加州洛斯山油田应用电磁旅行时层析法研究储层特征

    井间电磁（EM）层析是强化开采中水驱监测或储层特征分析的有效方法，电导率对储层中流体饱和度、孔隙度、温度和孔隙流通性的变化是灵敏的，因此监测盐水注射期间电导率的变化是建立储层模型或确定流体路径的有用手段。近年来井间EM测量设备的开发使EM旅行时层析分辨率得到提高，而且使用简单又省机时，可得到井间2D电导率成像。只要有了EM场的旅行时信息，其它过程就与地震旅行时层析一样，因此EM旅行时层析中，旅行时拾取是zui重要的。用波场变换或q-变换确定频率域中的磁场初至，将扩散的EM场变换为相应的波场，就像地震方法一样，能*确定初至波，还提出了直接由频率域EM数据提取旅行时信息的简要方法，并通过引入波场的射线级数近似将未知的q数目减少到4个。理论上只要2个频率样点的实部和虚部就足以得到初至信息。 
1.EM旅行时层析
    在线性、各向同性和非磁性介质中，扩散的EM场只与相应的波场有关。使用李等人（1994）的频率域磁场方程式，能由磁场获得波场，而通过波场变换可进行EM旅行时层析，其中的旅行时拾取是关键，可以由测得的垂直磁场变换为波场域，然后按波场的zui大值拾取初至波；也可以通过引入波场U(q)射线级数展开式直接从垂直磁场拾取初至时间的简易新方法。这里提出的方法就是后一种，该方法能将波场方程式中的未知数减少到4个（a0、a1、a2和q0），要确定这4个未知数，理论上只需有实部和虚部的2个频率样点就可以了。当到达所有源-接收器对的波峰后，就可用与地震层析相同的方法进行旅行时层析，只是地震输出的是慢度剖面，而这里输出的是电导率成像。为证实此方法，还将方法应用于一个合成数据集。
2.洛斯山油田实例
    由于储层的极低渗透率，油田采用了水压裂和水驱的强化开采。为监测水驱期间的储层特征变化，在油田南边选取了一个小试验区，其中的两口井为观测井，在这两口井间进行了一系列包括测井时间和频率域EM层析和地震层析的井间测量。在1997、1998和2000年都采集了这两口井间的频率域井间EM数据，对每年的电导率成像进行对比是反映储层条件逐年变化的方法。2000年1月的频率域井间EM测量中，用了24、90、375和1000Hz四种频率，得到4个数据集。由这4个频率数据集拾取波峰到达时，作为旅行时层析的输入数据，然后用旅行时层析725～870m深度内的25个源和28个接收器的源-接收器对得到的700个旅行时拾取获得电导率成像。
    在洛斯山油田试验区，EM旅行时层析很好地计算了2个观测井间的电导率分布，所得的电导率成像与感应测井和基于有限差分正演模型的2D反演很一致，且用机时间比常规EM反演少得多，用典型的PC机，整个源-接收器对的旅行时拾取只要几秒钟，旅行时层析也只要几分钟，而常规EM反演要几小时的CPU时间。另外通过旅行时曲线还可检测野外试验中的传感器或电缆故障，这样就可在野外采集期间作数据质量控制和初步解释。所得的电导率构造还可作为整个EM反演的初始模型。