Диссертация (Электромагнитные геометрические зондирования с донными косами при поисках углеводородов на мелководье), страница 3

Работа изложена на 151странице, включая 99 рисунков.По теме диссертации опубликованы следующие работы:Патенты:1. Method for marine electrical survey of oil-and-gas deposits: patent USA 8076942 / E.D.Lisitsyn, A.V. Tulupov, V.E. Kyasper, M.S. Malovichko, A.A. Petrov.- applicationno.201000226205;USclassification:324/365,324/362,324/357;internationalclassification: G01V3/02;publication date: 09.09.2010; issue date 13.12.2011.Публикации из списка ВАК:2.

А.А. Петров, М.С. Маловичко, А.Б. Кочеров, Е.Д. Лисицын. Опыт примененияэлектромагнитных зондирований при поисках углеводородов в транзитной зонекаспийского моря//Геофизика.-2010.-№ 2.-с.60-64.103. М.С. Маловичко. Сравнение статистических свойств устанавливающихсяэлектрических полей при морских измерениях// Геофизика.-2008.-№5.-с.59-64.4. Н.Ю. Бобров, А.Б. Кочеров, М.С.

Маловичко, А.А. Петров, М.Б. Сергеев.Морские электромагнитные зондирования с донными станциями на шельфеЧерного моря // Геофизика.-2013.- №4.-с.2-9.Доклады:5. М.С.Маловичко,«Применениедонныхизмерительныхсистемприэлектромагнитных зондированиях транзитной зоны» // Геофизические методыисследования Земли и её недр: Материалы VII Международной научнопрактической конкурс-конференции «Геофизика-2009.-ISBN 978-5-98340-249-2.СПБ.: Соло,2010.-146 c.6. М.С.

Маловичко, Н.Ю. Бобров, А.А. Петров, А.Б. Кочеров, А.В. Студитская.Электромагнитные зондирования с контролируемым источником для поисковуглеводородов на мелководном шельфе // Материалы V всероссийской школысеминара им. М.Н. Бердичевского и Л.Л. Ваньяна по электромагнитнымзондированиям Земли «ЕМЗ-2011»: в 2-х книгах: Книга 2.-ISBN 978-5-98340-2553.-СПБ.: СПбГУ, 2011.-495 с.7. М.С. Маловичко. Применение современных электроразведочных методов припоисках месторождений углеводородного сырья в условиях континентальногошельфа // 8-й Международный геофизический научно-практический семинар«Применениесовременныхместорожденийполезныхэлектроразведочныхископаемых»втехнологийприпоискахСанкт-ПетербургскомГорномИнституте 8-10 апреля 2010 г., г.

Санкт-Петербург.8. Е.Д. Лисицын, М.С. Маловичко, А.А. Петров. Электромагнитные зондированияв зоне предельного мелководья //Материалы IV всероссийской школы-семинараим. М.Н. Бердичевского и Л.Л. Ваньяна по электромагнитным зондированиямЗемли «ЕМЗ-2009».-ISBN 978-5-91682-2.-М.:ИФЗ РАН, 2009.-215 с.9. M.S. Malovichko. Comparison of statistical characteristics of marine-measuredtransient fields // 7th International conference “Problems of Geocosmos”.-St.Petersburg, Petrodvorets, 26-30 May 2008.БлагодарностиАвторвыражаетискреннююблагодарностьсвоемунаучномуруководителюд.ф.-м.н. А.А. Петрову за общее руководство и всестороннюю помощь по теме исследования; за11советы в области 3D моделирования, а также за программы для 1D и 3D моделирования,которые были использованы в работе.Глубокую признательность автор приносит исполнительному директору ЗАО «ЕММЕТ»д.ф.-м.н. А.В.

Тулупову за создание благоприятных условий для работы над диссертацией, атакже всему коллективу этой организации, с которыми автор работал многие годы.Автор сердечно благодарит к.т.н. Е.Д. Лисицына, под руководством которого былиполучены рассматриваемые полевые материалы; В.Э. Кяспера за обсуждение вопросов,связанных с аппаратной частью; к.г.-м.н.

