[发明专利]一种时移大地电磁信号采集和反演方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种时移大地电磁信号采集和反演方法，用于动态油气储藏监测，探索储层物性、特别是电阻率特征变化，属于地理信息领域。

背景技术

时移地球物理方法主要被应用于监测地下介质随时间的变化情况，油气藏的开采过程是以一种流体来进行替驱孔隙中油气的，如水，热液，液态气等；不同流体的电性差异很大。时移电磁法对于孔隙流体的变化很灵敏，这是时移电磁法能够得到快速发展的一个重要因素。现阶段，时移电磁法主要用于监测井间油气藏随时间的动态变化过程。在这方面，时移电磁法不仅能监测油气边界的变化和注入流体——如水、蒸汽、CO₂和气等——的移动，而且可以探测和发现死油区，进而指导油田开发井位的合理布置，提高最终采收率(EOR)。

大地电磁法(MT)是一种以天然电磁场作为场源的电磁探测方法。由于其利用天然交变电磁场源，不需要供电设备及相关控制系统，数据采集设备相对轻便，适用于长期不间断的观测。这对于地下介质电性的监测具有天然优势。

对于时移大地电磁数据的反演策略，传统的方法可以分为两种：一种是独立反演法，即将不同时刻采集的数据独立进行反演以获得不同时刻的多个地电模型，然后通过对比地电模型的变化来获取地下介质电性随时间的变化情况。由于反演本身就是一种数值近似，并且反演结果与很多因素有关，例如数据中所包含的噪声、正演网格离散所引起的数值误差等等，这种独立反演方法很难保证反演所得模型的差别是由于地下介质的性质发生变化引起的。另一种方法是交叉模型约束法。即首先通过对初次采集的数据反演得到背景模型，将该背景模型作为下一次时移数据反演的初始模型(starting model)和先验模型(prior model)，然后将反演得到的时移模型再作为下一次时移的初始模型和先验模型，如此交替，得到一组时移模型，最后从所有的时移模型中去除掉背景模型，从而得到地下介质电性随时间的变化情况。为减少虚假异常，需要对每次时移反演的模型进行正则化约束(如最平滑模型)。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种时移大地电磁信号采集和反演方法，用于动态油气储藏监测，采集不同时段的大地电磁数据，并以大地电磁数据为原始信号，通过差异反演直接获得地下介质电性随时间的变化的情况。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种时移大地电磁信号采集和反演方法，具体包括以下步骤：

(1)沿测线布置信号接收装置，在注水驱油的过程中采集数据，各信号接收装置的采集起始时间和结束时间一致，得到不同观测时刻的大地电磁数据；

(2)对于初始时刻t₀采集的大地电磁数据进行标准反演，得到初始时刻t₀的地下电性结构，将其作为背景参考电性模型m₀，再对背景参考电性模型m₀进行正演运算，得到正演运算后的背景参考电性模型F[m₀]；所述地下电性结构为电阻率；

(3)将步骤(2)的初始时刻t₀的大地电磁数据减去正演运算后的背景参考电性模型F[m₀]，得到初始时刻数据残差r₀；

(4)将初始时刻后的各观测时刻的大地电磁数据分别减去初始时刻数据残差r₀以进行数据矫正，得到各观测时刻的新的时移数据集；

(5)对各观测时刻新的时移数据集分别进行时移反演，得到初始时刻到各观测时刻的变化特征模型，并在反演过程中利用背景参考电性模型m₀对变化特征模型更新方向进行约束。

进一步地，步骤(1)中每个测点均采用五分量法进行大地电磁数据采集。

进一步地，步骤(2)所述的初始时刻t₀采集的大地电磁数据为：