Автореферат (1100337), страница 2
Текст из файла (страница 2)
С.С. Крылову, д.г.-м.н. К.В. Титову, д.ф.-м.н.В.И. Дмитриеву, д.т.н. И.Н. Модину, д.ф.-м.н. Ю.П. Ампилову, М.Ю.Токареву и к.ф.-м.н. П.Ю. Пушкарёву.Краткое содержание работыВо введении рассматриваются основные этапы развития морскойэлектроразведки и терминологические аспекты. Отмечается, что морскаяэлектроразведка активно развивалась в СССР, особенно во второйполовине XX в. (Назаренко, 1957; Маловицкий и др., 1977; Вишняков идр., 1983; и др.).Глава 1 посвящена обзору моделей залежи УВ и современногосостояния морской электроразведки. В разделе 1.1 приведено описаниеприменяемых геоэлектрических моделей залежи УВ.
Обычноиспользуемая модель основана на том факте, что наличие УВ в поровомпространстве снижает водонасыщенность породы и, как следствие,повышает её УЭС (Archie, 1942; Hashin and Shtrikman, 1963; Sen et al.,1981; и др.). Суммарное повышение УЭС продуктивного интервала, часто7состоящего из нескольких продуктивных пластов, может бытьдостаточным для выявления измерениями на морском дне.
Модели такогорода получили широкое практическое распространение, т.к. связь междуУЭС и параметрами ГП хорошо изучена теоретически, лабораторно;начальная модель месторождения может быть построена на основанииданных каротажа и изучения керна; появляется возможность пересчитатьзначения УЭС в содержание УВ по тому или иному закону (Weitemeyer etal., 2005; Schwalenberg et al., 2005).
Известны примеры совместнойинверсии данных электроразведки и сейсморазведки непосредственно впараметры ГП (Hoversten et al., 2008). Рассмотрение моделей,предполагающих наличие над залежью УВ области вторичных измененийГП (Сейфулин и др., 1986; Сёмин и др., 1998; Корольков, 1987;Sternberg, 1991; Pirson, 1982; He et al., 2010 и др.) выходит за рамкинастоящей работы, хотя имеются впечатляющие примеры их применения(Легейдо, 1996).В разделе 1.2 приведен обзор современных методов морскойэлектроразведки с активным источником.
При поисках УВ используетсяпреимущественно горизонтальная электрическая линия (ГЭЛ), что связанос простотой реализации такого источника при достаточной мощности.Поле ГЭЛ возбуждает две моды электрического поля TE и TM, что создаётпредпосылки для высокой разрешающей способности (Chave and Cox,1982). Наиболее широко применяется метод CSEM в вариантеглубоководных геометрических зондирований с придонным источником(Constable and Srnka, 2007). Известны модификации этой методики дляработы малых глубинах (Shantsev et al.,2010), предусматривающиеповерхностное возбуждение.
Другая широко применяемая группа методовсвязана с использованием буксируемых систем (т.н. стримеров) (Andersonand Mattson, 2012; Veeken et al, 2009; Li and Constable, 2010 и др.). Общийнедостаток всех стримеров - донных, поверхностных и заглублённыхсвязан с высоким уровнем шума и невозможностью работать наакваториях с изрезанной береговой линией. Приводится описаниенекоторых методик, которые не получили широкого распространениялибо находятся в стадии разработки (например, донные станции длярегистрации E z во временной области (Barsukov et al., 2005) и ряд других).Отмечается, что обширная группа разработок ориентирована наисследование верхней части разреза для поиска газогидратов или решения8инженерных задач (Рыбакин, 1986; Weitemeyer et al, 2009; Chave et al,1992;Модин, 2010; и ряд других).Глава 2 посвящена методическим вопросам геометрическихзондирований на мелководье и теоретическому изучению возможностейтаких измерений.
В разделе 2.1 описан аппаратно-методический комплексдля мелководных измерений, рассматриваемый в этой работе. Полевозбуждается горизонтальной электрической линией (ГЭЛ), буксируемойпо поверхности воды (рис.1).Рисунок 1. Принципиальная схема установки.Возбуждение поля на поверхности моря не уступает по эффективностипридонному источнику при глубине моря менее 300 м. Позиционированиеисточника осуществляется спутниковой системой навигации, а негидроакустической системой. Это значительно повышает точностьпривязки, которая в настоящее время является одним из основныхисточников ошибки при выполнении измерений с придонным источником(Constable, 2010). Форма питающего тока – меандр с 50% скважностью иведущей частотой 0,0625 Гц (также обрабатываются несколько нечётныхсубгармоник). Система приёма состоит из автономных регистраторовсоединённых с донными линиями (косами) длиной 500 м.
