NO328811B1 - Framgangsmate og apparat for hurtig kartlegging av submarine hydrokarbonreservoarer - Google Patents

Abstract

Framgangsmåte for elektromagnetisk undersøkelse basert på detektering av indusert polarisasjonseffekt og evaluering av dens trekk for kartlegging av marine hydrokarbonmål, kjenne- tegnet ved at det vertikalt i en vannmasse (8) settes ut i det minste én elektrisk ledning (2, 3, 3') som tildanner en elektromagnetisk sender som sender ut elektromagnetisk energi som er innrettet til å eksitere elektromagnetisk felt i vannmassen (8) og underliggende medium (83), hvor den samme ledning (2, 3, 3') blir brukt som mottaker for målinger av den vertikale komponent i det elektriske felt; og hvor framgangsmåten omfatter: a) å tilveiebringe undersøkelsesdata som romlig fordeling av det elektriske felts vertikale komponent og medieresponsen i form av tilsynelatende resistivitet mot tid i vannmassen (8); b) å gjennomføre en rom/tid-analyse av det elektriske felts vertikale komponent og respons med det formål å detektere indusert polarisasjonseffekt og bestemme dennes intensitet og relaksasjonstider; og c) å kartlegge de anomale soner beskrevet ved indusert polarisasjonseffekts karakteristikkperspektiv for utforsking av et underjordisk hydrokarbonreservoar. Det beskrives også utstyr for anvendelse ved utøvelse av framgangsmåten.

Description

FRAMGANGSMÅTE OG APPARAT FOR HURTIG KARTLEGGING AV SUBMARINE HYDROKARBONRE SERVOARER

Oppfinnelsen beskriver en framgangsmåte for hurtig, direkte kartlegging av de anomalisoner som settes i sammenheng med hydrokarbonreservoarer under havbunnen. Framgangsmåten er basert på indusert polarisasjonseffekt observert i et elektromagnetisk felt målt via vertikale, sammenfallende sender/mottaker- ledninger som beveger seg over undersjøiske reservoarer .

Det brukes for tiden to framgangsmåter til detektering og karakterisering av hydrokarbonførende reservoarer i dypvannsom-råder.

Den første framgangsmåte er basert på sondering av en hori-sontalt lagdelt, elektrisk ledende seksjon som ligger under et lag av sjøvann. Denne seksjon representerer sedimentene. Begravd på ett eller annen dyp i disse sedimentene finnes et tynt, resistivt reservoar som inneholder hydrokarboner. En kraftig sender eksiterer elektrisk vekselstrøm i sjøvannsla-get og den underliggende seksjon, og én eller flere elektriske og/eller magnetiske registreringsinnretninger som er plassert på ulike steder på eller over havbunnen, registrerer elektromagnetiske responser fra seksjonen. Bilder av disse responser eller inversjon og transformasjoner av disse blir sammen med seismiske data, loggedata og andre data brukt til leting etter olje og gass så vel som til reservoarevaluering

og -utvikling.

Denne måte å gripe det an på er omtalt i tallrike patenter og framgangsmåter, for eksempel US-patent nr. 4617518 og 6522146 tilhørende Srnka; US 5563513 tilhørende Tasci; US 0052685, US 0048105, US 6628119 tilhørende Eidesmo m.fl.; US 2006132137 tilhørende MacGregor m.fl.; EP-patent nr. 1425612 tilhørende Wright m.fl.; internasjonal publikasjon nr. WO 03/048812 til-hørende MacGregor og Sinha, WO 2004049008; GB-publikasjon 2395563, AU-publikasjon 20032855 tilhørende MacGregor m.fl. og tallrike andre publikasjoner angitt i etterfølgende refe-ranseliste .

En slik måte å gripe det an på kan benyttes ved fravær av så-kalt indusert polarisasjonseffekt (IP) som er i stand til å forvrenge elektromagnetisk respons fra den struktur som inneholder et reservoar. Dessuten har denne måte å gripe det an på lav oppløsning sammenlignet med seismisk prospektering, og effektiviteten er dermed relativt liten.

Den andre måte å gripe det an på er basert på undersøkelse av sekundære elektriske felt som oppstår under innvirkning fra

elektrisk strøm som blir sendt i seksjonen av en styringskil-de. Disse felt er av elektrokjemisk natur og er forårsaket av prosesser i såkalte dobbeltlag som oppstår ved kontakt mellom fast stoff i berg og porevæsker. Denne effekt kalles indusert polarisasjonseffekt (IP).

IP'ens karakter avhenger av det faste bergs elektriske resistivitet. I tilfelle nærvær av hydrokarboner ved kontakt mellom resistive, førende strata, har IP-prosessene elektrokine-tisk karakter. IP-effektens intensitet avhenger av elektro-lyttkonsentrasjon og av porestruktur og kan brukes til leting etter hydrokarboner.

IP-effekt måles enten i tids- eller i frekvensdomenet.

