Способ электромагнитной разведки источников углеводородного сырья на глубоком шельфе морских акваторий

Изобретение относится к геофизическим методам разведки полезных ископаемых, а именно к морской электромагнитной разведке источников (залежей) углеводородного сырья, например нефти, газа, гидратов метана и т.д. Способ применим для прилегающих к материковому склону районов морского шельфа с аномально высокой концентрацией метана в поровой воде донных осадков, и/или придонном слое воды, и/или в местах пузырькового выделения метана в водный слой. Сущность: измеряют естественное электрическое поле в исследуемом районе на частотах Шумановских резонансов 6-75 Гц вдоль изобат материкового склона на последовательно увеличивающихся глубинах ниже глубины перехода от шельфа к материковому склону. Глубина установки приемника измерительной антенны, глубже которой Шумановские резонансы не регистрируются, принимается равной максимальной глубине залегания источника углеводородного сырья. Технический результат: повышение точности определения максимальной глубины залегания углеводородной залежи при упрощении методики и схемы измерений. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к геофизическим методам разведки полезных ископаемых, а именно к морской электромагнитной разведке источников (залежей) углеводородного сырья, например нефти, газа, гидратов метана и т.д.

Известны способы электромагнитной разведки, в которых используют электромагнитные поля, искусственно создаваемые в толще водного слоя с помощью излучающих антенн, - способы электромагнитного зондирования (ЭМЗ), основанные либо на аномально низком затухании электромагнитных волн, проходящих через пространство донных осадков, занятое углеводородной залежью, либо на высокой, по сравнению с вмещающими породами, поляризуемости углеводородов.

Известен способ вызванной поляризации (ВП) (а.с. СССР №1434385), для реализации которого требуется установка на дне излучающей кабельной антенны, длина которой в 5-10 раз больше глубины исследований, с подключенным к ней генератором, и датчиками (электродами), подключенными к измерительной аппаратуре. После компенсации сигналов естественного поля и собственной поляризации электродов в излучающей кабельной антенне возбуждают электрическое поле путем подачи импульсов тока, причем в конце каждого импульса через заданный интервал времени измеряют соответствующие сигналы вызванной поляризации. На основе полученных результатов проводится моделирование разреза. Недостатком метода является громоздкость (длина излучающей антенны в 5-10 раз больше глубины исследований) и низкая производительность.

Известно большое количество способов ЭМЗ с целью определения залежей углеводородов, основанных на сравнении затухания электрического поля, созданного в придонном слое воды и прошедшего к приемным антеннам через слой донных осадков, не содержащих и потенциально содержащих (по результатам сейсмической разведки) залежи углеводородного сырья, например п. US №4617518; п. GB №2437225 и №2402745 А; п. RU №2252437. Они отличаются в основном типом устройств, с помощью которых возбуждается электрическое поле (горизонтальный или вертикальный диполь), а также типом и геометрией приемных антенн, которые устанавливаются на дне над предполагаемой залежью в направлении ее простирания, с охватом значительных участков дна за пределами границ предполагаемой залежи. Основными недостатками перечисленных способов ЭМЗ являются сложность реализации, связанная с использованием буксируемого судном управляемого источника электромагнитного поля, низкая производительность и высокая себестоимость работ.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является комплекс морской электроразведки с контролируемым источником поля (CSEM), позволяющий производить разведку углеводородных залежей в море на глубинах до 3 км в местах, содержащих ранее идентифицированные геологические структуры, пригодные для содержания углеводородов (п. GB №2402745).

Сущность данного способа состоит в формировании в придонной области исследуемой акватории искусственного электромагнитного поля с помощью буксируемой судном горизонтальной дипольной антенны, погруженной на глубину, близкую к глубине моря, и регистрации этого сформированного поля с помощью предварительно установленных на дне в выбранном направлении серии приемников. Формируемое дипольной антенной электромагнитное поле на частотах 0,25-40 Гц быстро затухает при удалении от антенны в водном слое и медленнее в осадках, проводимость которых в несколько раз меньше проводимости морской воды. В результате, начиная с расстояния приблизительно 500 м и более от излучающего диполя, приемники, предварительно установленные на дне, принимают электромагнитные колебания, пришедшие к ним по грунту донных осадков. Способ основан на том, что если внутри донных осадков на пути между излучающей электромагнитные колебания дипольной антенной и антеннами установленных на дне приемников находится углеводородная залежь, то в этой залежи затухание электромагнитах колебаний будет еще на порядок меньше, чем в донном грунте. В этом случае при последовательном перемещении всей системы в одном направлении прохождение района углеводородной залежи будет сопровождаться возрастанием, а затем спадом сигналов в приемных антеннах. Такое поведение сигнала, принятое несколькими приемниками, говорит о пересечении участка донных осадков, внутри которого находится область низкой электрической проводимости, которая трактуется как вероятная углеводородная залежь.

Данный способ CSEM включает серию повторяющихся этапов, состоящих из установки на дне в выбранном направлении серии приемников электромагнитных колебаний; буксировку излучающей дипольной антенны в придонном слое воды в направлении линии приемников, с включением излучения на расстоянии около 500 м от крайнего приемника; перестановку приемников в новые точки измерения вдоль выбранного направления и вновь буксировку излучающей дипольной антенны и т.д. После завершения серии измерений амплитуды излучаемого дипольной антенной электрического поля производился расчет положения углеводородной залежи в донных осадках.

Основным недостатком описанного способа является необходимость многократно повторяющейся генерации искусственного электромагнитного поля в придонной области исследуемой акватории, для чего используют буксируемую судном дипольную излучающую антенну длиной 100 м и установленный на судне генератор, подающий в эту антенну ток около 100 А. Кроме того, способ является громоздким и низкопроизводительным из-за того, что большая часть рабочего времени судна тратится на перестановку донных приемных станций в новые точки измерений и буксировку излучающей антенны. Известный способ не позволяет с достаточной точностью определить фактическую глубину залегания углеводородной залежи, поскольку глубина залегания слоя является расчетной величиной.

