WO2009064213A1 - Procédé de prospection électrique marine à focalisation de courant électrique (et variantes) - Google Patents
Procédé de prospection électrique marine à focalisation de courant électrique (et variantes) Download PDFInfo
- Publication number
- WO2009064213A1 WO2009064213A1 PCT/RU2008/000137 RU2008000137W WO2009064213A1 WO 2009064213 A1 WO2009064213 A1 WO 2009064213A1 RU 2008000137 W RU2008000137 W RU 2008000137W WO 2009064213 A1 WO2009064213 A1 WO 2009064213A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- point
- current
- axial
- differences
- orthogonal
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 88
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims abstract description 41
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 24
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 50
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 13
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 9
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 22
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 15
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 10
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 10
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 2
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000013050 geological sediment Substances 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/12—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves
Definitions
- the invention relates to the field of geophysical research, and more specifically to methods of marine geoelectrical exploration using adjustable artificial sources of the electromagnetic field, and is intended to search and delineate oil and gas deposits in the deep sea offshore based on the focusing of electric current and separate definition and mapping of each of the elements ( horizons) of the sedimentary deposits of rocks of the following three, necessary for the solution of the task, the electrophysis iCal parameters: conductivity, induced polarization and decay time constant of the induced polarization potential difference.
- AU is the measured voltage at the ends of the receiving groundings MN;
- resistivity methods are not suitable for prospecting and delineating oil and gas deposits for at least two reasons: first, only one of the three electrophysical parameters of the medium under study is recorded, which is not always enough to identify hydrocarbon accumulations in the bulk of rocks; the second is that the registered parameter is too coarse for the same purpose, since, due to the lack of vertical focusing, the electric In terms of the current flow, the volume resistance of all geological objects of the medium under investigation is recorded, in which the electric field of the current source develops, that is, the measurement results are significantly distorted by the influence of lateral geological inhomogeneities.
- this distortion is called lateral influence, which, when searching for hydrocarbons at depths of more than one kilometer, affects the measurement results laterally several kilometers from the sensing point.
- the distorting side effect is caused by the fact that the electric current in space does not propagate in the form of, for example, an optical or acoustic beam, but spreads according to the law of diffusion in the direction of the least electrical resistance.
- the deposit is located at a depth of approximately from 1,400 meters to 1,560 meters and extends along a profile from 10.5 km. to 17.5 km. (average sea depth - 330 m.). It is characterized by an abnormally high electrical resistance (250–500 Ohm.m) compared with the resistance of host rocks (1–2 Ohm.m). From this figure [2], it can be seen that the profiling curve by the SBL method is distorted by the influence of this field already at the sixth kilometer when the measuring installation approaches it, and the four structural elements between 17.5 km and 24 km. crushed by its side effects and the problem of determining the presence or absence of hydrocarbons in them is not solved.
- the task of marine electrical prospecting is to determine the presence of hydrocarbons in small and medium-sized structures, which are hundreds of times larger than large ones (and the large ones have already been mainly explored). And if after conducting seismic surveys such large structures as “TWGP” do not need to be tested for the presence of hydrocarbons, then, due to the high cost of offshore drilling, it is risky to drill small and medium structures without checking for the presence of hydrocarbons.
- the disadvantage of this method is that it provides incomplete vertical focusing of the current: in its first variant, only the orthogonal horizontal component of the current density is excluded at the sensing point, and only the axial horizontal component of the current density in the second.
- the proposed method solves the problem of detection and contouring with a clearly defined boundary of the oil circuit. tagazovye deposits on the sea shelf both at great depths of the sea, and at great depths of occurrence of these deposits.
- ⁇ (i ⁇ ) is the electric field strength of the dipole source, expressed in the equation for the case of a harmonic change in the magnitude of the electric field with time, ⁇ (ico ⁇ 0 ⁇ ) is the frequency-dependent electrical conductivity of the elements of the medium,
- ⁇ j 0 is the electrical conductivity of the elements of the medium without taking into account the effect of induced polarization
- ⁇ is the coefficient of their induced polarization
- T is the time constant of the decay of the potential difference caused by polarization; solve a mathematical inverse problem, determining the three electrophysical parameters inherent in each element of the medium: the electrical conductivity ⁇ 0 , the induced polarization ⁇ and the time constant for the decay of the potential difference caused by polarization T; and build three time sections for these parameters;
- three parallel profiles are laid, the middle of which is the measuring one and passes through the sensing point fixed on the seabed, where five measuring electrodes are placed: one in the center and equidistant from it four along both axes of coordinates; axial and orthogonal differences of electric potentials and three meters to measure the first axial, orthogonal, and one of four possible segmental between the two nearest external measuring electrodes of electric potential differences; within each period of the “impilcpayz”, geometric sensing is carried out with the current turned on and sounding during transients during the pause after the current is turned off, while measurements at each fixed point on the measuring profile are performed when the horizontal dipole source in
- t 0 is the moment in time when a current pulse is transmitted, when the electric field of transient processes does not differ from its steady-state value, corresponding to a direct current; t i - the points in time at which they measure transient signals at equal intervals of time At throughout the pause after the current is turned off;
- the technical result is achieved by the method of marine geoelectrical exploration, in which the sounding axis excites an electromagnetic field in the thickness of the studied medium along the axis of the profile, passing through it periodic rectangular current pulses with pauses after each of them using a horizontal dipole electric source passing along the profile; and at each sensing point during each pause after the current is turned off, a sequence of instantaneous values of the first and second axial or orthogonal axis differences of the electric potentials of transients is measured with constant time At, while ensuring that the resulting orthogonal or axial electric potentials are zero; form the interpretable parameters and, using them, the differential equation of mathematical physics for the electric field strength of a dipole source in an electrochemically polarized conducting medium
- k y (t t ) is the focusing coefficient for sounding at transients, ensuring the zero resultant first orthogonal difference of electric potentials at each sensing point in the current pause at all times of transient processes, defined by the formula t 0 is the moment in time when a current pulse is transmitted, when the electric field of transient processes does not differ from its steady-state value, corresponding to a direct current; tj are the time points at which transient signals are measured at regular intervals of time At throughout the pause after the current is turned off;
- the technical result is achieved by the method of marine geoelectrical exploration, in which the sounding axis excites an electromagnetic field in the thickness of the studied medium along the axis of the profile, passing through it periodic rectangular current pulses with pauses after each of them using a horizontal dipole electric source passing along the profile; and at each sensing point during each pause after switching off the current, the sequence of instantaneous values of the first and second axial differences of electric potentials of transient processes is measured with a constant time interval ⁇ t, while ensuring the condition of equality to zero of the resulting axial difference of electric potentials; form the interpretable parameters and, using them, the differential equation of mathematical physics for the electric field strength of a dipole source in an electrochemically polarized conducting medium, Where
- V is the Laplace operator
- E (br) is the electric field strength of a dipole source, expressed in the equation for the case of a harmonic change in the magnitude of the electric field over time, is the frequency-dependent electrical conductivity of the elements cf dy, ⁇ 0 - electrical conductivity of the elements of the medium without taking into account the effect of induced polarization, ⁇ is the coefficient of their induced polarization, ⁇ is the time constant of the decay of the potential difference caused by polarization; solve a mathematical inverse problem, determining the three electrophysical parameters inherent in each element of the medium: the electrical conductivity ⁇ 0 , the induced polarization ⁇ and the time constant for the decay of the potential difference caused by polarization T; and build three time sections for these parameters; According to the invention, two parallel profiles are laid, one of which is measuring and passes through the sensing point fixed on the seabed, where three measuring electrodes are placed: one in the center and two equidistant from it along the profile axis, and in the same or on the sea surface two
- k x (tj) is the focusing coefficient for sounding at transients, ensuring that the resulting axial electric potential difference at each sensing point in the current pause is zero at all times of transient, defined by the formula
- the distance L is equal to six kilometers or more, distance a equals one kilometer or more, and distance b equals two hundred meters or more.
- FIG. 1 is a block diagram of a device for implementing the proposed method.
- Figure 2 shows the layout in plan on the seabed of a group of measuring sensors on a measuring sounding profile and two profiles parallel to the measuring one, along which the dipole source moves around the seabed several tens of meters above its surface.
- FIG. 3 shows a diagram of the motion of a dipole source along the first of two parallel profiles with respect to the measuring one.
- Figure 4 is a diagram of the movement of the dipole source along the second parallel profile relative to the measuring.
- FIG. 5 shows the shape of the electric field with the focusing of the electric current in the direction of the vertical coordinate z by maintaining the first zero electric potential difference between each pair of external measuring electrodes from the resultant action of four dipole sources.
- Figure 6 shows the shape of a single pulse as a function of time t: a) is the shape of a single rectangular current pulse / in the circuit of a dipole source AB; b) - the shape of the pulses of the first and second differences of electric potentials.
- FIG. 7 shows the results of mathematical modeling on transient processes by the proposed method along a profile that passes over a three-dimensional high-resistance heterogeneity.
- FIG. 8 taken from [2] under the name of Fig. 4, shows bottom profiling using the SBL installation.
- a device for implementing the method contains measuring sensors for measuring the first and second differences of electric potentials. These sensors are located on the measuring profile 1, laid on the seabed.
- 2- McI and 5- MyI - electrodes of the sensor of the first segmental difference of electric potentials (such measuring five-electrode sensors on measuring profile 1 can be placed any number (Fig.
- two profiles are placed parallel to measuring profile 1 on the right and left of it: the first 12 and the second 13 along which a horizontal current dipole source moving two electrodes 14– ⁇ 4 and 15-B, powered by a generator of 16 rectangular current pulses with pauses between each of the pulses.
- FIG. 3 shows the progress of the dipole source AB along the first profile 12, which is parallel in parallel along the measuring 1 and shifted from it at a distance (y - -b).
- Fig. B (a) shows the shape of a single rectangular current pulse / in a circuit of a dipole source AB as a function of time t.
- T is the period (current pulse - pause).
- FIG. 7 shows the results of mathematical modeling at transients with current focusing in a three-dimensional inhomogeneous medium.
- the vertical coordinate z is the thickness of this layer is 1000m. Heterogeneity with a specific electrical resistance of 100 Ohm.m is immersed in it.
- non-uniformity is displayed in the form of a figure that is close in shape to an equilateral trapezoid with a width of inclination of its lateral sides approximately equal to the distance between the extreme measuring electrodes, and much smaller than the size of the installation.
- the proposed method of marine geoelectromagnetic can significantly suppress the distorting effect on the results of sounding transient signals by measuring orthogonal differences of electric potentials with the help of three profiles (Fig. 1) and exclude lateral influence due to current focusing. This provides greater depth of probing during transients.
- This equation in geoelectromagnetic exploration has a solution only for one-dimensional axially symmetric media, in particular for media with horizontal indefinitely extending interfaces.
