способ обработки морских магнитных градиентных данных и способы поисково-разведочных работ с использованием этих данных
| Классы МПК: | G01V3/165 с использованием магнитных или электрических полей, создаваемых или изменяемых объектом или детектирующим устройством |
| Автор(ы): | ЗЕНГ Йи (AU), СТОУН Питер Митчелл (AU), РОУЗ Мэрион Элизабет (AU) |
| Патентообладатель(и): | Би Эйч Пи БИЛЛИТОН ИННОВЕЙШН ПТИ ЛТД (AU) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2002-12-10 публикация патента:
10.05.2007 |
Изобретение относится к морской магнитной съемке. Сущность: буксируют первый и второй магнитометры сзади судна. Из датчиков получают необработанные данные магнитных градиентов. Определяют тренд градиента отклонения судна. Вычитают этот тренд из необработанных магнитных градиентных данных для получения скорректированных градиентных данных. Обрабатывают скорректированные градиентные данные для получения выходных данных. Технический результат: учет наведенного судном отклонения, уменьшение длины буксировочного каната и расстояния между датчикими для уменьшения величины дрейфа. 4 н. и 32 з.п. ф-лы, 6 ил. 
Формула изобретения
1. Способ обработки морских магнитных данных, полученных при буксировке первого и второго разнесенных между собой датчиков сзади судна, заключающийся в том, что
получают необработанные магнитные градиентные данные из датчиков,
определяют тренд градиента отклонения судна, обнаруженного датчиками,
вычитают тренд из необработанных магнитных градиентных данных для получения скорректированных градиентных данных и
обрабатывают скорректированные градиентные данные для получения выходных данных.
2. Способ по п.1, в котором определяют оценку градиента отклонения судна из необработанных магнитных градиентных данных, полученных датчиками, и из этой оценки градиента отклонения судна определяют тренд градиента отклонения судна.
3. Способ по п.1, в котором необработанные магнитные градиентные данные вычисляют как разность между магнитным сигналом, измеренным в переднем датчике, и магнитным сигналом, измеренным в заднем датчике, деленную на расстояние между датчиками.
4. Способ по п.1, в котором тренд градиента отклонения судна определяют путем подачи градиента данных отклонения судна в В-сплайн фильтр со сглаживанием 0,8.
5. Способ по п.1, в котором при обработке подают скорректированные градиентные данные во время интервалов выборки, интегрируют скорректированные градиентные данные в данные общей напряженности магнитного поля и применяют фильтр нижних частот к данным интегрированной общей напряженности магнитного поля для получения выходных данных.
6. Способ по п.5, в котором общую напряженность магнитного поля определяют путем интегрирования скорректированных градиентных данных согласно следующему уравнению:
где Gc - скорректированные градиентные данные, полученные после вычитания тренда градиента отклонения судна из необработанных градиентных данных, и
Mstat - значение общей напряженности магнитного поля в точке, представляющей начало разведки, или в месте пересечения разведочной линии и соединительной линии.
7. Способ по п.1, в котором градиент отклонения судна вычисляют согласно следующему уравнению:
где Mf(x)=М e(x)+D(t1)+Мb (t1);
Mr(x)=M e(x)+D(t2)+Мb (t2),
где Mf - магнитное поле, измеренное передним датчиком, которое состоит из поля Ме (x) окружающей среды, суточного изменения D(t 1), отклонения Mb(t 1) судна, вызванного наведенным судном полем, дрейфом и возмущением датчиков, все это в момент времени t 1 и на расстоянии х по курсу и в более поздний момент времени t2, 
l - расстояние между датчиками, D(t2 ) - суточные изменения, воспринятые задним датчиком, и
Мb(t2) - отклонение судна в момент времени t2, обнаруженное задним датчиком Mr.
8. Способ по п.1, в котором первый и второй датчики, которые буксируются сзади судна, входят в группу из трех или более буксируемых датчиков.
9. Способ по п.1, в котором количество датчиков, буксируемых сзади судна, равно трем.
10. Способ получения градиентных данных для программы поисково-разведочных работ, заключающийся в том, что
буксируют первый и второй датчики сзади судна по предварительно заданным разведочным линиям,
получают необработанные магнитные градиентные данные из датчиков,
определяют тренд градиента отклонения судна, обнаруженного датчиками,
вычитают тренд из необработанных магнитных градиентных данных для получения скорректированных градиентных данных и
обрабатывают скорректированные градиентные данные для получения выходных данных.
11. Способ по п.10, в котором определяют оценку градиента отклонения судна из необработанных магнитных градиентных данных, полученных датчиками, и из этой оценки градиента отклонения судна определяют тренд градиента отклонения судна.
12. Способ по п.10, в котором необработанные магнитные градиентные данные вычисляют как разность между магнитным сигналом, измеренным в переднем датчике, и магнитным сигналом, измеренным в заднем датчике, деленную на расстояние между датчиками.
13. Способ по п.10, в котором тренд градиента отклонения судна определяют путем подачи градиента данных отклонения судна в В-сплайн фильтр со сглаживанием 0,8.
14. Способ по п.10, в котором при дальнейшей обработке подают скорректированные градиентные данные во время интервалов выборки, интегрируют скорректированные градиентные данные в данные общей напряженности магнитного поля и применяют фильтр нижних частот к данным интегрированной общей напряженности магнитного поля для получения выходных данных.