Технической проблемой требующей решения, является разработка способа электромагнитной разведки источников углеводородного сырья без использования искусственного электромагнитного поля.

Техническим результатом - повышение точности определения максимальной глубины залегания углеводородной залежи при упрощении методики и схемы измерений.

Поставленная проблема решается предлагаемым способом электромагнитной разведки источников углеводородного сырья на морском шельфе, прилегающем к материковому склону, в местах аномально высокой концентрации метана в поровой воде донных осадков, и/или придонном слое воды, и/или в районах пузырькового выделения метана в водный слой, при котором осуществляют только последовательно повторяющиеся измерения электрического поля на частотах Шумановских резонансов 6-75 Гц вдоль изобат материкового склона на последовательно увеличивающихся глубинах ниже глубины перехода от шельфа к материковому склону, а глубина установки приемника электрического поля, глубже которой Шумановские резонансы не регистрируются, принимается равной максимальной глубине залегания источника углеводородного сырья.

Измерение электрического поля на частотах Шумановских резонансов 6-75 Гц вдоль изобат материкового склона может быть произведено как путем установки на изучаемом склоне как минимум одного автономного приемника электрического поля, так и с использованием опускаемых с корабля в придонную область или на дно приемных устройств в виде кабельных антенн, буксируемых или устанавливаемых на дне при работе судна-носителя в режиме дрейфа.

Способ основан на использовании частотной области спектра естественного электромагнитного поля Земли, которая относится к Шумановским резонансам (6-75 Гц) и ранее не использовалась в качестве природного источника электромагнитного поля ни в методах морского магнитотеллурического зондирования, ни в методах электромагнитного зондирования из-за малости амплитуд колебаний Шумановских резонансов (Брэйди Д. и др. Электромагнитное зондирование для поиска углеводородов. Нефтегазовое обозрение, весна 2009. Т. 21, N 1, с. 4 - 23. стр. 6; Constable S. Review paper: Instrumentation for marine magnetotelluric and controlled source electromagnetic sounding. Geophysical Prospecting, 2013, V.61 (Suppl. 1), P. 505-532). Шумановские резонансы - это постоянно существующие в пространстве между поверхностью Земли и ионосферой колебания электромагнитного поля, которые возбуждаются разрядами молний. Благодаря резонансным свойствам сферического волновода, которыми обладает пространство между поверхностью Земли и ионосферой, электромагнитные колебания сохраняются в этом пространстве продолжительное время на определенных частотах - Шумановских резонансах, три первых из которых имеют усредненные значения частот 7; 14 и 21 Гц, и могут изменяться в зависимости от состояния ионосферы, как правило, в пределах 1 Гц.

Согласно устоявшемуся мнению электромагнитные волны естественного электромагнитного поля Земли на частотах, превышающих 1 Гц, уже у земной поверхности имеют настолько малую амплитуду, что, пройдя через слой проводящей морской воды, глубиной более 100 м, испытывают дополнительное затухание в этом слое, которое не позволяет далее использовать волны этих частот для зондирования донных осадков. То есть после прохождения слоя морской воды амплитуды естественного электрического поля Земли на частотах, превышающих 1 Гц, при дальнейшем распространении по пути к углеводородной залежи в проводящих донных осадках, поры которых заполнены морской водой, уменьшаются ниже уровня собственных шумов регистрирующей аппаратуры.

Однако данные выводы о недостаточной интенсивности электромагнитного поля Шумановских резонансов были построены на теоретических расчетах, в которых слой осадков, вмещающий углеводородную залежь, считался непроницаемым как для вещества самой залежи, например нефти, так и для выделяемого залежью газа - метана (Брэйди Д. и др. Электромагнитное зондирование для поиска углеводородов. Нефтегазовое обозрение, весна 2009. Т. 21, N 1, с. 4-23, с. 15). По этой причине в расчетах удельное сопротивление слоя осадков над залежью принималось равным удельному сопротивлению пород, слагающих донные осадки, поры которых заполнены хорошо проводящей морской водой. Это удельное сопротивление, как правило, входит в диапазон значений 1-10 Ом⋅м.

В то же время многочисленные измерения концентрации метана в верхнем слое донных осадков над разведанными месторождениями углеводородов показывают, что большинство осадочных пород в большей или меньшей мере являются проницаемыми для выделяемого углеводородной залежью метана. В случае высокой проницаемости слагающих дно пород или высокого пластового давления метана в залежи этот газ поднимается по порам пород донных осадков, растворяясь в поровой воде до насыщения, после чего начинает мигрировать к поверхности донных осадков в виде пузырьков, частично вытесняя из порового пространства воду или превращаясь в гидрат метана и увеличивая, таким образом, удельное сопротивление донных осадков. Внешним проявлением этого процесса являются метановые факелы, которые, например на северо-восточном шельфе о. Сахалин, пространственно совпадают с нефтеносными провинциями.

На основе ранее проведенных натурных измерений естественного электрического поля на материковом склоне Японского моря, результаты которых приведены в статье Бурова Б.А. и Дроги А.Н. «Шумановские резонансы в электрическом поле на больших глубинах в море», ДАН 1988, т. 305, №3, с. 571-573, представляем расчет удельного сопротивления, которым должны обладать газонасыщенные донные осадки для того, чтобы электрическое поле на частотах Шумановских резонансов имело достаточную амплитуду для его регистрации на глубине в осадках около 1900 м.

Схематический геоэлектрический разрез района измерений с указанием пространственного положения измерительных антенн представлен на фиг. 1.