А.Б. Кочерова за обсуждение вопросов, связанных санализом первичных данных; Ph.D. Н.Б. Явича, с которым автор консультировался повопросам, связанным сеточными 2D/3D методами; к.ф.-м.н. Н.Ю. Боброва за помощь вобработке данных и обсуждение результатов диссертации; к.ф.-м.н. В.Г. Магурина, вместе скоторым автор разрабатывал программу управления базой данных первичных измерений;д.ф.-м.н.Л.Ф.Московскуюзаценныеобсужденияалгоритмаобработкисигналов;к.г.-м.н. М.Б.

Сергеева за глубокий анализ геологического строения Чёрного Моря и участие винтерпретации геофизических результатов; к.г.-м.н. Ю.Э. Петрову за помощь в пониманиигеологического строения Каспийского Моря; В.А. Синкевича и Д.Б. Ефремова за помощь врешении задач, связанных с обработкой данных и моделированием.Автор благодарит сотрудников компании Лукойл к.г.-м.н.

С.В.Делию и к.г.-м.н.А.Г. Алексеева, и сотрудника компании Роснефть Н.К. Мясоедова за возможность использоватьнекоторые материалы в этой работе.Благодарность приноситься интернациональной команде специалистов, с которымиавтору удалось работать: Ph.D. J.M.Singer за возможность участвовать в интернациональныхпроектах; директору CGG Electromagnetics Ph.D. S.E.Hallinan за предоставленный доступ квычислительному кластеру; Ph.D. C.Scholl за бесценные советы в области в 2.5D инверсии имоделирования, а также за адаптацию существующей 2D программы к новым данным;D.M. Watts за советы по интерпретации данных морской электроразведки; F.

Miorelli запрограммы для построения 2D моделей и визуализацию результатов инверсии.Автор благодарит к.ф.-м. наук С.С.Крылова и д.т.н. К.М. Ермохина за конструктивнуюкритику настоящей работы.Автор благодарит д.г.-м.н. С.В. Аплонова, к.г.-м.н. А.К.Сараева, д.г.-м.н. К.В. Титова ивсех сотрудников кафедры геофизики геологического факультета СПбГУ.Автор благодарит д.ф.-м.н.

А.А. Булычева, д.ф.-м.н. В.И. Дмитриева, д.т.н. И.Н. Модина,д.ф.-м.н. Ю.П. Ампилова, М.Ю. Токарева, к.ф.-м.н. П.Ю. Пушкарёва, а также коллективкафедрыгеофизикигеологическогофакультетаМГУим.М.В.Ломоносовазадоброжелательный приём этой работы.В заключение автор благодарит свою супругу Г.А. Смирнову за терпение и поддержку внаписании настоящей работы.12ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МОРСКОЙ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ СКОНТРОЛИРУЕМЫМ ИСТОЧНИКОМ1.1 Геоэлектрическая модель залежи углеводородовГорные породы, слагающие морские разрезы, обладают существенно меньшим УЭС, чеманалогичные породы в условиях суши.

Это связано с наличием морской воды, котораязаполняет поровое пространство верхних частей разреза, а также проникает по трещинам иослабленным зонам. УЭС морской воды составляет 0.21 Ом-м. На рисунке 1.1 схематическиизображены пределы изменения УЭС в зависимости от породы.Рисунок 1.1.

УЭС горных пород морского разреза и влияние геологических процессов на него. Рисунок из(Srnka, 2007).Например, на основании имеющихся данных бурения в Каспийском море (валКарпинского), можно сделать следующие оценки УЭС пород в этом регионе: карбонатныетолщи - 520 Ом-м, терригенно-осадочные толщи – 110 Ом-м, глинистые толщи – 0,33 Омм, метаморфизованные породы - 1001000 Ом-м, сопротивление морской воды – 0.60.8 Ом-м.При работах на нефть и газ используется модели месторождения, которые можноусловно разделить на две группы.Первая группа моделей основана на том факте, что наличие УВ в поровом пространствеснижает водонасыщенность породы и, как следствие, повышает её УЭС. Суммарное повышениеУЭС продуктивного интервала, часто состоящего из нескольких продуктивных пластов, можетбыть достаточным для выявления измерениями на морском дне.

