Способ геоэлектроразведки

 

Использование: при изучении геоэлектрического разреза и при разведке месторождений полезных ископаемых, включая месторождение углеводородов. Сущность изобретения: регистрируют напряженность электромагнитного поля индукционной вызванной поляризации, представляющей собой разность между напряженностью полного поля и напряженностью поля, обусловленного процессом становления и процессом вызванной поляризации. 3 ил.

Изобретение относится к области разведочной геофизики, конкретнее к геоэлектроразведке методом вызванной поляризации и методом зондирования становлением в ближней зоне, и может быть использовано при изучении геоэлектрического разреза и при разведке месторождений полезных ископаемых, включая месторождения углеводородов.

Известен способ [1] проведения геоэлектроразведки методом зондирования становлением электромагнитного поля (ЭМП) в ближней зоне (ЗСБ). Метод ЗСБ основан на изучении переходных процессов, происходящих в земле при искусственном возбуждении поля прямоугольными импульсами постоянного тока, и включает следующие операции: возбуждение импульсного ЭМП и измерения переходного процесса в паузах между импульсами тока. О геологическом строении судят по кривой становления поля, которая после специальной обработки представляется в форме геоэлектрического разреза. В ряде случаев традиционный метод ЗСБ геоэлектроразведки [1] или его модификации недостаточно помехоустойчивы или не обладают достаточной информативностью (либо достаточной разрешающей способностью) для корректной реализации прямых методов разведки полезных ископаемых.

Помехозащищенность геоэлектроразведки может быть повышена либо путем специальной обработки сигнала переходного процесса (усиление, интегрирование на временном интервале и использование статистически обработанных измерений), либо путем специальной методики многоканальных измерений с поканальным и межканальным группированием сигналов.

Однако существующие методы борьбы с помехами тем не менее не позволяют достичь требуемой высокой достоверности прогнозирования залегания полезных ископаемых (в том числе углеводородов) вследствие недостаточной информативности и разрешающей способности, а также недостаточно эффективных методов обработки сигналов.

Частичное устранение этих недостатков осуществлено в способе геоэлектроразведки [2] который принят за прототип и включает операции возбуждения импульсного ЭМП и измерения переходного процесса в паузах между импульсами, а эффект от залежи углеводородов, в котором выделяется по амплитуде осцилляций путем сравнения (вычитания) измеренных амплитудных значений, полученных в аномальной и фоновой зонах.

Однако способ [2] не обеспечивает потенциальной разрешающей способности геоэлектроразведки вследствие недостаточно полного объема геологической информации для адекватной и однозначной реализации прямых методов разведки. Необходимость предварительной оценки амплитуды ЭМП в фоновой зоне на краю залежей, сложность или невозможность выявления многослойного геоэлектрического разреза по глубине, а также недостаточная помехозащищенность известного способа [2] препятствуют потенциальной качественной и эффективной геологической интерпретации.

Сущность изобретения заключается в создании способа геоэлектроразведки, который обеспечил бы потенциально возможную разрешающую способность и высокую геологическую информативность метода ЗСБ, позволяя надежно и достоверно интерпретировать измерительную информацию с целью определения месторождений, включая месторождения углеводородов. При этом способ должен обеспечивать оптимальную помехозащищенность путем использования статистически обработанных измерений, а метод интерпретации измерений должен удовлетворять комплексному критерию сложность стоимость точность эффективность.

Изобретение и его преимущества основаны на экспериментально установленном и теоретически обоснованном свойстве зондирующего ЭМП, заключающемся в том, что вызванная поляризация ЭМП обусловливается двумя составляющими: процессом вызванной поляризации (ВП) и индуктивной вызванной поляризацией (ИВП), т. е. напряженность полного ЭМП g_пол определяется в соответствии с выражением g_пол g_ст + g_ВП + g_ИВП, где g_ст напряженность ЭМП, обусловленного процессом становления; g_ВП напряженность ЭМП, обусловленного ВП; g_ИВП напряженность ЭМП индукционной вызванной поляризации.

Разделение и регистрация процессов ВП и ИВП в отдельности, а также последующая обработка и интерпретация измерений геоэлектрического разреза позволяют получить качественно новый технический результат электроразведки: повысить разрешающую способность и достоверность получаемого разреза за счет выделения осцилляций напряженности ЭМП ИВП (за счет эффектов более тонкой структуры).

Таким образом, основной технический результат изобретения реализация при способе геоэлектроразведки технологии ЗСБ-ИВП, которая дает дополнительную, подчас определяющую информацию о глубинной структуре георазреза и наличии залежей, включая месторождения углеводородов, причем разрешающая способность и информативность технологии ЗСБ-ИВП при прямых методах разведки полезных ископаемых адекватна сейсморазведке.

Технический результат достигается за счет того, что в способе геоэлектроразведки путем возбуждения импульсного ЭМП и измерения его напряженности в паузах между импульсами тока регистрируют напряженность ЭМП ИВП, представляющую собой разность между напряженностью полного ЭМП и напряженностью ЭМП, обусловленного процессом становления и процессом вызванной поляризации, в соответствии с выражением g_ИВП g_пол (g_ст + g_ВП), (1) где g_ИВП компонента напряженности ЭПМ ИВП; g_пол компонента напряженности полного ЭМП; g_ст компонента напряженности ЭМП, обусловленного процессом становления; g_ВП компонента напряженности ЭМП, обусловленного процессом ВП.

