Способ электроразведки при поисках нефтегазовых месторождений

 

Использование: при проведении геофизической разведки нефтяных и газовых месторождений электромагнитными методами. Сущность изобретения: для повышения достоверности обнаружения залежи, ее глубины и контура проводят электроразведку многократным профилированием установкой зондирований, регистрируют поле в точках наблюдения каждой установки в интервале времени от t_e до t_k, где t_e - эффективная длительность импульса становления поля, которую определяют по точке пересечения касательной к кривой импульса становления поля в момент его наибольшего спада с осью времен, t_k - конечное время регистрации. Выполняют частотный анализ сигнала, зарегистрированного в средней точке установки зондирований, и находят среднеквадратичный уровень гармоник спектра в интервале частот 20 - 40 Гц (Аср). Выполняют частотный анализ для части сигнала, выбранной в текущем временном окне, и выделяют квазигармонические колебания низкочастотного электромагнитного излучения слоя (НЭМИС) в диапазоне частот 1 - 10 Гц, определяют значение средней энергии спектра в этом диапазоне частот, нормируют его на величину Аср и по приращению нормированной энергии НЭМИС судят о наличии нефтегазовых залежей, определяют их контуры и глубины залегания. 1 ил.

Изобретение относится к электромагнитным методам, геофизической разведки нефтяных и газовых месторождений и может быть использовано при прямых поисках нефтегазовых месторождений.

Известен способ электроразведки [1], основанный на регистрации неустановившегося электромагнитного поля в ближней к источнику зоне, в котором, с целью повышения разрешающей способности, диапазон времен регистрации переходного процесса устанавливается в пределах от минимального, меньшего 4π·10^-7·S_min·H_min, до максимального, большего величины 4π·10^-7·S_max·H_max, где S_min, S_max и H_min, H_max - наименьшие и наибольшие значения продольной проводимости (S) и мощности (H) изучаемой слоистой толщи.

Недостатком этого способа является то, что в каждой точке наблюдений выполняется регистрация поля только одной установкой зондирований и результат оказывается подверженным случайным ошибкам (например, связанным с наличием локальной неоднородности вблизи установки зондирований), что в ряде случае приводит к неустойчивым результатам.

Известен способ сейсморазведки при поисках нефтегазовых месторождений. Этот способ включает возбуждение и регистрацию сейсмических колебаний интерференционными системами, регистрацию сейсмоакустического фона, включающего колебания наведенной сейсмоакустической эмиссии в нефтегазовых залежах источниками возбуждения и последующую обработку полученных данных. Из зарегистрированного сейсмического волнового поля выделяют квазигармонические сигналы наведенной сейсмоакустической эмиссии в диапазоне частот от 1 до 10 Гц, измеряют амплитуду, частоту и время прихода выделенных квазигармонических сигналов в скользящем временном окне анализа и по полученной информации судят о наличии нефтегазовых залежей, а по времени регистрации максимального по амплитуде сигнала наведенной сейсмоакустической эмиссии и скоростной характеристике разреза определяют глубину и контуры нефтегазовых залежей.

Этот способ является аналогом изобретения в связи с тем, что процесс механических колебаний в трехфазной среде (твердая порода, жидкость, газ) всегда сопровождается электромагнитными и электрокинетическими явлениями, происходящими в капиллярной системе. Слой, содержащий залежь, начинает излучать электромагнитные волны в том же диапазоне частот, что и сейсмические.

Недостатком рассмотренного аналога является необходимость применения источника упругих колебаний, что по некоторым причинам, например, экологическим, может быть недопустимо.

Наиболее близким к изобретению (прототипом) является способ геоэлектроразведки, описанный в работе [2].

Этот способ основан на возбуждении и регистрации в среде неустановившегося электромагнитного поля с помощью установки, включающей источник поля и группу приемников поля, расположенных в ближней зоне источника, перемещаемой вдоль профиля после выполнения измерений на заданной базе.

Недостатком этого способа является то, что он не учитывает электрохимических и электрокинетических явлений, которые имеют место в трехфазной капиллярной среде, что снижает достоверность результатов при попытках прогноза залежей нефти и газа. Имеются сведения о применении метода для такого прогноза по признаку возрастания сопротивления слоя-коллектора при переходе от участков, где он насыщен минерализованными водами, к участкам насыщения нефтью или газом. Такие работы редко приводят к положительному результату - лишь в очень благоприятных условиях (достаточно мощный слой-коллектор, пологое залегание границ раздела слоев). Кроме того, возрастание сопротивления слоя может быть связано с изменением литологии пород, а не с наличием залежи.

