CC BY
6
УДК 550.834
DOI: 10.33764/2618-981 X-2021 -2-1-316-322
СИГНАЛ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА В ОСЕВОЙ ОБЛАСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ АКВАТОРИЙ МОРСКОГО ШЕЛЬФА
Евгений Валерьевич Агеенков
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, проспект Академика Коптюга 3, старший научный сотрудник, e-mail: AgeenkovEV@ipgg.sbras.ru
Описано поведение сигнала переходного процесса (1111) в осевой области электрической линии находящейся в водном слое акватории морского шельфа.
Ключевые слова: переходный процесс, электрическая линия, морской шельф
TRANSIENT SIGNAL IN THE AXIAL DOMAIN OF THE ELECTRIC LINE FOR GEOELECTRIC CONDITIONS OF THE OFFSHORE AREA
Evgenii V. Ageenkov
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3, Akademika Koptyuga Ave., Senior Researcher, e-mail: AgeenkovEV@ipgg.sbras.ru
The behavior of the transient process (TP) signal in the axial region of the electric line located in the water layer of the sea shelf is described.
Keywords: transient eltctromagnetics, electric line, off-shore
Переходное электромагнитное (ЭМ) поле возникает вокруг импульсного источника. В проводящей поляризующейся среде оно вызывает ПП, сопровождающийся ЭМ сигналом, регистрируемым измерителями.
Известно, что ПП в земле сопровождается протеканием процессов установления ЭМ поля и вызванной поляризации [1, 2 и др.].
Специфика геоэлектрических условий акваторий заключается в присутствии водного слоя - на морях сильно проводящего неполяризующегося. Глубина шельфовой части морей близка к 100-200 м (но в некоторых случаях достигает 500-1500 м, например, у южной части Охотского моря или бровки Новозеландского шельфа) [3].
Водный слой перекрывает геологические образования - проводящие поляризующиеся.
Выполнены численные расчёты сигнала ПП в осевой области электрической линии на 3-х электродном измерителе для геоэлектрических условий акваторий морского шельфа.
На измерительной линии M1M2M3 рассчитывались сигналы ПП AU(t) (1) между электродами M1-M3, второй конечной разности сигнала ПП A2U(t) (2) между электродами M1-M2 и M2-M3 и их отношение - трансформанта P1(t) на линии M1M2M3 (3) [4].
1м2 + (1)
Д^Кад = МЮмм - Ш(Ъм2м3 (2)
1м2м3
Расчёты поводились для ряда установок с длиной источника равной АВ, длиной измерительных линий равной АВ/2 и разносом равном АВ (табл.1).
Таблица 1
Геометрические характеристики установок
№ установки Длина источника (АВ), м Длина измерительных линий (М1М2 и М2М3), м Разнос (г), м
1 50 25 100
2 100 50 200
3 250 150 500
4 500 250 1000
5 1000 500 2000
6 2000 1000 4000
Использовалась модель двухслойного полупространства с первым слоем -морская вода и основанием - геологические образования. Геоэлектрические модели численного эксперимента приведены в табл. 2.
Таблица 2
Модели среды
Слой р, Омм П, % т, с с, б.р. ^ м
1 0.25 0 50, 100, 150, 200, 250
2 1.5 0 или 15 - или 0.5 - или 0.5 ю
Переходный процесс на интервале времён от 1 мс до 16 с рассчитывался после бесконечного импульса тока (импульс возбуждения - функция Хевисайда или ступень после выключения бесконечно длящегося тока).
Результаты расчётов, представленные на рис. 1-3 для установки с длиной источника 50 м, описывают изменения протекания ПП при разной высоте (2) расположения горизонтальной установки над морским дном (геологическими образованиями).
После импульса тока сигнал переходного процесса на измерителе не изменяется какое-то время, это говорит о том, что появившийся вихревой ток поддерживает структуру исчезающего гальванического тока - ранняя стадия переходного процесса (РСПП). После того как высокочастотное магнитное поле, удер-
живающее вихревой ток в соленоидальной петле [5], затухает, начинается диффузионное просачивание вихревого тока в среде (растекание вглубь и вширь). Его плотность уменьшается, это отражается на уменьшении сигнала на измерителях - протекает процесс становления ЭМ поля (СП). Как только вихревые токи затухают (их плотность становится меньше плотности токов гальванически (ВПГ) и индукционно вызванной поляризации (ВПИ)) сигнал начинает определяться токами ВПГ или ВПИ. Скорость диффузии вихревых токов (скорость протекания процесса СП) зависит от проводящих свойств геологической среды, соответственно момент, когда токи ВП начнут определять протекание переходного процесса, так же связано с этой характеристикой среды.
Рис. 1. Сигналы 1111 для установки с длиной источника 50 м размещённой
на разной высоте над морским дном. Индексы кривых - высота установки над морским дном (2, м)
При расположении установки на дне акватории (на геологических отложениях) ПП протекает схоже с условиями суши [6, 7] (см. рис. 1-3, графики с индексом 2=0).
---- - z = 0 1)-0
1Е-004 -=, -г = °
Рис. 2. Сигналы конечной разности ПП для установки с длиной источника 50 м размещённой на разной высоте над морским дном
Если о сигнале ПП для источника незаземлённая петля можно сказать, в нём конкурируют проявления сигналов становления и ВПИ, то о сигнале ПП для заземлённой электрической линии можно сказать, что в нём конкурируют сигналы СП, ВПИ и ВПГ (см. рис. 1-3). Для геоэлектрических условий суши о проявлении сигнала ВПИ можно говорить лишь теоретически (его превосходит сигнал ВПГ), то для геоэлектрических условий акваторий можно практически наблюдать проявление сигнала поляризации вызванной вихревым током в сигнале ПП. Преимущество в конкуренции между сигналами ВП, связанными с гальваническим и вихревым током, предопределяет высота установки над дном моря (поляризующейся средой). Однако сигналы СП, ВПИ и ВПГ всегда присутствуют в ПП для источника заземлённая линия.
0,6--1— м 11[|[-1 [ I 11 ш|-1 1 ■ [ N1-1— [мш-1 [11П1
0,001 0,01 0,1 1 10 100
Ъ С
Рис. 3. Сигнал трансформанты Р1(11) для установки с длиной источника 50 м размещённой на разной высоте над морским дном
На графике (рис. 4) показано изменение абсолютных значений Ди и Д2и на времени 1 с для установок, расположенных на разной высоте над поляризующимся дном (2, м). Красным цветом - положительные значения, синим - отрицательные. Изменения величины ДИ показывает преобладание сигнала ВПГ в сигнале ПП вблизи поляризующегося слоя до высоты порядка 50 м (близка к длине источника). Уменьшение значений ДИ связано как с удалением от поляризующегося объекта, так и с влиянием сигнала ВПГ, имеющего другую полярность. Выше 50 м наблюдается минимум абсолютных значений сигнала, что, вероятно, свидетельствует о взаимной компенсации сигналов ВПГ и ВПИ в сигнале ПП. При дальнейшем подъёме установки отрицательные значения сигнала ПП меняется слабо, до самой поверхности. Распределение сигнала Д 2И схоже, но смена знака происходит на меньшей высоте над дном - порядка 35 м. Минимальные значения Д2И можно отметить на двух высотах: 35 и 150 м (высота 150 м соответствует расположению установки на поверхности водной толщи).
Рис. 4. Абсолютные значения Ди и Д2и на времени 1 с для установок, расположенных на высоте от 0 до 150 м над дном моря при мощности водной толщи 150 м
Заключение. В ПП для источника заземлённая линия присутствуют сигналы СП, ВПИ и ВПГ. Характер проявления сигнала ВП в сигнале ПП для условий акваторий зависит от высоты установки над дном и определяется или сигналом ВПГ или сигналом ВПИ. Проявление сигнала ВПИ выражается в смене полярности сигнала ПП. Изменение характера проявления сигнала ВП происходит на высоте сопоставимой с длиной источника.
При увеличении длины источника увеличивается продолжительность во времени РСПП, которая не зависит от высоты установки над дном.
Автор благодарен д-р геол.-минерал. наук, доценту, гл. науч. сотр. ИНГГ СО РАН Евгению Юрьевичу Антонову и Д-р геол.-минерал. наук., профессору, гл. науч. сотр. ИНГГ СО РАН Николаю Олеговичу Кожевникову за ценные советы по улучшению структуры и содержания публикации.
Работа выполнена при поддержке программы ФНИ№0331-2019-0007.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Комаров В.А. Электроразведка методом вызванной поляризации. - Л. : Недра, 1980. - 391 с.
2. Каменецкий Ф.М. Электромагнитные геофизические исследования МПП. - М. : ГЕОС, 1997. - 162 с.
3. Леонтьев O.K. Дно океана. M.: MbiG№. - 1968. - 320 с.
4. Легейдо П.Ю., Mандельбаум M.M., Рыхлинский Н.И. Дифференциально-нормированный метод электроразведки при прямых поисках залежей углеводородов // Геофизика. - 1995.
- № 4. - С. 42-45.
5. Mатвеев Б.К. Электроразведка. - M. : Недра, 1990. - 368 с.
6. Легейдо П.Ю. Теория и технология дифференциально-нормированной геоэлектроразведки для изучения поляризующихся разрезов в нефтегазовой геофизике: дис. ... д-ра геолог.-минералог. наук: 04.00.12. - Иркутск, 1998. 198 с.
7. Aгеенков Е.В., Ситников A.A., Пестрев И.Ю., Попков A.B. О проявлении процессов индукционного становления и вызванной поляризации при работе с осевой и симметричной электрическими установками // Геология и геофизика. - 2020. - Т. 61. - № 7. - С. 976-991. URL: https://doi.org/10.15372/GiG2019151.
REFERENCES
1. Komarov V.A. Elektrorazvedka metodom vyzvannoy polyarizatsii. - L. : Nedra, 1980. - 391
s.
2. Kamenetskiy F.M. Elektromagnitnyye geofizicheskiye issledovaniya MPP. - M. : GEOS, 1997. - 162 s.
3. Leont'yev O.K. Dno okeana. M.: Mysl'. - 1968. - 320 s.
4. Legeydo P.YU., Mandel'baum M.M., Rykhlinskiy N.I. Differentsial'no-normirovannyy metod elektrorazvedki pri pryamykh poiskakh zalezhey uglevodorodov // Geofizika. - 1995. - № 4.
- S. 42-45.
5. Matveyev B.K. Elektrorazvedka. - M. : Nedra, 1990. - 368 s.
6. Legeydo P.YU. Teoriya i tekhnologiya differentsial'no-normirovannoy geoelektrorazvedki dlya izucheniya polyarizuyushchikhsya razrezov v neftegazovoy geofizike: dis. ... d-ra geolog.-min-eralog. nauk: 04.00.12. - Irkutsk, 1998. 198 s.
7. Ageyenkov Ye.V., Sitnikov A.A., Pestrev I.YU., Popkov A.V. O proyavlenii protsessov in-duktsionnogo stanovleniya i vyzvannoy polyarizatsii pri rabote s osevoy i simmetrichnoy elektrich-eskimi ustanovkami // Geologiya i geofizika. - 2020. - T. 61. - № 7. - S. 976-991. URL: https://doi.org/10.15372/GiG2019151.
© Е. В. Агеенков, 2021
