在冷战时期,海上可控源电磁(mCSEM)技术开始受到关注。有人提出大洋岩石圈中的高阻层可在核战中作为确保通讯的一种手段。更具实际意义的 是,在20 世纪70年代,Charles Cox 与他人在斯克里 普斯海洋研究所合作进行的开创性测量使得mCSEM技术的应用成为了现实,测量结果显示频率约为1 赫 兹的自然电场噪音水平极低,约为1pV/m。Cox 认识 到,可在数公里远处探测到利用近海底水平电偶极源在地表下感应产生的弱场。他还推测mCSEM 技术对于海床下电阻率相对较高的层具有更高的灵敏度。相比之下,广泛应用的大地电磁法主要用于探测导电介质。因此,mCSEM技术的出现为地学研究开辟 了新的篇章。
随后,Cox 及其同事设计并建造了可在深海中进行mCSEM 测量的装置。该装置在1979 年首次投 入使用,并在20 世纪90年代获得广泛应用。加拿大多伦多大学和英国剑桥大学分别在20 世纪80 年 代初以及80年代末进行了mCSEM 技术其他方面的 研究工作。前者主要致力于浅海目标层地质技术领域的研究工作,而斯克里普斯海洋研究所和剑桥大 学研究小组则是利用mCSEM技术进行大洋中脊及相 关特征的学术研究工作。
我在1980年以一名博士后研究员的身份加入 Cox 的研究小组。在那时,我们意识到对于大陆架研究来说,mCSEM 技术具有潜在的工业应用价值。和其他许多人一样,我们也认为油气层的电阻率一般高于其下伏地层,这一特点就使得mCSEM 技术在
油气勘探中比大地电磁技术更有优势。与此同时, 埃克森公司的Len Srnka 也对mCSEM技术进行了研 究。然而在短暂的狂热过后,mCSEM 技术的应用在 20 世纪80年代中期开始走下坡路,这是多个因素综合作用的结果,包括低
油价、三维
地震反演技术的 出现以及人们主要关
注水深300米以下的钻井作业 (在这一深度,强分量会沿着海面- 大气边界传播, 对mCSEM
产生干扰,因此存在一定的问题)等。
20 世纪90 年代末业界开始重新关注这项技术。2000 - 2002 年期间,挪威国家石油公司和
埃克森美孚石油公司分别在安哥拉和西非的海上油田进行了 试验应用。评估显示,mCSEM技术可以利用油气层高电阻率的特性来直接探测油气层。之后出现了大量为石油行业提供mCSEM 服务的新公司,包括 EMGS 公司、OHM 公司和AOA Geomarine公司等。 AOA Geomarine 公司在2004 年被
斯伦贝谢收购。令 人遗憾的是,对mCSEM技术的重新关注也伴随出现 了对其有效性的夸大论断和过高的费用预算,证券析师认为到2009 年该技术的费用预算将占行业海上勘探预算的25%,而实际的费用仅占该预算的5% 左右。
然而,作为一种海上
石油勘探工具, 预计 mCSEM 技术的发展前景将十分广阔。mCSEM 正逐渐发展成综合勘探方法(包含地震反演与其他技术)的一部分,而不是能明确区分商业发现与干井的一种万能方法。由于深水地区的钻井成本极高,因此在勘探作业逐渐向深水地区迈进的情况下,这种技术上的结合尤为重要。所以,与只提供mCSEM 服务的专业公司相比,数据分析与解释基本在内部完成的石油公司(如埃克森美孚公司)和综合服务公司(如斯伦贝谢)将具有更大的业务优势。我认为可能 会出现行业整合的趋势。
在20 世纪80 年代,所有这些都是不可能实现 的。目前行业使用的设备基本上是20年前的研究成 果,但随着技术的不断发展,业界正在逐步完善这些设备。现在与以前的最大区别在于规模:可用接收器的数量显著增加,且发射源的功率更大。而最重要的技术改进出现在数据解释领域。在20 世纪80年代,模拟仅限于一维构造,二维分析则处于技术前沿。现如今,三维模拟日益普及,并正迅速地发展与完善。在油气技术领域,精细的三维模拟对于 mCSEM的解释至关重要。结合其他勘探测量技术并 提高三维模拟能力将会使mCSEM技术成为油气勘探 的主流技术。
Alan D. Chave 伍兹霍尔海洋研究所(WHOI) Alan Chave 是伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)深潜实验室的一名高级研究员。他在美国加利福尼亚州Claremont的哈维姆德学院获得物理学学士学位,在美国马萨诸塞州 伍兹霍尔的麻省理工- 伍兹霍尔(MIT-WHOI)联合项目中 获得海洋学博士学位。Alan 曾参加了mCSEM技术的早期 开发工作,并带领一个实验研究小组,重点从事海洋电磁技术、光学技术和海洋观测技术的研究工作。