I tidsdomenet eksiterer senderen serier av elektriske strøm-pulser av firkantform med pauser mellom pulsene, og registre-rings innretninger gjør målinger av de resulterende elektriske felt i pauser mellom pulsene. IP-effekt viser seg som spesi-fikk endring i den tidsdomenerespons som er til stede ved fravær av IP-effekt.

I frekvensdomenet genererer senderen vekselstrøm med ulike frekvenser, og registreringsinnretninger gjør målinger av responser. IP-effekt viser seg som en reduksjon i spenning mot økning av frekvens og negativt spenningsfaseskift i for-hold til eksitasjonsstrøm.

Ifølge Kruglova m.fl. (1976) og Krichek m.fl. (1976) gjennom-går bergarter som ligger i reservoarområdet, epigenetiske mo-difiseringer under påvirkning av oppadgående vandring av hydrokarboner, hvilke fører til endring i bergartenes kjemisk-mineralogiske struktur og fysiske egenskaper.

Den andre mekanisme som danner IP-effekt, er blitt drøftet av Pirson (1969, 1976) og Oehler (1982) som forklarte den med opphopning av pyritt i en grunn, porøs vertsbergart, hvor py-ritten fordeler seg inne i sprekker eller mellom opprinnelige korn med en spredt eller sementlignende tekstur.

Andre modeller er foreslått som forklaring av IP-effekt, for eksempel av Schumacher (1996). I alle modeller omfatter imid-lertid de prosesser som resulterer i IP-effekt, store bergvo-lumer og kan skape anomalier ikke bare i eller i nærheten av reservoarene, men på ulike seksjonsnivåer ovenfor reservoarene .

Eksisterende framgangsmåter for hydrokarbonleting basert på undersøkelse av IP-effekt og de ovenfor angitte amerikanske (Kaufman, 1978; Oehler, 1982; Srnka, 1986; Vinegar, 1988; Stanley 1995; Wynn, 2001; Conti, 2005) og russiske patenter

(Alpin, 1968; Belash, 1983; Kashik, 1996; Nabrat, 1997; Rykhlinsky, 2004; Lisitsin, 2006) er blitt utformet for å detektere elektrokjemisk endrede sedimenter; dvs. en endringssone som kan strekke seg langt oppover fra pyrittopphopningen.

Ifølge Moiseev (2002) kan en pyrittaureol som ledsager hydro-karbonavsetninger, lokaliseres på 300-700 meters dybde uav-hengig av selve avsetningsdybden. Moiseev bemerket også at det ifølge feltundersøkelser er påvist tett forbindelse mellom konturer med forbedret polarisasjonsevne og hydrokarbon-reservoarprojeksjon, hvilke tyder på vertikal vandring av hydrokarboner og gir mulighet for å bruke denne omstendighet til leting etter hydrokarboner.

Erfaringen med anvendelse av IP-effekt for marin leting etter hydrokarboner er i dag liten; samtidig har erfaring på land vist at leting etter hydrokarbonreservoarer var vellykket i sytti av hundre borehuller boret ut fra IP-effekt (Moiseev, 2002).

IP-effektens oppførsel blir i forsøksdata vanligvis beskrevet via ulike typer modeller som representerer elektrisk resistivitet p i bergarter som frekvensavhengig parameter. At resis-tiviteten er frekvensavhengig er av meget stor betydning for hydrokarbonkartlegging fordi den tilveiebringer høyere opp-løsning med hensyn til parametrer som angir at det finnes hydrokarboner .

Uttømmende oversikt og analyse av eksisterende modeller som beskriver resistivitets avhengighet av frekvens, gitt av Dias (1968, 1972, 2000), viste at IP-effekt hensiktsmessig kan ut-trykkes som: hvor

Her er

r, ti og T2 de relaksasjonstider som er knyttet til de for-skjellige relaksasjonsmodi,

p er den komplekse resistivitet,

Po og pa, er den reelle verdi av p ved henholdsvis likestrøm og høyeste frekvenser,

r\ er ladbarheten som er betegnende for IP-effektens intensitet.

Disse 5 parametrer { po, r\, r, T/, og T2) beskriver kompleks resistivitets frekvensavhengighet fullstendig og kan brukes for petrofysisk tolkning (Dias, 2000, Nelson m.fl., 1982, Mahan m.fl., 1986). Parametrene r, R, R3, C, og a som gir fenomeno-logisk beskrivelse av IP-effekt, er motstander, kondensator og en eller annen koeffisient for ekvivalente kretsanaloger (Dias, 2000) . Relaksasjonstidene r, t/ og T2 er nært knyttet til partikkelavstanden (kilder til IP).

Den velkjente og populære Cole-Cole-modellen har 4 parametrer og er mindre presis enn Dias' formel.

Den komplekse karakter til p, hvilken er typisk for IP-effekt, øker betydelig elektromagnetiske felts følsomhet overfor hydrokarbonmål og gjør framgangsmåten med benyttelse av IP-effekt som indikator på hydrokarboner attraktiv for hydrokarbonkartlegging.