15. Способ по п.14, в котором общую напряженность магнитного поля определяют путем интегрирования скорректированных градиентных данных согласно следующему уравнению:
где Gc - скорректированные градиентные данные, полученные после вычитания тренда градиента отклонения судна из необработанных градиентных данных, и
Mstat - значение общей напряженности магнитного поля в точке, представляющей начало разведки, или в месте пересечения разведочной линии и соединительной линии.
16. Способ по п.10, в котором градиент отклонения судна вычисляют согласно следующему уравнению:
где Mf(x)=М e(x)+D(t1)+Мb (t1);
Mr(x)=M e(x)+D(t2)+Мb (t2),
где Mf - магнитное поле, измеренное передним датчиком, которое состоит из поля Ме(x) окружающей среды, суточного изменения D(t1), отклонения M b(t1) судна, вызванного наведенным судном полем, дрейфом и возмущением датчиков, все это в момент времени t1 и на расстоянии x по курсу и в более поздний момент времени t2, l - расстояние между датчиками, D(t2 ) - суточные изменения, воспринятые задним датчиком, и
Mb(t2) - отклонение судна в момент времени t2, обнаруженное задним датчиком Mr.
17. Способ по п.10, в котором первый и второй датчики, которые буксируются сзади судна, входят в группу из трех или более буксируемых датчиков.
18. Способ по п.17, в котором количество датчиков, буксируемых сзади судна, равно трем.
19. Способ подземных поисково-разведочных работ для определения целесообразности бурения в морской среде путем анализа магнитных данных, относящихся к окружающей среде, в котором для получения магнитных данных
получают необработанные магнитные градиентные данные из датчиков,
определяют тренд градиента отклонения судна, обнаруженного датчиками,
вычитают тренд из необработанных магнитных градиентных данных для получения скорректированных градиентных данных и
обрабатывают скорректированные градиентные данные для получения выходных данных.
20. Способ по п.19, в котором при получении магнитных данных определяют градиент отклонения судна из данных, полученных датчиками, и из градиента отклонения судна определяют тренд градиента отклонения судна.
21. Способ по п.19, в котором необработанные магнитные градиентные данные вычисляют как разность между магнитным сигналом, измеренным в переднем датчике, и магнитным сигналом, измеренным в заднем датчике, деленную на расстояние между датчиками.
22. Способ по п.19, в котором тренд градиента отклонения судна определяют путем подачи градиента данных отклонения судна в В-сплайн фильтр со сглаживанием 0,8.
23. Способ по п.19, в котором при обработке подают скорректированные градиентные данные во время интервалов выборки, интегрируют скорректированные градиентные данные в данные общей напряженности магнитного поля и применяют фильтр нижних частот к данным интегрированной общей напряженности магнитного поля для получения выходных данных.
24. Способ по п.23, в котором общую напряженность магнитного поля определяют путем интегрирования скорректированных градиентных данных согласно следующему уравнению:
где Gc - скорректированные градиентные данные, полученные после вычитания тренда градиента отклонения судна из необработанных градиентных данных, и
Mstat - значение общей напряженности магнитного поля в точке, представляющей начало разведки, или в месте пересечения разведочной линии и соединительной линии.
25. Способ по п.19, в котором градиент отклонения судна вычисляют согласно следующему уравнению:
где Mf(x)=М e(x)+D(t1)+Мb (t1);
Mr(x)=M e(x)+D(t2)+Мb (t2),
где Mf - магнитное поле, измеренное передним датчиком, которое состоит из поля Ме(x) окружающей среды, суточного изменения D(t1), отклонения M b(t1) судна, вызванного наведенным судном полем, дрейфом и возмущением датчиков, все это в момент времени t1 и на расстоянии x по курсу и в более поздний момент времени t2, l - расстояние между датчиками, D(t2 ) - суточные изменения, воспринятые задним датчиком, и
Мb(t2) - отклонение судна в момент времени t2, обнаруженное задним датчиком Mr.
26. Способ по п.19, в котором количество датчиков, буксируемых сзади судна, равно трем.
27. Способ бурения месторождения в морской среде, заключающийся в том, что
определяют местоположение бурения по полученным данным, указывающим на возможное наличие месторождения, при этом
данное местоположение также определяют по магнитным данным, полученным при буксировке магнитных датчиков сзади судна, причем при обработке магнитных данных
получают необработанные магнитные градиентные данные из датчиков,
определяют тренд градиента отклонения судна, обнаруженного датчиками,
вычитают тренд из необработанных магнитных градиентных данных для получения скорректированных градиентных данных и
обрабатывают скорректированные градиентные данные для получения выходных данных.
28. Способ по п.27, в котором определяют оценку градиента отклонения судна из необработанных магнитных градиентных данных, полученных датчиками, и из этой оценки градиента отклонения судна определяют тренд градиента отклонения судна.
29. Способ по п.27, в котором необработанные магнитные градиентные данные вычисляют как разность между магнитным сигналом, измеренным в переднем датчике, и магнитным сигналом, измеренным в заднем датчике, деленную на расстояние между датчиками.
30. Способ по п.27, в котором тренд градиента отклонения судна определяют путем подачи градиента данных отклонения судна в В-сплайн фильтр со сглаживанием 0,8.