Существует различныеформулировки этой зависимости, обзор которых можно найти в обобщающих работах (Schön,2004; Mavko, Mukerji and Dvorkin, 2009).13Наиболее известным и давно применяемым является закон Арчи – эмпирическоевыражение, предложенное в работе (Archie, 1942) для описания песчаников. В обобщённойформе может быть записан в виде (Ellis and Singer, 2008):=F=где F – т.н.

фактор пористости,,(1.1a),- УЭС горной породы,(1.1b)– проводимость порового флюида,– коэффициент пористости (отношение объёма пор к общему объёму породы), S водонасыщенность(степеньзаполненияпоровогопространстваводой,0<S<1),водонасыщенность связана нефте-газо-насыщенностью S hc (степень заполнения поровогопространства нефтью, газом или газогидратами) соотношением:S  1  S hc .(1.2)Параметры a , m , n - могут быть получены из лабораторных измерений. Чаще всего ихзначения лежат в диапазонах 0,5  a  2,5 (обычно ~1); 1.5  n  3 ; 1,3<m<3,5 (обычно ~2).На рисунке 1.1 приведена зависимость УЭС горной породы от пористости инефтенасыщенности в соответствии с законом Арчи для следующих параметров: n=2.6 , m=2 ,= 10 /(что соответствует минерализации порового раствора 30 г/л NaCl и пластовойтемпературе t=70°C).Рисунок 1.1. Зависимость УЭС горной породы от нефтегазонасыщения и пористости по закону Арчипри= 10 / (минерализация NaCl 30 г/л, t=70°C), т=2, n=2,6.

1-точка, соответствующаяпористости 15% и нефтенасыщению 1%, 2-точка, соответствующая пористости 15% инефтенасыщению 70%.14Из рисунка следует, что при пористости 15% и заданных параметрах изменениенефтенасыщения с 1% (цифра 1 на рисунке) до 70% (цифра 2 на рисунке) приводят к росту УЭСгорной породы с 4,5 Омм до 102 Омм.Эмпирическая модель Арчи хорошо описывает породы с открытой пористостью инепроводящим минеральным скелетом.

Она и её многочисленные модификации могут бытьприменены к очень широкому кругу горных пород (Mavko, Mukerji and Dvorkin, 2009). Тем неменее, модель Арчи не выполняется в очень важном с практической точки зрения случае –породах с глинистой составляющей.Наличие избыточных ионов на границе двойных электрических слоёв вокруг глинистыхчастиц приводит к появлению дополнительных путей для тока. Для описания УЭС глинистыхпород предложено большое количество выражений (Ellis and Singer, 2008; Mavko, Mukerji andDvorkin, 2009).

Одной из наиболее часто применяемых моделей является модель ВаксманаСмита (Waxman-Smith) (Mavko, Mukerji and Dvorkin, 2009):= (),+(1.3a)/ ,= 4,6 1 − 0.6=((1.3b))(1.3c)где CEC – ёмкость катионного обмена (миллиграмм-эквивалентах/г),– плотностьминеральных частиц. Существуют многочисленные варианты этой модели, а также способыоценки входящих в неё величин из данных каротажа (Ellis and Singer, 2008; Mavko, Mukerji andDvorkin, 2009).Для оценки возможных значений УЭС ГП применяют результаты, полученные вматериаловедении для эффективных свойств композитных материалов. Если заданны объёмныедоли фаз в композите, а их неизвестных геометрические параметры неизвестны, то наиболееузкий интервал вероятных значений УЭС композита [,], такой, что≤≤,задаётся т.н.