Научная статья на тему 'Применение метода зондирования становлением поля с электрическими линиями и незаземленными петлями при изучении нефтеперспективных областей'

Применение метода зондирования становлением поля с электрическими линиями и незаземленными петлями при изучении нефтеперспективных областей Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
77
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИМПУЛЬСНАЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА / СИСТЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ / ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ / GEOELECTRICAL SECTION / ВЫЗВАННАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ / INDUCED POLARIZATION / УГЛЕВОДОРОДЫ / HYDROCARBONS / ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ / ELECTRICAL CONDUCTIVITY / PULSED ELECTROPROSPECTING / CURRENT TRANSMITTING AND RECEIVING SYSTEMS

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Егоров

В настоящее время методы импульсной электроразведки приобретают все большую популярность при проэто связано с возможностью решения широкого круга геологических задач, с другой стороны недостаточной эффективностью сейсморазведочных работ, которые традиционно применяются при поисках углеводородов (УВ). Основными нефтегазопоисковыми признаками в электроразведке выступают параметры сопротивления ведении нефтегазопоисковых работ. С одной стороны, и вызванной поляризации (ВП) пород. В работе рассматриваются особенности применения метода зондирования становлением поля (ЗСБ) с гальванической и индуктивной системой возбуждения и регистрации электромагнитного поля при выделении залежей углеводородов. Проанализированы достоинства и недостатки использования заземленных электрических линий и незаземленных петель, а также некоторые аспекты применения вышеперечисленных систем наблюдений при выделении залежей УВ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Егоров

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

APPLICATION OF TRANSIENT ELECTROMAGNETIC METHOD WITH ELECTRIC LINES AND UNGROUNDED LOOPS IN EXPLORING HYDROCARBONS PROMISING AREAS

Currently methods of pulsed inductive electroprospecting become increasingly popular during the oil and gas exploration. On the one hand this is due to the possibility of a wide range of geological problems solving, on the other hand because of law efficiency of seismic surveys which are traditionally used in the search for hydrocarbons. The main features of oil and gas presence in electromagnetic exploration are the parameters of electrical resistivity and induced polarization (IP) of rocks. The paper discuses the efficiency of methods with different current transmitting and receiving systems of electromagnetic field: in the search for hydrocarbon deposits. The advantages and disadvantages of using the grounded lines and ungrounded loops as well as some aspects of the application of these methods in the allocation of hydrocarbon deposits are considered in the paper.

Текст научной работы на тему «Применение метода зондирования становлением поля с электрическими линиями и незаземленными петлями при изучении нефтеперспективных областей»

Рассмотрим пример определения объекта и параметра начисления платы за добытые полезные ископаемые в толковании Государственной налоговой службы Украины [11]. К недро-ресурсным продуктам принадлежат все виды горных пород, пригодность которых определяется государственными стандартами. Относительно, например, полученых при добыче методом взрыва смесей разнорозмерных кусков горных пород щебенной продукции, к недро-ресурсному продукту для исчисления недро-фискального дохода принадлежат объемы: карбонатного песка; щебенно-песчаной смеси; камня бутового. Эти залежи должны быть приведены к требованиям стандартов качества путем классификации по размерам смеси обломков, которые образовались под время измельчения. Их показатели оцениваются в натуральных и стоимостных показателях, по объемах.

Следовательно повторимся, что недро-ресурсные продукты оцениваются параметрами объема: объемом (в куб. м, литрах); количества (г, кг, т). По параметрах объема, ценам или тарифам определяются соответствующие стоимостные показатели для конкретных вычислений.

Выводы из данного исследования. Ряд положений действующей нормативной базы начисления платы за пользование недрами имеет определеные несовершенства, обусловленные, на наш взгляд, не логическими трактовками, грамматическими недоработками содержания понятий и выражений.

Нами предлагается применять понятия: недро-фис-кальний доход, вместо платы за пользование недрами; объект хозяйственного пользования - недра, а точнее наземная и подземная среда, которая ограничена горным отводом; ресурсный объект хозяйственного недропользования или недро-ресурсний объект, который является частью природных ресурсов недр (ископаемое, полость); надро-ресурсний продукт (фискальный и не фискальный), который взымается из недр, или полость, которая эксплуатируется; параметр как измеритель НРП для начисления суммы надро-фискального дохода; плательщик НФД, вместо плательщика платы за пользование недрами для добычи полезных ископаемых.

Следовательно, подземная среда, которая используется в производственных потребностях, также принадлежит к недро-ресурсным объектам. Полезные ископаемые, погашенные запасы полезных ископаемых, породы, месторождение и подземную среду следует рассматривать как экономические объекты для производственного использования и для исчисления недро-фискального дохода.