- equation (3) is solved only for one-dimensional axially symmetric media, including for media with horizontal plane-parallel interfaces.
- the measurement technology determines the dipole source current independent tokauV component density at the point sensing parameter P y ifi) based on sensing transients when selected by iteration most informative separations with coordinates inati dipole source of all probed
- k y (t t ) is the focusing coefficient when probing at transients, ensuring that the resulting orthogonal difference of electric potentials at each sensing point in the current pause is equal to zero at all times of transient processes, defined by the formula
- equation (3) is the time distribution equation of the electromagnetic field in a conducting non-polarized environment, which coincides with the equation of heat conduction or diffusion known in mathematical physics and which in geophysics in resistivity methods is usually used to study the propagation of an alternating electromagnetic field deep into the depth of the geological rocks under study.
- the electrical conductivity ⁇ 0 of one or another geological horizon is the main and practically the only parameter determining its electrical properties, it has its constant value for each horizon and does not depend on the frequency of excitation of the electromagnetic field.
- geological sedimentary rocks when they are excited by alternating low-frequency electric current used in geophysics are characterized by the polarization ⁇ caused by them.
- the induced polarization is a dimensionless quantity depending on the electrochemical activity of sedimentary rocks. It is defined as the ratio of the potential differences measured on a sample of the rock under investigation after switching off the current pulses after 0.5 s ( ⁇ U VP ) AND BEFORE switching off (lU). This ratio is usually expressed as a percentage.
- the induced polarization of sedimentary geological rocks has a unique stability among physical parameters and practically does not depend on the composition of rocks and their temperature. It for ion-conducting (sedimentary) rocks depends on many factors: humidity and porosity, the composition and concentration of the solution in the pores of the rock, the structure and pore size, the content of clay minerals, etc. (VA Komarov. Electrical prospecting by the method of polarization. L., Nauka, 1980, c.392) [7]. And, most importantly, the induced polarization carries basic information about the presence in the geo- environment with a high degree of polarization of oil and gas deposits.
- CoIe and RH CoIe in the form of its harmonic change in time empirical formula in which this electrical conductivity depends on
- ⁇ is the induced polarization of rocks, a dimensionless quantity, usually expressed as a percentage
- t is the time constant, which determines the decay rate of the potential difference associated with the induced polarization, sec .
- c is a dimensionless exponent, which, although not a physical parameter of rocks, depends on it
- the induced polarization ⁇ at low frequencies of electrical excitation is numerically not so small compared to the electrical conductivity ⁇ 0 for sedimentary geological rocks, measured, for example, at high frequency when, as can be seen from formula (15), the induced polarization does not appear. Therefore, caused by polarization in the study for the purpose of searching and delineating oil and gas deposits geoelectric parameters sedimentary geological rocks on low-frequency alternating current cannot be neglected.
- the problem of detecting oil and gas deposits in the studied rock mass as a mathematical inverse problem is solved according to equation (20) as a function of distance x between the dipole source AB and measuring point N " and as a function of transient time t a function depending on the distance x and time t of the penetration depth of the electromagnetic field, according to three parameters of the medium that are independent of each other: electrical conductivity ⁇ o ⁇ caused by polarization ⁇ ; time constant ⁇ of the decay of the difference electric potentials due to polarization, and the fourth, non-environmental parameter, exponent c, derived from the empirical formula (15).
- FIG. 1 A specific example On Fig presents a block diagram of the equipment for the implementation of the proposed method.
- the block diagrams show a dipole source AB (14 and 15) placed in the bottom zone of the sea, fed by a generator of 16 rectangular current pulses.
- the device is made using five measuring sensors () for measuring the first axial, orthogonal and segmental differences of electric potentials and the second axial and orthogonal differences of electric potentials.
- the measured differences are amplified by amplifiers 7, 8, 9, 10, and 11 and processed using a computer to obtain numerical values using formulas (4), (5), (6), and (7).
- the distance L is six kilometers or more
- the distance a is equal to one kilometer or more
- the distance b is two hundred meters or more.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
Способ морской геоэлектроразведки с фокусировкой электрического тока (варианты)
Изобретение относится к области геофизических исследований, а более конкретно - к способам морской геоэлектроразведки с использованием регулируемых искусственных источников электромагнитного поля, и предназначено для поисков и оконтуривания нефтегазовых залежей в глубоководном морском шельфе на основе фокусировки электрического тока и раздельного определения и картирования свойственных каждому из элементов (горизонтов) толщи осадочных отложений горных пород следующих трех, необходимых для решения поставленной задачи, электрофизических параметров: удельной электропроводности, вызванной поляризации и постоянной времени спада разности потенциалов вызванной поляризации.
Известны способы морской геоэлектроразведки с искусственным возбуждением исследуемой среды электрическим током (способы сопротивлений на постоянном и переменном токе, в том числе на переходных процессах, на основе дипольно-осевой установки ABMN), которые предназначены для определения только одного электрофизического параметра из перечисленных выше трех, а именно кажущегося электрического сопротивления не конкретного участка исследуемого пространства, а всего пространства, куда проникает электрический ток источника, распространяющийся по закону диффузии. По указанной причине этого далеко недостаточно для поисков и оконтуривания нефтегазовых залежей.
По результатам измерений данными способами вычисляется кажущееся электрическое сопротивление р с помощью универсальной формулы
где
/ - измеряемый скачок силы тока в дипольном электрическом источнике;
AU - измеряемое напряжение на концах приемных заземлений MN;
К - геометрический коэффициент зондирующей установки. («Элeк- тpopaзвeдкa», Справочник геофизика. Ред. А.Г. Тархов M., Недра, 1980, c.237 и c.422-406) [l].
При таком подходе, который применяется обычно при всех традиционных способах определения электрического сопротивления в геоэлектроразведке с регулируемым искусственным источником тока, вследствие распространения тока по закону диффузии получают лишь суммарные сведения о всех элементах строения исследуемой среды, в которой развивается поле, так как в ней распределение в пространстве измеряемого тока / источника ничем не контролируется, и информации об указанном распределении в реально существующих трехмерно-неоднородных средах нет.
Это означает, что нормирование измеряемого электрического параметра AU по силе тока питания / источника бессмысленно, так как ток / не несет никакой информации об исследуемой среде, а несет лишь сведения о мощности генератора тока и о сопротивлении заземления электродов дипольного источника.
Таким образом, способы сопротивлений не пригодны для поисков и оконтуривания нефтегазовых залежей, по крайней мере, по двум причинам: первая - регистрируется только один из необходимых для этой цели трех электрофизических параметров исследуемой среды, что далеко не всегда достаточно для выявления скоплений углеводородов в толще геологических пород; вторая - регистрируемый параметр для той же цели слишком грубый, так как им из-за отсутствия вертикальной фокусировки элек-
трического тока регистрируется сопротивление объема всех геологических объектов исследуемой среды, в которой развивается электрическое поле источника тока, то есть результаты измерений существенно искажены влиянием боковых геологических неоднородностей.
В электроразведке это искажение называют боковым влиянием, которое при поисках углеводородов на глубинах их залегания свыше одного километра сказывается на результаты измерений по латерали за несколько километров от точки зондирования. Искажающее боковое влияние вызвано тем, что электрический ток в пространстве не распространяется в виде, например, оптического или акустического луча, а растекается по закону диффузии по направлению наименьшего электрического сопротивления .
В числе традиционных методов сопротивлений в морской геоэлектроразведке используется донное геометрическое зодирование на основе ди- польно-осевой установки ABMN, названное методом «CБЛ-зoндиpoвaниe» (S. E. Jоhапsеп, Н.Е.F. Аmшidsеп, T. Rоstеп, S. Еlliпgsrud, T. Еidеsmо апd А.Н. Вhuуiап. Subsurfасе hуdrосаrbопs dеtесtеd bу еlесtrоmаgпеtiс sоιmdiпg. First Вrеаk, 23, Маrсh 2005, 31- 36.) [2]. В этой публикации описано и, в частности, на Figurе 4 проиллюстрировано донное профилирование установкой СБЛ с разносом 6,5 км. между AB и MN через одно из крупнейших в мире морское газовое месторождение «Troll Wеst Gаs Рrоviпсе (TWGP)». Месторождение залегает на глубине примерно от 1400 м. до 1560 м. и простирается по профилю от 10,5 км. до 17,5 км. (средняя глубина моря - 330 м.). Оно отличается аномально высоким электрическим сопротивлением (250- 500 Ом.м) по сравнению с сопротивлением вмещающих пород (1- 2 Ом.м). Из указанной фигуры [2] видно, что кривая профилирования методом СБЛ искажается влиянием этого месторождения уже на шестом километре при подходе к нему измерительной установки, а находящиеся справа от него четыре элемента структуры между
17,5 км. и 24 км. задавлены его боковым влиянием и задача определения наличия или отсутствия в них углеводородов не решается. Между тем, задача морской электроразведки состоит в том, чтобы определить наличие углеводородов в мелких и средних структурах, которых в сотни раз больше, чем крупных (причем крупные, в основном, уже разведаны). И если после проведения сейсморазведочных исследований такие крупные структуры как «TWGP» не нуждаются в проверке их на наличие углеводородов, то из-за высокой стоимости морского бурения мелкие и средние структуры без проверки на наличие в них углеводородов разбуривать рискованно.
Известен способ морской геоэлектроразведки с фокусировкой электрического тока, который, благодаря поддержанию равенства нулю первой горизонтальной ортогональной или осевой разностей электрических потенциалов в находящейся в морском слое измерительной точке зондирования и определению нескольких электрофизических параметров элементов геологической среды, менее подвержен влиянию боковых неоднород- ностей, чем традиционные способы геоэлектроразведки, и с вполне высокой степенью вероятности позволяет определять наличие углеводородов в любых выявленных сейсморазведочными исследованиями структурах и их оконтуривать (Рыхлинский H.И., Давыдычева C.H., Лисин A.C., "Способ морской геоэлектроразведки с фокусировкой электрического тока". Патент РФ JVo 2884555 от 01 июня 2005г., Бюллетень .N°27, 2006.)[3].
Недостатком этого способа является то, что им осуществляется неполная вертикальная фокусировка тока: в первом его варианте исключается в точке зондирования только ортогональная горизонтальная составляющая плотности тока, а во втором - только осевая горизонтальная составляющая плотности тока. В предложенном способе решается задача обнаружения и оконтуривания с четко выраженной границей контура неф-
тегазовых залежей на морском шельфе как на больших глубинах моря, так и на больших глубинах залегания этих залежей.
Технический результат, позволяющий решать данную задачу, заключается в возможности полного исключения в точке зондирования горизонтальной составляющей плотности токаjV? как ортогональной jy так и осевой jх, что полностью исключает боковое влияние и по этой причине дает возможность при больших глубинах моря, по крайней мере до четырех километров, находить и с высокой контрастностью оконтуривать скопления углеводородов в толще геологической среды.