Kashik m.fl. (RU 2069375 Cl, 1996) som her anses å være en forløper til herværende oppfinnelse, bruker tre vertikale ledninger: én til sender og to til mottakere. Alle tre ledninger er plassert i ulike huller laget i isflak. En sender genererer pulsformet elektrisk strøm, og mottakere måler vertikal komponent i et elektrisk felt. Avstanden mellom mottakerledninger i horisontal retning er i størrelsesorden 1-2 ganger prospekteringsdybden. Forskjellen mellom amplituden i elektrisk felt målt i to naboledninger blir brukt som tolke-parameter. Ulempen med denne oppfinnelse er den manglende evne til styring av isflakets bevegelse, hvilket sterkt mins-ker dens muligheter og produktivitet; samt fravær av målinger av vertikal komponent i elektrisk felt på ulike nivåer i ha-vet, hvilket begrenser mulighetene til støyundertrykkeIse og tolking.

Fra NO 323889 er det kjent en framgangsmåte og et apparat for kartlegging av undersjøiske hydrokarbonreservoarer, nærmere bestemt ved at en elektromagnetfeltkildes TM-modus anvendes til registrering av en TM-respons som blir målt av én eller flere mottakere nedsenket i vann, ved at det i den i det vesentlige vertikalt orienterte, separate sender nedsenket i vann genereres intermitterende elektriske strømpulser med skarp avslutning, og hvor et elektromagnetisk felt generert av disse pulsene blir målt av mottakeren som befinner seg i det vesentlige vertikalt orientert, nedsenket i vann og skilt fra senderen, i tidsintervallet når strømmen i elektromagnet-feltkilden er slått av. NO 323889 er i sin helhet er tatt opp i dette dokumentet som referanse.

Fra WO 2007/003203 Al er det kjent en framgangsmåte for elektrisk logging av undersjøiske potensielle hydrokarbonreservoarer, hvor det anvendes en vertikal dipol som sender ut firkantpulser, og hvor en rekke mottakere er oppstilt på havbunnen .

Fra WO 2007/105956 Al er det kjent en feltsensor for marine

omgivelser, nærmere bestemt en feltsensor som er forsynt med minst to beholdere som hver omslutter minst én elektrode, er fylt med en elektrolytt og står i fluidkommuniserende forbindelse med de omkringliggende vannmassene gjennom fleksible

slanger, og elektrodene er tilkoplet en signalbehandlingsen-het.

Den foreliggende oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste en av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en hurtig framgangsmåte ved undersøkelse for enkel og hurtig fastsettelse av IP.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en framgangsmåte for oppbygging og konturangivelse av et område ved karakterisering gjennom IP-effekt, og derved øker sannsynlig-heten for detektering av hydrokarbonreservoarer.

Dessuten tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en framgangsmåte som gir mulighet for å evaluere noen parametrer som er nyttige for petrofysisk tolkning av bergarter kjenneteg-nende for hydrokarbonreservoarer som potensielt finnes i det området som undersøkes.

Oppfinnelsen tilveiebringer videre en framgangsmåte for be-handling av de data som registreres under undersøkelsen, med sikte på å bestemme parametrer som kjennetegner de petrofy-siske egenskaper ved de bergarter som skaper IP-effekten. Disse parametrer blir brukt til kartlegging ved plan projek-sjon av reservoarkanter på havbunnen og sammen med CSEM, seismikk, logging og andre geologiske og geofysiske metoder til tolking.

Oppfinnelsen vedrører i et første aspekt mer spesifikt en framgangsmåte for elektromagnetisk undersøkelse basert på detektering av indusert polarisasjonseffekt og evaluering av dens trekk for kartlegging av marine hydrokarbonmål, kjennetegnet ved at framgangsmåten omfatter: a) å sette ut vertikalt i en vannmasse i det minste én elektrisk ledning som tildanner en elektromagnetisk sender som sender ut elektromagnetisk energi som er innrettet til å eksitere et elektromagnetisk felt i vannmassen og det underliggende mediet, hvor den samme ledning blir brukt som mottaker for målinger av den vertikale komponent i det elektriske felt; b) å tilveiebringe undersøkelsesdata som romlig fordeling av det elektriske felts vertikale komponent og medieresponsen i form av tilsynelatende resistivitet mot tid i vannmassen; c) å gjennomføre en rom/tid-analyse av det elektriske felts vertikale komponent og respons med det formål å detektere indusert polarisasjonseffekt og bestemme dennes intensitet og relaksasjonstider; og d) å kartlegge de anomale soner beskrevet ved indusert polarisasjonseffekts karakteristikkperspektiv for utforsking av

et underjordisk hydrokarbonreservoar.

Én leder i en vertikalt utsatt flerlederkabel blir ved til-førsel av elektromagnetisk energi fortrinnsvis anvendt som en elektromagnetisk sender som eksiterer et elektromagnetisk felt i vannmassen og underliggende medium, og andre ledere i kabelen, hvilke har ulik lengde og avsluttes av elektroder, blir anvendt som mottakere for målinger av medieresponsen.

