey area. The hydrocarbon-filled reservoirs may have high values of anisotropy defined as the ratio of vertical to horizontal resistivity. The survey consists of fiber resistivity surveys. Each survey uses a different source orientation and / or source type.

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for geofysisk prospektering og nærmere bestemt en fremgangsmåte for retningsresistivitetskartlegging i marine miljø omfattende utsetting av minst en mottaker, aktivering av minst en elektromagnetisk kildeantenne, og måling av minst en komponent i det elektriske feltet av mottakeren(e). The present invention relates to a method for geophysical prospecting and, more specifically, a method for directional resistivity mapping in a marine environment comprising setting out at least one receiver, activating at least one electromagnetic source antenna, and measuring at least one component in the electric field of the receiver(s).

Kontrollert kildeelektromagnetisk "sounding" ("ontrolled source electromagnetic", CSEM) er en velkjent geofysisk metode for kartlegging av resistivitet av undergrunnen (Kauftan A. og Keller G., 1983, "Frequency and transient soundings; Nabighian M.N. Electromagnetic Methods in Applied Geophysics, SEG Investigations i Geophysics Nr 3,1988). I dag er romlig oppløsning av fjernresistivitetskartleggingsteknologi begrenset til 10-20 % av dypet. Controlled source electromagnetic "sounding" ("untrolled source electromagnetic", CSEM) is a well-known geophysical method for mapping the resistivity of the subsurface (Kauftan A. and Keller G., 1983, "Frequency and transient soundings; Nabighian M.N. Electromagnetic Methods in Applied Geophysics, SEG Investigations in Geophysics Nr 3,1988).Today the spatial resolution of remote resistivity mapping technology is limited to 10-20% of depth.

Typisk er den elektriske resistiviteten i hydrokarbonfylte sedimenter 10-100 ganger høyere enn vannfylte sedimenter. Denne resistivitetskontrasten kan brukes for å skille mellom hydrokarbonfylte og vannfylte sedimenter. På den annen side har salt, basalt og andre typer stein også høy resistivitet som gjør tolkning av lavoppløsningsresistivitets-bilder usikre. Typically, the electrical resistivity in hydrocarbon-filled sediments is 10-100 times higher than water-filled sediments. This resistivity contrast can be used to distinguish between hydrocarbon-filled and water-filled sediments. On the other hand, salt, basalt and other types of rock also have high resistivity, which makes interpretation of low-resolution resistivity images uncertain.

Med oppløsning som er tilgjengelig med dagens overflate EM-metoder er det vanskelig å identifisere hydrokarbonfylte lag uten anvendelse av ekstra seismiske data, og anvendelse av foreløpig oppsamlede seismiske data har blitt foreslått for å løse dette problemet slik som beskrevet i US-patenter 4,617,518; 4,633,182; 6,603,313; 6,739,165; 6,628,119. With the resolution available with current surface EM methods, it is difficult to identify hydrocarbon-filled layers without the use of additional seismic data, and the use of pre-acquired seismic data has been proposed to solve this problem as described in US Patents 4,617,518; 4,633,182; 6,603,313; 6,739,165; 6,628,119.

GB 2390904 A, WO 2004053528 Al, GB 2382875 A og WO 2002014906 Al omfatter kartlegging av jordformasjoner for karakterisering av hydrokarbonreservoarer ved bruk av elektromagnetisk havbunnslogging. GB 2390904 A, WO 2004053528 Al, GB 2382875 A and WO 2002014906 Al comprise mapping of soil formations for the characterization of hydrocarbon reservoirs using electromagnetic seabed logging.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge GB 2390904 A er videre kjennetegnet ved at både en vertikal elektrisk dipol (VED-kilde) og en magnetisk dipol (VMD-kilde) blir tatt i bruk og kartlegging av reservoarer basert på data fra forskjellige orienteringer og kilde-typer bestemmes. VED-kilden genererer signaler og både galvaniske og induksjonsmålinger kan foretas. Signalfrekvensen kan også endres. The method and device according to GB 2390904 A is further characterized by the fact that both a vertical electric dipole (VED source) and a magnetic dipole (VMD source) are used and mapping of reservoirs based on data from different orientations and source types is determined . The VED source generates signals and both galvanic and induction measurements can be made. The signal frequency can also be changed.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge WO 2004053528 Al omfatter videre bruk av et flertall elektroder plassert på havbunnen i nærheten av EM-kildene (VED eller/og The method and device according to WO 2004053528 Al further comprises the use of a plurality of electrodes placed on the seabed in the vicinity of the EM sources (VED or/and

HED). HED).

Fremgangsmåtene og anordningene ifølge publikasjonene GB 2382875 A omfatter videre bruk av horisontal elektrisk dipolsendere (HED-kilder) og mulighet for å endre type eller orienteringen/geometri av EM-kildene. The methods and devices according to the publications GB 2382875 A further include the use of horizontal electric dipole transmitters (HED sources) and the possibility of changing the type or the orientation/geometry of the EM sources.

