СПОСОБ МОРСКОЙ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ Российский патент 1996 года по МПК G01V3/06 

Изобретение относится к морской электроразведке и может быть использовано для изучения строения осадочного чехла с целью прогноза нефтегазоносности акваторий арктических морей, покрытых паковыми льдами.

Известен способ геоэлектроразведки [1] включающий дифференциально-нормированные измерения, в котором определяют становление отношения второй разности электрического потенциала к первой на оси возбуждающей установки.

Известен способ морской геоэлектроразведки [2] включающий возбуждение электромагнитного поля импульсами тока прямоугольной формы и измерение в промежутках вторичного электрического поля двумя осевыми приемными установками на фиксированных разностях, в котором определяют раздельно величину поля становления и вызванной поляризации для геоэлектроразведки месторождений полезных ископаемых.

Недостатками способов [1] и [2] являются: 1) невозможность применения их в условиях паковых льдов. Даже наличие впереди идущего ледокола не позволит реализовать способ, т.к. разбиваемые льдины могут повредить корпус геофизического судна или привести к обрыву возбуждающей или приемной установки; 2) применяемые в этих способах горизонтально ориентированное возбуждение и прием сигнала менее чувствительны к изменениям слоистой среды, чем вертикально ориентированные.

Решаемая задача обеспечение электроразведки для прогноза нефтегазоносности акваторий арктических морей, покрытых паковыми льдами, и повышение точности электроразведки на основе вертикально ориентированных датчиков возбуждения и измерения сигнала.

Для решения задачи возбуждающие и приемные установки размещают вертикально в водном слое под льдиной и фиксируют их на дрейфующей льдине, причем приемные установки устанавливают в двух перпендикулярных направлениях Х и Y, а возбуждающую установку размещают в вершине угла этих направлений. Перемещение установок происходит за счет дрейфа льдины, при этом из-за одинаковой скорости движения льдины и нижележащей толщи воды датчики постоянно находятся в вертикальном положении. Возбуждается электрическое поле путем воздействия периодическими знакопеременными импульсами тока с паузами на вертикальную электрическую линию. В паузах измеряется становление во времени первых и вторых разностей электрического потенциала в вертикальном направлении. По данным этих измерений формируется дифференциально-нормированный параметр.

где (ΔUz)_I и (ΔUz)_II вертикальные разности электрического потенциала в дальней и ближней относительно возбуждающего диполя измерительных линиях;
ΔUz и Δ²Uz первая и вторая разности электрического потенциала;
Ez и ∂E/∂x вертикальная компонента напряженности электрического поля и ее производная в горизонтальном направлении;
t время становления.

Аномальные значения этого параметра указывают на изменение геоэлектрических свойств разреза.

Сущность способа заключается в обеспечении проведения электроразведочных измерений в акватории арктических морей, покрытых паковыми льдами, с помощью вертикально ориентированных возбуждающей и приемной установок, зафиксированных на дрейфующей льдине.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с известными показывает, что заявляемый способ отличается от известных тем, что возбуждение среды и прием сигнала осуществляются вертикально ориентированными установками. В этом случае субгоризонтальные границы среды проявляются наиболее сильно. В результате измерений формируется новый высокоразрешающий интерпретационный параметр. Следовательно, заявляемый способ соответствует критерию "новизна".

Существенное отличие предлагаемого технического решения состоит в том, что используемые вертикально ориентированные возбуждающая и приемная установки зафиксированы на дрейфующей льдине, что дает возможность осуществлять поисковые работы на акваториях морей.

Проиллюстрируем изобретение рисунками. На рис.1 показаны в плане (а) и разрезе (б) возбуждающая и измерительная установки. Плоскость XY соответствует поверхности льдины. Возбуждение среды осуществляется вертикальной двухполюсной линией AВ. Регистрация ведется вертикальными диполями M₁M₂ и M₃M₄.

На рис.2 приведены результаты математического моделирования. Расчеты выполнены для условий типичного газоконденсатного месторождения Черноморского шельфа. Верхний слой (0,2 км, 0,5 Омм) морская вода. Левый разрез не содержит залежи углеводородов. Правый разрез содержит слой (1,5 км, 5,0 Омм, η 20% ), сформированный залежью газоконденсата и перекрывающими породами, "зараженными" флюидами углеводородов. Этот слой отличается повышенным сопротивлением и наличием поляризации. Вычислялся предлагаемый параметр следующим образом.