Этот технический результат достигается тем, что в способе морской геоэлектроразведки, при котором по оси профиля зондирования возбуждают электромагнитное поле в толще исследуемой среды, пропуская через неё периодические прямоугольные импульсы тока с паузами после каждого из них при помощи проходящего вдоль профиля горизонтального ди- польного электрического источника; и в каждой точке зондирования на протяжении каждой паузы после выключения тока измеряют с постоянным интервалом времени Δ^ последовательность мгновенных значений первых и вторых осевых или ортогональных относительно оси профиля разностей электрических потенциалов переходных процессов, при этом обеспечивают условие равенства нулю результирующей ортогональной или осевой разностей электрических потенциалов; формируют интерпретируемые параметры и, используя их и дифференциальное уравнение математической физики для напряженности электрического поля дипольного источника в электрохимически поляризующейся проводящей среде
где
V 2 - оператор Лапласа,
Ε(iω) - напряженность электрического поля дипольного источника, выраженная в уравнении для случая гармонического изменения величины электрического поля по времени, σ(icoσ0ητ) - частотно-зависимая электропроводность элементов среды,
<j0 - электропроводность элементов среды без учета влияния вызванной поляризации, η - коэффициент их вызванной поляризации,
T - постоянная времени спада разности потенциалов вызванной поляризации; решают математическую обратную задачу, определяя присущие каждому элементу среды три электрофизических параметра: удельную электропроводность σ0 , вызванную поляризацию η и постоянную времени спада разности потенциалов вызванной поляризации T; и строят три временных разреза по этим параметрам; согласно изобретению, прокладывают три параллельных профиля, средний из которых является измерительным и проходит через зафиксированную на морском дне точку зондирования, где размещают пять измерительных электродов: один в центре и равноудаленно от него четыре по обеим осям координат, там же размещают два измерителя для измерения вторых осевой и ортогональной разностей электрических потенциалов и три измерителя для измерения первых осевой, ортогональной и одной любой из четырех возможных сегментарной между двумя ближайшими внешними измерительными электродами разностей электрических потенциалов;
в пределах каждого периода «импyльc- пayзa» проводят геометрическое зондирование при включенном токе и зондирование на переходных процессах на протяжении паузы после выключения тока, при этом измерения в каждой фиксированной на измерительном профиле точке зондирования осуществляют при прохождении горизонтального дипольного источника в придонной зоне по первому профилю, параллельному измерительному и сдвинутому относительно него в ортогональном направлении по оси у на расстояние (y=-b), посылая токовые импульсы в исследуемую среду при всех его положениях от точки с координатами [(x~— L), (y=—b)] до точки с координатами [(x-+L), (y~~b)], затем дипольный источник разворачивают и переводят на второй параллельный профиль, сдвинутый относительно измерительного в противоположную сторону по оси у на расстояние (y=+b), и продолжают измерение при его движении в обратном направлении от точки с координатами [(x=+L), (y=+b)] до точки с координатами [(x=-L),
(y=+b)]; на основе измеренных разностей обеспечивают поддержание равенства нулю результирующих первых разностей электрических потенциалов между каждой парой внешних измерительных электродов и определяют два независимых от силы тока источника и горизонтальной компоненты плотности тока
в точке зондирования интерпретируемых параметра: один Pxy(to) на основе геометрического зондировании при всех положениях дипольного источника, вычисляемый по формуле
и другой Pxy (tt) на основе зондирования на переходных процессах при четырех, выбранных методом итераций, наиболее информативных разносах с координатами дипольного источника
из всех прозондированных, вычисляемый по формуле
где
- коэффициенты фокусировки при геометрическом зондировании, обеспечивающие поддержание равенства нулю результирующих первых разностей электрических потенциалов между каждой парой внешних измерительных электродов в каждой точке зондирова-
ния в период импульса тока на всех геометрических разносах, определяемые из системы трех уравнений
y - коэффициенты фокусировки при зонди
ровании на переходных процессах, обеспечивающие поддержание равенства нулю результирующих первых разностей электрических потенциалов между каждой парой внешних измерительных электродов в каждой точке зондирования в паузе тока на всех временах переходных процессов, определяемые из системы трех уравнений
t0 - момент времени при пропускании токового импульса, когда электрическое поле переходных процессов не отличается от своего установившегося значения, соответствующего постоянному току; ti - моменты времени, при которых измеряют сигналы переходных процессов через равные интервалы времени At на протяжении всей паузы после выключения тока;
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени ^0 пропускания тока в дипольном источнике при его прохождении по первому параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=-b)oт его начала
до точки с коорднатами [(x=O),(y=-b)];
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени ^0 пропускания тока в дипольном источнике при его прохождении по первому параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=—b) от точки с координатами
- мгновенные значения первых и вторых
осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени t0 пропускания тока в диполь- ном источнике при его прохождении по второму параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=+b) от точки с координатами
I
y - мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени tQ пропускания тока в диполь- ном источнике при его прохождении по второму параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=+b) от точки с коорди- нaтaми[(;c=0),(}>=+b)]дo точки с координатами [(x=-L),(γ=+b)];
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов переходных процессов и первой сегментарной, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени At при выбранном методом итераций расстоянии [(x=-ά),(y=-b)] между дипольным источником и точкой зондирования до его подхода к этой точке;
- мгновенные значения первых и вто
рых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов переходных процессов и первой сегментарной, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени At при выбранном методом итераций расстоянии [(x=+a),(y=-b)] между дипольным источником и точкой зондирования после его отхода от этой точки;
_ мгновенные значения первых и вто
рых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов переходных процессов и первой сегментарной, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени Δ£ при выбранном методом итераций расстоянии [(x=+a),(y=+b)] между дипольным источником и точкой зондирования до его подхода к этой точке;
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов переходных процессов и первой сегментарной, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени At при выбранном методом итераций расстоянии [(x=:~a),(y=+b)] между
дипольным источником и точкой зондирования после его отхода от этой точки.
Также технический результат достигается тем, что в способе морской геоэлектроразведки, при котором по оси профиля зондирования возбуждают электромагнитное поле в толще исследуемой среды, пропуская через неё периодические прямоугольные импульсы тока с паузами после каждого из них при помощи проходящего вдоль профиля горизонтального дипольного электрического источника; и в каждой точке зондирования на протяжении каждой паузы после выключения тока измеряют с постоянным интервалом времени At последовательность мгновенных значений первых и вторых осевых или ортогональных относительно оси профиля разностей электрических потенциалов переходных процессов, при этом обеспечивают условие равенства нулю результирующей ортогональной или осевой разностей электрических потенциалов; формируют интерпретируемые параметры и, используя их и дифференциальное уравнение математической физики для напряженности электрического поля дипольного источника в электрохимически поляризующейся проводящей среде
где
- оператор Лапласа,
- напряженность электрического поля дипольного источника,
выраженная в уравнении для случая гармонического изменения величины электрического поля по времени, - частотно-зависимая электропроводность элементов сре
ды,
σ0 - электропроводность элементов среды без учета влияния вызванной поляризации, η - коэффициент их вызванной поляризации, τ - постоянная времени спада разности потенциалов вызванной поляризации; решают математическую обратную задачу, определяя присущие каждому элементу среды три электрофизических параметра: удельную электропроводность σ0 , вызванную поляризацию η и постоянную времени спада разности потенциалов вызванной поляризации T; и строят три временных разреза по этим параметрам; согласно изобретению, прокладывают три параллельных профиля, средний из которых является измерительным и проходит через зафиксированную на морском дне точку зондирования, где размещают пять измерительных электродов: один в центре и равноудаленно от него четыре по обеим осям координат, там же размещают два измерителя для измерения вторых осевой и ортогональной разностей электрических потенциалов и три измерителя для измерения первых: осевой, ортогональной и одной любой из четырех возможных сегментарной между двумя ближайшими внешними измерительными электродами разностей электрических потенциалов; в пределах каждого периода «импyльc- пayзa» проводят геометрическое зондирование при включенном токе и зондирование на переходных процессах на протяжении паузы после выключения тока, при этом измерения в каждой фиксированной на измерительном профиле точке зондирования осуществляют при прохождении горизонтального дипольного источника в придонной зоне по первому профилю, параллельному измерительному и сдвинутому относительно него в ортогональном направлении по оси у на расстояние (y=— b), посылая токовые импульсы в исследуемую среду при всех его положениях от точки с координатами [(x=-L), (y=~b)] до точки с
координатами [(x=+L), (y=~b)], затем дипольный источник разворачивают и переводят на второй параллельный профиль, сдвинутый относительно измерительного в противоположную сторону по оси у на расстояние (y=+b), и продолжают измерение при его движении в обратном направлении от точки с координатами [(x=+L), (y=+b)] до точки с координатами [(х-— L),
(y=+b)l; на основе измеренных разностей обеспечивают при геометрическом зондировании поддержание равенства нулю результирующих первых разностей электрических потенциалов: осевой, ортогональной и одной любой из четырех возможных сегментарной между двумя ближайшими внешними измерительными электродами, и определяют независимый от силы тока источника и горизонтальной компоненты плотности тока
и в точке зондирования на основе геометрического зондировании при всех положениях дипольного источника интерпретируемый параметр
.
и независимый от силы тока дипольного источника и ортогональной горизонтальной составляющей плотности токауV в точке зондирования на основе зондирования на переходных процессах при равенстве нулю результирующей первой ортогональной разности электрических потенциалов при выбранных методом итераций наиболее информативных разно-
сах с координатами дипольного источника [(x=~ά),(y=-b)] и [(x=+ά), (y=+b)] из всех прозондированных другой интерпретируемый параметр
где
- коэффициенты фокусировки при геометрическом зондировании, обеспечивающие поддержание равенства нулю всех трех результирующих первых разностей электрических потенциалов в каждой точке зондирования в период импульса тока на всех геометрических разносах, определяемые из системы трех уравнений
ky{tt) - коэффициент фокусировки при зондировании на переходных процессах, обеспечивающий равенство нулю результирующей первой ортогональной разности электрических потенциалов в каждой точке зондирования в паузе тока на всех временах переходных процессов, определяемый по формуле
t0 - момент времени при пропускании токового импульса, когда электрическое поле переходных процессов не отличается от своего установившегося значения, соответствующего постоянному току; tj - моменты времени, при которых измеряют сигналы переходных процессов через равные интервалы времени At на протяжении всей паузы после выключения тока;
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени ^0 пропускания тока в /дипольном источнике при его прохождении по первому параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=—b)oτ его начала
до точки с координатами
1
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени tQ пропускания тока в дипольном источнике при его прохождении по первому параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=-b) от точки с координатами [(x=0), (y=-b)] до конца этого пpoфшя[(x=+L),(y=-b)];
y - мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени t0 пропускания тока в диполь- ном источнике при его прохождении по второму параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=+b) от точки с координатами
до точки с координатами [(x=0),(y =+£)];
_ мгновенные значения первых и вторых
осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени ^0 пропускания тока в диполь- ном источнике при его прохождении по второму параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=+b) от точки с координатами
до точки с координатами [(x--L), (y=+b)];
_ мгновенные значения первой и второй ортогональных разностей электрических потенциалов переходных процессов, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени Δ? при выбранном методом итераций расстоянии [(x=-cή,(y=-b)] между диполь- ным источником и точкой зондирования до его подхода к этой точке;
- мгновенные значения первой и второй ортогональных разностей электрических потенциалов переходных процессов, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени Δ£ при вы-
бранном методом итераций расстоянии [(x~+ά),(γ=+b)] между дипольным источником и точкой зондирования до его подхода к этой точке.