Вышеупомянутые измерения были выполнены с помощью усилителей МДМ-типа, среднеквадратичное значение собственного шума которых на частоте 21 Гц не превышало 160 нВ/√Гц. Собственные шумы усилителей измерялись при подключении на их вход сопротивления 600 Ом, эквивалентного сопротивлению измерительной антенны с заводняющими хлорсеребряными электродами. При измерениях в море сигнал на вход усилителя поступал с кабельной антенны длиной 1000 м. Из перечисленных параметров измерительной аппаратуры следует, что для превышения собственного шума измерительного усилителя в 2 раза амплитуда сигнала на входе усилителя должна составлять 320 нВ в полосе 1 Гц. Тогда напряженность электрического поля, создаваемого источником сигнала в измерительной антенне, должна иметь амплитуду не менее 320 нВ/√Гц/1000 м=0,32 нВ/м√Гц.

Усредненные по времени суток максимальные значения амплитуд горизонтальных компонент электрического поля первых трех Шумановских резонансов у поверхности Земли согласно измерениям (Toledo-Redondo S. et al. Study of Schumann resonances based on magnetotelluric records from the western Mediterranean and Antarctica, Journal of geophysical research, vol 115, D22114) имеют значения 300 нВ/м√Гц. Таким образом, для того чтобы электрическое поле Шумановских резонансов могло быть зарегистрировано на глубине моря 2000 м с отношением сигнал/шум, равным 2, необходимо, чтобы затухание амплитуды колебаний на пути от поверхности моря до точки измерения на материковом склоне на глубине 2000 м (точка Р на фиг. 1) не превысило величину 300 нВ/мл√Гц/0,32 нВ/м√Гц=938.

Коэффициенты затухания электромагнитных колебаний с частотами трех первых Шумановских резонансов в морской воде с соленостью , в насыщенных влагой донных осадках и в донных осадках, в которых значительная часть пор заполнена газом, представлены в табл.1.

Хотя в результате синхронных измерений электрического поля на глубинах моря 500, 1000 и 2000 м на материковом склоне в районе исследований были зарегистрированы колебания электрического поля трех первых Шумановских резонансов (Буров Б.А., Дрога А.Н. Шумановские резонансы в электрическом поле на больших глубинах в море. ДАН 1988, Т. 305, №3, с. 571-573), наибольший интерес представляет регистрация третьего резонанса на частоте 21 Гц как наиболее высокочастотного колебания, испытывающего наибольшее затухание на 1 м пути распространения в проводящей среде. Для того чтобы колебания электрического поля третьего Шумановского резонанса в точке измерения на глубине моря 2000 м (точка Р на фиг. 1) были зарегистрированы, то есть превысили среднеквадратичное напряжение собственного шума измерительного усилителя, необходимо, чтобы донные осадки, через которые эти колебания должны пройти (по пути BP, Фиг. 1), имели большее удельное сопротивление, чем это допустимо для второго или первого резонансов. Следовательно, наиболее полно оценить изменение удельного сопротивления донных осадков, которое должно произойти при просачивании через них газа, в данном случае можно, анализируя затухание колебаний третьего Шумановского резонанса.

Итак, электромагнитные колебания Шумановских резонансов могли пройти с поверхности моря в точку измерений Р на материковом склоне либо через слой воды глубиной 2000 м, либо по пути АВР (фиг. 1), на котором отрезок АВ равен 125 м - это средняя глубина района, в котором зарегистрированы газовые факелы, a BP=8000 м - расстояние в толще газонасыщенных осадков между серединой этого района, определенной на поверхности дна, и точкой измерения Р. Используя коэффициент затухания в морской воде электромагнитных колебаний на частоте 21 Гц (табл. 1), получим, что при распространении вертикально вниз, сквозь слой воды глубиной 2000 м, электромагнитные колебания третьего Шумановского резонанса затухнут в ехр(1.8⋅10-2⋅2000)=ехр(36)=1,3⋅1016 раз и их амплитуда составит 8⋅10-17 мкВ/м, что является нерегистрируемой величиной.

При распространении по пути АВР на отрезке АВ затухание составит ехр(1,8⋅10-2⋅125)=ехр(2.25)=10 раз. Таким образом для регистрации третьего Шумановского резонанса с отношением сигнал/шум, равным 2, на пути BP=8000 м затухание не должно превысить 938/10 (93,8 раз). Отсюда по формуле α=(ln93,8)/8000=4,54/8000=5,7-10-4 определяется коэффициент затухания α, которому соответствует удельное сопротивление донных осадков ρ=255 Ом⋅м (удельное сопротивление ρ находится из формулы для расчета коэффициента затухания электромагнитных волн в хорошо проводящей среде:, в которой ω=2πf=6,28⋅21=131,88 1/с - круговая частота; μ=4π⋅10-7 Гн/м - магнитная проницаемость донных осадков.

Представленные оценки затухания электромагнитных колебаний третьего Шумановского резонанса (таблица 1) при распространении по наиболее вероятным путям проникновения в точку регистрации на глубине 2000 м на материковом склоне демонстрируют необходимый контраст между усредненным удельным электрическим сопротивлением морских донных осадков ρ=1-10 Ом⋅м (Брэйди Д. и др. Электромагнитное зондирование для поиска углеводородов. Нефтегазовое обозрение, весна 2009. Т. 21, N 1, с. 15) и удельным сопротивлением, которым должны обладать донные осадки (около 250 Ом), для того, чтобы объяснить результаты измерений электрического поля в море, приведенные ранее в статье Бурова Б.А. и Дроги А.Н. // ДАН 1988, Т. 305, №3, с. 571-573.