En flerhet av vertikalt utsatte flerlederkabler som hver har én leder innrettet for tilførsel av elektromagnetisk energi, blir fordelaktig brukt som elektromagnetisk sender som eksiterer et elektromagnetisk felt i vannmassen og underliggende medium, og andre ledere i kablene, hvilke har ulik lengde og avsluttes av elektroder, blir bruk som mottakere for målinger av medieresponsen.

Én eller en flerhet av mottakerne er fortrinnsvis fiksert under målingene.

Én eller en flerhet av mottakerne slepes fortrinnsvis av et fartøy.

Den i det minste ene sender sender fortrinnsvis ut elektromagnetisk energi i tidsdomenet som en intermittert serie av strømpulser med ulik polaritet og med skarp avslutning, og i det minste én mottaker gjør målinger av tidsdomeneresponser under tidsforløp mellom fortløpende strømpulser når responsen ikke er maskert av senderstrømmen.

Strømpulsenes og pausenes varighet blir fortrinnsvis spesifisert på en slik måte at det tilveiebringes en inntrengningsdybde for det elektromagnetiske felt overstigende to-tre ganger eller mer den dybde som reservoaret befinner seg på, fortrinnsvis innenfor et område på 0,1 sekunder til 30 sekunder.

I et andre aspekt vedrører oppfinnelsen mer spesifikt et un-dersøkelsesapparat for elektromagnetisk undersøkelse av marine hydrokarbonmål, kjennetegnet ved at én eller flere generatorer som er innrettet til å kunne generere strømpulser med ulik polaritet med skarp avslutning, er tilknyttet et neddykkbart system omfattende: minst én elektrisk ledning som er innrettet til å kunne sende ut elektromagnetisk energi i en vannmasse og et underliggende medium, samt er innrettet til å kunne motta den vertikale komponent i det elektriske felt, idet den minst ene elektriske ledningen er en vertikalt utsatt flerlederkabel hvor minst én leder er innrettet til ved tilførsel av elektromagnetisk energi fra en generator å kunne eksitere et elektromagnetisk felt i vannmassen og det underliggende mediet, og andre ledere i kabelen, hvilke har ulik lengde og avsluttes av elektroder, er innrettet til å kunne motta den vertikale komponent i det elektriske felt for registrering av medieresponsen.

I et tredje aspekt vedrører oppfinnelsen et overflatefartøy, kjennetegnet ved at det fører et undersøkelsesapparat i overensstemmelse med det vedlagte krav 8.

I et fjerde aspekt vedrører oppfinnelsen et datamaskinapparat med innlastede maskinlesbare instrukser for gjennomføring av framgangsmåten for en elektromagnetisk undersøkelse i overensstemmelse med hvilket som helst av de vedlagte kravene 1 til 7.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på med-følgende tegninger, hvor: Fig. la-lc illustrerer de mulige konfigurasjoner som er an-vendelige for hurtig IP-kartlegging av potensielle hydrokarboninneholdende områder; Fig. 2a og 2b viser resultatet av numerisk modellering med kurver over tilsynelatende resistivitet mot tid for ulike seksjoner med og uten IP-effekt; og Fig. 3 illustrerer en mulig strategi ved hydrokarbonkartlegging.

I et første utførelseseksempel består en enkelt sender som er montert på et fartøy, av en vertikalt anbrakt, langstrakt, ledende enkjernet kabel avsluttet av elektroder, hvilken er nedsenket i en vannmasse. Fartøyet beveger seg sakte, og senderen sender intermitterende strømpulser som har skarp avslutning, mens den samme kabel med elektroder blir brukt til målinger av medieresponser i løpet av tidsforløp mellom fort-løpende strømpulser. Dette er nærmere beskrevet i NO 323889 som i sin helhet er tatt opp i dette dokumentet som referanse .

Det første utførelseseksempelet er illustrert på fig. la, hvor et fartøy 1 som flyter på en vannoverflate 82, sleper en vertikal, langstrakt kabel 2 avsluttet av elektroder 4, hvilken kabel 2 er nedsenket i en vannmasse 8 mot en havbunn 81. En generator (ikke vist) er installert på fartøyet 1 og er innrettet til å kunne sende intermitterende strømpulser med skarp avslutning til kabelen 2. Kabelen 2 med elektrodene 4 er innrettet til å registrere responsen fra et underliggende medium 83, dvs. den undergrunnsstruktur som er gjenstand for kartlegging, i løpet av pausen mellom to pulser. Et posisjonsovervåkingssystem 6 anvendes for fastsettelse av fartøy-ets 1 posisjon ved undersøkelsen.

