Диссертация (Электромагнитные геометрические зондирования с донными косами при поисках углеводородов на мелководье)

На правах рукописиМаловичко Михаил СергеевичЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЗОНДИРОВАНИЯС ДОННЫМИ КОСАМИПРИ ПОИСКАХ УГЛЕВОДОРОДОВ НА МЕЛКОВОДЬЕДИССЕРТАЦИЯна соискание учёной степеникандидата технических наукСпециальность: 25.00.10 – Геофизика, геофизические методыпоиска полезных ископаемыхНаучный руководитель:доктор физико-математических наук,старший научный сотрудникПетров Александр АркадьевичСанкт-Петербург – 20142ОГЛАВЛЕНИЕВведение ……………………………………………………………………………....................Глава 1.

Современное состояние морской электроразведкис 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 TE и TM 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 ……………………………………………………………….................Глава 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 1D инверсия ……………………………………………………………………………...4.6 2,5D прямая и обратная задачи …………………………………………………………4.7 Результаты 2D инверсии ………………………………………………………………..4.8 Выводы к главе ……………………………………………………………….................Заключение ………………………………………………………………………………………Список литературы ……………………………………………………………………………...3121216282929293031343636384244475051597475758386919292991041101131181191391411433ВВЕДЕНИЕПервое применение морской электроразведки для поиска нефти и газа относится кначалу XX в (Schlumberger, Schlumberger and Leonardon, 1934).

В Советском Союзе первыеморские электроразведочные работы с искусственным источником в варианте симметричногопрофилирования были проведены в 1931-1937 гг. (Морские геофизические исследования.Маловицкий [и др.], 1977).В 1950-х гг. внедрены методы непрерывного осевого дипольного зондирования (НДОЗ),непрерывного профилирования (НП), разрабатывались методы зондирования становлениеммагнитного поля по методике кругового зондирования (ЗСМ) и вызванной поляризации (ВП)(там же). В 60-70-х гг силами НИИГА проводились морские электроразведочные работы вАзовском, Каспийском, Чёрном, Балтийском морях.

Технически все они были основаны наприменении кабельных буксируемых систем. Работы этого периода характеризовались низкимуровнем аппаратного обеспечения: использование неспециализированных судов приводило кчрезмерно высокой скорости движения (5-8 узлов), отсутствовали средстваточногопозиционирования, запись проводилась аналоговыми способами с последующей ручнойинтерпретацией.С 1970-х гг. осуществляется переход на цифровую регистрацию, а позже – на цифровуюобработку измерений.

С конца 1970-х и до 1990-х в ПГО «Севморгеология» интенсивноразвивается морская технология зондирования становлением поля (ЗС) с буксируемымилинейнымидиполями,котораяполучиланазваниеАппаратно-МетодическийЭлектроразведочный Комплекс (АМЭК) (Вишняков и др., 1983). Основной задачей комплексаявлялся поиск УВ.Кроме морских зондирований с искусственным источником разрабатывалась аппаратураи методика измерений естественного электромагнитного поля Земли (Сочельников, 1979;Ваньян и Шиловский, 1983; Бердичевский, Жданова и Жданов, 1989). Успешно развивалисьинженерные приложения электроразведки на акваториях, например (Рыбакин, 1986; Модин,2010) и др.В целом в СССР морская электроразведка с контролируемым источником развиваласьочень активно, в том числе производственными организациями, и большая часть такихисследований была так или иначе связана с поиском УВ.Резкое сокращение финансирование научно-исследовательских программ в конце1990-хх гг.

совпало с мировым бумом морских электроразведочных методов. В это время вРоссии начинается процесс коммерциализации существующих наработок и создание новыхкоммерческих методик морских электромагнитных измерений. В целом для отечественной4морской электроразведки вплоть до настоящего времени характерно использование кабельныхизмерительных систем, измерений во временной области и применение ВП. Эти особенностисвязаны с тем, что Россия обладает огромными площадями перспективного мелководногошельфа на континентальной окраине и во внутренних морях.В мировом контексте поворотными точками в развитии морских методов электрическойразведки 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 подводнымилодками понадобилось оценить сопротивление океанической литосферы. При финансовойподдержке военных ведомств в Океанографическом институте Скриппса в США начинаетсяразработка технологии зондирования, получившей название Controlled-Source Electromagnetics(CSEM) (Cox, 1980).