При этом о геоэлектрических неоднородностях как в плане, так и по глубине, а также о наличии месторождений, включая месторождения углеводородов, судят на основании зависимости

удельное электрическое сопротивление слоя с номером i, обусловленное процессом вызванной поляризации при выключении тока;
η_i поляризуемость слоя;
ρ_i удельное сопротивление слоя на постоянном токе;
ϕ_i(t) временная зависимость вызванной поляризации, причем ϕ_i(0) = 1,ϕ_i(∞) = 0;
переходная характеристика становления поля над неполяризуемой (η_i0) средой.

Осцилляции напряженности ЭМП ИВП для построения геоэлектрического разреза по предлагаемой технологии ЗСБ-ИВП выделяют из измеренного сигнала полного ЭМП путем вычитания из измеренной кривой зондирования в заданной точке профиля наблюдения ее осредненного по методу скользящего среднего значения на заданном интервале времени и последующего нормирования измеренных значений осцилляций на среднее значение измеренных сигналов в каждый момент времени.

В предлагаемом способе геоэлектроразведки компоненты полного ЭМП измеряют дипольно-симметричной многоканальной установкой с применением линейных электродов.

На фиг. 1 проиллюстрированы сущность и технический результат предлагаемого метода ЗСБ-ИВП, показана его высокая разрешающая способность и более полная геологическая информативность относительно слоев геоэлектрического разреза по сравнению с прототипом; на фиг. 2 и 3 приведены графики теоретически рассчитанных по формуле (2) кривых, иллюстрирующих возможность адекватной интерпретации многослойного разреза.

Подтверждение возможности осуществления способа иллюстрируется следующим примером.

Электроразведочные работы выполняли над известной по сейсмическим данным углеводородной структурой. ЭМП возбуждали токовым импульсом прямоугольной формы длительностью 1 3 с. Измерения процесса становления ЭМП проводили поканально дипольно-симметричной многоканальной многоэлектродной установкой с количеством электродов в 6 8 раз больше количества каналов. Для реализации метода ЗСБ-ИВП регистрировали напряженность ЭМП ИВП в соответствии с выражением (1), а осцилляции ИВП для построения геоэлектрического разреза выделяли из измеренного сигнала полного ЭМП путем вычитания из измеренной кривой зондирования в заданной точке профиля наблюдения ее осредненного по методу скользящего среднего значения на заданном интервале времени и последующего нормирования измеренных значений осцилляций на среднее значение измеренных сигналов в каждый момент времени.

Геологическую интерпретацию, включая суждение о наличии месторождений углеводородов, проводили на основании формулы (2), используя известные методы обработки на ЭВМ, например, метод подбора. Полученные геоэлектрические разрезы показывают, что информативность предложенного метода ЗСБ-ИВП адекватна сейсмической разведке и по осцилляциям ИВП можно надежно судить о наличии залежей углеводородов. При этом, как показали эксперименты, разрешающая способность метода ЗСБ-ИВП позволяет получать разрезы для 15 18 геоэлектрических слоев, в то время как известные способы, включая прототип, - лишь для трех, максимум пяти слоев. Проявление каждого слоя на определенном временном интервале дает возможность высокоточной привязки по глубине с помощью выражения (2). Кроме того, применение для измерений многоканальной установки и линейных электродов позволяет оптимизировать помехозащищенность метода.

Таким образом, технология ЗСБ-ИВП в отличие от известных методов, включая прототип, представляет интерпретатору как аномальные значения графиков ИВП и ВП (фиг.1), которые непосредственно указывают на вероятность заполнения ловушки, например флюидами, так и характеристику структуры осадочных толщ с выделением в них аномальных геоэлектрических объектов, например линз, вулканогенно-осадочных отложений, эффузивов, карбонатных построек и др.

Использование технологии ЗСБ-ИВП, базирующейся на установленном экспериментально и обоснованном теоретическом физическом эффекте ИВП, в практике морской электроразведки в Черном и Азовских морях в 1992 1993 гг. подтвердило высокую, адекватную сейсморазведке, геологическую информативность при поисках нефти и газа.

Формула изобретения

Способ геоэлектроразведки путем возбуждения импульсного электромагнитного поля и измерения его напряженности в паузах между импульсами тока, отличающийся тем, что в паузах между импульсами тока регистрируют напряженность электромагнитного поля индукционной вызванной поляризации g^рег_ИВП, а о геоэлектрических неоднородностях как в плане, так и по глубине, и о наличии месторождений, включая месторождения углеводородов, судят на основании сравнения величины g^htu_ИВП с теоретически рассчитываемой величиной зависимости g_ИВП от времени t

где
ρ_i(t) = ρ_i[1+η_i·ϕ_i(t)] - удельное электрическое сопротивление слоя с номером i, обусловленное процессом вызванной поляризации при выключении тока;
η_i - поляризуемость слоя;
ρ_i - удельное сопротивление слоя на постоянном токе;
ϕ_i(t) - временная зависимость вызванной поляризации;
g_ст(t,ρ) - переходная характеристика становления поля над неполяризующейся средой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3