Результаты проведенного выше расчета показывают, что удельное сопротивление газонасыщенных донных осадков увеличивается как минимум в 25 раз по сравнению с удельным сопротивлением тех же донных осадков, поры которых не содержат пузырьков метана. В случае насыщения порового пространства донных осадков пузырьками газа интенсивности (амплитуд) колебаний естественного электрического поля на частотах трех первых Шумановских резонансов оказывается вполне достаточно для их регистрации после прохождения слоя осадков толщиной 1900 м. Этот эффект увеличения приблизительно в 25 раз удельного сопротивления донных осадков, поры которых заполнены пузырьками газа, приводит к достаточно малому затуханию с глубиной электрического поля Шумановских резонансов, что позволяет регистрировать их на глубинах не менее 1900 м в донных газонасыщенных осадках.

Однако важное значение для целей разведки углеводородного сырья имеет также и заполнение пор донного грунта именно свободным метаном, а не другим газом, поскольку все виды месторождений углеводородного сырья выделяют метан, и аномально высокие концентрации метана в поровой воде поверхностного слоя донных осадков, и/или придонном слое воды, и/или в местах пузырькового выделения газа в водный слой являются маркерами присутствия углеводородного сырья.

Именно такие аномально высокие концентрации метана в поровой воде поверхностного слоя донных осадков были обнаружены в 2011 г. в четырех из семи проб донного грунта, отобранного на глубинах 156-111 м в районе шельфа, прилегающем к району материкового склона, где проводились измерения электрического поля, использованные выше для оценки удельного сопротивления насыщенных газом донных осадков (таблица 2).

И в этом же районе шельфа в 2014-2015 гг. были зарегистрированы многочисленные выходы пузырькового метана из донных осадков в водный слой (метановые факелы) (Саломатин А.С., Юхновский В.А. Поиск и исследование зон пузырьковой разгрузки метана в заливе Петра Великого. Основные результаты научно-исследовательских работ за 2015 г. ФГБУ ТОЙ ДВО РАН. С. 21-22. Владивосток, 2016 г.).

Таким образом, выбор районов для электромагнитного зондирования на частотах Шумановских резонансов, как потенциально содержащих источники углеводородного сырья, по признакам аномально высокой концентрации метана в поровой воде донных осадков или придонном слое воды, с физической точки зрения означает выбор районов, с повышенным более чем на порядок удельным сопротивлением в слое осадков глубиной от поверхности до максимальной глубины залегания источника метана и площадью, равной площади наибольшего горизонтального сечения этого источника.

Предлагаемый способ электромагнитной разведки реализуется следующим образом.

Выбирается район шельфа глубиной более 100 м (глубокий шельф), который по результатам ранее проведенных газогеохимических и/или акустических исследований относится к районам с пузырьковым выделением метана из донных осадков в водный слой и/или к районам с аномально высокой концентрацией метана в поровой воде донных осадков и/или придонном слое воды, и на карту наносится контур выбранного района.

Регистрация электрического поля реализуется на соответствующей глубине на поверхности донных осадков области материкового склона, ближайшей к исследуемой области шельфа, при этом используется большая крутизна материкового склона на сравнительно малом горизонтальном расстоянии.

Определяется кратчайшее расстояние между линией контура выбранного района и изобатой, например 250 м, материкового склона. По азимуту этого кратчайшего расстояния на материковом склоне, начиная с глубины 250 м и с интервалом по глубине 100-200 м, устанавливаются автономные приемники электрического поля, выполненные на основе кабельных антенн, или аналогичные использованным в прототипе, работающие в диапазоне частот 5-75 Гц. Вместо автономных приемников возможно использование буксируемых судном приемников электрического поля, выполненных на основе кабельных антенн или опускаемых с судна на дно приемников, при проведении регистрации электрического поля на борту судна в режиме дрейфа.

После работы в течение времени, достаточного для записи колебаний Шумановских резонансов, приемники поднимаются на борт судна, с них считывается информация, и в случае, если сигналы Шумановских резонансов зафиксированы приемником, установленным на наибольшей глубине, приемники переставляются по направлению выбранного азимута на большие глубины с прежним интервалом глубин между соседними приемниками. Эта операция повторяется до тех пор, пока на самом глубоком приемнике в какой-либо серии измерений не будет зафиксировано отсутствие Шумановских резонансов.

В этом случае определяется приемник, установленный на наибольшей глубине, в котором зафиксирован хотя бы один Шумановский резонанс, и глубина, на которой был установлен этот приемник, принимается равной максимальной глубине источника углеводородного сырья. Если необходимо повысить точность определения максимальной глубины залегания углеводородной залежи по сравнению с первоначально выбранным интервалом расположения по глубине приемников электрического поля, то в этом случае выполняется дополнительный цикл измерений, в котором интервал глубин между максимальной глубиной обнаружения Шумановского резонанса и следующей глубиной установки приемника электрического поля разбивается на более мелкие интервалы глубин измерений, вплоть до значений, ограниченных точностью позиционирования по глубине используемых приемников.

Возможность практической реализации заявляемого способа электромагнитной разведки источников углеводородного сырья подтверждается экспериментом по измерению естественного электрического поля Земли, проведенном ранее [Буров Б.А., Дрога А.Н. Шумановские резонансы в электрическом поле на больших глубинах в море. ДАН 1988, Т. 305, №3, с. 571-573]. Этот эксперимент проводился в течение 1985-1986 гг. на материковом склоне Японского моря в 40 км от ближайшего берега. Схема постановки приборов в море представлена на Фиг. 2. Измерительные антенны 1 с заводняющими хлорсеребряными электродами были проложены по дну вдоль изобат материкового склона. С помощью кабеля 2 антенны подключались к малошумящим усилителям МДМ-типа, расположенным на морском дне на глубине 160 м. Выходные сигналы усилителей по кабелю 3 подводились к герметичным разъемам, укрепленным на рейдовой бочке 4. Регистрация сигналов проводилась на борту судна, пришвартованного к этой бочке. Питание на усилители подавалось по кабелю 3 с борта судна. Сигналы с выходов усилителей записывались на магнитную ленту с помощью магнитографа НО-62. Обработка сигналов на ЭВМ проводилась по стандартным программам спектрального анализа с использованием быстрого преобразования Фурье.