Также технический результат достигается тем, что в способе морской геоэлектроразведки, при котором по оси профиля зондирования возбуждают электромагнитное поле в толще исследуемой среды, пропуская через неё периодические прямоугольные импульсы тока с паузами после каждого из них при помощи проходящего вдоль профиля горизонтального дипольного электрического источника; и в каждой точке зондирования на протяжении каждой паузы после выключения тока измеряют с постоянным интервалом времени Δt последовательность мгновенных значений первой и второй осевых разностей электрических потенциалов переходных процессов, при этом обеспечивают условие равенства нулю результирующей осевой разности электрических потенциалов; формируют интерпретируемые параметры и, используя их и дифференциальное уравнение математической физики для напряженности электрического поля дипольного источника в электрохимически поляризующейся проводящей среде ,
где
V - оператор Лапласа,
E(ш) - напряженность электрического поля дипольного источника, выраженная в уравнении для случая гармонического изменения величины электрического поля по времени, - частотно-зависимая электропроводность элементов сре
ды, σ0 - электропроводность элементов среды без учета влияния вызванной поляризации,
η - коэффициент их вызванной поляризации, τ - постоянная времени спада разности потенциалов вызванной поляризации; решают математическую обратную задачу, определяя присущие каждому элементу среды три электрофизических параметра: удельную электропроводность σ0 , вызванную поляризацию η и постоянную времени спада разности потенциалов вызванной поляризации T; и строят три временных разреза по этим параметрам; согласно изобретению, прокладывают два параллельных профиля, один из которых является измерительным и проходит через зафиксированную на морском дне точку зондирования, где размещают три измерительных электрода: один в центре и равноудаленно от него два вдоль оси профиля, и там же или на поверхности моря размещают два измерителя для измерения первой и второй осевых разностей электрических потенциалов; в пределах каждого периода «импyльc- пayзa» проводят геометрическое зондирование при включенном токе и зондирование на переходных процессах на протяжении паузы после выключения тока, при этом измерения в каждой фиксированной на измерительном профиле точке зондирования осуществляют при прохождении горизонтального дипольного источника в придонной зоне по другому профилю, параллельному измерительному и сдвинутому относительно него в ортогональном направлении по оси у на расстояние (y=-b), посылая токовые импульсы в исследуемую среду при всех его положениях от точки с координатами [(x=~L), (y=~b)] до точки с координатами [(x=+L), (y=—b)]; на основе измеренных разностей обеспечивают поддержание равенства нулю результирующей первой осевой разности электрических потенциалов и определяют два независимых от силы тока источника и осевой компоненты плотности тока в точке зондирования интерпретируемых параметра: один Px(t0) на основе геометрического зондирования при всех разносах зонди-
рующей установки от ], вычисляемый
по формуле
и другой Px (J1) на основе зондирования на переходных процессах при выбранном методом итераций наиболее информативном разносе [(x= ± а), (y=~b)] из всех прозондированных, вычисляемый по формуле
где
- коэффициент фокусировки при геометрическом зондировании, обеспечивающий равенство нулю результирующей осевой разности электрических потенциалов в каждой точке зондирования в период импульса тока на всех геометрических разносах, определяемый по формуле
kx(tj) - коэффициент фокусировки при зондировании на переходных процессах, обеспечивающий равенство нулю результирующей осевой разности электрических потенциалов в каждой точке зондирования в паузе тока на всех временах переходных процессов, определяемый по формуле
^0 - момент времени при пропускании токового импульса, когда электрическое поле переходных процессов не отличается от своего установившегося значения, соответствующего постоянному току; tt - моменты времени, при которых измеряют сигналы переходных процессов через равные интервалы времени Δ£ на протяжении всей паузы после выключения тока;
мгновен-
ные значения первой и второй осевых разностей электрических потенциалов, измеренные при времени t0 пропускания тока в дипольном источнике при его прохождении по параллельному относительно измерительного профилю с ординатой y=— b от его начала [(х—— L),(y=-b)] до точки с координатами [(x=0), (y——b)\, мгновен
ные значения первой и второй осевых разностей электрических потенциалов, измеренные при времени t0 пропускания тока в дипольном источнике при его прохождении по параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y--b) от точки с координатами [(x=0), (y=—b)] до конца этого пpoфиля[(x=+Z),(>'=— b)]; - мгновен
ные значения первой и второй осевых разностей электрических потенциалов переходных процессов, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени At при выбранном методом итераций расстоянии [(x=~a),(y=~b)] между дипольным источником и точкой зондирования до его подхода к этой точке;
- мгновенные значения первой и второй осевых разностей электрических потенциалов переходных процессов, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени Δ? при выбранном методом итераций расстоянии
между дипольным источником и точкой зондирования после его отхода от этой точки.
Также технический результат достигается тем, что в способе морской геоэлектроразведки, согласно изобретению, расстояние L равно
шести километрам и более, расстояние а равно одному километру и более, а расстояние Ъ равно двумста метрам и более.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.l дана блок-схема устройства для реализации предложенного способа.
На фиг.2 дана схема расположения в плане на морском дне группы измерительных датчиков на измерительном профиле зондирования и два профиля, параллельных измерительному, вдоль которых перемещают ди- польный источник в окрестности морского дна выше на несколько десятков метров от его поверхности.
На фиг. 3 дана схема движения дипольного источника по первому из двух параллельных профилей относительно измерительного.
На фиг.4 дана схема движения дипольного источника по второму параллельному профилю относительно измерительного.
На фиг. 5 показана форма электрического поля с фокусировкой электрического тока в направлении вертикальной координаты z путем поддержания равенства нулю первых разностей электрических потенциалов между каждой парой внешних измерительных электродов от результирующего действия четырех дипольных источников. Для поддержания равенства нулю первых разностей электрических потенциалов между каждой парой внешних измерительных электродов от результирующего действия четырех дипольных источников достаточно измерить три первые разности электрических потенциалов: осевую, ортогональную и одну из любых четырех сегментарных .
На фиг.6 показаны формы одиночных импульсов в функции времени t: а) - форма одиночного прямоугольного импульса тока / в цепи дипольного источника AB; б) - форма импульсов первой и второй разностей электрических потенциалов.
На фиг. 7 даны результаты математического моделирования на переходных процессах предлагаемым способом по профилю, проходящему над трехмерной высокоомной неоднородностью.
На фиг. 8, взятой из [2] под названием Figurе 4 показано донное профилирование установкой СБЛ.
Устройство для осуществления способа (фиг.l) содержит измерительные датчики для измерения первых и вторых разностей электрических потенциалов. Эти датчики расположены на измерительном профиле 1, проложенном по морскому дну.
Здесь 2- MxI, 3-N , A-MxI - электроды датчика второй осевой разности электрических потенциалов; 2- MxI и 4-M>c2 - электроды датчика первой осевой разности электрических потенциалов; 5- MyI , 3- N, 6-My2 - электроды датчика второй ортогональной разности электрических потенциалов; 5- MyI и 6- My2 - электроды датчика первой ортогональной разности электрических потенциалов; 2- McI и 5- MyI - электроды датчика первой сегментарной разности электрических потенциалов (таких измерительных пятиэлектродных датчиков на измерительном профиле 1 может быть расставлено любое количество (фиг. 2), кроме этого такие же датчики могут быть расставлены на других измерительных профилях, параллельных профилю 1); 7- цифровой измеритель для измерения второй осевой разности потенциалов электрического поля Δ UMxШMx2 между электродами Mx\NMx2 ; 8- цифровой измеритель для измерения первой осевой разности потенциалов электрического поля ΔU MxШxl между электродами Mx\Mx2 ; 9- цифровой измеритель для измерения второй ортогональной разности потенциалов электрического поля Δ UMylNMy2 между электродами MyYNMy2 ; 10- цифровой измеритель для измерения
первой ортогональной разности потенциалов электрического поля
ΔUMylMy2 между электродами MylMy2 ; 11- цифровой измеритель для измерения первой сегментарной разности потенциалов электрического поля ΔU ШXMyX между электродами MxIMyI .
Для обеспечения фокусировки электрического поля в точке зондирования N параллельно измерительному профилю 1 справа и слева от него размещают два профиля: первый 12 и второй 13, вдоль которых в нескольких десятках метров выше морского дна перемещают горизонтальный токовый дипольный источник, состоящий из двух электродов 14-^4 и 15-B, питаемых генератором 16 прямоугольных импульсов тока с паузами между каждым из импульсов.
На фиг. 3 показано продвижение дипольного источника AB по первому профилю 12, расположенному параллельно вдоль измерительного 1 и сдвинутому от него на расстояние (y - -b ). Продвижение дипольного источника AB по профилю 12 осуществляют от его начала (x = —L , у = -b) до конца (x=+L,y = -b ). Затем дипольный источник AB (фиг. 4) перебрасывают на второй профиль 13, параллельный измерительному и сдвинутый относительно него на расстояние (y = +b). Продвижение дипольного источника AB по профилю 13 осуществляют от точки с координатами (x=+L, у = +b ) до точки с координатами (x = -L , y = +b).
Такое сложное профилирование необходимо для измерения ортогональных относительно оси измерительного профиля зондирования -1 разностей потенциалов
и сегментарной первой разности по¬
тенциалов ΔUxy(t) для осуществления фокусировки тока с целью исключения горизонтальной .компоненты плотности тока JV в точке зондирования N с координатами [(x = 0,y = 0)]> где
Измерение разно-
стей потенциалов A также необходимо для зондирования
при больших глубинах залегания углеводородных горизонтов в толще геологических отложений, находящихся ниже уровня дна моря, так как эти разности мало подвержены искажающему влиянию сигналов переходных процессов (C.M.Шeйнмaн, Об установлении электромагнитных полей в земле. Прикладная геофизика, выпуск 3. 1947) [4], что технически существенно увеличивает возможности проведения поисков и разведки углеводородов на больших глубинах (по данным математического моделирования, до 5000м).