I et andre utførelseseksempel er en generator montert på far-tøyet og er tilknyttet en vertikalt anbrakt, langstrakt, flerkjernet ledende kabel omfattende elektroder, hvilken er nedsenket i vannmassen. Fartøyet forflytter seg sakte i horisontal retning, og senderen sender i én av kabelens ledere intermitterende strømpulser som har skarp avslutning, mens de andre av kabelens ledere som har ulik lengde og avsluttes av elektroder, blir brukt til målinger av medieresponsene på ulike avstander fra en havbunn i løpet av tidsforløp mellom fortløpende strømpulser. Slik konfigurasjon gir mulighet for å undertrykke innvirkningen av lokale inhomogeniteter nær havbunnen og øke nøyaktigheten i responsbestemmelsen og dens tolkning.

Det andre utførelseseksempelet er illustrert på fig. lb, hvor fartøyet 1 sleper en vertikalt langstrakt flerlederkabel 3 som er senket i vannmassene 8. En av kabelens 3 ledere (ikke vist) som avsluttes av elektroder 4, er tilknyttet en generator (ikke vist) som kilde til intermitterende strøm. Andre kabelledere (ikke vist) som avsluttes av ikke-polariserte elektroder 5, danner et registreringssystem for målinger av mediets responser på ulike nivåer i vannmassen 8. Et posisjonsovervåkingssystem 6 anvendes for fastsettelse av fartøy-ets 1 posisjon ved undersøkelsen.

I et tredje utførelseseksempel er en flerhet av sendere montert på fartøyet og på tilknyttede flytebøyer bak fartøyet i form av vertikalt anbrakt, langstrakte, flerkjernede, ledende kabler avsluttet av elektroder, hvilke er nedsenket i en vannmasse, idet senderkabelkonfigurasjonen tilsvarer det som er beskrevet for det andre utførelseseksempelet ovenfor. Far-tøyet beveger seg sakte i horisontal retning, og hver av sen-derne sender i én kabels kjerne intermitterende strømpulser som har skarp avslutning, mens hver av kablenes andre kjerner som har ulik lengde og avsluttes av elektroder, blir brukt til målinger av medieresponsene på ulike avstander fra havbunnen i løpet av tidsforløpet mellom fortløpende strømpul-ser. En slik konfigurasjon gir mulighet for å stakke signale-ne, å undertrykke innvirkningen fra lokale inhomogeniteter nær havbunnen som gir IP-effektforvansket skjelning av dyptliggende IP-mål, og å øke nøyaktigheten i responsbestemmelse og tolkning.

Det tredje utførelseseksempelet er illustrert på fig. lc, hvor fartøyet 1 sleper en vertikalt anbrakt, langstrakt første flerlederkabel 3 som er nedsenket i vannmassen 8. Far-tøyet 1 sleper ved hjelp av slepetau 9 dessuten flere (her vist to) vertikale, langstrakte andre flerlederkabler 3' opp-hengt i flytebøyer 7 og nedsenket i vannmassen 8. Én av hver av flerlederkablenes 3, 3' ledere (ikke vist) som avsluttes av elektroder 4, er tilknyttet en generator (ikke vist) som kilde til intermitterende strøm. De andre av flerlederkablenes 3, 3' ledere (ikke vist) avsluttes av ikke-polariserte elektroder 5 for målinger av medieresponsene ved ulike avstander fra havbunnen og ulike avstander fra fartøyet 1. Et posisjonsovervåkingssystem 6 brukes for fastsettelse av ski-pets 1 og flytebøyenes 7 posisjoner ved undersøkelsen. Fig. 2a og 2b illustrerer muligheten for å skjelne mellom IP-effekter som stammer fra gruntliggende og fra dyptliggende mål. Parametrer for seksjonene er:

Fig. 2a: h2 = 300 m,

pi = 0,3 Qm (sjøvann),

h2 = 1000 m,

P2 = 1 fim (sedimenter),

h3 = 50 m,

P3 = 40 Qm (hydrokarbonlag),

P4 = 1 fim.

Kurve 1, 2, 3 gjelder modell uten IP-effekt og kurve 4, 5, 6 gjelder modell med IP-effekt (ladbarhet m = 0,1).

Fig. 2b: h2 = 300 m,

Pi = 0,3 fim (sjøvann),

h2 = 300 m,

P2 = 1 fim (sedimenter),

h3 = 50 m,

Pi = 40 fim (hydrokarbonlag),

P4 = 1 fim.

Kurve 1, 2, 3 gjelder modell uten IP-effekt og kurve 4, 5, 6 gjelder modell med IP-effekt (ladbarhet m = 0,1).

Senderledningens 2 lengde er 300 m, og mottakerledningen er sammenfallende med senderledningen 2, 3, 3' og har lengde lik 1 m. Mottakerledningens avstand fra havbunnen er henholdsvis 0 m (kurve 1 og 4), 100 m (kurve 2 og 5) og 300 m (kurve 3 og 6) .

Vertikal linje 7 angir begynnelsen av IP-effekt (t = 0,6 s på fig. 2a og t = 0,11 s på fig. 2b). 1 fig. 3 angir pilene stedet for start- og sluttpunkt i un-dersøkelsen; og henvisningstallene 1-4 er konturer av anomalier i IP-effektintensitet.