Задачей заявленного технического решения является повышение достоверности обнаружения залежи, получение оценки глубины ее залегания и оконтуривание.

Поставленная задача решается следующим образом.

В способе электроразведки, основанном на многократном профилировании установкой зондирований, включающей источник возбуждения электромагнитного поля и группу приемников поля, регистрации поля в точках наблюдений каждой установки и последующей обработке полученных данных, регистрируют электромагнитное поле в интервале времени от t_e до t_k, где t_e - эффективная длительность импульса становления поля, которую определяют по точке пересечения касательной к кривой импульса становления поля в момент его наибольшего спада с осью времени, t_k - конечное время регистрации, которое определяют по формуле t_k = t_e+g·μ·Σ_S·H²_m/Σ_H, (1) где g - коэффициент согласования, уточняемый экспериментально (g ≈ 0,7 ^oC 1,3), μ - магнитная проницаемость среды, Σ_S - суммарная проводимость осадочного чехла до фундамента, H_m - заданная максимальная глубина зондированная, Σ_H - толщина осадочного чехла, выполняют частотный анализ сигнала, зарегистрированного в средней точке установки зондирований, и находят среднеквадратичный уровень гармоник спектра в интервале частот от 20 до 40 Гц (A_ср), затем определяют границы текущего временного окна, начало которого t₀ определяют в соответствии с текущей глубиной зондирования по формуле t₀ = g·μ·Σ_S·H²/Σ_H,(2) где H - текущая глубина зондирования, а длительность окна T определяют по формуле T = n · t_e,(3) где n = 2 ^oC 3, по каждой из точек наблюдения установки зондирований выполняют частотный анализ для части сигнала, выбранной в текущем временном окне, и выделяют квазигармонические колебания низкочастотного электромагнитного излучения слоя (НЭМИС) в диапазоне частот от 1 до 10 Гц, определяют значение средней энергии спектра в этом диапазоне частот, нормируют его на величину A_ср и по приращению нормированной энергии НЭМИС судят о наличии в пределах исследуемого района нефтегазовых залежей, определяют их контуры и глубины залегания.

Существенными отличительными признаками в заявляемом техническом решении являются следующие.

Регистрируют электромагнитное поле в интервале времени от t_e до t_k, где t_e - эффективная длительность импульса становления поля, которую определяют по точке пересечения касательной к кривой импульса становления поля в момент его наибольшего спада с осью времен, t_k конечное время регистрации, которое определяют по формуле (1).

Интервал времени выбран исходя из того, что именно в этом интервале будет существовать наиболее интенсивное электромагнитное излучение слоя для заданного интервала глубин зондирования.

Выполняют частотный анализ сигнала, зарегистрированного в средней точке установки зондирований, и находят среднеквадратичный уровень гармоник спектра в интервале частот от 20 до 40 Гц (A_ср). Частотный анализ выполняется для того, чтобы выявить и рассчитать уровень фона, который привязан к чувствительности всего канала регистрации сигнала (так как эта чувствительность не может быть точно определена экспериментально).

Интервал частот, в пределах которого происходит электромагнитное излучение слоя, содержащего залежь, согласно аналогу, а также проведенными нами теоретическому анализу и полевым исследованиям, находится в пределах от 1 до 10 Гц, а за пределами 20 Гц имеет место общий фон шумов.

Средняя точка установки зондирований выбрана потому, что здесь электромагнитное поле, создаваемое установкой зондирований, наиболее однородно. Это является оптимальным условием для нормирования записей поля других точек наблюдений.

Затем определяют границы текущего временного окна, начало которого t₀ определяют в соответствии с текущей глубиной зондирования по формуле (2), а длительность окна T определяют по формуле (3). Формулы для оценки начала временного окна и длительности окна получены из решения задачи по распространению поля в электропроводящей среде [3].

По каждой из точек наблюдения установки зондирований выполняют частотный анализ для части сигнала, выбранной в текущем временном окне, и выделяют квазигармонические колебания НЭМИС в диапазоне частот от 1 до 10 Гц (обоснование диапазона приведено выше), определяют значение средней энергии спектра в этом диапазоне частот, нормируют его на величину A_ср (нормировка выполняется для того, чтобы привести к единому уровню чувствительности всех измерительных каналов данной установки) и по приращению нормированной энергии судят о наличии НЭМИС и нефтегазовых залежей, обусловивших его, определяют их контуры и глубины залегания.

Из научно-технической и патентной литературы авторам не известно о существовании технического решения с перечисленной совокупностью отличительных признаков, что дает основание сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критериям изобретения.

На чертеже приведен пример профиля нормированной энергии спектра в зависимости от глубины (по работам, выполненным НВНИИГГ, г. Саратов).