На фиг.б(a) показана форма одиночного прямоугольного импульса тока / в цепи дипольного источника AB в функции времени t. Здесь T - период (импульс тока - пауза).
На фиг.б(б) показана форма одного из импульсов A"U , где п=\ и 2. Также показано одно из значений AпU(tQ) в период пропускания тока в дипольный источник AB и одно из значений ΔпU(tι :) в паузе тока.
На фиг. 7 даны результаты математического моделирования на переходных процессах с фокусировкой тока в трёхмерно- неоднородной среде.
Модель среды представляет собой неограниченно простирающийся вдоль координат х и у слой вмещающих пород с удельным электрическим сопротивлением p=Ю Ом.м. По вертикальной координате z толщина этого слоя равна 1000м. В него погружена неоднородность с удельным электрическим сопротивлением 100 Ом.м.
Неоднородность залегает по верхней границе на глубине 500 м., а по нижней - на глубине 800 м. Размеры её по горизонтали в направлениях координат х и j; равны 5000 м. Центр неоднородности находится под точкой (х = 0).
Геометрические размеры установки: длина диполя AB равна 500м., расстояние а между центром диполя AB и точкой измерения N равно 1500м.
Результаты моделирования даны по параметру Px(^) (см. ниже формулу 11) при времени tt переходных процессов 4 м.сек. в паузе тока.
По латерали неоднородность отображается в виде фигуры, близкой по форме к равносторонней трапеции с шириной наклона её боковых сторон, примерно равной расстоянию между крайними измерительными электродами, и значительно меньшей, чем размер установки.
Такой расчленяющей способностью по латерали традиционные методы электроразведки без фокусировки тока в месте приёма сигнала не обладают. Так, начало аномалии от неоднородности при профилировании установками без фокусировки тока появляется задолго до подхода к этой неоднородности измерительной точки установки. Причем, искажение аномалии продолжает наблюдаться и над неоднородностью, как минимум, на протяжении ширины, равной размеру зондирующей установки (фиг. 8) [2].
Рассмотрим основы предложенного способа, его осуществление и новые возможности морской геоэлектроразведки.
Предложенный способ морской геоэлектроразведки позволяет существенно подавлять искажающее влияние на результаты зондирований сигналов переходных процессов за счет измерения ортогональных разностей электрических потенциалов при помощи трех профилей (фиг. 1) и исключать боковое влияние за счет фокусировки тока. Это обеспечивает большую глубинность зондирования на переходных процессах.
Известно, что электромагнитное поле в плохо-проводящей среде распространяется по времени t согласно вытекающему из первого и второго уравнений Максвелла дифференциальному затухающему волновому
уравнению математической физики для напряженности электрического поля, в том числе и в случае его импульсного изменения,
V2 - оператор Лапласа;
E - напряженность электрического поля, вольты/м.; μ - магнитная проницаемость - величина постоянная для немагнитных сред, к числу которых относятся осадочные геологические породы, и равна 4π-10"7Гeнpи/м.; σ0- электропроводность неполяризующейся среды, Сименс/м; ε - диэлектрическая проницаемость, Фарада/м. (В. А. Говорков. Электрические и магнитные поля. M., Госэнергоиздат, 1960, c.257-263) [5].
В случае высоко— проводящей среды, к которой относятся осадочные отложения горных пород, в связи с тем, что σ0 численно многократно больше ε, второй член в правой части уравнения (2) мал по сравнению с первым, и его отбрасывают (Л.Л. Ваньян. Основы электромагнитных зондирований. M., «Heдpa», 1965, c.28-30) [6]. Физически это означает, что токами смещения в проводящих средах пренебрегают ввиду их малости по сравнению с токами проводимости. Тогда уравнение (2) принимает вид
Это уравнение в геоэлектроразведке имеет решение лишь для одномерных осе-симметричных сред, в частности для сред с горизонтальными неограниченно простирающимися границами раздела.
При этом отметим, что в реальности геологическая среда всегда трехмерно—неоднородна, так как в ней, во-первых, присутствуют приверхност- ные локальные неоднородности, во-вторых, в целом геологическая среда
вдоль профиля исследований постоянно меняет свои электрофизические параметры. Однако уравнение (3), как было сказано выше, решено только для одномерных осе-симметричных сред, в том числе для среды с горизонтальными плоскопараллельными границами раздела.
Поэтому использование решения уравнения (3) в обратных задачах геогеэлектроразведки для поисков и оконтуривания нефтегазовых залежей допустимо лишь в том случае, когда при полевых измерениях осуществляется фокусировка электрического тока дипольного источника электромагнитного поля, так как в этом случае в точке N (фиг. 5) форма распространения поля от результирующего действия четырех дипольных источников ПPИ поддержании нулю результирующих первых
разностей электрических потенциалов между каждой парой внешних измерительных электродов практически всегда одинаковая как в трехмерно- неоднородной среде, так и в одномерной с плоскопараллельными горизонтальными границами раздела.
Из формул (4), (5), (6) и (7) вытекает, что согласно закону Ома, суммарная составляющая горизонтальной плотности тока jху в точке зондирования N согласно принципу суперпозиции равна нулю.
Таким образом, в точке измерения происходит фокусировка тока, приводящая к исключению горизонтальной составляющей плотности тoкay*y и к сохранению только вертикальной компоненты плотности токау'z, что позволяет исключать искажающее боковое влияние на результаты зондирования и позволяет корректно решать обратную задачу в трехмерно- неоднородных средах, используя известное математическое решение одномерного уравнения (20) для слоистых сред с плоскопараллельными границами раздела.
Чтобы обеспечить исключение горизонтальной компоненты плотности jху в точке зондирования N с координатами [(x=0, y=0)]t в предложенном способе построены соответствующие формулы измеряемых электрических параметров: один Pxy(h) на основе геометрического зондировании при всех положениях дипольного источника, вычисляемый по формуле
и другой Pxy iβi ) на основе зондирования на переходных процессах при четырех, выбранных методом итераций, наиболее информативных разносах с координатами дипольного источника [(x=—ά),(y=—b)], [(x=+ά), (y—~b)], [(x=+ά), (y=+b)] и [(x--a),(y=+b)] из всех прозондированных, вычисляемый по формуле
где
- коэффициенты фокусировки при геометрическом зондировании, обеспечивающие поддержание равенства нулю результирующих первых разностей электрических потенциалов между каждой парой внешних измерительных электродов в каждой точке зондирования в период импульса тока на всех геометрических разносах, определяемые из системы трех уравнений
- коэффициенты фокусировки при зондировании на переходных процессах, обеспечивающие поддержание равенства нулю результирующих первых разностей электрических потенциалов между каждой парой внешних измерительных электродов в каждой точке зондирования в паузе тока на всех временах переходных процессов, определяемые из системы трех уравнений
t0 - момент времени при пропускании токового импульса, когда электрическое поле переходных процессов не отличается от своего установившегося значения, соответствующего постоянному току; tt - моменты времени, при которых измеряют сигналы переходных процессов через равные интервалы времени At на протяжении всей паузы после выключения тока;
- мгновенные значения первых и вто
рых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени ^0 пропускания тока в дипольном источнике при его прохождении по первому параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=~ b)oτ его начала
до точки с координатами [(x=0), (y=-b)];
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой
сегментарной, измеренные при времени ^0 пропускания тока в диполь- ном источнике при его прохождении по первому параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=—b) от точки с координатами
до конца этого пpoфиля
( ) )
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени tQ пропускания тока в диполь- ном источнике при его прохождении по второму параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=+b) от точки с координатами [(x=+L), (y=+b)] до точки с координатами [(x=0),(y=+b)];
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени tQ пропускания тока в диполь- ном источнике при его прохождении по второму параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=+b) от точки с координатами [(x=0)э(y=+b)] до точки с координатами
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов пе-
реходных процессов и первой сегментарной, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени At при выбранном методом итераций расстоянии [(x=~ά),(y=— b)] между дипольным источником и точкой зондирования до его подхода к этой точке;
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов переходных процессов и первой сегментарной, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени At при выбранном методом итераций расстоянии [(x=+ά),(γ=-h)] между дипольным источником и точкой зондирования после его отхода от этой точки;
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов переходных процессов и первой сегментарной, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени At при выбранном методом итераций расстоянии [(x:=+ά),(y=+b)] между дипольным источником и точкой зондирования до его подхода к этой точке;
- мгновенные значения первых и
вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов переходных процессов и первой сегментарной, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени At при выбранном методом итераций расстоянии [(x=-ά),(y=+b)] между дипольным источником и точкой зондирования после его отхода от этой точки.
Чтобы подавить искажающее влияние сигналов переходных процессов в случае, если первый слой исследуемой среды, в котором располагается зондирующая установка, обладает высокой электропроводностью (см. [4]) , дополнительно без какого либо усложнения технологии измерения определяют независимый от силы тока дипольного источника и ортогональной горизонтальной составляющей плотности токауV в точке зондирования параметр Pyifi) на основе зондирования на переходных процессах при выбранным методом итераций наиболее информативных разносах с координатами дипольного источника
из всех прозондированных
где ky(tt) - коэффициент фокусировки при зондировании на переходных процессах, обеспечивающий равенство нулю результирующей ортогональной разности электрических потенциалов в каждой точке зондирования в паузе тока на всех временах переходных процессов, определяемый по формуле
Также для упрощения технологии зондирования в благоприятных геологических условиях можно проводить геометрическое зондирование и зондирование на переходных процессах при прохождении дипольного источника в придонной зоне только вдоль одного (первого) профиля, начиная посылать токовые импульсы в исследуемую среду с расстояния не менее L километров до подхода к точке зондирования и заканчивая на том же расстоянии после его отхода от точки зондирования.
