Способ разведки месторождений полезных ископаемых

 

Использование: в области разведочной геофизики при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых. Сущность изобретения: измеряют градиент регистрируемого параметра физического поля, вычисляют одномерные лапласианы регистрируемого поля в трех декартовых координатах, по аномальным значениям которых определяют наиболее вероятную глубину залегания и контуры границ искомой залежи полезного ископаемого. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области разведочной геофизики и может быть использовано для осуществления поиска и разведки месторождений полезных ископаемых.

Известен способ сейсмической разведки месторождений полезных ископаемых, в основном нефти и газа путем измерения времени распространения искусственно возбужденных упругих волн, изучения характерна колебаний, определения глубины залегания и формы геологических границ, на которых произошло преломление или отражение волны и определения состава пород, через которые прошла волна [1] Недостатки этого способа: сложность и большие затраты на реализацию, дает только конфигурацию залежи полезного ископаемого, невозможность определения вещественного состава залежи.

Известен способ электрической разведки месторождений полезных ископаемых путем изучения естественных и искусственных электромагнитных полей, возникающих в земной коре под воздействием источников постоянного и переменного токов, по величине изменения сопротивлений слагающих пород и последующего определения глубины залегания и контуров залежи сравнением с эталонными значениями сопротивлений пород [2] Недостаток данного способа связан с низкой точностью проводимых работ.

Наиболее близким техническим решением является способ естественного теплового поля разведки месторождений полезных ископаемых путем измерения градиента регистрируемого параметра-геотермического градиента по глубине скважины, по величине которого в совокупности с эталонным параметром - удельным тепловым сопротивлением пород определяют глубину залегания и контуры залежи полезного ископаемого, сравнивая полученные результаты с эталонными параметрами тепловыми сопротивлениями пород [3] Недостатки этого способа: долговременные исследования вследствие инертности теплового поля и большие затраты, связанные с обязательным бурением скважин.

Технический результат повышение эффективности разведки месторождений полезных ископаемых с одновременным определением проницаемостных свойств исследуемой залежи за счет физико-математической интерпретации регистрируемого параметра при реализации способа.

Технический результат достигается тем, что в известном способе разведки месторождений полезных ископаемых путем измерения градиента регистрируемого параметра, после измерения градиента регистрируемого параметра вычисляют одномерные лапласианы регистрируемого поля в трех декартовых координатах (вторые производные распределения регистрируемого параметра, где П регистрируемый параметр любого физического поля; X, Y, Z - текущие координаты) и строят кривые распределения одномерных лапласианов в трех плоскостях, получая объемную картину распределения изменения регистрируемого поля. По аналогичным значениям кривых распределения одномерных лапласианов вкрест друг другу определяют глубину залегания и контуры границ искомой залежи полезного ископаемого.

После вычисления одномерного лапласиана регистрируемого поля по глубине залегания залежи , в плане на основе полученных вычислений строят карту изолиний интегрального распределения одномерного лапласиана. По величине одномерного лапласиана судят о проницаемости поля залежи. При изотропная структура, неравенство указывает на анизотропию залежи. В естественных условиях залегания ископаемых первый случай практически не встречается, т.е. возможно возрастание потока регистрируемого поля проницаемость пород уменьшается и снижение потока регистрируемого поля проницаемость пород увеличивается.

По карте изолиний интегрального распределения одномерного лапласиана судят о распределении проницаемости искомой залежи двумерная картина.

При неоднородности коллекторских свойств по высоте залежи, высоту исследуемой залежи разбивают на несколько интервалов, соответствующих числу средних однородных слоев залежи и для каждого интервала повторяют операции, аналогичные описанным выше. В итоге получают распределение проницаемости пород не только по площади залежи, но и по высоте продуктивной толщи, т.е. трехмерную картину.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена система глубинных профильных разрезов ρ_к(η_к)(ρ_к,η_к- соответственно сопротивление или кажущееся сопротивление породы), построенных за данным электроразведки, на фиг.2 - зависимости температуры от глубины скважины и на фиг.3 карта изолиний интегрального распределения одномерного лапласиана.

Реализацию способа разведки месторождения, например, углеводородного сырья, рассмотрим на основе данных электроразведки.

