Способ геоэлектроразведки

 

Использование: для определения параметров геоэлектрических слоев, слагающих осадочный разрез. Сущность изобретения: неустановившееся электромагнитное поле возбуждается незаземленной петлей или заземленной на концах линией АВ конечной длины, в каждом пункте наблюдений, которые располагают на произвольных расстояниях от центра источника, одновременно регистрируют становление производных по времени от радиальной и вертикальной составляющих магнитной индукции и для каждого конкретного значения времени становления находят отношения , по совокупности которых определяют параметры слоев геоэлектрического разреза.

Изобретение относится к геофизическим методам разведки, в частности к области электромагнитных зондирований, предназначенных для определения параметров геоэлектрических слоев, слагающих осадочный разрез, и может быть использовано в структурной электроразведке, при поисках нефтяных и газовых месторождений, гидрогеологических исследованиях, поисках строительных материалов и т.п.

В практике электроразведочных исследований слоистых сред хорошо известны зондирования по методу становления электромагнитного поля в различных модификациях [1,2] основанные на том, что компоненты неустановившегося электромагнитного поля связаны с параметрами изучаемого геоэлектрического разреза. Так, при обычно применяемых размерах источника и приемника и при расстояниях между ними, превышающих мощность слоистой толщи, процесс становления определяется суммарной продольной проводимостью разреза. Однако определение параметров отдельных геоэлектрических слоев не представляется возможным.

Известен способ [3] в котором неустановившееся электромагнитное поле в ближней к источнику зоне, при размерах контуров источника и приемника, меньших мощности слоистой толщи, регистрируется в диапазоне времен, включающем времена как меньшие, так и большие произведения магнитной проницаемости на суммарную продольную проводимость и мощность слоистой толщи. На временах, меньших величины указанного произведения, процесс становления определяется параметрами верхних слоев, а на временах, больших указанного произведения суммарной продольной проводимостью слоистой толщи. Использование предложенного способа позволяет расчленять многослойный разрез на отдельные слои по их проводимости.

Недостатками указанного способа являются, во-первых, невысокая разрешающая способность выделения пластов, проводимость которых невелика по сравнению с суммарной продольной проводимостью разреза, и, во-вторых, многоступенчатое определение величин проводимости при каждом значении времени становления и связанное с этим повышение влияния различных искажающих факторов, совокупное действие которых, в конечном итоге, приводит к неустойчивости результата.

Известен также [4] способ геоэлектроразведки, основанный на измерении неустановившегося электромагнитного поля вблизи источника, отличительной особенностью которого является измерение горизонтальной компоненты напряженности электрического поля, производной по времени от вертикальной компоненты напряженности магнитного поля, горизонтальной компоненты напряженности магнитного поля и определения параметров разреза по отношениям первой и второй величины к третьей.

Необходимость измерения трех компонент электромагнитного поля и низкая точность измерения горизонтальных компонент, обусловленная влиянием помех естественного и искусственного происхождения, приводят к увеличению затрат времени на производство наблюдений и пониженной разрешающей способности. Описанный способ близок к предлагаемому изобретению, целью которого является повышение производительности и разрешающей способности исследований.

Цель достигается тем, что в предлагаемом способе геоэлектроразведки неустановившееся электромагнитное поле возбуждается с помощью незаземленной петли, а в каждой точке наблюдений, которые располагаются в ближней зоне источника, одновременно измеряют производную по времени от радиальной и вертикальной составляющих магнитной индукции и по их отношению определяют параметры геоэлектрического разреза.