31. Способ по п.27, в котором при обработке скорректированных градиентных данных подают скорректированные градиентные данные во время интервалов выборки, интегрируют скорректированные градиентные данные в данные общей напряженности магнитного поля и применяют фильтр нижних частот к данным интегрированной общей напряженности магнитного поля для получения выходных данных.
32. Способ по п.31, в котором общую напряженность магнитного поля определяют путем интегрирования скорректированных градиентных данных согласно следующему уравнению:
где Gc - скорректированные градиентные данные, полученные после вычитания тренда градиента отклонения судна из необработанных градиентных данных, и
Mstat - значение общей напряженности магнитного поля в точке, представляющей начало разведки, или в месте пересечения разведочной линии и соединительной линии.
33. Способ по п.27, в котором градиент отклонения судна вычисляют согласно следующему уравнению:
где Mf(x)=М e(x)+D(t1)+Мb (t1);
Mr(x)=M e(x)+D(t2)+Мb (t2),
где Mf - магнитное поле, измеренное передним датчиком, которое состоит из поля Me(x) окружающей среды, суточного изменения D(t1), отклонения M b(t1) судна, вызванного наведенным судном полем, дрейфом и возмущением датчиков, все это в момент времени t1 и на расстоянии x по курсу и в более поздний момент времени t2, l - расстояние между датчиками, D(t2 ) - суточные изменения, воспринятые задним датчиком, и
Mb(t2) - отклонение судна в момент времени t2, обнаруженное задним датчиком Mr.
34. Способ по п.27, в котором первый и второй датчики, которые буксируются сзади судна, входят в группу из трех или более буксируемых датчиков.
35. Способ по п.34, в котором количество датчиков, буксируемых сзади судна, равно трем.
36. Способ по п.35, в котором данные из любых двух датчиков используются для получения необработанных магнитных градиентных данных.
Описание изобретения к патенту
Настоящее изобретение относится к способу обработки морских магнитных градиентных данных, а также к способам разведки с использованием этих данных.
Описание известного уровня техники
При проведении поисково-разведочных работ на суше для обнаружения нефти, минералов или других полезных ископаемых используются сейсмические методы получения информации о подземной структуре, позволяющие оценить, может ли там присутствовать конкретное месторождение. В частности, сейсмические способы обеспечивают выявление признаков различных подземных структур, включая пористый песчаник или трещиноватые карбонаты, которые могут содержать нефть или другие ценные месторождения.
Несмотря на то что этот способ позволяет определять признаки подземных структур, существует вероятность того, что конкретная, возможно представляющая интерес структура может фактически оказаться очень опасной для бурения. Например, подземные вулканы могут иметь характеристики, очень похожие на характеристики антиклиналей, в которых может содержаться нефть. Если начать операцию бурения, а затем обнаружить, что данная антиклиналь фактически является вулканом, то это повлечет значительные финансовые потери из-за расходов на установку буровой платформы. Это особенно касается морской разведки, так как затраты на бурение здесь значительно выше.
Для обеспечения большей информативности о характере подземных структур осуществляют сбор магнитных данных о площади разведочных работ.
Магнитная градиентная разведка позволяет получать магнитные данные, касающиеся площади разведочных работ, которые можно использовать для получения информации о характере подземных структур. Если магнитная разведка сочетается с сейсмической разведкой, то структуры, представляющие интерес с точки зрения сейсмической разведки, можно дополнительно анализировать в свете магнитных данных, что позволяет получить более ясные признаки того, является ли данная структура структурой, которая может содержать представляющее интерес месторождение, например нефть, или же она проявляет магнитное явление, характерное, например, для вулкана. Таким образом, можно более точно определить место для установки буровой платформы, избегая при этом подземных структур, которые могут быть опасными с точки зрения операции бурения. Однако обычные методы обработки магнитных градиентных данных включают значительные искажения и аномалии, вызванные нежелательными магнитными эффектами, включая отклонение судна.
В традиционном способе получения таких данных при наземной разведке сзади самолета буксируют магнитометры для получения магнитных данных, относящихся к площади разведочных работ. В случае морской разведки магнитометры буксируют сзади судна.
Полезность морских магнитных данных, полученных таким способом, ограничена качеством получаемых данных. Одной из основных проблем, связанных с получением морских магнитных данных, являются помехи или так называемое отклонение судна, создаваемое магнитным полем, которое наводит судно, буксирующее магнитометры.
При традиционном сборе морских магнитных данных два датчика магнитного поля, так называемые «рыбы», буксируются сзади судна. Магнитометры присоединены к буксирному канату, и магнитометр, расположенный ближе к судну, буксируется на расстоянии около 300-600 метров сзади судна, для исключения воздействия наводимого судном магнитного поля. Кроме того, магнитометры разнесены между собой на расстояние более 100 метров. Такая длина буксирного каната и такое расстояние между магнитометрами применяются в целях уменьшения отклонения судна и получения данных, относительно свободных от влияния этого отклонения.
Однако из-за чрезмерно большой длины буксирного каната и расстояния между магнитометрами при их буксировке в океане сзади судна магнитометры подвергаются значительному дрейфу. Кроме того, в способах обработки, используемых для получения магнитных градиентных данных, применяется предположение, что после определенного периода времени выносной магнитометр будет прибуксирован в положение, которое совпадет с предыдущим положением магнитометра, находящегося ближе к судну. Это предположение делается во время обработки магнитных данных. Однако из-за чрезмерной длины буксирного каната и значительного расстояния между магнитометрами, дрейфа магнитометров под действием морских течений и т.п. вероятность того, что задний магнитометр действительно займет то же самое положение, что и передний магнитометр после заданного периода времени, очень мала.