На Фиг. 3 представлены результаты обработки в виде нормированных оценок амплитудных спектров флуктуаций электрического поля на глубинах (а) - 500, (б) - 1000 и (в) - 2000 м. Все спектры относятся к одному временному интервалу. В представленных спектрах четко выделяются частоты Шумановских резонансов, хотя по общепринятым оценкам (например, Акиндинов В.В., Нарышкин В.И., Рязанцев A.M. Радиотехника и электроника, 1976, т. 21, с. 913-944) электрическое поле Шумановских резонансов не должно было регистрироваться на глубинах установки антенн. Физического объяснения результатов описанного выше эксперимента после его завершения не было. Понимание возможности проникновения колебаний Шумановских резонансов на глубину 2000 м в море на материковом склоне через породы шельфа и материкового склона, удельное сопротивление которых увеличилось из-за заполнения пор метаном, сформировалось после обнаружения в 2011 г. аномально высоких концентраций метана (табл. 2) в поровой воде поверхностного слоя донных осадков в районе шельфа, прилегающем к району, где измерялось электрическое поле. Последующее обнаружение большого количества метановых факелов в этом же районе (Саломатин А.С., Юхновский В.А. Поиск и исследование зон пузырьковой разгрузки метана в заливе Петра Великого. Основные результаты научно-исследовательских работ за 2015 г. ФГБУ ТОЙ ДВО РАН. С. 21-22. Владивосток. 2016 г.) послужило прямым экспериментальным подтверждением представленного выше физического объяснения результатов измерений электрического поля в море, на материковом склоне, на глубине 2000 м.

Таким образом, использование естественного электромагнитного поля Земли для морского электромагнитного зондирования на частотах Шумановских резонансов в шельфовых районах, потенциально содержащих источники углеводородного сырья по признакам аномально высокой концентрации метана в поровой воде донных осадков, или придонном слое воды, или в районах пузырькового выделения метана в водный слой позволяет повысить точность метода электромагнитного зондирования по определению глубины залегания источников углеводородного сырья, поскольку эта глубина определяется экспериментальным, а не расчетным путем, с возможностью задания необходимого интервала измерений электрического поля по глубине для достижения требуемой точности. Кроме этого способ позволяет значительно упростить и удешевить метод электромагнитного зондирования, поскольку в способе не используются искусственно создаваемые электромагнитные поля.

1. Способ морской электромагнитной разведки источников углеводородного сырья в районе, потенциально содержащем залежи углеводородного сырья, включающий последовательно повторяющиеся измерения электрического поля, отличающийся тем, что в качестве района, потенциально содержащего залежи углеводородного сырья, выбирают район морского шельфа, прилегающего к материковому склону, с аномально высокой концентрацией метана в поровой воде донных осадков, и/или придонном слое воды, и/или в местах пузырькового выделения метана в водный слой, а измерения электрического поля осуществляют на частотах Шумановских резонансов 6-75 Гц вдоль изобат материкового склона на последовательно увеличивающихся глубинах ниже глубины перехода от шельфа к материковому склону, и глубина установки приемника электрического поля, глубже которой Шумановские резонансы не регистрируются, принимается равной максимальной глубине залегания источника углеводородного сырья.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерения электрического поля осуществляют с использованием как минимум одного автономного приемника электрического поля.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерения электрического поля осуществляют с использованием приемных устройств в виде кабельных антенн, буксируемых или устанавливаемых на дне.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для поисков россыпных месторождений на акваториях. Сущность: изучают карту аномального магнитного поля Земли исследуемого участка, полученную по результатам ранее выполненной высокоточной магнитной съемки в перспективной на обнаружение россыпей полезных ископаемых акватории.

Изобретение относится к области электроразведки магнитотеллурическим методом с использованием индукционных датчиков магнитного поля Земли. Способ передачи сигналов в электроразведочных магнитотеллурических системах, включающий передачу по кабелю с датчика магнитного поля - ДМП на блок сбора данных - БСД собственно сигналов, а с блока БСД - в датчик ДМП - электропитания, отличается тем, что дополнительно включает передачу управляющих команд с блока БСД на датчик ДМП, причем передачу собственно сигналов, управляющих команд и электропитания осуществляют по трем раздельным экранированным парам витых проводников, заключенным в общую оболочку кабеля.

Изобретение относится к разведке с использованием магнитных полей и может быть использовано для обнаружения подводных ферромагнитных объектов. Сущность: буксируют два источника магнитного поля вдоль полосы обследования.
Изобретение относится к области геофизики и может быть полезным в процессе комплексной интерпретации данных сейсморазведки и электроразведки при поисках месторождений углеводородов на шельфе.

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для геонавигации бурильного инструмента и управления его траекторией при проводке скважин в нужном направлении.

Изобретение относится к геофизике. Сущность: система датчиков электрического и магнитного поля для измерения магнитотеллурического поля Земли состоит из двух пар заглубленных электродов с единой базой L.

Изобретение относится к обнаружению скрытого диэлектрического объекта. Сущность: устройство содержит потенциал-зонд для определения электрического потенциала в электрическом поле, первое и второе емкостные устройства и управляющее устройство для питания первого и второго емкостных устройств чередующимися по фазе переменными напряжениями.

Изобретение относится к электроразведке методом электросопротивления. Область преимущественного применения: инженерно-геологические изыскания; изучение состояния грунтовых инженерных объектов, в том числе гидротехнических сооружений; картирование геологической среды при выявлении структурно-тектонических неоднородностей; выявление рудоносных объектов, перекрытых рыхлыми отложениями и др.

Изобретение относится к области геофизических методов исследований при поисках и разведке месторождений углеводородов, редких и благородных металлов, алмазов, при проведении инженерных изысканий и решении задач экологического мониторинга с помощью цифровой аппаратуры.