В этом случае на основе измеренных осевых первой и второй разностей электрических потенциалов определяют два независимых от силы тока источника и осевой компоненты плотности тока в точке зондирования интерпретируемых параметра: один Px (Y0) на основе геометрического зондирования при всех разносах зондирующей установки от (x=—L) до (x=+L), вычислаемый по формуле
и другой Px(tj) на основе зондирования на переходных процессах при выбранным методом итераций наиболее информативном разносе (x= ± а) из всех прозондированных , вычисляемый по формуле
где kx(t0) - коэффициент фокусировки при геометрическом зондировании, обеспечивающий равенство нулю результирующей осевой разности электрических потенциалов в каждой точке зондирования в период импульса тока на всех геометрических разносах от (x=~L) до (x=+L), определяемый по формуле
kx(t{)- коэффициент фокусировки при зондировании на переходных процессах, обеспечивающий равенство нулю результирующей осевой разности электрических потенциалов в каждой точке зондирования в паузе тока на всех временах переходных процессов, определяемый по формуле
Формулы (4) и (5) независимо от величины тока в диполе AB в любой трехмерно-неоднородной среде в каждой точке пространства в направлении вертикальной координаты z в точке зондирования N в плоскости, проходящей через измерительные электроды на любых расстояниях х между дипольным источником AB и точкой зондирования N при геометрическом зондировании и на всем протяжении времени tt при зондировании на переходных процессах обеспечивают равенство нулю горизонтальной компоненты плотности тока j. Это происходит всегда независимо от того, что в процессе изменения расстояния х между дипольным источником AB и точкой измерения N или в процессе изменения времени t переходных процессов множители
меняются. Благодаря этому при решении обратной задачи исключается эффект бокового влияния, т. е. электрическое поле в трехмерно-неоднородной среде в точке зондирования N, описанное формулами (4) и (5), всегда практически совпадет с полем в одномерной горизонтально-слоистой среде с неограниченными границами раздела.
Это позволяет решать обратную задачу в точке измерения N для трехмерно-неоднородной среды, используя известное теоретическое решение для одномерной среды с горизонтально-слоистыми границами раздела.
Отметим также, что уравнение (3) является уравнением распространения по времени электромагнитного поля в проводящей неполяризую-
щейся среде, которое совпадает с известным в математической физике уравнением теплопроводности или диффузии и которое в геофизике в способах сопротивлений обычно используют для изучения распространения переменного электромагнитного поля в глубь толщи исследуемых геологических пород.
При этом считают, что электропроводность σ0 того или иного геологического горизонта является главным и практически единственным определяющим его электрические свойства параметром, обладает своим постоянным значением для каждого горизонта и не зависит от частоты возбуждения электромагнитного поля. Однако геологическим осадочным породам при их возбуждении применяемым в геофизике переменным низкочастотным электрическим током свойственна вызванная им поляризация η. Вызванная поляризация есть безразмерная величина, зависящая от электрохимической активности осадочных горных пород. Она определяется как отношение разностей потенциалов, измеренных на образце исследуемой породы после выключения импульсов тока через 0,5 сек (ΔUBП) И ДО выключения (лU). Это отношение обычно выражают в процентах
Вызванная поляризация осадочных геологических пород имеет уникальную среди физических параметров стабильность и практически не зависит от состава пород и их температуры. Она для ионопроводящих (осадочных) пород зависит от многих факторов: влажности и пористости, состава и концентрации раствора в порах породы, структуры и размера пор, содержания глинистых минералов и т.д. (В.А. Комаров. Электроразведка методом поляризации. Л., Наука, 1980, c.392) [7]. И, самое главное, вызванная поляризация несет основную информацию о присутствии в геоло-
гической среде обладающих высокой степенью этой поляризации нефтегазовых залежей.
Установлено (W.Н. Реltоп, S.Н. Wаrd, Р.G. Наllоf, W.R. SiIl апd Р.Н. Nеlsоп. Мiпеrаl disсrimiпаtiоп апd rеmоvаl оf iпduсtivе соuрliпg with multi- frеquепсу JP, Gеорhуsiеs 43, 1978, c.588-603) [8], что электропроводность осадочных горных пород не постоянна, а зависит от вызванной поляризации и от частоты возбуждения электрического поля по предложенной, в частности, К. S. CoIe и R.H. CoIe в форме гармонического его изменения по времени эмпирической формуле
в которой эта электропроводность зависит от
где η - вызванная поляризация пород, безразмерная величина, обычно выражающаяся в процентах; т - постоянная времени, определяющая скорость спада разности потенциалов, связанной с вызванной поляризацией, сек.; ω - гармоническая частота электрического возбуждения, Герцы; с - безразмерный показатель степени, который хотя и не является физическим параметром горных пород, но и от него зависит
Вызванная поляризация η на низких частотах электрического возбуждения, в отличие от диэлектрической проницаемости ε, численно не столь мала по сравнению с электропроводностью σ0 для осадочных геологических пород, измеренной, например, при токах высоких частот
когда, как это видно из формулы (15), вызванная поляризация не проявляется. Следовательно, вызванной поляризацией при изучении с целью поисков и оконтуривания нефтегазовых залежей геоэлектрических параметров
осадочных геологических пород на низкочастотном переменном токе уже пренебрегать нельзя.
Известно (Электроразведка. Справочник геофизика. Ред. В. К. Хме- левский и др. M., Недра, 1989, Книга вторая, c.99-102) [9], что для тех или иных осадочных геологических пород через 0,5 сек после выключения импульса возбуждающего тока величина вызванной поляризацией разности потенциалов, несмотря на её интенсивный спад, еще сохраняет уровни, численные значения которых составляют от 0,2% до 10% от численных значений разностей потенциалов прямого поля, связанных с электропроводностью σ0, измеренной, как отмечалось выше, при токах высоких частот, когда вызванная поляризация не проявляется. Чтобы сохранить по форме формулу (15), тепловое уравнение (3) запишем для случая гармонического изменения величины электромагнитного поля по времени, имея ввиду, что
и учитывая то, что
Но поскольку электропроводность осадочных горных пород не постоянна, а зависит от вызванной поляризации и от частоты возбуждения по
формуле (15), то уравнение (18) с учетом этой формулы приобретает уже четыре определяющих свойства поляризующейся среды параметра -σOι η, τ и с вместо одного σ0 и для случая гармоничного изменения величины электромагнитного поля по времени принимает вид
Замена частотно-независимой электропроводности σ0 , которая присутствует в уравнении (18), на частотно-зависимую σ(iω), присутствующую в уравнении (20), математически корректна и теоретически доказана в (А. К. Куликов, E. А. Шемякин. Электроразведка фазовым методом вызванной поляризации. Москва «Heдpa» 1978 г. cтp.24-26)[10] и (Дж. Р.Уайт. Гео-электро-магнетизм. Москва. «Heдpa» 1987 г. cтp.61- 62)[11].
Для предложенного способа задача обнаружения нефтегазовых залежей в исследуемой толще горных пород как математическая обратная задача решается согласно уравнению (20) в функции расстояния х между дипольным источником AB и точкой измерения N" и в функции времени t переходных процессов, и, как следствие этого, в функции, зависящей от расстояния х и времени t глубины проникновения электромагнитного поля, по трем независимым друг от друга параметрам среды: электропроводностью σo\ вызванной поляризацией η; постоянной времени τ спада разности электрических потенциалов вызванной поляризации; и по четвертому, не являющемуся параметром среды, показателю степени с, вытекающему из эмпирической формулы (15).
Эта задача, как обратная математическая задача, решается для предложенного способа путем использования всего массива определяемых
этим способом, по крайней мере, двух независимых от силы тока источников нормированных электрических параметров, описанных формулами (4) (5), (6) и (7).
Следует отметить, что при зондировании предложенным способом в каждой измерительной точке профиля на всем его протяжении получают цифровую информацию по первым и вторым разностям электрических потенциалов с шагом дискретности через равные интервалы времени At как при каждом включении тока в дипольном источнике в процессе зондирования (геометрическое зондирование), так и в паузе тока (зондирование на переходных процессах).
При этом, если для геометрического зондирования получение информации об отклике среды от каждого определяющего разнос зондирующей установки импульса тока необходимо, то для зондирования на переходных процессах достаточно информации от одной зондирующей установки, но с таким разносом, который несет наибольшую информацию о зондируемой геологической среде (отметим, что при больших разносах сигналы переходных процессов слабые и их трудно выделить на фоне помех, а при малых разносах зондирование на переходных процессах обладает малой глубинностью). Поэтому в решении обратной задачи, в частности, поставлена также задача найти методом итераций наиболее информативный разнос зондирующей установки среди всех прозондированных.
В конечном результате решения обратной задачи с учетом итераций находят модель среды, наиболее близкую по геометрическому строению и электрическим параметрам к исследуемой, строят геоэлектрические разрезы полученных параметров σOι η и τ, и выделяют на них участки с аномальными значениями, соответствующими в плане положению нефтегазовых залежей.
Пример конкретного выполнения
На фиг.l представлена блок-схема аппаратуры для реализации предложенного способа. На блок-схемах показан помещенный в придонную зону моря дипольный источник AB (14 и 15), питаемый генератором 16 прямоугольных импульсов тока. Устройство выполнено с использованием пяти измерительных датчиков ( ) для измерения первых осевой, ортогональной и сегментарной разностей электрических потенциалов и вторых осевой и ортогональной разностей электрических потенциалов. Измеренные разности усиливают усилителями 7, 8, 9, 10 и 11 и обрабатывают при помощи компьютера для получения численных значений по формулам (4), (5), (6) и (7).
Отметим, что по данным математического моделирования расстояние L равно шести километрам и более, расстояние а равно одному километру и более, а расстояние b равно двумста метрам и более.
