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ES Xplore震電技術精確瞄準儲層流體

ES Xplore震電技術精確瞄準儲層流體

傳統的勘探技術提供關于地下的信息較少,而且裝備極為笨重,對環境的影響很大。為此,ES Xplore公司研發了新型震電技術,該技術能直接探測到地層中的流體,并且現場作業中獲得了成功運用。

來自 | E&P
編譯 | 鄭斯赫

ES Xplore公司的震電技術能直接探測到最終的可采油氣,并能達到地震的分辨率級別。傳統的勘探技術只能提供巖石地層的構造信息或者巖石流體的低分辨率信息。另外,傳統的方法,尤其是地震勘探,采用了人造的能量源,極為笨重,而且對環境的影響很大。

電磁能量(EM)和地震能量的轉換是ES Xplore公司烴類直接檢測技術的關鍵機制。儲集巖中導電性很差的烴類和磁導率的存在能夠提高能量的轉換率。這種轉換已經在實驗室和現場研究了幾十年,由于技術的進步,終于開始在現場獲得了實際的應用。目前,ES Xplore公司已經擁有了這項突破性技術的11項專利。

ES Xplore震電技術簡介

地球大氣層就是一種電磁脈沖源,這些電磁脈沖是由類似于閃電放電的電活動而產生的。一些水平極化的能量在穿過地表和大氣層之間的邊界時,由于受到地下非均質性的影響,會旋轉形成一個垂直的電場。這個過程被稱之為“模式旋轉”,形成的電場會同時向上向下傳播,且能夠被地面的電磁傳感器檢測到。當水平電流遇到電阻不均勻體時,會轉向成垂直電流,并沿著電阻最小的方向運動。水平方向電導率較高,導致水平電流衰減,而垂直電流能繞過高電阻區,衰減程度很弱。經過多次由于非均質性導致的電流轉向后,在深度深于趨膚深度的地方,只有垂直電流和電場存在。這時可以利用已知的地下各項電性特征而對電場旋轉進行建模,而地下本身就是一個非均質的電阻網絡。

在地下深處,垂直電場與油氣儲層相互作用,垂直電場的部分能量會通過震電效應而轉化成地震波。除此之外,由于震電效應,該地震波會伴隨有一個電磁場。位于地表的電場探測器會同時探測到垂直的電磁場源和由地震波響應所產生的垂直電磁場響應。

某些巖石性質可以使得電磁能量和聲能量進行耦合,從而對電磁能量與地震能量之間的轉換進行調節,反之亦然。之所以會發生震電轉換,是因為孔隙流體中的永久性電場同瞬時性的垂直電場源相互作用。沉積巖中含有兩種相態,一種是化學組成不同的硬基質,另一種是充填著各種流體(如鹵水、天然氣和液態烴)的孔隙空間。襯于巖石基質和孔隙空間界面的水分形成了一個電偶極子層。該電偶極子層是由巖石基質表面只帶一個電荷的不能移動的離子和在水中異號的可動電荷組成。

一個外部電場會與電偶極子的內部電場相互作用。這種相互作用導致可動離子運動,并向巖石基質施加機械壓力。該機械壓力又反過來產生了地震壓縮波(P波),并傳播到地表。需要注意的是,由能量轉換產生的地震波以地震波的速度傳播到地表與外部垂直電場以電磁波的速度傳播到油藏中截然不同。

當返回的地震波到達地表后,在近地表的土層中的梯度和非均質體的作用下又產生了震電轉換。非均質體將來自目標體的P波平均分散至所有的體波和表面波中。與散射波(主要是雷利波)有關的垂直電場可以用探測電場源的傳感器探測。

由震電效應產生的地震波主要是由儲油和含鹵水的孔隙空間的電阻差異而引起的。

案例分析

ES Xplore震電技術精確瞄準儲層流體

該項技術很明顯可以用于油氣勘探。上圖顯示了ES Xplore測點的橫切面,這些測點橫跨了位于蒙塔納州的Elm Coulee Bakken油田。在油田的南部有一個明顯的Bakken尖滅線,而且在油田中部,越往北孔隙度越低。

ES Xplore震電技術精確瞄準儲層流體

該公司在現場沿著既定明確的橫切面獲取數據。上圖顯示了橫切面的成果圖,并以地層記錄表的形式展現出來,深度為縱坐標,而曲線偏差的幅度又同在該深度的震電反應的振幅有關。

這項處理技術提高了勘探作業的可靠性,并且無需人造震源,也不采用任何會對環境造成影響的方法。另外,該技術還能夠有效降低開發成本。

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白礬
石油圈認證作者
畢業于中國石油大學(華東),油氣井工程碩士,長期聚焦國內外石油行業前沿技術裝備信息,具有數十萬字技術文獻翻譯經驗。
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