Из чертежа видно, что на профиле четко проявляется изменение энергии НЭМИС с глубиной. Наибольший интерес представляют максимумы НЭМИС в интервале глубин 3200-3500 м. В этом интервале глубин по результатам бурения на прилегающей площади и данным сейсморазведки залегают карбонатные отложения франко-турнейского возраста (нанесен горизонт nD₃^карб), которые геологи относят к перспективным нефтегазопоисковым объектам.

Таким образом, проиллюстрирована возможность выявления НЭМИС с глубины 3200-3500 м. Излучение слоя обнаружено и это является признаком наличия в указанном интервале глубин нефтегазовой залежи.

Способ осуществляют следующим образом. Размещают на местности прямоугольную генераторную петлю, вытянутую в направлении профиля, на средней линии которой, непосредственно на профиле, располагают приемники электромагнитного поля с постоянным шагом. Ток в генераторной петле создают любым источником импульсов (например, генератором УГЭ-100). Регистрацию поля выполняют цифровой электроразведочной станцией (например, ЦЭС-3, ЦЭС-МГД). В паузах между импульсами тока регистрируют электромагнитное поле в указанном интервале времен от t_e до t_k, где t_e - эффективная длительность импульса становления поля, t_k - конечное время регистрации. Перемещение установки вдоль профиля осуществляют с перекрытием, что обеспечивает многократную регистрацию поля в каждой точке измерений. Полученные в каждой точке измерений записи электромагнитного поля обрабатывают с целью определения нормированной энергии НЭМИС. Результаты подвергают суммированию и группированию в соответствии с выбранной при проведении полевых работ схемой многократного профилирования. По приращению нормированной энергии НЭМИС судят о наличии нефтегазовых залежей и глубинах их залегания.

По сравнению с прототипом и другими известными способами предлагаемый способ позволяет повысить достоверность обнаружения, точность и надежность определения контура и глубины залегания залежи нефти и газа.

Использование данного способа позволит повысить эффективность геолого-разведочных работ при поиске и разведке месторождений нефти и газа.

Литература 1. Авторское свидетельство СССР N 234544, МКИ 21 G 30/02, 1968, опубл. 10.01.69. Бюл. N 4.

2. В.В.Тикшаев. Метод зондирований становлением электромагнитного поля с использованием пространственного накопления// Физика Земли, N 3, 1984, с. 81-88.

3. В. А. Сидоров, В.П.Губатенко, В.А.Глечиков. Становление электромагнитного поля в неоднородных средах применительно к геофизическим исследованиям. Издательство Саратовского университета, 1977, с.39-44.

Формула изобретения

Способ электроразведки при поисках нефтегазовых месторождений, основанный на многократном профилировании установкой зондирований, включающей источник возбуждения электромагнитного поля и группу приемников поля, регистрации поля в точках наблюдения каждой установки и последующей обработке полученных данных, отличающийся тем, что регистрируют электромагнитное поле в интервале времени от t_е до t_к, где t_е - эффективная длительность импульса становления поля, которую определяют по точке пересечения касательной к кривой импульса становления поля в момент его наибольшего спада с осью времен, t_к - конечное время регистрации, которое определяют по формуле t_k = t_e+g·μ·Σ_S·H²_m/Σ_H,
где g - коэффициент согласования, уточняемый экспериментально (g = 0,7 - 1,3);
μ - магнитная проницаемость среды;
Σ_S - суммарная проводимость осадочного чехла до фундамента;
Н_m - заданная максимальная глубина зондирования;
Σ_H - толщина осадочного чехла,
выполняют частотный анализ сигнала, зарегистрированного в средней точке установки зондирований, и находят среднеквадратичный уровень гармоник спектра в интервале частот 20 - 40 Гц (Аср), затем определяют границы текущего временного окна, начало которого t_о определяют в соответствии с текущей глубиной зондирования по формуле
t₀ = gμ·Σ_S·H²/Σ_H,
где Н - текущая глубина зондирования, а длительность окна Т определяют по формуле
Т = n·t_е,
где n = 2 - 3, по каждой из точек наблюдения установки зондирований выполняют частотный анализ для части сигнала, выбранной в текущем временном окне, и выделяют квазигармонические колебания низкочастотного электромагнитного излучения слоя (НЭМИС) в диапазоне частот 1 - 10 Гц, определяют значение средней энергии спектра в этом диапазоне частот, нормируют его на величину Аср и по приращению нормированной энергии НЭМИС судят о наличии в пределах исследуемого района нефтегазовых залежей, определяют их контуры и глубины залегания.

РИСУНКИ

Рисунок 1