Изобретение относится к геофизике. Сущность: способ геоэлектроразведки основан на использовании магнитного зондирования геологической среды.

Изобретение относится к области морской электроразведки и может быть использовано для прогноза эффективной емкости коллектора. Сущность: в пределах нефтегазоносного района дифференциально-нормированным методом электроразведки (ДНМЭ) на основе оптимальной сети профилей определяют латеральное положение аномалии вызванной поляризации, связанной с залежью углеводородов. В пределах нефтегазоносного района выбирают скважины, изученные по данным геофизических исследований скважин (ГИС) и газового каротажа (ГК). Определяют параметры эффективной емкости в изученных скважинах на основе данных ГИС и анализа керна, принимая их за эталонные. На участках в виде окружностей вокруг указанных изученных скважин проводят измерения или используют ранее проведенные измерения по профилям методом ДНМЭ. Затем для каждого участка определяют среднюю величину коэффициента поляризуемости, принимая ее за эталонную. Определяют закон связи, который отражает зависимость коэффициента поляризуемости от эффективной емкости. Выбирают не менее трех продуктивных скважин, в которых имеются данные по следующим параметрам: суммарная эффективная мощность, коэффициент пористости, коэффициент нефтегазонасыщения, дебиты углеводородов, а также данные газового каротажа. Выбирают, по меньшей мере, одну непродуктивную скважину по имеющимся данным ГИС, газового каротажа и по результатам испытания скважин. Для каждой выбранной продуктивной скважины рассчитывают значения эффективной емкости. На каждой скважине рассчитывают осредненные значения поляризуемости и проводимости, формируют выборку осредненных значений коэффициентов поляризуемости и проводимости с последующим расчетом суммарной проводимости разреза. Для скважины, в которой имеются данные ГИС, проверяют наличие корреляции по коэффициентам корреляции изменения значений коэффициента поляризуемости от изменения значений эффективной емкости. Делают вывод о виде зависимости отклика вызванной поляризации от эффективной емкости. Если коэффициент корреляции не менее 0,7, то делают вывод о прямой зависимости полученного в ходе инверсии отклика вызванной поляризации от эффективной емкости пород и о возможности использования данного параметра для регрессионного анализа. Если коэффициент корреляции меньше 0,7, то производят поиск другого поляризационного параметра для слоя в разрезе, имеющего коэффициент корреляции с эффективной емкостью пород не менее 0,7. Выбирают комплексный параметр поляризуемости с наибольшим коэффициентом корреляции между комплексным параметром поляризуемости и эффективной емкостью по скважинам. Проводят для выбранного параметра регрессионный анализ с целью поиска формулы регрессии для данного параметра и эффективной емкости по скважинам. По полученной формуле регрессии на основе значений выбранного комплексного параметра поляризуемости в пределах скважин рассчитывают эффективную емкость. Делают вывод о достоверности полученной расчетной эффективной емкости, а именно: если значения расчетной эффективной емкости и эффективной емкости, полученной по данным ГИС, отличаются в среднем не более чем на 15% и их распределение на качественном уровне аналогичное, то это подтверждает правильность проведенного анализа. Для последующего прогноза параметра эффективной емкости на каждом пикете в пределах площади исследования в пределах аномалии выявленной поляризации строят карты сглаженных значений коэффициента поляризуемости по значениям в целевом и смежном слоях, а также карты сглаженных значений суммарной проводимости. При этом сглаженное значение на каждом пикете профиля получают путем осреднения значений на близлежащих пикетах. По полученной формуле на основе значений выбранного комплексного параметра поляризуемости для всей исследуемой площади на каждом пикете профиля рассчитывают эффективную емкость. Технический результат: повышение точности и оперативности прогноза. 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области геофизики, в частности к геоэлектроразведке, и может быть использовано при определении свойств подземных формаций на основе разделения и интерпретации регистрируемых электромагнитных полей, обусловленных суммарным влиянием различных эффектов. Cогласно изобретению для каждого расположения генераторной петли проводят регистрацию двух значений компонент электромагнитного поля (V1, V2), используя два генераторных контура разного размера и осуществляя электромагнитные измерения в общей точке раздельно от каждого из указанных генераторных контуров. При этом регистрацию сигнала осуществляют до времен, превышающих значение R2σμ, где R - характерный размер контура большего размера, σ - типичная для района работ наибольшая удельная проводимость, μ - магнитная проницаемость среды объектов. В другом варианте изобретения для каждого расположения генераторной петли дополнительно к измерениям компонент электромагнитного поля V0 в центре генераторной петли осуществляют регистрацию четырех различных значений компонент электромагнитного поля (V1, V2, V3, V4). При этом используют четыре выносных измерительных датчика, каждый из которых расположен в пределах ближней зоны при их различных удалениях от центра генераторной петли. Способ геоэлектроразведки согласно изобретению позволяет существенно улучшить решение прогнозных задач за счет выделения и комплексной интерпретации составляющих электромагнитного поля, обусловленных эффектами становления поля, поляризуемости и суперпарамагнетизма, что позволяет обнаруживать не фиксируемые стандартными электроразведочными методами аномальные зоны, привязанные к реальным целевым объектам. Технический результат - создание технологии электроразведочных работ, базирующихся преимущественно на использовании площадных многоразносных зондирований методом становления поля, с выделением и комплексной интерпретацией составляющих, связанных с эффектами поляризуемости и суперпарамагнетизма. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 18 ил., 8 табл.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения составляющих вектора плотности электрического тока в проводящих средах. Устройство для измерения компонент вектора плотности тока в проводящих средах состоит из по меньшей мере одного установленного в корпусе 1 датчика плотности тока 2, состоящего из токопровода 3 с размещенным на нем трансформатором тока 4, и по меньшей мере одного электронного блока. Электронный блок выполнен в виде последовательно соединенных блока 5 преобразования и первичного усиления сигнала, блока 6 настраиваемых аналоговых фильтров, блока 7 аналого-цифрового преобразователя (АЦП) на основе микросхемы звукового АЦП с выходным цифровым сигналом формата USB, блока 8 трансляции сигнала и питания интерфейса USB, выполненного в виде двух установленных на концах кабеля передатчиков-приемников 9 и 10. Выход датчика плотности тока 2 соединен с входом блока 5 преобразования и первичного усиления сигнала, выход блока 8 трансляции сигнала и питания интерфейса USB соединен с входом USB регистрирующего компьютера 11. Токопровод 3 выполнен из проводящего материала, обладающего электропроводностью более 100 См/м. Токопровод 3 может быть выполнен в виде цилиндра или в виде стержня, например, квадратного сечения, при этом измеряется составляющая вектора плотности тока, параллельная оси цилиндра или стержня. Торцы токопровода 3 заделаны заподлицо с внешней поверхностью корпуса 1. Устройство снабжено по меньшей мере тремя кольцеобразными виброгасящими элементами 12, плотно надетыми на трансформатор тока 4 с зазором друг относительно друга с возможностью плотного прилегания к корпусу 1 и выполненными из виброгасящего материала. Корпус 1 устройства выполнен из диэлектрического материала. Токопровод 3 и трансформатор тока 4 вместе с виброгасящими элементами 12 жестко закреплены в корпусе 1, причем виброгасящие элементы 12 примыкают к внутренней поверхности корпуса 1. Токопровод 3 электрически изолирован от трансформатора тока 4, электронного блока и виброгасящих элементов 12. Технический результат заключается в повышении точности измерения и увеличении помехозащищенности. 5 ил.
Изобретение относится к способам геоэлектроразведки, а именно к технологии радиомагнитотеллурического (РМТ) зондирования, и может быть использовано для выявления и оконтуривания загрязнений в почвах и грунтовых водах. Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в способе выявления загрязнений в почвах и грунтовых водах, основанном на регистрации электромагнитного отклика пород на зондирующее электромагнитное излучение с частотой, лежащей в диапазоне от сверхдлинноволновых до средневолновых частот, при этом с помощью источника излучают зондирующий электромагнитный сигнал, с помощью датчиков измеряют электрическую и магнитную составляющие возбужденного указанным зондирующим сигналом электромагнитного поля в точках зондирования, расположенных с некоторым шагом на линиях зондирования, распределенных по площади исследуемой зоны, обрабатывают измеренные данные и определяют значения поверхностного импеданса и частотные зависимости кажущегося сопротивления и фазы импеданса в точках зондирования, по результатам интерпретации которых судят о наличии загрязнения в почвах и в грунтовых водах, согласно изобретению в качестве источника зондирующего сигнала используют автономный генератор с частотным диапазоном от 1 до 1000 кГц и генераторную линию, выполненную в виде заземленного на концах кабеля конечной длины, измеряют электрическую и магнитную составляющие электромагнитного поля в точках зондирования, образующих сеть измерения, заведомо перекрывающую территорию возможной зоны загрязнения, и расположенных с шагом от 5 до 50 м на линиях зондирования, ориентированных в одном направлении, отстоящих друг от друга на расстоянии от 10 до 200 м, при этом контролируют местоположение источника зондирующего излучения таким образом, чтобы точки зондирования находились в дальней зоне его действия. Технический результат - повышение надежности результатов зондирования при выявлении и оконтуривании зон загрязнений. 1 з.п. ф-лы.