Кроме того, при сборе магнитных данных судно должно двигаться по заданным разведочным линиям, а на самом деле датчики не будут двигаться по разведочной линии из-за их дрейфа. В южном полушарии, если магнитометры дрейфуют к северу от разведочной линии, зарегистрированные градиентные данные между двумя магнитометрами будут иметь большее искажение, чем при дрейфе магнитометров к югу от разведочной линии.
Краткое описание сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа, в котором бы учитывалось наведенное судном отклонение и который бы позволял буксировать магнитометры буксирным канатом, имеющим меньшую длину, чем обычный буксирный канат, а также на меньшем расстоянии друг от друга, для уменьшения величины дрейфа и повышения вероятности того, что задний магнитометр через заданный период времени займет то же самое положение, которое ранее занимал передний магнитометр.
Согласно изобретению предложен способ обработки морских магнитных данных, полученных при буксировке первого и второго разнесенных между собой датчиков сзади судна, заключающийся в том, что
получают необработанные магнитные градиентные данные от датчиков,
определяют тенденцию градиента отклонения судна, определенного датчиками,
вычитают тенденцию из необработанных магнитных градиентных данных для получения скорректированных градиентных данных и
обрабатывают скорректированные градиентные данные для получения выходных данных.
Так как в данном способе определяют тенденцию градиента отклонения судна, в нем учитывается более точная оценка действительного отклонения градиента, вносимого судном, в отношении любого дрейфа датчиков. Путем вычитания тенденции отклонения градиента из необработанных градиентных данных вносимое судном отклонение может быть удалено из данных, что позволяет получать более точные данные. Так как в данном способе исключается влияние отклонения судна, датчики можно буксировать гораздо ближе к судну и на меньшем расстоянии друг от друга, благодаря чему уменьшается величина дрейфа датчиков, в результате чего датчики с большей вероятностью движутся по разведочной линии, по которой движется судно, и задний датчик позже занимает то же самое положение, которое ранее занимал передний датчик. При этом значительно повышается качество выходных данных, которые более точно отражают признаки магнитных характеристик подземных структур в разведываемой области и которые можно затем использовать в комбинации с сейсмическими данными, для оценки целесообразности дальнейшей разведки или программы бурения.
В предложенном способе предпочтительно определяют оценку градиента отклонения судна по необработанным магнитным градиентным данным, полученным датчиками, и из этой оценки градиента отклонения судна определяют тренд градиента отклонения судна.
Необработанные магнитные градиентные данные предпочтительно вычисляют как разность между магнитным сигналом, измеренным в переднем датчике, и магнитным сигналом, измеренным в заднем датчике, деленную на расстояние между датчиками.
Оценку градиента отклонения судна можно фактически определять просто из необработанных магнитных градиентных данных, полученных из датчиков, которые могут включать в себя данные, относящиеся к градиенту отклонения судна, а также данные, относящиеся к другим магнитным эффектам.
Тренд градиента отклонения судна предпочтительно определяют путем подачи градиента данных отклонения судна в В-сплайн фильтр со сглаживанием 0.8.
При обработке предпочтительно подают скорректированные градиентные данные во время интервалов выборки, интегрируют скорректированные градиентные данные в данные общей напряженности магнитного поля и применяют фильтр нижних частот к данным интегрированной общей напряженности магнитного поля для получения выходных данных.
Общую напряженность магнитного поля предпочтительно определяют путем интегрирования скорректированных градиентных данных согласно следующему уравнению:
где Gc - скорректированные градиентные данные, полученные после вычитания тренда градиента отклонения судна из необработанных градиентных данных, и
Mstat - значение общей напряженности магнитного поля в точке, представляющей начало разведки, или в месте пересечения разведочной линии и соединительной линии.
Значения TMI, вычисленные таким образом, затем подвергаются сглаживанию для удаления остаточного шума с помощью фильтра нижних частот.
Градиент отклонения судна предпочтительно вычисляют согласно следующему уравнению:
где:
Mf(x)=М e(x)+D(t1)+Мb (t1)
Mr(x)=M e(x)+D(t2)+Мb (t2)
где Mf - магнитное поле, измеренное передним датчиком, которое состоит из поля Me(x) окружающей среды, суточного изменения D(t1), отклонения M b(t1) судна, вызванного наведенным судном полем, дрейфом и возмущением датчиков, все это в момент времени t1 и на расстоянии х по курсу, и в более поздний момент времени t2, l - расстояние между датчиками, D(t2 ) - суточные изменения, воспринятые задним датчиком, и
Mb(t2) - отклонение судна в момент времени t2, обнаруженное задним датчиком Mr.
В одном варианте осуществления изобретения первый и второй датчики, которые буксируются сзади судна, входят в группу из трех или более буксируемых датчиков.
В этом варианте осуществления изобретения количество датчиков, буксируемых сзади судна, предпочтительно равно трем.
Согласно данному варианту, данные из любых двух датчиков используются для получения необработанных магнитных градиентных данных.
Однако в этом варианте можно получать необработанные градиентные данные изо всех трех датчиков и определять тренд градиента отклонения судна, определенного всеми тремя датчиками.