Ifølge det første utførelseseksempelet av den foreliggende oppfinnelse brukes bare én ledning som utgjør et vertikalt, sammenfallende oppsett av sender og mottaker (fig. la). Et slikt oppsett tilveiebringer maksimal følsomhet i et elektromagnetisk felt med hensyn til det resistive hydrokarbonmål. Den vertikale komponent i det elektriske felt har maksimal følsomhet overfor de resistive mål (reservoarer). I tillegg tilveiebringer sammenfall mellom sender- og mottakerledninger maksimal amplitude i de målte IP-felt.

I den andre konfigurasjonen av den foreliggende oppfinnelse brukes en flerhet av mottakerledninger med ulik lengde i form av ledere i flerlederkablene 3, hvilke er sammenfallende med én enkelt senderledning (fig. lb). Dess lenger borte motta-kerledningene er fra havbunnen 81, dess mindre følsomme er de for grunt beliggende responderende medier. Romlig analyse av et vertikalt elektrisk felt målt på ulike nivåer gir mulighet for å skjelne mellom IP-effekter skapt av responderende medier nær havbunnen og mer dypereliggende responderende medier og å anslå de responderende mediers dybde.

Enkelt overslag over dybden til de responderende medier som skaper IP-effekt, kan gjøres ved bruk av tidsforsinkelse t0 (vertikal linje 7 på fig. 2a og 2b) for begynnelsen av IP-effekt: tf ' -0,6 s - se fig. 2a, og tf ~ 0,1 s - se fig. 2b. Inntrengningsdybden h for et elektromagnetisk felt i ensartet medium er h =^/l07 ptQ lin meter; dybden for modellen på fig. 2a og 2b er lik omtrent 1000 m, henholdsvis 400 m, dvs. nær reelle verdier. Det finnes ulike måter å bestemme tidsforsin-kelsen på, for eksempel respons målt ut av området med IP-effekt, eller konstruering av respons ved bruk av uavhengige seksjonsparametrer kjennetegnet ved fravær av IP-effekt.

Den tredje konfigurasjonen av den foreliggende oppfinnelse består av en flerhet av vertikale sender- og flerkjernede mottakerledninger 3, 3' med horisontal innbyrdes avstand, plassert i ulik avstand fra havbunnen (fig. 2c), hvilken gir mulighet til å undertrykke innvirkningen av gruntliggende inhomogeniteter som skaper lokale IP-anomalier. Systemet med romlig spredte målinger er i noen tilfeller i stand til å gi informasjon om en dybde til de mål som skaper IP-effekt.

Den foretrukne konfigurasjon av den foreliggende oppfinnelse som tilveiebringer høy nyttevirkning av undersøkelsen, er en flerhet av sendere og mottakere 3, 3' som slepes av fartøyet 1. Fartøyet 1 stanses fra tid til annen og/eller arbeider i et start-stopp-system.

Sammenligning av den foreliggende oppfinnelse med Kashik m.fl. (RU 2069375 Cl, 1996) viser at muligheten for å bruke sammenfallende ledninger 3, 3' for sender og mottakere og rom-tid-målinger av den vertikale komponent i elektrisk felt samtidig på ulike nivåer og på ulike steder under forflytning av fartøyet 1, tilveiebringer hovedsakelig nye muligheter for kartlegging av lovende områder og søk etter hydrokarbonreservoarer.

En annen fordel med den foreliggende oppfinnelse er måten å bestemme tolkeparametrene po, rj, r, n, og t2 på, og som settes inn i formelen (1). Disse parametrer bestemmes ved en prose-

dyre i to trinn:

1) transformering av det målte vertikale, elektriske felt til tilsynelatende resistivitet pe; 2) evaluering av tolkeparametrer fra funksjonsminimum:

Her er pmei målt tilsynelatende resistivitet som er relevant for n-te tidssampling på m-te sted; N og M er det totale an-tall av tids samplinger, henholdsvis steder, p<n>cm er resultat av direkte problemløsning for en eller annen elektrisk modell av medium inneholdende et mål som frembringer IP-effekt; w™ er vekten av p<n>em-sampling som tillater datanøyaktighet, a priori geologisk og geofysisk informasjon osv.

Referanser:

ANDRE PUBLIKASJONER

Cole K.S., Cole R.H., 1941. Dispersion and absorption in the dielectrics. J. Chem. Phys. N9, s. 341-351

Dias, C. A., 1968. A non-grounded method for measuring electrical induced polarization and resistivity: Ph.D. thesis, Univ. California, Berkeley.

Dias, C. A., 1972, Analytical model for a polarizable medium at radio and lower frequencies: J. Geophys. Res., 77, s.