Группа изобретений относится к области электроразведки, а именно к методам электромагнитного зондирования. Способ включает размещение генераторного и измерительного контуров, периодическую подачу от генератора импульсов тока на вход контура и периодически, в паузах между импульсами, регистрацию наведенной ЭДС в измерительном контуре, предварительную установку длительности импульсов генерируемого тока, измерение величины импульса тока и регистрацию отношения значения наведенной ЭДС к измеренной величине тока, накопление во времени указанных отношений и расчет среднего значения отношения по количеству точек, выбранных на кривой спада. Программно задают величину шага дискретизации на кривой спада не менее одной микросекунды, и для каждой выбранной точки регистрируют по результатам 2n измерений среднее значение отношения наведенной ЭДС к измеренной величине ГТ в момент времени перед выключением импульса этого тока, где n выбирают от 0 до 8. Устройство содержит световое и звуковое табло, аккумуляторы, микропроцессор, ПЗУ, порт для подключения к компьютеру, коммутатор, усилители, АЦП, генератор импульсов тока, измеритель напряжения на аккумуляторе, генераторный контур, измерительный контур, силовой ключ, блок измерения тока в генераторной петле. Технический результат - повышение точности и достоверности результатов измерений. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области защиты подземных металлических сооружений от коррозии, вызванной блуждающими токами. Способ идентификации источника блуждающего тока заключается в следующем: отключают средства электрохимической защиты трубопровода и синхронно измеряют разности потенциалов «труба-земля» по меньшей мере в двух точках обследуемого участка трубопровода. Анализируют график изменения разности потенциалов во времени по признакам единства источника блуждающего тока, действующего на обследуемый участок, отсутствия в измеренной разности потенциала переменной составляющей с частотами, кратными промышленной частоте сети переменного тока, идентифицируют источник блуждающего тока. При этом определяют точки-экстремумы на графике изменения разности потенциалов во времени, определяют скорость нарастания разности потенциалов до установления экстремального значения, определяют коэффициент корреляции между массивами значений экстремумов и скорости нарастания разности потенциалов. Далее выполняют спектральный анализ графика разности потенциалов, при значении определяемого коэффициента корреляции по модулю более 0,9 и при частоте колебаний с наибольшей амплитудой от 0,0001 Гц до 0,001 Гц считают, что источник блуждающего тока связан с воздействием геомагнитных вариаций. Достигаемый технический результат - повышение достоверности способа идентификации источника блуждающего тока. 4 ил.