Claims
1. Способ морской геоэлектроразведки, при котором по оси профиля зондирования возбуждают электромагнитное поле в толще исследуемой среды, пропуская через неё периодические прямоугольные импульсы тока с паузами после каждого из них при помощи проходящего вдоль профиля горизонтального дипольного электрического источника; и в каждой точке зондирования на протяжении каждой паузы после выключения тока измеряют с постоянным интервалом времени At последовательность мгновенных значений первых и вторых осевых или ортогональных относительно оси профиля разностей электрических потенциалов переходных процессов, при этом обеспечивают условие равенства нулю результирующей ортогональной или осевой разностей электрических потенциалов; формируют интерпретируемые параметры и, используя их и дифференциальное уравнение математической физики для напряженности электрического поля дипольного источника в электрохимически поляризующейся проводящей среде где - оператор Лапласа,
- напряженность электрического поля дипольного источника, выраженная в уравнении для случая гармонического изменения величины электрического поля по времени, - частотно— зависимая электропроводность элементов сре ды, σ0 - электропроводность элементов среды без учета влияния вызванной поляризации, η - коэффициент их вызванной поляризации, 1Z - постоянная времени спада разности потенциалов вызванной поляризации; решают математическую обратную задачу, определяя присущие каждому элементу среды три электрофизических параметра: удельную электропроводность σ0 , вызванную поляризацию η и постоянную времени спада разности потенциалов вызванной поляризации V, и строят три временных разреза по этим параметрам; отличающийся тем, что прокладывают три параллельных профиля, средний из которых является измерительным и проходит через зафиксированную на морском дне точку зондирования, где размещают пять измерительных электродов: один в центре и равноудаленно от него четыре по обеим осям координат, там же размещают два измерителя для измерения вторых осевой и ортогональной разностей электрических потенциалов и три измерителя для измерения первых: осевой, ортогональной и одной любой из четырех возможных сегментарной между двумя ближайшими внешними измерительными электродами разностей электрических потенциалов; в пределах каждого периода «импyльc- пayзa» проводят геометрическое зондирование при включенном токе и зондирование на переходных процессах на протяжении паузы после выключения тока, при этом измерения в каждой фиксированной на измерительном профиле точке зондирования осуществляют при прохождении горизонтального дипольного источника в придонной зоне по первому профилю, параллельному измерительному и сдвинутому относительно него в ортогональном направлении по оси у на расстояние (y=—b), посылая токовые импульсы в исследуемую среду при всех его положениях от точки с координатами [(x=-L), (y=~b)] до точки с координатами [(x=+L), (y=~b)]t затем дипольный источник разворачивают и переводят на второй параллельный профиль, сдвинутый относительно из- мерительного в противоположную сторону по оси у на расстояние (y=+b), и продолжают измерение при его движении в обратном направлении от точки с координатами [(x=+L), (y=+b)] до точки с координатами [(x=-L), (У=Щ]; на основе измеренных разностей обеспечивают поддержание равенства нулю результирующих первых разностей электрических потенциалов: осевой, ортогональной и одной любой из четырех возможных сегментарной между двумя ближайшими внешними измерительными электродами, и определяют два независимых от силы тока источника и горизонтальной компоненты плотности тока (/* =0 и jy=O) в точке зондирования интерпретируемых параметра - один Pxy(tQ) на основе геометрического зондировании при всех положениях дипольного источника, вычисляемый по формуле
и другой PχУ(βϊ) на основе зондирования на переходных процессах при четырех, выбранных методом итераций, наиболее информативных разносах с координатами дипольного источника [(x=—a),(y=-b)], [(x-+ά), (y=—b)], [(x=+ά), (y-+b)] и [(x=~a),(y=+b)] из всех прозондированных, вычисляемый по формуле
где - коэффициенты фокусировки при геометрическом зондировании, обеспечивающие поддержание равенства нулю результирующих первых разностей электрических потенциалов в каждой точке зондирования в период импульса тока на всех геометрических разносах, определяемые из системы трех уравнений
- коэффициенты фокусировки при зондировании на переходных процессах, обеспечивающие поддержание равенства нулю результирующих первых разностей электрических потенциа- лов в каждой точке зондирования в паузе тока на всех временах переходных процессов, определяемые из системы трех уравнений
^0 - момент времени при пропускании токового импульса, когда электрическое поле переходных процессов не отличается от своего установившегося значения, соответствующего постоянному току; tг моменты времени, при которых измеряют сигналы переходных процессов через равные интервалы времени At на протяжении всей паузы после выключения тока;
- мгновенные значения первых и вто рых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени ^0 пропускания тока в дипольном источнике при его прохождении по первому параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=—b)oτ его начала [(x=-L),(y=—b)] до точки с координатами [(x=0), (y=-b)];
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени ^0 пропускания тока в диполь- ном источнике при его прохождении по первому параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=—b) от точки с координатами [(x=0), (y—~b)] до конца этого τφoфшя[(x=+L),(y=—b)];
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени t0 пропускания тока в диполь- ном источнике при его прохождении по второму параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=+b) от точки с координатами [(x=+L), (y=+by\ до точки с координатами [(•^:=O),(y=+b)];
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени ^0 пропускания тока в диполь- ном источнике при его прохождении по второму параллельному относи- тельно измерительного профилю с ординатой (y=+b) от точки с координатами [(x~0),(y=+b)] до точки с координатами [(x=-L), (γ=+b)];
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов переходных процессов и первой сегментарной, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени At при выбранном методом итераций расстоянии [(x=—ά),(yz=-b)] между дипольным источником и точкой зондирования до его подхода к этой точке;
^U MxШyl\I лв(+a,— D)J1I _ мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов переходных процессов и первой сегментарной, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени Δ£ при выбранном методом итераций расстоянии [(x=+a),(y=-b)] между дипольным источником и точкой зондирования после его отхода от этой точки;
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов переходных процессов и первой сегментарной, измеренные в точке зонди- рования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени At при выбранном методом итераций расстоянии [(x=+ά),(y=+b)] между дипольным источником и точкой зондирования до его подхода к этой точке;
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов переходных процессов и первой сегментарной, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени At при выбранном методом итераций расстоянии [(x==—ά),(y=+b)] между дипольным источником и точкой зондирования после его отхода от этой точки.
2. Способ морской геоэлектроразведки, при котором по оси профиля зондирования возбуждают электромагнитное поле в толще исследуемой среды, пропуская через неё периодические прямоугольные импульсы тока с паузами после каждого из них при помощи проходящего вдоль профиля горизонтального дипольного электрического источника; и в каждой точке зондирования на протяжении каждой паузы после выключения тока измеряют с постоянным интервалом времени At последовательность мгновенных значений первых и вторых осевых или ортогональных относительно оси профиля разностей электрических потенциалов переходных процессов, при этом обеспечивают условие равенства нулю результирующей ортогональной или осевой разностей электрических потенциалов; формируют интерпретируемые параметры и, используя их и дифференциальное уравнение математической физики для напряженности электриче- ского поля дипольного источника в электрохимически поляризующейся проводящей среде где
V - оператор Лапласа,
E(iбУ) - напряженность электрического поля дипольного источника, выраженная в уравнении для случая гармонического изменения величины электрического поля по времени, σ(ιωσoητ) - частотно-зависимая электропроводность элементов среды, σ0 - электропроводность элементов среды без учета влияния вызванной поляризации, η - коэффициент их вызванной поляризации, т - постоянная времени спада разности потенциалов вызванной поляризации; решают математическую обратную задачу, определяя присущие каждому элементу среды три электрофизических параметра: удельную электропроводность σ0 , вызванную поляризацию η и постоянную времени спада разности потенциалов вызванной поляризации T; и строят три временных разреза по этим параметрам; отличающийся тем, что прокладывают три параллельных профиля, средний из которых является измерительным и проходит через зафиксированную на морском дне точку зондирования, где размещают пять измерительных электродов: один в центре и равноудаленно от него четыре по обеим осям координат, там же размещают два измерителя для измерения вторых осевой и ортогональной разностей электрических потенциалов и три измерителя для измерения первых: осевой, ортогональной и одной любой из четырех воз- можных сегментарной между двумя ближайшими внешними измерительными электродами разностей электрических потенциалов; в пределах каждого периода «импyльc- пayзa» проводят геометрическое зондирование при включенном токе и зондирование на переходных процессах на протяжении паузы после выключения тока, при этом измерения в каждой фиксированной на измерительном профиле точке зондирования осуществляют при прохождении горизонтального дипольного источника в придонной зоне по первому профилю, параллельному измерительному и сдвинутому относительно него в ортогональном направлении по оси у на расстояние (y=~b), посылая токовые импульсы в исследуемую среду при всех его положениях от точки с координатами [(x=—L), (y=—b)] до точки с координатами [(x=+L), (y=—b)], затем дипольный источник разворачивают и переводят на второй параллельный профиль, сдвинутый относительно измерительного в противоположную сторону по оси у на расстояние (y=+b), и продолжают измерение при его движении в обратном направлении от точки с координатами [(x=+L), (γ=+b)] до точки с координатами [(x=—L), (γ=+b)]; на основе измеренных разностей обеспечивают при геометрическом зондировании поддержание равенства нулю результирующих первых разностей электрических потенциалов: осевой, ортогональной и одной любой из четырех возможных сегментарной между двумя ближайшими внешними измерительными электродами, и определяют независимый от силы тока источника и горизонтальной компоненты плотности тока (/*=0 и Jy=O) в точке зондирования на основе геометрического зондировании при всех положениях дипольного источника интерпретируемый параметр
и независимый от силы тока дипольного источника и ортогональной горизонтальной составляющей плотности токауV в точке зондирования на основе зондирования на переходных процессах при равенстве нулю результирующей первой ортогональной разности электрических потенциалов при выбранных методом итераций наиболее информативных разносах с координатами дипольного источника [(x--a),(y=-b)] и [(x=+a), (y=+b)] из всех прозондированных другой интерпретируемый параметр
где - коэффициенты фокусировки при геометрическом зондировании, обеспечивающие поддержание равенства нулю всех трех результирующих первых разностей электрических потенциалов в каждой точке зондирования в период импульса тока на всех геометрических разносах, определяемые из системы трех уравнений [ ] [ ]
- коэффициент фокусировки при зондировании на переходных процессах, обеспечивающий равенство нулю результирующей первой ортогональной разности электрических потенциалов в каждой точке зондирования в паузе тока на всех временах переходных процессов, определяемый по формуле
^0 - момент времени при пропускании токового импульса, когда электрическое поле переходных процессов не отличается от своего установившегося значения, соответствующего постоянному току; tj - моменты времени, при которых измеряют сигналы переходных процессов через равные интервалы времени Δ£ на протяжении всей паузы после выключения тока;
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени ^0 пропускания тока в дипольном источнике при его прохождении по первому параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=~b)oτ его начала [(x=-L),(y=-b)] до точки с координатами [(x=0), (y=-b)]; - мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени t0 пропускания тока в диполь- ном источнике при его прохождении по первому параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=~b) от точки с координатами [(л:=0), (y=-b)] до конца этого пpoфиля[(x=+Z),(y=-&)];
- мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени tQ пропускания тока в диполь- ном источнике при его прохождении по второму параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=+b) от точки с координатами [(x=+L), (y=+b)] до точки с координатами [(x=0),(y~+b)];
мгновенные значения первых и вторых осевых и ортогональных разностей электрических потенциалов и первой сегментарной, измеренные при времени ^0 пропускания тока в диполь- ном источнике при его прохождении по второму параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=+b) от точки с координатами [(x~0),(y=+b)] до точки с координатами [(x=-L), (y=+b)]; - мгновенные зна¬ чения первой и второй ортогональных разностей электрических потенциалов переходных процессов, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени At при выбранном методом итераций расстоянии [(x=-a),(y--b)] между дипольным источником и точкой зондирования до его подхода к этой точке; мгновенные значения первой и второй ортогональных разностей электрических потенциалов переходных процессов, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени At при выбранном методом итераций расстоянии [(x=+ά),(y=:+by] между дипольным источником и точкой зондирования до его подхода к этой точке.