Согласно изобретению также предложен способ получения градиентных данных для программы разведочных работ, заключающийся в том, что
буксируют первый и второй датчики сзади судна по предварительно заданным разведочным линиям,
получают необработанные магнитные градиентные данные из датчиков,
определяют тренд градиента отклонения судна, определенного датчиками,
вычитают тренд из необработанных магнитных градиентных данных для получения скорректированных градиентных данных, и
обрабатывают скорректированные градиентные данные для получения выходных данных.
В данном способе предпочтительно определяют оценку градиента отклонения судна из необработанных магнитных градиентных данных, полученных датчиками, и определяют тренд градиента отклонения судна из оценки градиента отклонения судна.
Необработанные магнитные градиентные данные предпочтительно вычисляют как разность между магнитным сигналом, измеренным в переднем датчике, и магнитным сигналом, измеренным в заднем датчике, деленную на расстояние между датчиками.
Оценку градиента отклонения судна можно фактически определять просто из необработанных магнитных градиентных данных, полученных из датчиков, которые могут включать в себя данные, относящиеся к градиенту отклонения судна, а также данные, относящиеся к другим магнитным эффектам.
Тренд градиента отклонения судна предпочтительно определяют путем подачи градиента данных отклонения судна в В-сплайн фильтр со сглаживанием 0.8.
При обработке предпочтительно подают скорректированные градиентные данные во время интервалов выборки, интегрируют скорректированные градиентные данные в данные общей напряженности магнитного поля и применяют фильтр нижних частот к данным интегрированной общей напряженности магнитного поля для получения выходных данных.
Общую напряженность магнитного поля предпочтительно определяют путем интегрирования скорректированных градиентных данных согласно следующему уравнению:
где Gc - скорректированные градиентные данные, полученные после вычитания тренда градиента отклонения судна из необработанных градиентных данных, и
Mstat - значение общей напряженности магнитного поля в точке, представляющей начало разведки, или в месте пересечения разведочной линии и соединительной линии.
Значения TMI, вычисленные таким образом, затем подвергаются сглаживанию для удаления остаточного шума с помощью фильтра нижних частот.
Градиент отклонения судна предпочтительно вычисляют согласно следующему уравнению:
где:
Mf(x)=М e(x)+D(t1)+Мb (t1)
Mr(x)=M e(x)+D(t2)+Мb (t2)
где Mf - магнитное поле, измеренное передним датчиком, которое состоит из поля Me(x) окружающей среды, суточного изменения D(t1), отклонения M b(t1) судна, вызванного наведенным судном полем, дрейфом и возмущением датчиков, все это в момент времени t1 и на расстоянии х по курсу, и в более поздний момент времени t2, l - расстояние между датчиками, D(t2 ) - суточные изменения, воспринятые задним датчиком, и
Mb(t2) - отклонение судна в момент времени t2, обнаруженное задним датчиком Mr.
В одном варианте осуществления изобретения первый и второй датчики, которые буксируются сзади судна, входят в группу из трех или более буксируемых датчиков.
В этом варианте осуществления изобретения количество датчиков, буксируемых сзади судна, предпочтительно равно трем.
Согласно данному варианту осуществления изобретения, данные из любых двух датчиков используются для получения необработанных магнитных градиентных данных.
Однако в этом варианте осуществления изобретения можно получать необработанные градиентные данные от всех трех датчиков и определять тренд градиента отклонения судна, определенного всеми тремя датчиками.
Согласно изобретению также предложен способ подземной разведки для определения целесообразности бурения в морской среде путем анализа магнитных данных, относящихся к окружающей среде, в котором для получения магнитных данных
получают необработанные магнитные градиентные данные из датчиков,
определяют тренд градиента отклонения судна, обнаруженного датчиками,
вычитают тренд из необработанных магнитных градиентных данных для получения скорректированных градиентных данных и
обрабатывают скорректированные градиентные данные для получения выходных данных.
При получении магнитных данных предпочтительно определяют градиент отклонения судна из данных, полученных датчиками, и определяют тренд градиента отклонения судна из градиента отклонения судна.
Необработанные магнитные градиентные данные предпочтительно вычисляют как разность между магнитным сигналом, измеренным в переднем датчике, и магнитным сигналом, измеренным в заднем датчике, деленную на расстояние между датчиками.
Оценку градиента отклонения судна может фактически определять просто из необработанных магнитных градиентных данных, полученных из датчиков, которые могут включать в себя данные, относящиеся к градиенту отклонения судна, а также данные, относящиеся к другим магнитным эффектам.
Тренд градиента отклонения судна предпочтительно определяют путем подачи градиента данных отклонения судна в В-сплайн фильтр со сглаживанием 0.8.
При обработке предпочтительно подают скорректированные градиентные данные во время интервалов выборки, интегрируют скорректированные градиентные данные в данные общей напряженности магнитного поля и применяют фильтр нижних частот к данным интегрированной общей напряженности магнитного поля для получения выходных данных.
Общую напряженность магнитного поля предпочтительно определяют путем интегрирования скорректированных градиентных данных согласно следующему уравнению:
где Gc - скорректированные градиентные данные, полученные после вычитания тренда градиента отклонения судна из необработанных градиентных данных, и
Mstat - значение общей напряженности магнитного поля в точке, представляющей начало разведки, или в месте пересечения разведочной линии и соединительной линии.
Значения TMI, вычисленные таким образом, затем подвергаются сглаживанию для удаления остаточного шума с помощью фильтра нижних частот.
Градиент отклонения судна предпочтительно вычисляют согласно следующему уравнению:
где:
Mf(x)=М e(x)+D(t1)+Мb (t1)
Mr(x)=M e(x)+D(t2)+Мb (t2)
где Mf - магнитное поле, измеренное передним датчиком, которое состоит из поля Me(x) окружающей среды, суточного изменения D(t1), отклонения M b(t1) судна, вызванного наведенным судном полем, дрейфа судна и возмущения датчиков, все это в момент времени t1 и на расстоянии х по курсу, и в более поздний момент времени t2, l - расстояние между датчиками, D(t2 ) - суточные изменения, воспринятые задним датчиком, и
Mb(t2) - отклонение судна в момент времени t2, обнаруженное задним датчиком Mr.
В одном варианте осуществления изобретения первый и второй датчики, которые буксируются сзади судна, входят в группу из трех или более буксируемых датчиков.
В этом варианте количество датчиков, буксируемых сзади судна, предпочтительно равно трем датчикам.
Согласно данному варианту осуществления изобретения, данные из любых двух датчиков используются для получения необработанных магнитных градиентных данных.
Однако в этом варианте осуществления изобретения можно получать необработанные градиентные данные изо всех трех датчиков и определять тренд градиента отклонения судна, определенного всеми тремя датчиками.
Согласно изобретению также предложен способ бурения месторождения в морской среде, заключающийся в том, что
определяют местоположение бурения по полученным данным, указывающим на возможное наличие месторождения,
причем данное место также определяют по магнитным данным, полученным при буксировке магнитных датчиков сзади судна, при этом при обработке магнитных данных
получают необработанные магнитные градиентные данные из датчиков,
определяют тренд градиента отклонения судна, определенного датчиками,
вычитают тренд из необработанных магнитных градиентных данных для получения скорректированных градиентных данных и
обрабатывают скорректированные градиентные данные для получения выходных данных.
В способе предпочтительно определяют оценку градиента отклонения судна из необработанных магнитных градиентных данных, полученных датчиками, и из этой оценки градиента отклонения судна определяют тренд градиента отклонения судна.
Необработанные магнитные градиентные данные предпочтительно вычисляют как разность между магнитным сигналом, измеренным в переднем датчике, и магнитным сигналом, измеренным в заднем датчике, деленную на расстояние между датчиками.
Оценку градиента отклонения судна можно фактически определять просто из необработанных магнитных градиентных данных, полученных из датчиков, которые могут включать в себя данные, относящиеся к градиенту отклонения судна, а также данные, относящиеся к другим магнитным эффектам.
Тренд градиента отклонения судна предпочтительно определяют путем подачи градиента данных отклонения судна в В-сплайн фильтр со сглаживанием 0.8.
При обработке предпочтительно подают скорректированные градиентные данные во время интервалов выборки, интегрируют скорректированные градиентные данные в данные общей напряженности магнитного поля и применяют фильтр нижних частот к данным интегрированной общей напряженности магнитного поля для получения выходных данных.
Общую напряженность магнитного поля предпочтительно определяют путем интегрирования скорректированных градиентных данных согласно следующему уравнению:
где Gc - скорректированные градиентные данные, полученные после вычитания тренда градиента отклонения судна из необработанных градиентных данных, и
Mstat - значение общей напряженности магнитного поля в точке, представляющей начало разведки, или в месте пересечения разведочной линии и соединительной линии.
Значения TMI, вычисленные таким образом, затем подвергаются сглаживанию для удаления остаточного шума с помощью фильтра нижних частот.
Градиент отклонения судна предпочтительно вычисляют согласно следующему уравнению:
где:
Mf(x)=М e(x)+D(t1)+Мb (t1)
Mr(x)=M e(x)+D(t2)+Мb (t2)
где Mf - магнитное поле, измеренное передним датчиком, которое состоит из поля Me(x) окружающей среды, суточного изменения D(t1), отклонения M b(t1) судна, вызванного наведенным судном полем, дрейфом и возмущением датчиков, все это в момент времени t1 и на расстоянии х по курсу, и в более поздний момент времени t2, l - расстояние между датчиками, D(t2 ) - суточные изменения, воспринятые задним датчиком, и
Mb(t2) - отклонение судна в момент времени t2, обнаруженное задним датчиком Mr.
В одном варианте осуществления изобретения первый и второй датчики, которые буксируются сзади судна, входят в группу из трех или более буксируемых датчиков.
В этом варианте количество датчиков, буксируемых сзади судна, предпочтительно равно трем датчикам.
Согласно данному варианту, данные из любых двух датчиков используются для получения необработанных магнитных градиентных данных.
Однако в этом варианте осуществления изобретения можно получать необработанные градиентные данные изо всех трех датчиков и определять тренд градиента отклонения судна, определенного всеми тремя датчиками.
Краткое описание чертежей
Далее будет описан примерный предпочтительный вариант изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых
фиг.1 схематично изображает разведку с использованием морских магнитных данных,
фиг.2 изображает алгоритм, иллюстрирующий предпочтительный способ обработки морских магнитных градиентных данных согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения,
фиг.2А изображает график, показывающий функцию фильтра нижних частот, используемого в предпочтительном варианте осуществления изобретения,
фиг.3А и 3В изображают графики, иллюстрирующие данные, полученные при разведочных работах и обработанные согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения,
фиг.4 представляет разведку с использованием данных, полученных согласно способу, известному из уровня техники,
фиг.5 изображает схему, подобную фиг.4, но с использованием данных, полученных в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, и
фиг.6 изображает вид еще одного варианта осуществления изобретения.
Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
Фиг.1 иллюстрирует магнитную разведку для сбора магнитных данных. Судно 10 буксирует первый магнитометр М1 и второй магнитометр М2 на буксирном канате 12. Судно идет по разведочной линии 14, а пунктирные линии 16 показывают наведенное судном магнитное поле.
На фиг.1 предполагается, что судно находится в южном полушарии и идет по курсу север-северо-запад, а датчики дрейфуют в направлении северо-востока. В этом случае зарегистрированные градиентные данные между датчиками М1 и М2 будут иметь большее искажение, чем если бы они дрейфовали в направлении юго-запада.
В идеальных условиях предполагается, что датчики М1 и М2 буксируются непосредственно сзади судна по разведочной линии, и поэтому через определенный период времени датчик М2 займет то же самое положение, которое ранее занимал датчик М1. Однако из-за дрейфа датчиков под действием морских течений и т.п. такая идеальная ситуация обычно не достигается. Тем не менее, в способах обработки, используемых для обработки магнитных данных, используется предположение, что датчик М2 займет то же самое положение, которое до этого занимал датчик М1, но в более поздний момент времени. Способ обработки согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения позволяет учитывать отклонение судна с большей точностью, чем известные из уровня техники способы, и поэтому позволяет буксировать датчики ближе к судну и с меньшим расстоянием между ними. Это обеспечивает более высокую точность измерений, поскольку величина дрейфа будет не так велика из-за более короткого буксирного каната и меньшего расстояния между датчиками, и существенно повышается вероятность того, что задний датчик займет то же самое положение, которое занимал передний датчик, в более поздний момент времени.
В любой момент времени t1 на расстоянии х по курсу передний датчик измеряет магнитное поле Mf, состоящее из поля Me(x) окружающей среды, суточного отклонения D(t1), отклонения судна M b(t1), вызванного наведенным судном полем, дрейфом датчика и возмущением датчика.
M f(x)=Мe(x)+D(t1 )+Мb(t1)
В некоторый более поздний момент времени t2 задний датчик сделает измерение в той же самой пространственной точке:
Mr(x)=Me (x)+D(t2)+Мb(t 2)
Разность между двумя измерениями в одном и том же месте равна
Mf(x)-M r(x)=[D(t1)-D(t2 )]+[Мb(t1)-М b(t2)]
Градиент отклонения судна (этап 2, фиг.2) можно выразить как
Следует отметить, что вычисленный градиент отклонения судна еще подвержен влиянию суточного отклонения. На практике замечено, что дрейф по морскому течению представляет собой вид длинноволновых изменений, поэтому отклонение судна должно совпадать с таким дрейфом по течению. Вычисление на этапе 2 на фиг.2 градиента отклонения судна действительно является оценкой градиента отклонения судна, которое получают из необработанных данных, собранных датчиками М1 и М2. Данные, собранные датчиками, будут включать в себя необработанные магнитные градиентные данные, которые содержат множество сигналов, включая магнитные сигналы окружающей среды, суточные сигналы и отклонение судна, а также инструментальное отклонение и дрейф. Тренд градиента отклонения судна получают из этой оценки путем подачи оценки градиента отклонения судна в В-сплайн фильтр, как будет подробно описано ниже. Таким образом, тренд градиента отклонения судна (Gtrend) (этап 3, фиг.2) используется для коррекции по линии дорожки.
Коррекцию градиента отклонения судна (Gc) можно выразить следующим образом:
Gc = G-Gtrend (этап 4, фиг.2).
В этом уравнении G - необработанные магнитные градиентные данные.
Как отмечалось выше, такой дрейф может вызывать большие эффекты отклонения. Соответственно, когда одновременно происходят дрейф и возмущения датчиков, вокруг их средних значений возникает зигзагообразное отклонение. Это переменное среднее значение отклонения по разведочной линии считается трендом отклонения, так как высокие частоты возмущения датчика создают только случайный шум вокруг тренда отклонения, и после интегрирования этот эффект можно удалить из необработанных градиентных данных.
После удаления эффектов отклонения судна можно вычислить TMI (общую напряженность магнитного поля) (этап 6) путем интегрирования магнитных градиентных данных:
В данном случае xi(t) - расстояние выборки по разведочной линии. Mstat - это значение TMI в точке начала разведки или в месте пересечения разведочной линии и соединительной линии.
Значение TMI, вычисленное на этапе 6, затем сглаживается с использованием фильтра нижних частот (этап 7) для удаления любых признаков, имеющих большую скорость изменения TMI с расстоянием, чем это ожидается в конкретной разведываемой области. Пример действия такого фильтра показан на фиг.2А, где линия 50 - гладкая кривая TMI, а линия 51 - данные TMI до сглаживания.
Выходные данные, полученные на этапе 7, могут подвергаться выравниванию линии и построению сетки данных для получения окончательных выходных данных.
На фиг.3А и 3В представлен реальный пример предпочтительного варианта изобретения, который относится к необработанным данным, полученным из известной области.