На основе данных электроразведки строят систему глубинных профильных разрезов ρ_к I, II, III и т.д. например, по простиранию залежи (фиг.1). В соответствии с имеющимся интервалом фиксированных величин ρ_к вычисляют одномерные лапласианы и строят кривые распределения одномерных лапласианов в зависимости от переменных Х и Z (соответственно нижний и правый графики для 1 разреза на рис.1). Затем на основе данных электроразведки строят аналогичную систему глубинных профильных разрезов ρ_к вкрест простиранию залежи (на чертеже не показаны) и вычисляют одномерные лапласианы с последующим построением кривых распределения одномерных лапласианов в зависимости от переменных Y и Z.

Точки перехода зависимостей от Х и Y через нулевое положение дают наиболее вероятные границы контура искомой залежи, а максимум значений в положительной области на соответствующих зависимостях от Z наиболее вероятную глубину залегания залежи, получая в итоге объемную картину месторождения искомой залежи.

Физическая картина поиска искомой залежи выглядит следующим образом. В результате длительного формирования залежи последняя находится в "энергетической нише" и изучение поведения исследуемого параметра на уровне второй производной дает явную возможность выделить эту "энергетическую нишу" на фоне слагающих горных пород.

Реализацию способа для определения проницаемостных свойств залежи углеводородного сырья рассмотрим на примере термокаротажа.

В результате бурения скважины часть механической энергии переходит в тепловую, которая за счет циркуляции бурового раствора по стволу скважины равномерно распределяется по всей длине последней. Далее происходит процесс теплообмена с окружающими горными породами и через некоторое время температура в скважине будет обусловлена только естественным глубинным тепловым полем Земли. В общем случае, остывание горных пород носит экспоненциальный характер (динамичный процесс). Поэтому в зависимости от степени точности проводимых работ измерение геотермического градиента ∂T/∂Z в скважинах проводят в различные сроки после завершения бурения, например, через 2-3 недели или месяц (фиг.2).

После измерения геотермических градиентов вычисляют одномерный лапласиан теплового поля по глубине каждой скважины и на основе полученных вычислений строят карту изолиний интегрального распределения одномерного лапласиана, что имеет физический смысл распределения теплового потенциала исследуемого поля (фиг. 3). Положительные значения лапласиана свидетельствуют об уменьшении проницаемостных свойств коллектора, а отрицательные об увеличении.

При этом вычисление высших производных связано с тем, что вычисление первой производной не дает однозначного ответа об изменении этого параметра, а, следовательно, и проницаемостных свойств залежи.

Анализ полученных зависимостей, например, сопротивлений пород, позволяет по величине аномалий отличить месторождения углеводородного сырья, являющиеся диэлектриками, от других, а наработка экспериментов с известными месторождениями составить таблиц эталонных полезных ископаемых, сравнивая с которой полученные результаты, можно говорить уже и о количественной оценке месторождений.

Применение предлагаемого способа позволит без дополнительных капитальных затрат на основании уже существующих материалов электро-, сейсмо-, тепло- и других методах разведки уточнять и открывать новые месторождения полезных ископаемых.

Формула изобретения

1. Способ разведки месторождений полезных ископаемых путем измерения градиента регистрируемого параметра физического поля, отличающийся тем, что после измерения градиента регистрируемого параметра вычисляют одномерные лапласианы регистрируемого поля в трех декартовых координатах где П регистрируемый параметр любого физического поля; x, y, z текущие координаты,
и строят кривые распределения одномерных лапласианов в трех плоскостях, получая объемную картину распределения изменения регистрируемого поля, по аномальным значениям которых вкрест друг другу определяют наиболее вероятные глубину залегания и контуры границ искомой залежи полезного ископаемого.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после вычисления одномерного лапласиана регистрируемого поля по глубине залегания залежи в плане на основе полученных вычислений строят карту изолиний интегрального распределения одномерного лапласиана, по которой судят о распределении проницаемостных свойств исследуемой залежи.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при неоднородности коллекторских свойств по высоте исследуемой залежи высоту исследуемой залежи разбивают на несколько интервалов, соответствующих числу средних однородных слоев залежи, и для каждого интервала повторяют операции, аналогичные описанным в п.2, получая распределение проницаемостных свойств как по площади залежи, так и по ее высоте.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3