Теоретической основой способа является следующее: При возбуждении неустановившегося электромагнитного поля с помощью незаземленной петли, расположенной на высоте h над проводящей пленкой Прайса-Шейнмана, эквивалентной в данный момент времени реальному геоэлектрическому разрезу по величине измеренного в этот момент поля, производные по времени от радиальной и вертикальной составляющих магнитной индукции, измеренные на этой же высоте при любых расстояниях от центра незаземленной петли, описываются выражениями где М момент незаземленной петли; r расстояние между точкой наблюдения и центром незаземленной петли; параметр (глубина залегания "середины" проводящей пленки Прайса-Шейнмана); h_τ эффективная глубина (глубина залегания поверхности проводящей пленки Прайса-Шейнмана); t текущее время становления; μ = 4π·10^-7 Гн/м магнитная проницаемость;
S_τ продольная проводимость проводящей пленки Прайса-Шейнмана, совпадающая с продольной проводимостью реального слоистого разреза.

Для каждого конкретного времени становления t_i можно найти отношение

которое при известном r позволяет итерационным способом определить величину

используя в качестве первого приближения значение

В условиях ближней зоны (r меньше m) итерационный процесс достаточно быстро сходится.

Далее из выражения (1) найдем

В предлагаемом способе повышению производительности способствует то, что измеряемые компоненты помехоустойчивы, а их измерение с технической и методической стороны наиболее просто. Разрешающая способность исследований повышается в связи с тем, что точность определения параметров разреза S_τ,h_τ не меньше точности измеряемых компонент.

Практически предлагаемый способ реализуется следующим образом:
На изучаемой площади разворачивается генераторный диполь в виде незаземленной петли, которая подключается к выходу генераторной группы типа ЭРС-67, УГЭ-50. В момент включения или выключения тока в среде возникает неустановившееся электромагнитное поле.

В каждом пункте наблюдения, которые располагают в ближней зоне источника, развертываются приемная многовитковая петля (рамка) и индукционный датчик, с концов которых снимаются ЭДС, пропорциональные производным по времени от вертикальной и радиальной составляющих магнитной индукции, соответственно. Эти ЭДС одновременно подаются на входы измерительных каналов электроразведочной станции ЦЭС-2 (ЦЭС-3, ЦЭС-МГД и т.п.) и регистрируются в цифровом виде на магнитной ленте.

Зарегистрированные ЭДС обрабатываются и для каждого конкретного времени становления t_i определяют отношение , по которому находят параметр m из выражений (4,5) и затем, используя соотношения (6,7), вычисляют S_τ,h_τ..

Конкретные размеры генераторного диполя, длительность посылок питающего тока, густота сети пунктов наблюдения, их минимальное и максимальное удаления от центра генераторного диполя, параметры приемных рамок, измерительных каналов (усиление, дискретизация, фильтрация), временной диапазон регистрации ЭДС определяются реальными геоэлектрическими условиями изучаемой площади и геологическими задачами работ.

Так, например, в условиях Среднего Приобья при поисках месторождений углеводородом по опыту работ модификацией метода ЗС [3] можно использовать генераторную петлю площадью 1 м², расстояния между пунктами наблюдений от 0,5 до 1 км при минимальном их удалении от центра генераторной петли, равном 1 км и максимальном 5 км, приемную петлю с эффективной площадью 250000 м² (25 витков, 100 м на 100 м), и штатный индукционный датчик ЦЭС, длительность посылок питающего тока и временной диапазон регистрации ЭДС около 20 с с дискретизацией по каналу 0,005 с.

Формула изобретения

Способ геоэлектроразведки, основанный на возбуждении в среде неустановившегося электромагнитного поля с помощью источника в виде незаземленной петли и регистрации в точках наблюдения, расположенных в ближней зоне источника, вертикальной компоненты магнитного поля и по результатам измерений судят о параметрах разреза, отличающийся тем, что в каждой точке наблюдения одновременно измеряют производную по времени от вертикальной компоненты магнитной индукции В_z и дополнительно производную по времени от ее радиальной составляющий В_r для каждого конкретного времени становления t_i и находят отношение измеренных компонент, по которому определяют параметр

и вычисляют продольную проводимость геоэлектрического разреза

и эффективную глубину
,
где М момент незаземленной петли;
r расстояние между точкой наблюдения и центром незаземленной петли;
μ=4π·10^-7 Гн/м магнитная проницаемость.