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ES Xplore震电技术精确瞄准储层流体

ES Xplore震电技术精确瞄准储层流体

传统的勘探技术提供关于地下的信息较少,而且装备极为笨重,对环境的影响很大。为此,ES Xplore公司研发了新型震电技术,该技术能直接探测到地层中的流体,并且现场作业中获得了成功运用。

来自 | E&P
编译 | 郑斯赫

ES Xplore公司的震电技术能直接探测到最终的可采油气,并能达到地震的分辨率级别。传统的勘探技术只能提供岩石地层的构造信息或者岩石流体的低分辨率信息。另外,传统的方法,尤其是地震勘探,采用了人造的能量源,极为笨重,而且对环境的影响很大。

电磁能量(EM)和地震能量的转换是ES Xplore公司烃类直接检测技术的关键机制。储集岩中导电性很差的烃类和磁导率的存在能够提高能量的转换率。这种转换已经在实验室和现场研究了几十年,由于技术的进步,终于开始在现场获得了实际的应用。目前,ES Xplore公司已经拥有了这项突破性技术的11项专利。

ES Xplore震电技术简介

地球大气层就是一种电磁脉冲源,这些电磁脉冲是由类似于闪电放电的电活动而产生的。一些水平极化的能量在穿过地表和大气层之间的边界时,由于受到地下非均质性的影响,会旋转形成一个垂直的电场。这个过程被称之为“模式旋转”,形成的电场会同时向上向下传播,且能够被地面的电磁传感器检测到。当水平电流遇到电阻不均匀体时,会转向成垂直电流,并沿着电阻最小的方向运动。水平方向电导率较高,导致水平电流衰减,而垂直电流能绕过高电阻区,衰减程度很弱。经过多次由于非均质性导致的电流转向后,在深度深于趋肤深度的地方,只有垂直电流和电场存在。这时可以利用已知的地下各项电性特征而对电场旋转进行建模,而地下本身就是一个非均质的电阻网络。

在地下深处,垂直电场与油气储层相互作用,垂直电场的部分能量会通过震电效应而转化成地震波。除此之外,由于震电效应,该地震波会伴随有一个电磁场。位于地表的电场探测器会同时探测到垂直的电磁场源和由地震波响应所产生的垂直电磁场响应。

某些岩石性质可以使得电磁能量和声能量进行耦合,从而对电磁能量与地震能量之间的转换进行调节,反之亦然。之所以会发生震电转换,是因为孔隙流体中的永久性电场同瞬时性的垂直电场源相互作用。沉积岩中含有两种相态,一种是化学组成不同的硬基质,另一种是充填着各种流体(如卤水、天然气和液态烃)的孔隙空间。衬于岩石基质和孔隙空间界面的水分形成了一个电偶极子层。该电偶极子层是由岩石基质表面只带一个电荷的不能移动的离子和在水中异号的可动电荷组成。

一个外部电场会与电偶极子的内部电场相互作用。这种相互作用导致可动离子运动,并向岩石基质施加机械压力。该机械压力又反过来产生了地震压缩波(P波),并传播到地表。需要注意的是,由能量转换产生的地震波以地震波的速度传播到地表与外部垂直电场以电磁波的速度传播到油藏中截然不同。

当返回的地震波到达地表后,在近地表的土层中的梯度和非均质体的作用下又产生了震电转换。非均质体将来自目标体的P波平均分散至所有的体波和表面波中。与散射波(主要是雷利波)有关的垂直电场可以用探测电场源的传感器探测。

由震电效应产生的地震波主要是由储油和含卤水的孔隙空间的电阻差异而引起的。

案例分析

ES Xplore震电技术精确瞄准储层流体

该项技术很明显可以用于油气勘探。上图显示了ES Xplore测点的横切面,这些测点横跨了位于蒙塔纳州的Elm Coulee Bakken油田。在油田的南部有一个明显的Bakken尖灭线,而且在油田中部,越往北孔隙度越低。

ES Xplore震电技术精确瞄准储层流体

该公司在现场沿着既定明确的横切面获取数据。上图显示了横切面的成果图,并以地层记录表的形式展现出来,深度为纵坐标,而曲线偏差的幅度又同在该深度的震电反应的振幅有关。

这项处理技术提高了勘探作业的可靠性,并且无需人造震源,也不采用任何会对环境造成影响的方法。另外,该技术还能够有效降低开发成本。

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白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。

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