4945-4956

Dias C.A., 2000. Developments in a model to describe low-frequency electrical polarization of rocks. Geophysics, v.65, N2, s. 437-451

Davydycheva S., Rykhlinsky N., Legeido P., 2006. Electrical prospecting method for hydrocarbon search using the induced-polarization effect. Geophysics, v. 71, N4, s. G179-G189 (på russisk)

Eidesmo T., Ellingsrud S., MacGregor L.M., Constable S., Sinha M.C., Johansen S.E., Kong N., Westerdahl H., 2002. Sea Bed Logging (SBL), a new method for remote and direct identifica-tion of hydrocarbon filled layers in deepwater areas. First

Break, 20. March, s. 144-152.

Ellingsrud S., Sinha M.C., Constable S., MacGregor L.M., Eidesmo T., Johansen S.E., 2002. Remote sensing of hydrocarbon layers by Sea Bed Logging (SBL): Results from a cruise off-shore Angola. The Leading Edge, 21, s. 972-982.

Kirichek M.A., Korolkov Yu.S., Kruglova Z.D., 1976. Electrical surveying at direct prospecting for oil and gas deposits. In: Materials of VIII All-union research conference, Tumen-Moscow, s. 5-7 (på russisk)

Kruglova Z.D., Anufriev A.A., Yakovlev A.P., 1976. On nature of induced polarization of oil deposits in PreCaspian depres-sion. Prospecting Geophysics, issue 71, s. 78-82 (på russisk)

Legeido P.Yu., Mandelbaum M.M., Rykhlinsky N.I., 1997. Self-descriptiveness of differential electrical prospecting methods at study of polarized media. Geophysics, Irkutsk, N3, s.

49-56 (på russisk)

Legeido P.Yu., Mandelbaum M.M., Rykhlinsky N.I., 1999. Differential -normalized method of electrical prospecting. Geophysics, Irkutsk, Special issue, s 40-44 (på russisk)

MacGregor L., Sinha M., 2000. Use of marine controlled-source electromagnetic sounding for sub-basalt exploration. Geophysical prospecting, v. 48, s. 1091-1106

MacGregor L., Sinha M., Constable S., 2001. Electrical resistivity of the Valu Fa Ridge, Lau Basin, from marine con-trol led- source electromagnetic sounding. Geoph. J. Intern, v.146, S. 217-236

MacGregor L., Tompkins M., Weaver R., Barker N., 2004. Marine active source EM sounding for hydrocarbon detection. 66th EAGE Conference & Exhibition, Paris, France, 6.-10. juni 2004

Mahan M.K., Redman J.D., Strangway D.W., 1986. Complex resistivity of synthetic sulphide bearing rocks. Geophys. Prospecting, V. 34, s. 743-768

Marine MT in China with Phoenix equipment, 2004. Published by Phoenix Geophysics Ltd., issue 34, s. 1-2, desember 2004

Moiseev V.S., 2002. The method of induced polarization for oil prospective search. "Nauka", Novosibirsk, s. 136 (på russisk)

Nabighian M.N., Macnae J.C., 2005. Electrical and EM methods, 1980-2005. The Leading Edge; 2005; v. 24, s. s. 42-45

Nebrat A.G., Sochelnikov V.V., 1998. Electrical prospecting for polarized media by transient field method. Geophysices, N6, s. 27-30 (på russisk)

Nelson P.H., Hansen W.H. and Sweeney M.J., 1982. Induced polarization response of zeolitic conglomerate and carbonaceous siltstone, Geophysics, v.47, s. 71-88

Pelton W.H., Ward S.H., Hallof P.G., Sill W.R., Nelson P.H., 1978. Mineral discrimination and removal of inductive cou-pling with multi-frequency IP. Geophysics, 43, s. 588-609

Pirson, S.J., 1969, Geological, geophysical, and geochemical modification of sediments in the environments of oil fields, in W.B. Heroy, ed., Unconventional methods in exploration for petroleum and natural gas, symposium 1: Dallas, Texas, South-ern Methodist University Press, s. 159-186

Pirson, S.J., 1976, Predictions of hydrocarbons in place by magneto-electrotelluric exploration: Oil and Gas Journal, 31.

mai, s. 82-86

Thompson A.H., Sumner J.R., Hornbostel S.C., 2007. Electromagnetic- to- seismic conversion: A new direct hydrocarbon in-dicator. The Leading Edge, April, s. 428-435

Schumacher, D., 1996, Hydrocarbon-induced alteration of soils and sediments, In: D. Schumacher and M.A. Abrams, eds., Hydrocarbon migration and its near surface expression: AAPG Me-moir 66, s. 71-89

Thompson A.H., Hornbostel S., Burns J., Murray T., Raschke R., Wride J., McCammon P., Sumner J., Haake G., Bixby M., Ross W., White B.S., Zhou M., Peczak P., 2007. Field tests of electroseismic hydrocarbon detection. Geophysiscs, v. 72, NI, s. N1-N9.

Tong M., Li L., Wang W., Jiang Y., 2006. A time-domain induced-polarization method for estimating permeability in a shaly sand reservoir. Geophysical Prospecting, v. 54, issue 5, s. 623-631

Yakubovsky Yu.V. Electrical Prospecting, M. Nedra, 1980, s.