Группа изобретений относится к геомагнитной съемке для многочисленных применений, таких как навигация, определение ориентации управления движущимися объектами, в частности направленное бурение. Техническим результатом является повышение точности получения результатов геомагнитной съемки для обеспечения повышения эффективности ее применения в области направленного бурения скважин. В частности, предложен способ вычисления локального геомагнитного возмущающего поля, согласно которому: измеряют элементы магнитного поля Земли по меньшей мере в одном известном геодезическом положении; измеряют элементы магнитного поля Земли в положении вблизи местоположения, в котором должно быть вычислено локальное геомагнитное возмущающее поле; определяют функцию возмущения из измерений магнитного поля Земли, выполненных по меньшей мере в одном известном геодезическом положении, и вычисляют передаточную функцию измерения магнитного возмущающего поля между по меньшей мере одним известным геодезическим положением и ближним положением для расчета локального геомагнитного возмущающего поля в ближнем положении. Причем вычисление передаточной функции магнитного возмущающего поля включает в себя вычисление оконного преобразования Фурье, измерений по меньшей мере в одном известном геодезическом положении и измерений в ближнем положении с помощью обращения методом наименьших квадратов. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 6 ил.

Группа изобретений относится к геомагнитной съемке для многочисленных применений, таких как навигация, определение ориентации управления движущимися объектами, в частности направленное бурение. Техническим результатом является повышение точности получения результатов геомагнитной съемки для обеспечения повышения эффективности ее применения в области направленного бурения скважин. В частности, предложен способ вычисления локального геомагнитного возмущающего поля, согласно которому: измеряют элементы магнитного поля Земли по меньшей мере в одном известном геодезическом положении; измеряют элементы магнитного поля Земли в положении вблизи местоположения, в котором должно быть вычислено локальное геомагнитное возмущающее поле; определяют функцию возмущения из измерений магнитного поля Земли, выполненных по меньшей мере в одном известном геодезическом положении, и вычисляют передаточную функцию измерения магнитного возмущающего поля между по меньшей мере одним известным геодезическим положением и ближним положением для расчета локального геомагнитного возмущающего поля в ближнем положении. Причем вычисление передаточной функции магнитного возмущающего поля включает в себя вычисление оконного преобразования Фурье, измерений по меньшей мере в одном известном геодезическом положении и измерений в ближнем положении с помощью обращения методом наименьших квадратов. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к геофизическим методам поиска и разведки полезных ископаемых электроразведочными методами и может быть использовано для поиска и разведки целевых объектов, имеющих электрофизический контраст с вмещающей геологической средой.Сущность заявленного изобретения заключается в том, что согласно изобретению измерения компонент электромагнитного поля осуществляют в пределах апертуры наблюдений, которую формируют в виде полосы наблюдений, каждая точка границ которой по профилю (на площади наблюдений) удалена от точек базового профиля по нормали на расстояние, соответствующее латеральному положению максимума плотности тока на временах, соответствующих проектной глубине исследований. В установленных границах апертуры наблюдений проводят измерение компонент ЭМ-поля, по которым осуществляют геоэлектрическую реконструкцию геологической среды, относя полученный результат к проекции профиля базовой системы наблюдений. Преимущественно измерение компонент ЭМ-поля выполняют по трем профилям, один из которых совпадает с положением базового профиля, а два других проходят по крайним границам установленной апертуры измерений.Техническим результатом при реализации заявленного способа является высокая достоверность геофизического прогноза и снижение на этой основе затрат на проведение полевых работ, в частности при существенно объемно-неоднородных по электрической проводимости средах. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области геофизических исследований мерзлых грунтов и может быть использовано для определения мощности пригодного для инженерно-строительных работ почвенно-мерзлотного комплекса, а также для изучения грунтов криолитозоны. Сущность изобретения заключается в вертикальном электрическом зондировании почвенно-мерзлотной толщи с интервалом питающих электродов, равным 5-20 см, и предварительном продольном электрическом зондировании с интервалом 20-60 см для выбора исследуемых участков с однородной растительностью. По графикам удельного электрического сопротивления определяют нижнюю границу пригодного для инженерно-строительных работ почвенно-мерзлотного комплекса. Предложенный способ отличается от большинства существующих способов тем, что позволяет обеспечивать измерение мощности слоя почвенно-мерзлотного комплекса, пригодного для инженерно-строительных работ без механического нарушения целостности почвенно-растительного покрова. Отсутствие необходимости заложения шурфов, бурения или механического проникновения в почвенно-мерзлотную толщу при помощи стального щупа существенно удешевляет и упрощает инженерно-строительные изыскания в мерзлых грунтах. Изобретение позволит проводить мониторинг динамики мощности пригодного для инженерно-строительных работ слоя почвенно-мерзлотного комплекса с высокой скоростью и без проникновения в почвенно-грунтовую массу. 3 ил.

Изобретение относится к геофизическим методам разведки полезных ископаемых, а именно к морской электромагнитной разведке источников углеводородного сырья, например нефти, газа, гидратов метана и т.д. Способ применим для прилегающих к материковому склону районов морского шельфа с аномально высокой концентрацией метана в поровой воде донных осадков, иили придонном слое воды, иили в местах пузырькового выделения метана в водный слой. Сущность: измеряют естественное электрическое поле в исследуемом районе на частотах Шумановских резонансов 6-75 Гц вдоль изобат материкового склона на последовательно увеличивающихся глубинах ниже глубины перехода от шельфа к материковому склону. Глубина установки приемника измерительной антенны, глубже которой Шумановские резонансы не регистрируются, принимается равной максимальной глубине залегания источника углеводородного сырья. Технический результат: повышение точности определения максимальной глубины залегания углеводородной залежи при упрощении методики и схемы измерений. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 ил.

Наверх