Непрерывнозаписывается разность потенциалов U . Использование длинныхприёмных линий снижает влияние помехи, связанной с волнением моря(волновой помехи) до приемлемого уровня и делает возможнымвыполнение измерений в условиях крайнего мелководья.В разделе 2.2 рассмотрены основные уравнения (п.2.2.1),асимптотические представления дальней/ближней зоны (п.2.2.2), проблема«воздушной волны» (п.2.2.3), предельные случаи по отношению к глубинеморя (п.2.2.4); затронут вопрос об использовании понятия кажущегося9удельного сопротивления в морской геоэлектрике (п.2.2.5) и рассмотреныпонятия TE и TM мод поля (п.2.2.6).
Показано, что разные части кривыхгеометрического зондирования находятся в разных зонах источника:ближней, промежуточной и дальней (Ваньян, 1997). Отмечено, чтопроблема "воздушной волны" (Løseth et al., 2007; Chandola et al., 2007;Weiss, 2007; Chen and Alumbaugh, 2011; и др.), которая в полевыхизмерения на мелководье проявляется как выход амплитудных кривых нанеинформативную асимптотику 1/ ( -разнос), а фазовых - на константу,может быть объяснена выходом в дальнюю зону источника.Представляется, что выбор достаточно низкой частоты возбуждающегополя (0,01-0,2 Гц) необходим при геометрическом зондированиимелководных акваторий из-за необходимости снизить влияние той частипервичного поля, которое распространяется в воздушном пространстве имаскирует отклик от нижнего полупространства.
При этом ослабляетсяроль индукционной моды поля и, за счёт снижения вкладагоризонтального скин-эффекта, уменьшается разрешающая способностьданных.В разделе 2.3 приводиться краткий обзор некоторых программ иподходов, которые успешно применялись для моделирования илиинверсии данных морской геоэлектрики (например, Спичак, 1983; Druskinet al., 1994; Oldenburg et al., 2005; Commer et al., 2004; Zach et al, 2008;Abubakar et al., 2008; Mackie et al., 2007; Li and Key, 2007; Иванов идр.,2007; Nechaev et al., 2008; Персова и др., 2013; Dmitriev et al., 2012;Zhdanov et al, 2011; Петров, 1992; и ряд других).
Рассматриваются прямаяи обратная 2.5D задачи конечно-разностного (КР) пакета Otze (Yavich andScholl, 2012), которые был использован для инверсии данных в этойработе. Поиск компонент гармонического электромагнитного поляиформулируется как решение системы дифференциальных уравнений вчастных производных относительно пространственных Фурье-образов ина плоскости XZ с краевыми условиями на границе расчётной области.Задача сводиться к нахождениюив конечном числе точек,расположение которых относительно введённой КР сетки определяется по(Yee, 1996). Замена дифференциальных операторов их КР аналогамисводит задачу к решению системы линейных алгебраических уравнений.Параметры генератора КР сетки выбирались так, чтобы обеспечивалосьсовпадение 1D и 2D решений с точностью <2%.
Решениерегуляризованной обратной задачи (Тихонов и Арсенин, 1979)10выполнялось итеративно методом наискорейшего спуска с адаптивнойрегуляризацией.Встабилизаторзакладывалисьтребованиягоризонтальной и вертикальной гладкости, близости к стартовой модели, атакже линии разрыва этих требований вдоль некоторых границ.В разделе 2.4 приведены результаты 1D, 2D и 3D моделирования, входе которого инвертировались синтетические данные, выполненного дляоценки возможности метода в некоторых часто встречающихсягеологических ситуациях.Для 1D моделирования автором была реализована программаобращения, основанная на минимизации Тихоновского функционала садаптивной регуляризацией.
Вмещающая среда была построена на основекаротажа с северного шельфа Охотского моря. Залежь моделироваласьслоем мощностью 100 м и УЭС 100 Омм. Моделирование выполнялосьдля нескольких глубин залегания залежи в диапазоне 0,5÷3 км. Показано,что глубин 2 км залежь может быть уверенно восстановлена.2D моделирование выполнялась в пакете Otze. Вмещающая средабыла создана на основании скв. Магадан-1 (Охотское море) сблагоприятными для электроразведки условиями: низкое УЭСвмещающих толщ (первые Омм) и отсутствие высокоомных пород.Залежь моделировалась двумерным включением шириной 5 км, УЭСρ=100 Омм. Моделировались различные мощности и глубины залеганиязалежи. Установлено, что в данных условиях инверсия надёжно выявляетзалежь при глубине залегания не более 1,7 км (рис. 2).Рисунок 2. Один из результатов 2D моделирования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