264-271 (på russisk)

Ulrich C., Slater L.D., 2004. Induced polarization measure-ments on unsaturated, unconsolidated sands. Geophysics, v.

69, N3, s. 702-771

Wynn J., Laurent K., 1998. A high resolution electrical geophysical approach to mapping marine sediments in the Atlantic coastal shelf and the Gulf of Mexico. SEG, Expanded Abstracts

Claims (10)

1. Framgangsmåte for elektromagnetisk undersøkelse basert på detektering av indusert polarisasjonseffekt og evaluering av dens trekk for kartlegging av marine hydrokarbonmål, karakterisert ved at framgangsmåten omfatter: a) å sette ut vertikalt i en vannmasse (8) i det minste én elektrisk ledning (2, 3, 3') som tildanner en elektromagnetisk sender som sender ut elektromagnetisk energi som er innrettet til å eksitere et elektromagnetisk felt i vannmassen (8) og et underliggende medium (83), hvor den samme ledning (2, 3, 3') blir brukt som mottaker for målinger av den vertikale komponent i det elektriske felt; b) å tilveiebringe undersøkelsesdata som romlig fordeling av det elektriske felts vertikale komponent og medieresponsen i form av tilsynelatende resistivitet mot tid i vannmassen (8); c) å gjennomføre en rom/tid-analyse av det elektriske felts vertikale komponent og respons med det formål å detektere indusert polarisasjonseffekt og bestemme dennes intensitet og relaksasjonstider; og d) å kartlegge de anomale soner beskrevet ved indusert polarisasjonseffekts karakteristikkperspektiv for utforsking av et underjordisk hydrokarbonreservoar.

2. Framgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at én leder i en vertikalt utsatt flerlederkabel (3, 3') ved tilførsel av elektromagnetisk energi blir anvendt som elektromagnetisk sender som eksiterer et elektromagnetisk felt i vannmassen (8) og det underliggende mediet (83), og andre ledere i kabelen (3, 3')/ hvilke har ulik lengde og avsluttes av elektroder (5), blir anvendt som mottakere for målinger av medieresponsen.

3. Framgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at en flerhet av vertikalt utsatte flerlederkabler (3, 3') som hver har én leder innrettet for tilførsel av elektromagnetisk energi, blir brukt som elektromagnetisk sender som eksiterer et elektromagnetisk felt i vannmassen (8) og det underliggende mediet (83), og andre ledere i kablene (3, 3'), hvilke har ulik lengde og avsluttes av elektroder (5), blir bruk som mottakere for målinger av medieresponsen.

4. Framgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at én eller en flerhet av mottakerne er stasjonær(e) under målingene.

5. Framgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at én eller en flerhet av mottakerne slepes av et fartøy (1).

6. Framgangsmåte ifølge hvilket som helst foregående krav, karakterisert ved at den i det minste ene sender sender ut elektromagnetisk energi i tidsdomenet som en intermittert serie av strømpulser med ulik polaritet og med skarp avslutning, og i det minste én mottaker gjør målinger av tidsdomeneresponser under tidsforløp mellom fortløpende strømpulser når responsen ikke er maskert av senderstrømmen.

7. Framgangsmåte ifølge hvilket som helst foregående krav, karakterisert ved at strømpulse-nes og pausenes varighet blir spesifisert på en slik måte at det tilveiebringes en inntrengningsdybde for det elektromagnetiske felt overstigende to-tre ganger eller mer den dybde som reservoaret befinner seg på, fortrinnsvis innenfor et område på 0,1 sekunder til 30 sekunder.

8. Undersøkelsesapparat for elektromagnetisk undersøkelse av marine hydrokarbonmål, karakterisert ved at én eller flere generatorer som er innrettet til å kunne generere strømpulser med ulik polaritet med skarp avslutning er tilknyttet et neddykkbart system omfattende: minst én elektrisk ledning (2, 3, 3') som er innrettet til å kunne sende ut elektromagnetisk energi i en vannmasse (8) og det underliggende mediet (83), samt er innrettet til å kunne motta den vertikale komponent i det elektriske felt, idet minst én av de elektriske ledningene (3, 3') er en vertikalt utsatt flerlederkabel (3, 3') hvor minst én leder er innrettet til ved tilførsel av elektromagnetisk energi fra en generator å kunne eksitere et elektromagnetisk felt i vannmassen (8) og det underliggende mediet (83), og andre ledere i kabelen (3, 3')f hvilke har ulik lengde og avsluttes av elektroder (5), er innrettet til å kunne motta den vertikale komponent i det elektriske felt for registrering av medieresponsen.

9. Overf latef artøy, karakterisert ved at det fører et undersøkelsesapparat i overensstemmelse med krav 8.

10. Datamaskinapparat med innlastede maskinlesbare instrukser for gjennomføring av framgangsmåten for en elektromagnetisk undersøkelse i overensstemmelse med hvilket som helst av kravene 1 til 7.