На фиг.3А траектория 20 представляет общее отклонение судна. Линия 21 представляет тренд отклонения, которое происходит, как видно на чертеже, от левой стороны кривой 20 к правой стороне кривой 20, при этом тренд 21 отклонения изменяется неравномерно около значения -0,08 на графике фиг.3А. Можно получить конкретное значение тренда отклонения для различных интервалов, и это значение можно вычесть из необработанных данных для получения скорректированных данных. Тренд градиента отклонения судна предпочтительно определяют путем вычисления градиента данных 20 отклонения и передачи этих градиентных данных в В-сплайн фильтр со сглаживанием 0,8 для получения представления отклонения 21 судна.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения градиент данных 20 отклонения вычисляют просто с помощью необработанных магнитных градиентных данных, полученных из датчиков, потому что когда эти данные подаются в В-сплайн фильтр, остается только градиент компоненты отклонения судна. Отклонение 21 судна можно после этого вычесть из вычисленного необработанного градиента.
Тренд градиента отклонения судна является нелинейной функцией, которая представлена линией 21 на фиг.3А. Эта линия является мерой того, как изменяется отклонение во времени, когда датчики буксируются сзади судна. Как ясно видно на линии 21, эта тенденция (тренд) не является постоянной или попросту средней, а представляет колебания градиента отклонения и в некоторые моменты времени превышает значение 0,08 или иногда опускается ниже него. Как отмечалось выше, тренд определяют путем подачи отклонения судна в В-сплайн фильтр с сглаживанием 0,8. Однако в других вариантах осуществления изобретения этот фильтр может иметь другое сглаживание, в зависимости от области, в которой собираются данные, и характера собираемых данных. В общем, функцией фильтра является такое сглаживание кривой 20, при котором можно было бы получить некоторое значимое значение тренда отклонения в конкретные периоды времени. При этом фильтр эффективно определяет вершины и впадины кривой 20 и вычерчивает кривую линию между этими вершинами и впадинами, что дает меру того, как изменяется градиент отклонения судна во времени, при буксировке датчиков сзади судна.
В примере данных, полученных из известной области, штриховая линия 30 представляет данные общей напряженности магнитного поля, полученные согласно известному из уровня техники способу. Линия 32 представляет интегрированные данные общей напряженности магнитного поля из скорректированных на отклонение градиентных данных согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения. Линия 34 представляет суточное колебание на станции, находящейся на расстоянии около 500 км от области разведки, и линия 36 представляет наблюдаемые данные в полевых условиях, включающие суточный эффект.
Можно заметить, что на линии 30, полученной известным методом обработки, имеются ложные аномалии, которых нет на линии 32, полученной согласно настоящему изобретению.
Обычно результаты магнитной разведки представляют на цветном графике. На фиг.4 показаны белые и черные представления цветного графика для обычной обработки данных, полученных из известной области, а на фиг.5 - для обработки способом согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
Характеристики основания вулканического происхождения в известной области хорошо известны, и можно заметить, что данные, обработанные согласно настоящему изобретению, дают более четкие признаки действительных магнитных структур, чем известные методы, в которых имеются значительные помехи и данные, которые могут ввести аналитиков в заблуждение относительно существующих и несуществующих магнитных структур.
Таким образом, предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения позволяет получить данные, которые более точно отражают вероятность магнитных структур и которые можно в дальнейшем взять за основу для определения целесообразности операции бурения в программе поисково-разведочных работ или добычи.
На фиг.6 показан второй вариант осуществления изобретения, в котором одинаковыми ссылочными номерами показаны элементы, подобные тем, которые были описаны со ссылкой на фиг.1. В этом варианте три магнитометра М1, М2 и М 3 буксируются судном 10 на буксирном канате 12. Таким образом, в этом варианте обеспечивается некоторая избыточность в системе, благодаря которой в случае отказа одного датчика останется еще два датчика, что обеспечит необходимые градиентные данные, снизит вероятность того, что разведка будет бесполезной, если после завершения разведочных работ судном будет обнаружено, что один из магнитометров не работал должным образом. В этом варианте является предпочтительным, чтобы расстояние между магнитометрами М1 и М2 и расстояние между магнитометрами М2 и М 3 составляло около 15 метров. Расстояние буксировки между судном 10 и первым магнитометром М1 предпочтительно должно быть около 150 метров или меньше.
Дополнительное преимущество данного варианта состоит в том, что можно использовать любую группу из двух датчиков для получения градиентных данных, и поэтому градиентные данные могут быть получены из магнитометров М1 и М2, магнитометров М2 и М3 или магнитометров М1 и М3. Еще одно преимущество этого варианта состоит в том, что все три магнитометра можно использовать для получения данных, позволяющих вычислить необработанный градиент и градиент отклонения судна. Использование трех магнитометров может повысить точность благодаря увеличению количества собираемых данных.
Конечно, при необходимости можно использовать и более трех магнитометров для увеличения объема собираемых данных и снижения вероятности того, что разведка будет бесполезной, потому что два магнитометра не работали должным образом.
Так как специалисты смогут легко осуществить модификации в рамках объема притязаний изобретения, понятно, что настоящее изобретение не ограничено данным конкретным вариантом осуществления изобретения, описанным выше в качестве примера.
Класс G01V3/165 с использованием магнитных или электрических полей, создаваемых или изменяемых объектом или детектирующим устройством