и ранее известные

Результат расчета для времени становления, равного 2 с, показан в верхней части рисунка. Видно, что при переходе от "пустого" разреза к разрезу с залежью параметр P_z изменяется в два с лишним раза, а параметры P_x и P_y изменяются на 20 30%
Способ осуществляется следующим образом. При помощи арктической службы выбирается льдина, направление дрейфа которой примерно совпадает с направлением, по которому необходимо получить геологическую информацию. На льдине размещается базовый лагерь по образцу полярных станций. Для установки датчиков возбуждения и приема бурятся лунки в двух перпендикулярных направлениях. Расстановка по двум направлениям необходима для случая резкой смены направления дрейфа льдины или разворота ее вокруг собственной оси. В вершине угла направлений устанавливается возбуждающая линия, а на перпендикулярных лучах измерительные линии. Определяются геофизические координаты возбуждающей линии и одного из измерительных диполей. Дается команда на начало работы. В процессе работы систематически повторяют измерения геофизических координат источника и приемника. Разрез возбуждается используемым в электроразведке источником знакопеременных периодических импульсов тока силой в несколько десятков ампер (ЭРС 72 или специализированной более мощной установкой). Токовые импульсы подаются в двухполюсную линию длиной 0,1 0,5 км. Исходя из скорости дрейфа, льдины выбирают временной интервал возбуждения сигнала, который бы соответствовал смещению всей системы на определенное расстояние (например, 0,5 км). Измерения ΔUz проводят на каждой измерительной линии обоих направлений по схеме накопления (20 40 импульсов). Регистрирующая аппаратура компьютизированная цифровая электроразведочная станция типа ЦЭС. Расстояние между возбуждающей и приемной установками (разнос) выбирают равным 1 2 глубины исследования. Временной интервал регистрации выбирается таким, чтобы проявились электрические свойства всей пачки исследуемых пород. По накопленным сигналам вычисляют интерпретационный параметр

Этот параметр вычисляется в двух перпендикулярных направлениях для того, чтобы получить P_z в направлении траектории движения льдины. Области аномально низких значений параметров будут указывать на зоны, перспективные для поисков залежей углеводородов.

Использование предлагаемого способа позволит осуществить поисковые электроразведочные работы на больших акваториях морей Северного Ледовитого океана, занятых паковыми льдами, и, таким образом, получить информацию о нефтегазоперспективных участках шельфа, который в настоящее время электроразведкой не изучен.

Использование: в области морской электрической разведки. Сущность изобретения: вертикальные источники и приемники сигналов электрического поля размещают в водном слое под дрейфующей льдиной. Возбуждение и регистрация осуществляются в процессе дрейфа льдины. Из-за одинаковой скорости движения льдины и нижележащей толщи воды возбуждающее и приемное устройство постоянно находится в вертикальном положении. Возбуждают периодические знакопеременные импульсы с паузами. В паузах измеряют процесс становления вертикальной компоненты электрического поля. Интерпретационным параметром служит разность вертикальных разностей потенциалов, отнесенная к их сумме. 2 ил.

Способ морской электроразведки, включающий выполнение профилирования с фиксированным расстоянием между точками возбуждения и приема сигналов, возбуждение электрического поля в земле путем воздействия периодическими знакопеременными импульсами тока на электрическую двухполюсную установку и измерение в паузах становления во времени разностей электрического потенциала на двух приемных установках, отличающийся тем, что возбуждающие и приемные установки устанавливают в воде вертикально и фиксируют их на дрейфующей льдине, при этом приемные установки размещают в двух перпендикулярных направлениях Х и У, а возбуждающую установку размещают в вершине угла этих направлений, возбуждение и регистрацию сигнала осуществляют в процессе дрейфа льдины, по измеренным процессам становления во времени вертикальных разностей электрического потенциала определяют дифференциально-нормированные параметры по следующим выражениям:



P_z(t)cosα,
где ΔU_z и Δ²U_z первая и вторая разности электрического потенциала;
α угол между направлением вектора и направлением траектории движения льдины,
а о наличии нефтегазоперспективных зон судят по аномально низким значениям параметров