Den totale resistiviteten i en formasjon som inneholder et hydrokarbonfylt lag vil avhenge av retningen av målinger. Denne effekten kalles anisotropi og måles normalt i tverrbrønner eller borehullresistivitetskartlegging. Den elektriske anisotropien kan tilveiebringe verdifull informasjon vedrørende sannsynligheten for at hydrokarboner er til stede i undergrunnen. The total resistivity in a formation containing a hydrocarbon-filled layer will depend on the direction of measurements. This effect is called anisotropy and is normally measured in cross-wells or borehole resistivity mapping. The electrical anisotropy can provide valuable information regarding the probability that hydrocarbons are present in the subsurface.

For eksempel indikerer høyere vertikalresistivitet informasjon sammenlignet med den horisontale resistiviteten/motstanden potensiell tilstedeværelse av tynne horisontale resistivet lag (det henvises også til patentsøknad av Boulaenko og Hesthammar 2004; "Fremgangsmåte for identifisering av hydrokarbonreservoarer"). For example, higher vertical resistivity information compared to the horizontal resistivity/resistivity indicates the potential presence of thin horizontal resistive layers (refer also to the patent application of Boulaenko and Hesthammar 2004; "Procedure for identification of hydrocarbon reservoirs").

Forskjellige kildetyper og orienteringer induserer forskjellige orienterte strømmer. Denne effekten brukes vanligvis til å studere egenskaper i en kjent formasjon. Imidlertid er det blant eksisterende overflatefjernresistivitetskartleggingsmetoder ingen som spesifikt tar for seg generell kartlegging av retningsmessig elektrisk resistivitet innenfor hele surveyområdet. Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for kartlegging av retningsresistivitet og således elektrisk anisotropi som kan relateres til tilstedeværelse av hydrokarboner i undergrunnen. Different source types and orientations induce different oriented currents. This effect is usually used to study properties in a known formation. However, among existing surface remote resistivity mapping methods, none specifically address general mapping of directional electrical resistivity within the entire survey area. The present invention relates to a method for mapping directional resistivity and thus electrical anisotropy which can be related to the presence of hydrocarbons in the subsoil.

Fordelen med den foreslåtte surveymetoden er at det er mulig å kartlegge anisotropi i elektrisk konduktivitet i undergrunnen med en bedre nøyaktighet enn med en enkel orientering eller enkelttype kilde. Informasjon om elektrisk anisotropi tilveiebringer midler for identifisering av hydrokarboner i undergrunnen også når seismiske data ikke er tilgjengelige. The advantage of the proposed survey method is that it is possible to map anisotropy in electrical conductivity in the subsoil with better accuracy than with a simple orientation or single type of source. Electrical anisotropy information provides a means of identifying hydrocarbons in the subsurface even when seismic data are not available.

Fremgangsmåten for geofysisk prospektering for hydrokarbonfylte reservoarer i et marint miljø er basert på frembringing av lavoppløselighets retningsresistivitetbildet av undergrunnen innenfor surveyområdet. De hydrokarbonfylte reservoarene kan ha høye anisotropiverdier definert som et forhold mellom vertikal og horisontal resistivitet. Surveyet består av fjernresistivitetskartlegginger. Hver kartlegging anvender forskjellig kildeorientering og/eller kildetype. The procedure for geophysical prospecting for hydrocarbon-filled reservoirs in a marine environment is based on producing the low-resolution directional resistivity image of the subsurface within the survey area. The hydrocarbon-filled reservoirs can have high anisotropy values defined as a ratio between vertical and horizontal resistivity. The survey consists of remote resistivity mapping. Each mapping uses a different source orientation and/or source type.

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for retningsmessig resistivitetskartlegging i marine miljø som omfatter utsetting av minst en mottaker, aktivering av minst en elektromagnetisk kildeantenne, måling av minst en komponent i det elektriske feltet av mottakeren(e). Fremgangsmåten er kjennetegnet ved at den ytterligere omfatter å endre den romlige orienteringen og/eller type av nevnte kilde(r) under måling, og utføre en felles tolkning av innsamlede datasett for de ulike kildetyper og/eller orienteringer, der minst en mottaker er lokalisert på land eller på overflaten. The present invention relates to a method for directional resistivity mapping in a marine environment which comprises setting out at least one receiver, activating at least one electromagnetic source antenna, measuring at least one component in the electric field of the receiver(s). The method is characterized by the fact that it further includes changing the spatial orientation and/or type of said source(s) during measurement, and performing a common interpretation of collected data sets for the various source types and/or orientations, where at least one receiver is located on land or on the surface.

Fordelaktige utførelsesformer av fremgangsmåten fremgår av de uselvstendige kravene 2 til 10. Advantageous embodiments of the method appear from the independent claims 2 to 10.

Formålet ved den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for overflatefjernretningsmessig resistivitetskartlegging i et marint miljø for prospektering av hydrokarbonfylte formasjoner. The purpose of the present invention is to provide a method for surface remote sensing resistivity mapping in a marine environment for the prospecting of hydrocarbon-filled formations.

Oppfinnelsen skal nå beskrives i detalj. En utførelsesform av oppfinnelsen skal forklares med henvisning til den medfølgende figur der: Figur la viser et marint elektromagnetisk survey utført ved anvendelse av en horisontal elektrisk dipolkilde; The invention will now be described in detail. An embodiment of the invention shall be explained with reference to the accompanying figure where: Figure la shows a marine electromagnetic survey carried out using a horizontal electric dipole source;

figur lb viser den marine elektromagnetiske surveyen utført ved anvendelse av en vertikal elektrisk dipolkilde. figure 1b shows the marine electromagnetic survey carried out using a vertical electric dipole source.

En utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen for måling av retningsresistivitet og således den elektriske anisotropi omfatter trinnene: An embodiment of the present invention for measuring directional resistivity and thus the electrical anisotropy comprises the steps:

1. utsette en eller flere mottakere i sjøvann eller på havbunnen 1. exposing one or more receivers in seawater or on the seabed

2. eventuelt sette ut en eller flere mottakere på land 2. possibly deploy one or more receivers on land

3. aktivere en eller flere elektromagnetiske kildeantenner lokalisert i sjøvann 3. activate one or more electromagnetic source antennas located in seawater

4. måle alle eller noen komponenter av det elektromagnetiske feltet av mottakeren(e) 4. measure all or some components of the electromagnetic field of the receiver(s)

5. eventuelt måle kildesignaturen av elektroder lokalisert nær kildeelektroder 5. optionally measure the source signature of electrodes located close to source electrodes

6 eventuelt taue antennen(e) langs bestemt geometri innenfor surveyområdet 6 possibly tow the antenna(s) along specific geometry within the survey area

7. eventuelt endre typen kildeantenne(r) 7. possibly change the type of source antenna(s)

8. eventuelt endre frekvensinnholdet i kilden(e) 8. possibly change the frequency content of the source(s)

9. eventuelt endre geometrien til kildeantennen(e) 9. possibly change the geometry of the source antenna(s)

10. eventuelt relokalisere mottakeren(e) 10. possibly relocate the recipient(s)

11. endre romlig orientering av kildeantennen(e) 11. change the spatial orientation of the source antenna(s)

12. gjenta trinnene 3 til 11 etter ønske 12. repeat steps 3 to 11 as desired

13. utføre felles inversjon av det oppsamlede datasett med det formål å tilveiebringe bildet av retningsresistiviteten i undergrunnen. 13. carry out joint inversion of the collected data set with the aim of providing the image of the directional resistivity in the subsoil.

Mulige kildetyper kan være elektrisk dipol, magnetisk dipol (sløyfe), konsentrisk ringdipoler, radialelektriske dipoler og/eller unipoler. Possible source types can be electric dipole, magnetic dipole (loop), concentric ring dipole, radial electric dipole and/or unipole.

Eksempel Example

En utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen er vist i figur 1. En marin elektromagnetisk survey bestående av to iterasjoner vist som a) og b) i figur 1. Et sett mottakere 3 som er i stand til å måle elektromagnetiske felt utsettes på havbunnen. Under den første iterasjonen anvendes en horisontal elektrisk dipolkilde 1. Kilden 1 taues 50 m over havbunnen langs en planlagt bane i surveyområdet. Signalet registreres av mottakerne. Under den andre iterasjonen (b) anvendes den vertikale elektriske dipolkilden 2. Kilden taues langs den samme banen som under den første iterasjonen. Signalet måles av mottakerne 3. Hele det samlede datasettet tolkes ved anvendelse av den matematiske inversjonsmetoden for å tilveiebringe retningsresistivitetsdistribusjon i undergrunnen. An embodiment of the present invention is shown in figure 1. A marine electromagnetic survey consisting of two iterations shown as a) and b) in figure 1. A set of receivers 3 capable of measuring electromagnetic fields are placed on the seabed. During the first iteration, a horizontal electric dipole source 1 is used. Source 1 is towed 50 m above the seabed along a planned path in the survey area. The signal is recorded by the receivers. During the second iteration (b), the vertical electric dipole source 2 is used. The source is towed along the same path as during the first iteration. The signal is measured by the receivers 3. The entire data set is interpreted using the mathematical inversion method to provide the directional resistivity distribution in the subsurface.

Eventuelt kan surveygeometrien, frekvensinnholdet, kildegeometriene og typene optimaliseres for å frembringe best retningsfølsomhet for resistivitet/motstand innenfor det ønskede dybdeområdet og surveyområdet. Optionally, the survey geometry, frequency content, source geometries and types can be optimized to produce the best directional sensitivity for resistivity/resistance within the desired depth range and survey area.

Eventuell måling av kildesignaturen er viktig for tolkning av dataene. Dette siden estimeringen av kildesignaturen, som er basert på påtrykt strøm, ikke nødvendigvis er tilstrekkelig på grunn av mulige variasjoner i vannelektrodekontaktene (det henvises til patentsøknad av Boulaenko og Hesthammar 2004, "Fremgangsmåte for elektrisk kildesignaturestimering i marine miljø"). Any measurement of the source signature is important for interpretation of the data. This since the estimation of the source signature, which is based on applied current, is not necessarily sufficient due to possible variations in the water electrode contacts (refer to the patent application by Boulaenko and Hesthammar 2004, "Procedure for electrical source signature estimation in marine environment").

Lavoppløsningsretningsresistivitetsbildene kan brukes til å identifisere hydrokarbon-prospekter før 2D og 3D seismiske surveyer. Tidlige surveyer slik som seismiske, gravitasjons, magnetiske og elektromagnetiske kan eventuelt utføres for å optimalisere surveykonfigurasjonen og brukes under tolkningen. The low-resolution directional resistivity images can be used to identify hydrocarbon prospects prior to 2D and 3D seismic surveys. Early surveys such as seismic, gravity, magnetic and electromagnetic can possibly be carried out to optimize the survey configuration and used during the interpretation.

Fordelen ved den foreslåtte surveymetoden sammenlignet med anvendelse av enkel-orientering eller enkelttypekilder tauet over havbunnen er at retningen av strømmene i undergrunnen vil endres når kilden reorienteres og/eller dens type endres. Dette vil hjelpe til med oppløsning av retningsresistiviteten i undergrunnen. The advantage of the proposed survey method compared to the use of single-orientation or single-type sources towed over the seabed is that the direction of the currents in the subsurface will change when the source is reoriented and/or its type is changed. This will help with resolution of the directional resistivity in the subsoil.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for retningsmessig fjernresistivitetsmåling i marine miljøer, omfattende trinnene å: sette ut minst en mottaker; aktivere minst en elektromagnetisk kildeantenne; måle minst en av komponentene i det elektriske feltet med mottakelsene); karakterisert ved at fremgangsmåten ytterligere omfatter å endre romlig orientering og/eller type av nevnte kilde(r) under måling; og utføre en felles tolkning av innsamlede datasett for ulike kildetyper og/eller orienteringer, og der minst en mottaker er lokalisert på land eller på overflaten.1. A method for directional remote resistivity measurement in marine environments, comprising the steps of: deploying at least one receiver; activating at least one electromagnetic source antenna; measure at least one of the components of the electric field with the receptions); characterized in that the method further comprises changing the spatial orientation and/or type of said source(s) during measurement; and carry out a common interpretation of collected data sets for different source types and/or orientations, and where at least one receiver is located on land or on the surface. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kildesignaturen måles av elektroder lokalisert nær kildeelektrodene.2. Method according to claim 1, characterized in that the source signature is measured by electrodes located close to the source electrodes. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at kildeantennen(e) taues innenfor surveyområdet.3. Method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the source antenna(s) is towed within the survey area. 4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at typen kildeantenne(r) endres under surveyen.4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the type of source antenna(s) changes during the survey. 5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, karakterisert ved at frekvensen fra kildeantennen(e) endres under surveyet.5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the frequency from the source antenna(s) changes during the survey. 6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at geometrien av kildeantennen(e) endres under surveyet.6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the geometry of the source antenna(s) changes during the survey. 7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 6, karakterisert ved at mottakerne relokaliseres under surveyet.7. Method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the recipients are relocated during the survey. 8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 7, karakterisert ved at surveyplanen omfatter anvendelse av seismiske data, gravitasjonsdata, magnetiske data eller andre geofysiske data.8. Method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the survey plan includes the use of seismic data, gravity data, magnetic data or other geophysical data. 9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 9, karakterisert ved at tolkningen involverer anvendelse av seismiske data, gravitasjonsdata, magnetiske data eller andre geofysiske data.9. Method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the interpretation involves the use of seismic data, gravity data, magnetic data or other geophysical data. 10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 10, karakterisert ved at minst en av kildene er en elektrisk dipol, en magnetisk dipol (strømsløyfe), en konsentrisk ringdipol, en radiell elektrisk bipol eller en unipol.10. Method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that at least one of the sources is an electric dipole, a magnetic dipole (current loop), a concentric ring dipole, a radial electric bipole or a unipole.