[发明专利]用于确定接收机方位的方法

说明书

【0001】本申请要求于2005年7月22日提交的第60/701,817号美国临时申请的权益。

技术领域

【0002】本发明一般涉及包括储油层划分的地球物理勘探领域，更具体地，涉及用于地球物理学应用的受控源电磁勘测。特别地，本发明是用于确定电磁接收机方位的方法。

发明背景

【0003】海洋受控源电磁(“CSEM”)探测方法使用人造源生成电磁(EM)波并将若干接收机部署在海底以记录电磁信号。被记录的电磁信号被分析，以推断海底结构和/或确定例如储油层这种特定结构的自然状态。图1示出CSEM设备的典型配置，其中水平电偶极子(HED)源11被水底12上面的船拖拽，在所述水底12上放置若干接收机13。此技术已被应用于碳氢化合物和矿物探测，也被应用于例如建筑学和环境及地质工程的其他领域。

【0004】目前，接收机自由下落到海底，所以它们的方位未知。需要接收机方位以确定在接受机位置测量的三维EM场向量。之后被测量的场分解为若干优选方向(譬如并行线、交叉线和垂直)中的分量用于分析、反演和解释。当接收机由于不准确的接收机方位而不能被定向到那些优选方向时，对分解后的分量的影响可能是显著的。所以接收机方位的确定可能显著影响数据解释。本发明提供确定接收机方位的技术。

【0005】为了完整地测量三维EM场，接收机需要被装配三条互相垂直的天线用于电场和三个互相垂直的磁传感器用于磁场。三个角度对于惟一定义接收机方位是必要的且足够的。这三个角度建立起测量坐标和接收机坐标之间的关系。许多方式可被使用以在测量坐标中定义接收机方位。它们是等价的并且可被互相转换。一种定义接收机方位的方式是使用方位角和倾斜用于两个水平通道(图2)。在图2中，(X，Y，Z)被假定为如下测量坐标，其中X定向为大地的东方，Y为大地的北方，Z为上方。(X，Y，Z)是接收机坐标和指定的“东方”、“北方”和垂直通道。(X’，Y’，Z’)和(X”，Y”，Z”)是辅助坐标以帮助在(X，Y，Z)与(X，Y，Z)之间变换坐标。X’是X在水平面XY上的投影，而Y”是Y的投影。通过这些设置，接收机方位角(α)被定义为Y与Y’之间的角，东通道倾斜角(β)是X’与X之间的角，北通道倾斜角(γ)是Y”与Y之间的角。

【0006】目前，已知许多方法用于确定接收机方位。一种方法是直接测量接收机方位。用于海洋CSEM接收机的现有直接测量系统有可靠性问题。即使这种系统可用，一种替代方法在一些情况中仍是必要的：譬如，1)当直接测量系统出故障时；2)当由于海底上的长电天线弯曲而造成该测量系统不对准电极/磁传感器的方向时。

【0007】又一种方法是偏振分析，其被公开于Behrens，J.P.(2005)，“TheDetection of Electrical Anisotropy in 35 Ma Pacific Lithosphere：Results froma Marine Controlled-Source Electromagnetic Survey and Implications forHydration of the Upper Mantle，”Ph.D.Thesis，University of California，SanDiego(2005)。同样可参见Constable and Cox的“Marine controlled sourceelectromagnetic sounding 2：The PEGASUS experiment，”Journal ofGeophysical Research 101，5519-5530(1996)。该方法基于以下事实：假如发射机被直接拖向接收机，当接收机天线在发射机的方向(即偏振椭圆的长轴)上时，由接收机记录的信号的EM场振幅被最大化。偏振分析是用于早期海洋CSEM工作以在后续数据处理中确定接收机方位角的首要方法。该方法需要在每个接收机上方被直接拖动的至少一条拖绳。由此方法提供的接收机方位角的精确性不是很高。接收机方位角中的平均误差对于来自具有动态定位系统的船只的现场数据是大于5度的。其对于险恶天气条件下不具有动力定位系统的船可能会更糟糕。