Сейсмо-электрическая система поиска углеводородов Российский патент 2025 года по МПК G01V11/00 G01V1/00 

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для прямых поисков углеводородов как на суше, так и на море.

Известны классические методы поиска углеводородов возбуждением георазряда сейсмическими ударами невзрывных источников или путем взрыва и регистрации отраженных от продуктивного пласта сейсмических сигналов, снимаемых с сейсмопроводников, развертываемых вдоль профиля наблюдений (Бондарев «Сейсморазведка»).

Недостатком этого метода является недостаточная вероятность обнаружения продуктивных месторождений на фоне геологических помех, связанных с неоднородностями георазреза.

Известен способ прямых поисков углеводородов сейсмо-электрическим методом путем воздействия на геологический разряд сейсмическими ударами с использованием взрыва, либо искусственным источником сейсмических волн и одновременной регистрацией отраженных от продуктивного пласта сигналов сейсмических и электрических полей [US №7330790, опубл. 12.02. 2008]. Способ прошел успешную проверку в морских условиях и позволил повысить вероятность поиска продуктивных залежей углеводородов в 4 раза, по сравнению с классическим сейсмическим методом.

Существенным недостатком этого способа является необходимость дополнительной подсветки георазреза искусственным электрическим полем, что в условиях использования на суше существенно осложняет проведение работ в сложных горно-таежных местностях из-за необходимости развертывания длинной заземленной питающей электрической линии и использования мощного источника тока, существенно осложняющих доставку оборудования, снижающих производительность работ и их стоимость.

Известен электро-сейсмический метод регистрации электромагнитных и сейсмических сигналов, генерируемых дипольным источником [US №4904942, опубл. 27.02.1990], предлагающий использовать для возбуждения флюидов углеводородов поверхностным источником сейсмических волн без дополнительной подсветки электрическим полем. Однако этот метод не предполагает одновременную работу сейсмическим методом, что снижает эффективность поиска.

Известен способ поиска георазведки углеводорода сейсмо-электрическим методом путем возбуждения георазреза ударами искусственных импульсных невзрывных источников сейсмических волн и одновременной регистрацией функции взаимной корреляции отраженных сейсмических и электрических сигналов без использования для возбуждения дополнительных источников электрического поля [RU №2685577, опубл. 18.07.2018].

Недостатком этого способа является необходимость развертывания вдоль профиля наблюдений дополнительной приемной линии, связывающие точку наблюдения с датчиками электрического поля, что усложняет аппаратный поисковой комплекс.

Техническим результатом изобретения является повышение вероятности обнаружения продуктивного пласта, снижения трудозатрат за счёт одновременного использования одной и той же сейсмической косы, обеспечение работы как в летнее, так и в зимнее время, применение магнитоприемников вместо заземленных электрических диполей.

Поскольку число приемных датчиков электромагнитного поля, развертываемых вдоль профиля наблюдения, существенно меньше числа сейсмоприемников, в частности по опыту работ, на километр профиля достаточно 5-10 электрических датчиков, а сейсмических датчиков в зависимости от методов наблюдения в 10-20 раз больше, то предложена сейсмо-электрическая система поиска углеводородов, заключающаяся в возбуждении георазреза импульсным невзрывным источником сейсмических волн, развертыванием вдоль профиля наблюдений сейсмической косы с сейсмоприемниками, отличающаяся тем, что к сейсмической косе через 100-200 метров подключают датчики электромагнитного поля, обеспечивающие одновременный прием на одну и туже косу сейсмических и электромагнитных сигналов, подключаемые к сейсмостанции, позволяющие решать задачу поиска комплексом сейсмического и сейсмо-электрического методов.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена структурная схема реализации заявляемого способа.

Схема установки включает: импульсный невзрывной источник сейсмических ударов 1; сейсмостанция 2; сейсмическая коса 3; сейсмоприемники 4; электрические или магнитные приемные диполи 5; продуктивный пласт 6; направление возбуждающей сейсмической волны 7; направление отраженных сейсмических сигналов 8; силовые линии электрического поля сейсмо-электрического эффекта 9; электрический диполь, эквивалентный генератору сейсмо-электрического эффекта 10; L1 - общая длина профиля наблюдений; L2 - разное между электромагнитными датчиками; Е1 - ЭДС эквивалентного сейсмо-электрическому эффекту электрического диполя; Е2, Н2 - напряженности электрического и магнитного поля сейсмо-электрического эффекта вблизи поверхности Земли.

Установка позволяет одновременно регистрировать одной и той же сейсмостанцией отраженные от пласта сейсмические S(t) и электромагнитные сигналы E(t), что существенно улучшает вероятность обнаружения углеводородных залежей промышленного масштаба.