3 . Способ морской геоэлектроразведки, при котором по оси профиля зондирования возбуждают электромагнитное поле в толще исследуемой среды, пропуская через неё периодические прямоугольные импульсы тока с паузами после каждого из них при помощи проходящего вдоль профиля горизонтального дипольного электрического источника; и в каждой точке зондирования на протяжении каждой паузы после выключения тока измеряют с постоянным интервалом времени At последовательность мгновенных значений первой и второй осевых разностей электрических потенциалов переходных процессов, при этом обеспечивают условие равенства нулю результирующей осевой разности электрических потенциалов; формируют интерпретируемые параметры и, используя их и дифференциальное уравнение математической физики для напряженности электрического поля дипольного источника в электрохимически поляризующейся проводящей среде где
V 2 - оператор Лапласа,
E(iй?) - напряженность электрического поля дипольного источника, выраженная в уравнении для случая гармонического изменения величины электрического поля по времени, σ(ιωσ0 ητ) - частотно-зависимая электропроводность элементов среды, σ0 - электропроводность элементов среды без учета влияния вызванной поляризации, η - коэффициент их вызванной поляризации, τ - постоянная времени спада разности потенциалов вызванной поляризации; решают математическую обратную задачу, определяя присущие каждому элементу среды три электрофизических параметра: удельную электропроводность σ0 , вызванную поляризацию η и постоянную времени спада разности потенциалов вызванной поляризации T; и строят три временных разреза по этим параметрам; отличающийся тем, что прокладывают два параллельных профиля, один из которых является измерительным и проходит через зафиксированную на морском дне точку зондирования, где размещают три измерительных электрода: один в центре и равноудаленно от него два вдоль оси профиля, и там же или на поверхности моря размещают два измерителя для измерения первой и второй осевых разностей электрических потенциалов; в пределах каждого периода «импyльc- пayзa» проводят геометрическое зондирование при включенном токе и зондирование на переходных процессах на протяжении паузы после выключения тока, при этом измерения в каждой фиксированной на измерительном профиле точке зондирования осуществляют при прохождении горизонтального дипольного источника в придонной зоне по другому профилю, параллельному измерительному и сдвинутому относительно него в ортогональном направлении по оси у на расстояние (y=—b), посылая токовые импульсы в исследуемую среду при всех его положениях от точки с координатами [(x=-L), (y=—b)] до точки с координатами на основе измеренных разностей обеспечивают поддержание равенства нулю результирующей первой осевой разности электрических потенциалов и определяют два независимых от силы тока источника и осевой компоненты плотности тока в точке зондирования интерпретируемых параметра: один Px(t0) на основе геометрического зондирования при всех разносах зондирующей установки от вычисляемый по формуле
и другой Px(tt) на основе зондирования на переходных процессах при выбранном методом итераций наиболее информативном разносе [(x= ± а), (y=~^)] из всех прозондированных, вычисляемый по формуле
где kx (t0) - коэффициент фокусировки при геометрическом зондировании, обеспечивающий равенство нулю результирующей осевой разности электрических потенциалов в каждой точке зондирования в период импульса тока на всех геометрических разносах, определяемый по формуле kx(tj)- коэффициент фокусировки при зондировании на переходных процессах, обеспечивающий равенство нулю результирующей осевой разности электрических потенциалов в каждой точке зондирования в паузе тока на всех временах переходных процессов, определяемый по формуле Z0 - момент времени при пропускании токового импульса, когда электрическое поле переходных процессов не отличается от своего установившегося значения, соответствующего постоянному току; t/ - моменты времени, при которых измеряют сигналы переходных процессов через равные интервалы времени At на протяжении всей паузы после выключения тока; мгновен ные значения первой и второй осевых разностей электрических потенциалов, измеренные при времени t0 пропускания тока в дипольном источнике при его прохождении по параллельному относительно измерительного профилю с ординатой y=~Ъ от его начала [(x=-L),(y=-b)] до точки с координатами [(X=O), (y=-b)]; мгновен ные значения первой и второй осевых разностей электрических потенциалов, измеренные при времени t0 пропускания тока в дипольном источнике при его прохождении по параллельному относительно измерительного профилю с ординатой (y=~b) от точки с координатами [(x=0), (y=—b)] до конца этого пpoфиля[(x=+Z),(y=-Z?)];
- мгновен ные значения первой и второй осевых разностей электрических потен- циалов переходных процессов, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени At при выбранном методом итераций расстоянии [(x=~cή,(y=—b)] между дипольным источником и точкой зондирования до его подхода к этой точке; - мгновен- ные значения первой и второй осевых разностей электрических потенциалов переходных процессов, измеренные в точке зондирования на всем протяжении паузы тока через равные интервалы времени At при выбранном методом итераций расстоянии [(x=+a),(y=-by] между дипольным источником и точкой зондирования после его отхода от этой точки.
4. Способ морской геоэлектроразведки по п. 1, 2 и 3, отличающийся тем, что расстояние L равно шести километрам и более, расстояние а равно одному километру и более, а расстояние b равно двумста метрам и более.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007141577/28A RU2351958C1 (ru) | 2007-11-12 | 2007-11-12 | Способ морской геоэлектроразведки с фокусировкой электрического тока (варианты) |
RU2007141577 | 2007-11-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2009064213A1 true WO2009064213A1 (fr) | 2009-05-22 |
Family
ID=40638926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/RU2008/000137 WO2009064213A1 (fr) | 2007-11-12 | 2008-03-11 | Procédé de prospection électrique marine à focalisation de courant électrique (et variantes) |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2351958C1 (ru) |
WO (1) | WO2009064213A1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114153006A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-03-08 | 中国冶金地质总局地球物理勘查院 | 一种全向视电导率示踪勘探方法 |
US20220137249A1 (en) * | 2019-02-26 | 2022-05-05 | Obschestvo S Ogranichennoj Otvetstvennostju "Nauchno-Tehnichesakaja Kompanija Zavet-Geo" | Method of prospecting for three-dimensional bodies using geoelectric tm-polarization techniques |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2408036C1 (ru) * | 2009-12-07 | 2010-12-27 | Екатерина Николаевна Рыхлинская | Способ морской геоэлектроразведки с фокусировкой электрического тока |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4617518A (en) * | 1983-11-21 | 1986-10-14 | Exxon Production Research Co. | Method and apparatus for offshore electromagnetic sounding utilizing wavelength effects to determine optimum source and detector positions |
RU53460U1 (ru) * | 2005-12-15 | 2006-05-10 | Евгений Дмитриевич ЛИСИЦЫН | Исследовательский комплекс для морской электроразведки нефтегазовых месторождений |
RU2284555C1 (ru) * | 2005-06-01 | 2006-09-27 | Николай Иванович РЫХЛИНСКИЙ | Способ морской геоэлектроразведки с фокусировкой электрического тока (варианты) |
US7126338B2 (en) * | 2001-12-07 | 2006-10-24 | Statoil Asa | Electromagnetic surveying for hydrocarbon reservoirs |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2069375C1 (ru) * | 1993-02-09 | 1996-11-20 | Центральная геофизическая экспедиция | Способ морской электроразведки |
RU2236028C1 (ru) * | 2003-10-07 | 2004-09-10 | РЫХЛИНСКИЙ Николай Иванович | Способ морской геоэлектроразведки (варианты) |
-
2007
- 2007-11-12 RU RU2007141577/28A patent/RU2351958C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2008
- 2008-03-11 WO PCT/RU2008/000137 patent/WO2009064213A1/ru active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4617518A (en) * | 1983-11-21 | 1986-10-14 | Exxon Production Research Co. | Method and apparatus for offshore electromagnetic sounding utilizing wavelength effects to determine optimum source and detector positions |
US7126338B2 (en) * | 2001-12-07 | 2006-10-24 | Statoil Asa | Electromagnetic surveying for hydrocarbon reservoirs |
RU2284555C1 (ru) * | 2005-06-01 | 2006-09-27 | Николай Иванович РЫХЛИНСКИЙ | Способ морской геоэлектроразведки с фокусировкой электрического тока (варианты) |
RU53460U1 (ru) * | 2005-12-15 | 2006-05-10 | Евгений Дмитриевич ЛИСИЦЫН | Исследовательский комплекс для морской электроразведки нефтегазовых месторождений |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220137249A1 (en) * | 2019-02-26 | 2022-05-05 | Obschestvo S Ogranichennoj Otvetstvennostju "Nauchno-Tehnichesakaja Kompanija Zavet-Geo" | Method of prospecting for three-dimensional bodies using geoelectric tm-polarization techniques |
US12123997B2 (en) * | 2019-02-26 | 2024-10-22 | Obschestvo S Ogranichennoj Otvetstvennostju “Nauchno-Tehnichesakaja Kompanija Zavet-Geo” | Method of prospecting for three-dimensional bodies using geoelectric TM-polarization techniques |
CN114153006A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-03-08 | 中国冶金地质总局地球物理勘查院 | 一种全向视电导率示踪勘探方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2351958C1 (ru) | 2009-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8762062B2 (en) | Method for marine geoelectrical exploration with electrical current focusing | |
CN101520517B (zh) | 一种能准确评价碎屑岩盆地含油气目标的方法 | |
US7737699B2 (en) | Method of marine electromagnetic survey using focusing electric current | |
Binley et al. | DC resistivity and induced polarization methods | |
US7023213B2 (en) | Subsurface conductivity imaging systems and methods | |
RU2236028C1 (ru) | Способ морской геоэлектроразведки (варианты) | |
Manzella | Geophysical methods in geothermal exploration | |
RU2733095C2 (ru) | Способ поиска трехмерных объектов методами геоэлектрики тм-поляризации | |
EP2230534A1 (en) | Method for determining resistivity anistropy from earth electromagnetic responses | |
CN105204073A (zh) | 一种张量视电导率测量方法 | |
RU2235347C1 (ru) | Способ геоэлектроразведки (варианты) | |
WO2009064213A1 (fr) | Procédé de prospection électrique marine à focalisation de courant électrique (et variantes) | |
Olowofela et al. | Measuring the electrical resistivity of the earth using a fabricated resistivity meter | |
Barsukov et al. | New interpretation of the reduction phenomenon in the electrical resistivity of rock masses before local earthquakes | |
Kirsch et al. | Geoelectrical methods | |
RU2676396C1 (ru) | Способ электроразведки для изучения трехмерных геологических структур | |
RU2721475C1 (ru) | Способ прямого поиска углеводородов методами геоэлектрики | |
RU2231089C1 (ru) | Способ геоэлектроразведки (варианты) | |
RU2657366C2 (ru) | Способ поисков месторождений углеводородов на шельфе | |
RU2408036C1 (ru) | Способ морской геоэлектроразведки с фокусировкой электрического тока | |
GB2410090A (en) | Subsurface conductivity imaging methods | |
EP3156827A1 (en) | Method and apparatus for marine electrical exploration | |
RU2279106C1 (ru) | Способ геоэлектроразведки с фокусировкой электрического тока (варианты) | |
RU2446417C2 (ru) | Способ пространственной частотно-временной геоэлектроразведки (ftem-3d) | |
RU2557675C2 (ru) | Способ морской геоэлектроразведки и исследовательский комплекс для его осуществления |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 08767006 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 08767006 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |