Электромагнитные геометрические зондирования с донными косами при поисках углеводородов на мелководье

• Автор: Маловичко, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 25.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Современное состояние морской электроразведки
с контролируемым источником
1.1 Геоэлектрическая модель залежи углеводородов
1.2 Обзор методов морской электроразведки
1.3 Выводы к главе
Глава 2. Геометрическое зондирование на мелководье
2.1 Аппаратура и методика полевых измерений на мелководье
2.1.1 Общие замечания
2.1.2 Методика полевых измерений
2.1.3 Система приёма
2.1.4 Система возбуждения
2.2 Физико-математические основы
2.2.1 Основные уравнения
2.2.2 Асимптотическое поведение поля
2.2.3 Проблема «воздушной волны»
2.2.4 Влияние конечной глубины моря
2.2.5 Кажущееся удельное сопротивление
2.2.6 ТЕ и ТМ моды поля
2.3 Прямые о обратные задачи
2.4 Моделирование
2.5 Выводы к главе
Глава 3. Обработка полевых материалов
3.1 Шумы в первичных данных
3.2 Оценка достижимого шумового порога
3.3 Алгоритм обработки первичных данных
3.4 Выводы к главе
Г лава 4. Интерпретация полевых данных
4.1 Геолого-географическая характеристика участка работ
4.2 Система наблюдения
4.3 Анализ первичных данных
4.4 Опорная геоэлектрическая модель
4.5 10 инверсия
4.6 2,50 прямая и обратная задачи
4.7 Результаты 20 инверсии
4.8 Выводы к главе
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Первое применение морской электроразведки для поиска нефти и газа относится к началу XX в (Schlumberger, Schiumberger and Leonardon, 1934). В Советском Союзе первые морские электроразведочные работы с искусственным источником в варианте симметричного профилирования были проведены в 1931-1937 гг. (Морские геофизические исследования. Маловицкий [и др.], 1977).
В 1950-х гг. внедрены методы непрерывного осевого диполыюго зондирования (НДОЗ), непрерывного профилирования (НГТ), разрабатывались методы зондирования становлением магнитного поля по методике кругового зондирования (ЗСМ) и вызванной поляризации (ВП) (там же). В 60-70-х гг силами НИИГА проводились морские электроразведочные работы в Азовском, Каспийском, Чёрном, Балтийском морях. Технически все они были основаны на применении кабельных буксируемых систем. Работы этого периода характеризовались низким уровнем аппаратного обеспечения: использование неспециализированных судов приводило к чрезмерно высокой скорости движения (5-8 узлов), отсутствовали средства точного позиционирования, запись проводилась аналоговыми способами с последующей ручной интерпретацией.
С 1970-х гг. осуществляется переход на цифровую регистрацию, а позже — на цифровую обработку измерений. С конца 1970-х и до 1990-х в ПГО «Севморгеология» интенсивно развивается морская технология зондирования становлением поля (ЗС) с буксируемыми линейными диполями, которая получила название Аппаратно-Методический Электроразведочный Комплекс (АМЭК) (Вишняков и др., 1983). Основной задачей комплекса являлся поиск УВ.
Кроме морских зондирований с искусственным источником разрабатывалась аппаратура и методика измерений естественного электромагнитного поля Земли (Сочельников, 1979; Ваньян и Шиловский, 1983; Бердичевский, Жданова и Жданов, 1989). Успешно развивались инженерные приложения электроразведки на акваториях, например (Рыбакин, 1986; Модин, 2010) и др.
В целом в СССР морская электроразведка с контролируемым источником развивалась очень активно, в том числе производственными организациями, и большая часть таких исследований была так или иначе связана с поиском УВ.
Резкое сокращение финансирование научно-исследовательских программ в конце 1990-ххгг. совпало с мировым бумом морских электроразведочных методов. В это время в России начинается процесс коммерциализации существующих наработок и создание новых коммерческих методик морских электромагнитных измерений. В целом для отечественной

морской электроразведки вплоть до настоящего времени характерно использование кабельных измерительных систем, измерений во временной области и применение ВП. Эти особенности связаны с тем, что Россия обладает огромными площадями перспективного мелководного шельфа на континентальной окраине и во внутренних морях.
В мировом контексте поворотными точками в развитии морских методов электрической разведки принято считать конец 1970-х и конец 1990-х годов XX века (Constable and Srnka, 2007). В конце 1970-х годов американским военным для создания радиосвязи с подводными лодками понадобилось оценить сопротивление океанической литосферы. При финансовой поддержке военных ведомств в Океанографическом институте Скриппса в США начинается разработка технологии зондирования, получившей название Controlled-Source Electromagnetics (CSEM) (Сох, 1980). Этот метод оказал огромное влияние на морскую электроразведку. Вплоть до конца 1980-х годов исследования электрических свойств литосферы, выполняемые западными исследователями, проводились академическими группами в рамках опытнометодических проектов. В 1980-х гг. в компании Exxon изучаются возможности электроразведки применительно поисках УВ (Patent US 4617518А, 1986). Начало массового коммерческого применения метода относиться к концу 1990-х гг, когда на фоне повышения цен на углеводороды и начала бурения глубоководных частей Мексиканского залива нефтяные компании начали вкладывать деньги в развитие теории, аппаратуры и методики CSEM. С этого времени начинается промышленное применение электроразведки в нефтегазовой индустрии, а CSEM становиться лидирующим электроразведочным методом. После мирового экономического кризиса, разразившегося в 2008 г., происходит корректировка завышенных ожиданий по отношению к морской электроразведке (Constable, 2010).
В данной работе рассматриваются мелководные зондирования на нескольких фиксированных частотах в узком частотном диапазоне (ок. 0,0625 Гц-1 Гц), выполняемые в широком диапазоне разносов (0,5-15 км) с возбуждением поверхностной горизонтальной электрической линией (ГЭЛ) и регистрацией сигналов донными приёмными линиями (косами). В отечественной литературе нет устоявшихся терминов для таких измерений, поэтому далее приведено краткое рассмотрение этого вопроса.
В настоящей работе этот тип измерений, вслед за (Ваньян, 1997), называется геометрическими зондированиями. В подобных измерениях основную роль играет гальваническая составляющая ЭМ поля, а главным зондирующим фактором является расстояние между источником и приёмником. В некоторых работах такие измерения называются дистанционными зондированиями (Светов, 1973).
Рассматриваемые установки имею сходство с установками дипольных зондирований (ДЗ): дипольно-осевого (ДОЗ), дипольно-азимутального (ДАЗ), дипольно-экваториального

В качестве токовых и балластных электродов используются массивные графитовые трубы длиной ок. 2 м. Они относительно медленно разрушаются при пропускании больших токов. Во время буксировки тяжёлые электроды полностью находятся в воде. В рассматриваемых работах применяются разнополярные прямоугольные импульсы тока, разделённые паузами. Такая форма тока используется потому, что параллельно с геометрическими зондированиями выполняется измерение становления поля в паузах между импульсами. Такая форма тока делает необходимым использование балластного устройства, на которое подаётся нагрузка во время токовой паузы. Балласт представляет собой два близкорасположенных встречных диполя, и находиться в воде за кормой судна.
В качестве энергетической установки используются судовой генератор. При выполнении измерений на маломерных судах часто возникает необходимость использовать внешний дизель-генератор. Аппаратура генераторного комплекса обеспечивает формирование импульсов тока заданной формы, синхронизацию фронтов импульсов с сигналами точного времени системы GPS и запись с частотой 1 00 Гц значений тока в питающей линии. Сила тока, который можно пропустить через морскую воду в большой степени зависит от солёности воды. Так, во время работ на Каспийском море, где УЭС воды менялось в пределах 0.4-Ю.8 Ом-м, значения силы тока изменялось от 300 А до 500 А. Такая сила тока при длине АВ равной 400-^500 м создаёт момент 120-250 кАм. Фрагмент записи тока приведён на рисунке 2.6. В данном случае биения в начале каждого импульса связаны с особенностями судового генератора.
Рисунок 2.6. Фрагмент записи тока (Каспийское море, УЭС воды 0.6 Ом-м).
Позиционирование питающей линии осуществляется GPS-приёмниками, закреплёнными на буях, которые закреплены на питающей линии вблизи питающих электродов (рисунок 2.7). На рисунке 2.7 приведена запись 5 GPS приёмников, буксируемых в приёмной косе во время полевых работ в Чёрном море в 2011 г (по два приёмника у каждого питающего электрода плюс