Реализация предложенного способа производится следующим путем:

после установки сейсмоисточника 1, соединенного для синхронизации с сейсмостанцией 2 и разветвлением сейсмической косы 3 с подсоединением к ней сейсмоприемников 4, через расстояние 100-200 м, соответствующего размеру аномального электрического поля эквивалентного диполь 10, устанавливают заземленные на концах приемных электрических диполи, либо магнитоприемники 5, запускают в работу импульсный невзрывной источник 1 и сейсмостанцию 2.

Сейсмостанция записывает в свою память отраженные сейсмические S(t) и электрические сигналы E(t). Ее арифметическое устройство производит обработку сейсмических сигналов традиционным для сесморазведки методом и строит сейсмический разряд. Периодические сигналы электрического поля E(t) с электромагнитных датчиков 5, после запоминания и усреднения нескольких ударов источника, подают в сейсмостанцию вычисляющий коэффициент взаимной корреляции между электрическим и сейсмическими сигналами от сейсмоприемника, ближайшего к точкам установки электрических или магнитных приемных диполей.

В памяти сейсмостанции запоминается коэффициент взаимной корреляции

где: T - период наблюдения, i - номер электромагнитного датчика.

После регистрации в памяти сейсмостанции коэффициентов взаимной корреляции Ri(0), строится сейсмо-электрический разрез.

Недостатком датчиков электрического поля является необходимость применения заземления, исключающих работу в земных условиях. По этой причине в заявке предложено использовать магнитоприемники, в частности, в виде индукционных датчиков.

В случае использования в косе цифровых трехканальных сейсмоприемников, в один из каналов вместо сеймодатчика включается электрический либо магнитный датчик в зависимости от погодных условий. При этом магнитный датчик не требует развёртывания заземленной приемной линии и может работать как летом, так и зимой.

По опыту работы для приема электрических сигналов уровнем 1 мкв достаточно иметь длину электрического диполя порядка 100 м, с учётом того, что напряженность поля электрических токов в диапазоне частот сейсмических сигналов 0,1-20 Гц обычно не превышает 1 мкв/м.

Для приема переменного магнитного поля сейсмо-электрического эффекта, оценим необходимую эффективную площадь магнитоприемника с помощью формулы:

где: f - рабочая частота; Uвх - минимальный уровень сигнала на входе магнитоприемника; - магнитная проницаемость воздуха; H - среднеквадратичное значение амплитуды магнитного поля сейсмо-электрического сигнала вычисляемое как:

Здесь: - напряженность поля шумов теллурического поля, оцениваемое как минимальная чувствительность электрического датчика.

W - волновое сопротивление подстилающего слоя у поверхности Земли;

- длина волны электромагнитного поля в георазрезе;

- скорость электромагнитной волны в подстилающем грунте;

- его диэлектрическая проницаемость и электропроводность.

Для численных оценок используем параметры:

Подстановка в (2) даст

Такую эффективную площадь индукционного магнитоприемника не сложно получать с помощью катушки, намотанной на ферритовый или пермаллоевый сердечник массой около 5 кг.

Поскольку сейсмо-электрический способ относится к методам прямых поисков углеводородов, то одновременное использование двух эффектов (сейсмического и сейсмо-электрического) позволяет повысить вероятность обнаружения промышленных залежей углеводородов сложных геолого-геофизических условиях.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для прямых поисков углеводородов как на суше, так и на море. Предложена сейсмо-электрическая система поиска углеводородов, включающая импульсный невзрывной источник сейсмических волн для возбуждения георазреза, соединенный с сейсмостанцией, сейсмическую косу с сейсмоприемниками, развертываемую вдоль профиля наблюдений, соединенную с сейсмостанцией. Сейсмическая коса также включает датчики электромагнитного поля, подключаемые к сейсмостанции, при этом сейсмическая коса выполнена с возможностью одновременного приема сейсмических и электромагнитных сигналов, генерируемых импульсным невзрывным источником сейсмических волн. Датчики электромагнитного поля расположены в сейсмической косе на расстоянии через 100-200 метров друг от друга, соответствующем размеру электрического поля эквивалентного диполя. Технический результат - повышение вероятности обнаружения продуктивного пласта. 1 ил.

Сейсмо-электрическая система поиска углеводородов, включающая импульсный невзрывной источник сейсмических волн для возбуждения георазреза, соединенный с сейсмостанцией, сейсмическую косу с сейсмоприемниками, развертываемую вдоль профиля наблюдений, соединенную с сейсмостанцией, причем сейсмическая коса также включает датчики электромагнитного поля, подключаемые к сейсмостанции, при этом сейсмическая коса выполнена с возможностью одновременного приема сейсмических и электромагнитных сигналов, генерируемых импульсным невзрывным источником сейсмических волн, причем датчики электромагнитного поля расположены в сейсмической косе на расстоянии через 100-200 метров друг от друга, соответствующем размеру электрического поля эквивалентного диполя.