Этот метод оказал огромное влияние на морскую электроразведку. Вплотьдо конца 1980-х годов исследования электрических свойств литосферы, выполняемыезападными исследователями, проводились академическими группами в рамках опытнометодическихпроектов.В1980-хгг.вкомпанииExxonизучаютсявозможностиэлектроразведки применительно поисках УВ (Patent US 4617518A, 1986). Начало массовогокоммерческого применения метода относиться к концу 1990-х гг, когда на фоне повышения ценна углеводороды и начала бурения глубоководных частей Мексиканского залива нефтяныекомпании начали вкладывать деньги в развитие теории, аппаратуры и методики CSEM.

С этоговремени начинается промышленное применение электроразведки в нефтегазовой индустрии, аCSEMстановитьсялидирующимэлектроразведочнымметодом.Послемировогоэкономического кризиса, разразившегося в 2008 г., происходит корректировка завышенныхожиданий по отношению к морской электроразведке (Constable, 2010).В даннойработе рассматриваются мелководные зондирования на несколькихфиксированных частотах в узком частотном диапазоне (ок.

0,0625 Гц-1 Гц), выполняемые вшироком диапазоне разносов (0,5-15 км) с возбуждением поверхностной горизонтальнойэлектрической линией (ГЭЛ) и регистрацией сигналов донными приёмными линиями (косами).В отечественной литературе нет устоявшихся терминов для таких измерений, поэтому далееприведено краткое рассмотрение этого вопроса.В настоящей работе этот тип измерений, вслед за (Ваньян, 1997), называетсягеометрическими зондированиями. В подобных измерениях основную роль играетгальваническая составляющая ЭМ поля, а главным зондирующим фактором являетсярасстояние между источником и приёмником.

В некоторых работах такие измеренияназываются дистанционными зондированиями (Светов, 1973).Рассматриваемые установки имею сходство с установками дипольных зондирований(ДЗ): дипольно-осевого (ДОЗ), дипольно-азимутального (ДАЗ), дипольно-экваториального5(ДЭЗ), а также их морской модификации, применявшейся в СССР - непрерывного дипольноосевогозондирования(НДОЗ)(Электроразведка.А.Г. Тархова, 1980). Эти методы использовалиизмеренияхиндукционнаясоставляющаяСправочникгеофизика.под.ред.поле постоянного тока. В рассматриваемыхиграетменьшуюрольпосравнениюсгальванической, но поле всё же не является полем постоянного электрического тока (болееподробно физика процессов рассмотрена в разделе 2.3). Поэтому представляется неуместнымприменять к этой методике указанные названия.В отличие от отечественной литературы, в англоязычной литературе существуетустоявшийся термин Сontrolled-Source ElectroMagnetics(CSEM).

Под CSEM понимаетсядиполь-дипольное электромагнитное зондирование на морском дне в частотной области вшироком диапазоне разносов (0,5-15 км) и узком диапазоне частот (Constable and Srnka, 2007).Строго говоря, название CSEM было использовано несколько ранее для обозначения наземныхмногоразносных многочастотных измерений на суше. Поэтому иногда встречается названиеMarine CSEM (MCSEM). Также в литературе можно встретить названия frequency-domain CSEM(fCSEM) и time-domain CSEM (tCSEM). Первая является эквивалентом CSEM, вторая обозначаетзондирование становлением поля. Существует также коммерческое название Sea-Bed Logging(SBL),принадлежащеекрупнейшемунарынкеоператору –норвежскойкомпанииElectromagnetic Geoservices ASA (сокращённо EMGS).