Они есть и экономические требы в понятиях экономической геологии.

Литература

1. Про надра: Кодекс Укра!ни вщ 27 липня 1994 року № 132/94-ВР.

2. Податковий кодекс Укра!ни. - К.: Юршком 1нтер, 2010. - 496 с.

3. Малюк Б. I. Надрокористування у кра!нах Свропи 1 Америки: доввдн. вид. / Б. I. Малюк, О. Б. Бобров, М. Д. Красножон. - К.: Географжа, 2003. - 197 с.: ш. 90. - Бiблiогр: С. 196 - 197.

4. Основи економiчно! геологи: Навч. поаб. для студ. геол. спец. вищ. навч. закл. освгги / М. М. Коржнев, В.А. Михайлов, В. С. Мщенко [та ш.]. - К.: Логос, 2006. - 223 с.:ш. - Бiблiогр: С. 218 - 222.

5. Рудько Г.1., Плотшков О.В., Курило М.М., Радова-нов С.В. Економiчна геолопя родовищ залiзистих кварципв. - К.: «Академпрес», 2010. - 272 с.

6. Вггенко О., Коваленко Г. Плата за користування надрами/ Вюник податково! служби. - 2012. - №2 14. - С.18 - 19.

7. Сучасний тлумачний словник укра!нсько! мови: 50000 ^в/ За заг. ред. д-ра фiлол. наук, проф. В.В. Дубiчинського. - Х.: ВД «ШКОЛА», 2006. - 832 с.

8. Лист Державно! податково! служби Укра!ни вщ 01.11. 2012 № 4536/0/61-12/15-2116: Про надання iндивiдуально! податково! консультацп з плати за користування надрами.

9. 1нструкщя iз застосування Класифiкацi! запаав 1 ресурсiв корисних копалин державного фонду надр до родовищ будiвельного й облицювального ка-меню, затверджено! наказом Державно! комки Укра!ни по запасах корисних копалин при Мшстерстш екологп та природних ресурсiв Укра!ни ввд 16 грудня 2002 року № 199, зареестро-ваним в Мiнiстерствi юстицп Укра!ни 30 ачня 2003 року за № 78/7399,

10. Про затвердження перелiкiв корисних копалин за-гальнодержавного та мюцевого значення: Постанова Кабiнету Мшктрш Укра!ни вiд 12 грудня 1994 р. N 827 ^з змшами i доповн.).

11. Лист ДПС Укра!ни вiд 15.06.2012 № 10092/6/152116 "Про визначення об'екту та бази оподатку-вання платою за користування надрами для видобу-вання корисних копалин".

12. Рудько Г.1., Курило М.М., Радованов С.В. Еко-номiко-геологiчна оцiнка родовищ корисних копалин. - К.: АДЕФ-Укра!на, 2011. - 384 с.

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЗОНДИРОВАНИЯ СТАНОВЛЕНИЕМ ПОЛЯ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ЛИНИЯМИ И НЕЗАЗЕМЛЕННЫМИ ПЕТЛЯМИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ НЕФТЕПЕРСПЕКТИВНЫХ ОБЛАСТЕЙ

И.В. Егоров,

аспирант, Иркутский государственный технический университет, г. Иркутск

APPLICATION OF TRANSIENT ELECTROMAGNETIC METHOD WITH ELECTRIC LINES AND UNGROUNDED LOOPS IN EXPLORING HYDROCARBONS PROMISING AREAS

В настоящее время методы импульсной электроразведки приобретают все большую популярность при проведении нефтегазопоисковых работ. С одной стороны,

это связано с возможностью решения широкого круга геологических задач, с другой стороны - недостаточной эффективностью сейсморазведочных работ, которые традиционно применяются при поисках углеводородов (УВ). Основными нефтегазопоисковыми признаками в электроразведке выступают параметры сопротивления

и вызванной поляризации (ВП) пород. В работе рассматриваются особенности применения метода зондирования становлением поля (ЗСБ) с гальванической и индуктивной системой возбуждения и регистрации электромагнитного поля при выделении залежей углеводородов. Проанализированы достоинства и недостатки использования заземленных электрических линий и незаземленных петель, а также некоторые аспекты применения вышеперечисленных систем наблюдений при выделении залежей УВ.

Ключевые слова: импульсная электроразведка, система возбуждения и регистрации, геоэлектрический разрез, вызванная поляризация, углеводороды, электрическая проводимость.

I.V. Egorov, postgraduate student, Irkutsk State Technical University, Irkutsk

Currently methods of pulsed inductive electroprospecting become increasingly popular during the oil and gas exploration. On the one hand this is due to the possibility of a wide range of geological problems solving, on the other hand because of law efficiency of seismic surveys which are traditionally used in the search for hydrocarbons. The main features of oil and gas presence in electromagnetic exploration are the parameters of electrical resistivity and induced polarization (IP) of rocks. The paper discuses the efficiency of methods with different current transmitting and receiving systems of electromagnetic field: in the search for hydrocarbon deposits. The advantages and disadvantages of using the grounded lines and ungrounded loops as well as some aspects of the application of these methods in the allocation of hydrocarbon deposits are considered in the paper.

Keywords: pulsed electroprospecting, current transmitting and receiving systems, geoelectrical section, induced polarization, hydrocarbons, electrical conductivity.

Введение

Традиционным методом при поиске и разведке залежей углеводородов на юге Сибирской платформы является сейсморазведка. В сложных геологических средах, характеризующихся высокой тектонической активностью, наличием складчатых областей применение сейсмо-разведочных работ носит ограниченный характер. Для повышения надежности выделения зон развития коллекторов, определения их флюидонасыщения активно применяются электроразведочные работы. Совместный анализ геологических, сейсморазведочных и электроразведочных исследований позволяет значительно повысить эффективность выделения залежей УВ, а также результативность бурения скважин на этапах поисков и разведки нефти и газа. В настоящее время среди методов нефтяной электроразведки активное применение находят импульсные зондирования. В работе рассматриваются особенности применения метода зондирования становлением поля (ЗСБ) с гальванической и индуктивной системами возбуждения и регистрации электромагнитного поля при решении нефтегазопоисковых задач. Метод ЗСБ с индуктивными установками является наиболее широко признанной и развитой технологией импульсной электроразведки (как в России, так и за рубежом) и позволяет изучать основные литолого-стратиграфические комплексы осадочного чехла, выделять зоны развития коллекторов, определять их флюидонасыщение и решать многие другие задачи [1]. Метод ЗСБ с применением заземленных линий является

классическим примером гальванических зондирований и позволяет, в первую очередь, изучать аномалии вызванной поляризации, которые при определенных геологических предпосылках могут сопровождать залежи углеводородов. В работе рассматриваются особенности применения метода ЗСБ с различными типами установок (АВ-МЫ, р-МЫ) при выделении залежей углеводородов.

Метод ЗСБ с гальванической системой возбуждения и приема поля

В данной технологии в качестве источника и приемника поля используется горизонтальная заземленная линия. Процесс электрического типа возбуждается, таким образом, гальванически, посредством заземлений. Горизонтальная заземленная линия является смешанным (и, соответственно, сложным) источником электромагнитного поля. При резком изменении тока в источнике в земле возбуждаются два переходных процесса: установление изначальных гальванических токов и индуктивное возбуждение с последующим затуханием вихревого тока. При этом в начальной стадии вклады полей примерно равны и имеют разный знак, в поздней стадии поле горизонтальной заземленной линии определяется становлением поля чисто магнитного типа. В результате возникает смесь сложного электродинамического поля и разнородных процессов ВП (первичного и вторичного, гальванического и индукционного) [2].

Измерения в методе ЗСБ с гальванической системой проводятся следующим образом: в заземленном диполе АВ генерируется последовательность разнополяр-ных импульсов тока, величина тока колеблется в интервале от нескольких единиц до десятков ампер (в зависимости от условий заземления). На некотором удалении от источника тока двухточечной приемной установкой МЫ фиксируется возникшая разность потенциалов Л и и осуществляется расчет трансформант поля.

Метод ЗСБ. с индуктивной системой возбуждения и приема поля

Индуктивные импульсные зондирования или индуктивная импульсная электроразведка (ИИЭ) - геоэлектромагнитный метод, использующий становление поля магнитного типа. При проведении полевых работах в качестве источника поля обычно используются квадратные незаземленные петли. Генераторная петля аппроксимируется вертикальным магнитным диполем. От одной генераторной петли проводятся наблюдения несколькими приемными, центры генераторной и одной из измерительных петель совпадают. В данной модификации метода ЗСБ разнос между источником и точкой наблюдения может быть значительно меньше исследуемой глубины. Измерения проводятся вблизи источника, что приводит к увеличению локальности и детальности исследования. При этом практически снимается вопрос с положением точки записи [3].

Оценка чувствительности гальванических и индуктивных типов установок к изменению коэффициента поляризуемости.

Для гальванических и индуктивных типов установок (рис. 1) была определена чувствительность к изменению коэффициента поляризуемости среды - одного из нефтегазопоисковых признаков в электроразведке.

0

/ £7

В М

0

Рис. 1. Основные виды установок электромагнитных зондирований: А - индуктивная Q-q, Б - смешанная - Q-MN, В - гальваническая ЛВ-ММ.

При расчетах сигналов были использованы установки со следующими параметрами: для индуктивной установки размеры генераторной петли составляли 500 х 500 м, приемных петель (ф - 18 х 18 м; для гальванической установки размер генераторной линии (АВ) со-

ставлял 1200 м, приемной линии (МЫ) - 600 м, для установки смешанного типа размер генераторной петли составлял 500 м, приемной линии (МЫ) - 300 м.

В качестве расчетной модели выбран многослойный разрез с величиной коэффициента поляризации п =5 % (табл. 1).

Таблица 1

Расчетная геоэлектрическая модель

N слоя Rho, Омм h, м H сум, м S, См S сум, См п т, с с ID

1 90 110 110 1.222 1.222 0 0 0 vl3

2 62 98 208 1.581 2.803 0 0 0 vl2

3 58 153 361 2.638 5.441 0.05 0.2 0.5 vl1

4 85 180 541 2.118 7.558 0 0 0 lt

5 115 415 956 3.609 11.17 0 0 0 an

6 130 270 1226 2.077 13.24 0 0 0 bl-bls

7 52 250 1476 4.808 18.05 0 0 0 bls

8 600 655 2131 1.092 19.14 0 0 0 us

9 57 530 2661 9.298 28.44 0 0 0 mt2+3

10 38 325 2986 8.553 36.99 0 0 0 mt1

11 2000 0 0 0 base

Для заданного геоэлектрического разреза, включающего различные значения п, рассчитывались синтетические кривые, и определялся функционал невязки.

Для оценки чувствительности различных установок к изменению геоэлектрических параметров (в данном случае коэффициента ВП) применен подход, предложенный А.В. Поспеевым. Чувствительность вышеперечисленных установок к изменению коэффициента поляризации п определялась как вторая производная парабол, аппроксимирующих функционал невязки вблизи его минимума. Значения п изменялись в диапазоне от 1 до 20 %. Минимум кривых невязки соответствует значению п = 5%, при котором расхождение между синтетическими кривыми составляло 0 %.

Результаты расчетов прямой задачи для различных типов установок и величин п свидетельствуют, что наибольшей крутизной ветвей обладает кривая невязки, рассчитанная при использовании установки типа линия-линия (AB - MN) (рис. 2). График кривой невязки, рассчитанный для установки Q - MN, также характеризуется вы-

сокой крутизной. Индуктивный тип установки Q - q обладает наименьшей чувствительностью к изменению п, графики кривой невязки при этом имеют пологий вид. Напряженность поля ВП для всех типов установок ослабевает с ростом разноса. В силу гальванического возбуждения физико-химических процессов электрический диполь возбуждает поле вызванной поляризации значительной амплитуды, напряженность которого ослабевает с ростом разноса. На поздних временах зондирования гальванический отклик ВП по амплитуде многократно превышает индукционный, практически полностью его экранируя (рис. 3А). Таким образом, разрешающая способность электрического диполя в поздней стадии становления ограничена присутствием высокоамплитудных сигналов ВП. При использовании магнитного источника в среде также возбуждаются поля ВП, но их источником являются индукционные токи. В силу этого амплитуда отклика ВП существенно ниже индукционного и в ближней зоне имеет обратный по отношению к нему знак (рис. 3Б). С удалением от источника, так же, как и при гальваническом возбуждении, напряженность поля ВП убывает.

Рис. 2. Графики кривых невязки при изменении коэффициента поляризации ц третьего слоя базовой модели для различных установок становления поля.

Рис. 3. Характер проявления вызванной поляризации при различных способах возбуждения поля:

ЗА - гальваническом, 3Б - индуктивном.

Особенности зондирования среды методом ЗСБ с гальваническими и индуктивными установками

Анализ эффективности электромагнитных зондирований с различными типами установок был осуществлен на одном из хорошо изученных нефтегазоконденсат-ных месторождений в пределах юга Сибирской платформы. На совпадающих участках профилей были построены геоэлектрические разрезы, графики электрического сопротивления терригенных отложений и изменения поляризационных характеристик по линиям соответствующих профилей.

На рис. 4 представлен характерный практический пример сопоставления геоэлектрических моделей, полученных в результате инверсии данных ЗСБ с применением незаземленных петель и заземленных линий в пределах одного пункта зондирования. Различие геоэлектрических свойств горизонтов является весьма значительным. Уровень сопротивления, определенный по результатам интерпретации гальванической моды значительно превышает уровень сопротивления, полученный при анализе индуктивной моды. Согласно теоретическим представлениям, компоненты устанавливающегося поля заземленной линии в поздней стадии зависят от суммарной продольной

проводимости разреза и определяются становлением поля магнитного типа (как и поле незаземленной петли), поэтому сходство сопротивлений наблюдается только для глубинных горизонтов. В ранней стадии становления наблюдается изначальное установление гальванических токов, которые обладают высокой чувствительностью к изменению поперечного сопротивления. Поэтому уровень сопротивлений при использовании гальванических типов установок для горизонтов верхней части разреза отличается от индуктивных и может достигать тысяч Омм. Горизонты средней части разреза также имеют существенные различия в сопротивлении, что может быть связано различной чувствительностью мод к параметрам геологической среды.

Высокой информативностью характеризуется сопоставление результатов зондирований ЗСБ в виде графиков сопротивления, полученных для различных глубин залегания горизонтов, а также графиков суммарной проводимости осадочного чехла и поляризационных характеристик. Как правило, уровень сопротивления в ЗСБ с гальваническими установками на одной глубине по линии профиля отличается весьма значительно, отклонение часто достигает порядка величин (рис. 5).

Рис. 4. Диаграмма сопоставления геоэлектрических моделей, полученных по данным ЗСБ с применением разных систем возбуждения и приема поля в пределах пункта зондирования.

Рис. 5. График сопротивления продуктивных терригенных отложений, полученных по данным ЗСБ

в пределах одного профиля.

Природа имеющихся различий может быть обусловлена различной чувствительностью установок к анизотропии разреза, неоднородным объектам. Выводы о том, насколько информативными являются результаты, могут быть сделаны после проведения дополнительного углубленного анализа данных. Вряд ли в реальности возможны такие контрастные изменения параметров геологической среды, которые отражены на графиках, построенных по результатам ЗСБ с гальваническими установками. Вероятно, в ситуации, когда имеется изменчивость гео-

электрических характеристик, следует учитывать значительную приповерхностную неоднородность среды, чувствительность к которой у установки с заземленными источниками и приемниками поля значительно выше.

Высокой изменчивостью по профилю характеризуются также и поляризационные характеристики - коэффициент поляризуемости (п), время релаксации (т) и ширина релаксационного спектра (с), определенные по результатам инверсии гальванической моды. На рис. 6 приведен пример распределения параметров п и т для двух поляризующихся слоев.

Рис. 6. График распределения поляризационных характеристик ц, т второго и третьего слоя.

Высокая пространственная частота аномалий п и т дает основание сделать вывод о существенном влиянии приповерхностных геоэлектрических неоднородностей на результаты интерпретации данных, полученных с заземленными линиями.

Выводы

Сопротивление горизонтов осадочного чехла, определенное по данным ЗСБ с гальваническими и индуктивными установками, в большинстве случаев не совпадает. Такое различие может быть объяснено разной чувствительностью мод к параметрам геологического разреза.

Приведенные выше расчеты, а также результаты проведения работ методом ЗСБ с гальваническими и магнитными типами установок позволяют оценить их преимущества и недостатки.

Гальванические источники в случае простой структуры верхней части разреза (в том числе на акваториях) достаточно технологичны, изучение поляризационных параметров разреза, в случае необходимости, осуществляется с большой точностью. Магнитный источник в силу независимости от условий заземления может применяться круглогодично, а при использовании разнесённых установок является идеальным для изучения проводимости разреза.

В целом, независимо от типа источника, зондирование становлением поля более эффективно для изучения

изменений проводимости искомых объектов, чем методы сопротивления. Кроме того, в условиях сильно проводящих разрезов необходимы большие моменты установки, что сильно снижает технологичность работ и повышает их стоимость.

Исследования, проведенные в рамках данной работы, свидетельствуют о том, что, как и в целом в разведочной геофизике, ни гальванический, ни магнитный источники не являются идеальным инструментом изучения геоэлектрического разреза. В зависимости от условий производства работ, геологических особенностей изучаемой территории, а также важности проводимости и поляризуемости среды, как поисковых признаков, необходимо применение соответствующих установок нестационарного зондирования, в том числе их рациональных комбинаций.

Библиографический список

1. Мандельбаум М.М. и др. Геофизические методы обнаружения нефтегазовых залежей на Сибирской платформе Москва, 1983, с. 210-230

2. Могилатов В.С. Импульсная электроразведка. Новосибирск, 2002, с. 25-29

3. Хмелевской В.К., Модин И.Н. и др. Электроразведка. Пособие по электроразведочной практике для студентов геофизических специальностей. Москва, 2005, с. 239-250

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.