Диссертация (1100338), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Длины волны в пространстве как функция от его УЭС(слева), и рабочей частоты(справа). Мощность скин-слоя отличается от длины волны множителем 1 / 2 , поэтому на каждомграфике приведена шкала для мощности скин-слоя.42Если принять сопротивление среды равным 3 Ом-м, то на частоте 0.0625 Гц длина волнысоставит ок. 20 км. Приняв величину максимального разноса, используемого в инверсии, накотором можно уверенно записать сигнал, равным 10 км, можно считать, что во всем диапазонеразносов мы находимся в ближней либо промежуточной зоне. При увеличении частотывозбуждения, начало дальней зоны смещается в сторону меньших разносов.

В таблице 2.3приведён расчёт приведённого расстояния для полупространства с сопротивлением 3 Ом-м натрёх частотах, которые чаще всего используются на практике.Таблица 2.3.Значение приведённого в среде с УЭС 3 Ом-м для разных частот.r – разнос, |kr|-приведённое расстояние.r, км0,5151015|kr|, 0.0625 Гц0.2030.4062.0284.0566.084|kr|, 0.3125 Гц0.4530.9074.5349.06913.603|kr|, 1.0625 Гц0.8361.6728.36116.72225.084Результаты расчётов показывают, что почти во всём диапазоне частот и разносов измерениявыполняются в промежуточной зоне за исключением самых больших разносов на частотах0.3125 Гц и 1.0625 Гц, в которых возможен выход в дальнюю зону.2.2.3 Проблема «воздушной волны»Как было отмечено выше, в случае мелкого моря на достаточно высокой частоте илидостаточно большом разносе амплитуда принимаемого сигнала на фиксированной частотеначинает убывать как 1/ r 3 , а фаза выходит на асимптоту.

Это является следствием того, чтопервичное поле распространяется преимущественно в верхнем воздушном полупространстве.Пользуясь понятиями дальней и ближней зон источника этот эффект можно объяснить какпостепенный выход в дальнюю зону. На практике это явление получило название эффекта«воздушной волны» (“air wave ”).На рисунке 2.9 для модели на одном из участков в Каспийском море приведенырассчитанные значения кривых геометрических зондирований на частотах 0.3125 Гц и1.0625 Гц.43Рисунок 2.9. А) Модель. Б) Нормированные амплитуды геометрических зондирований на трёхчастотах.

В) Фазы геометрических зондирований.Для изображения модуля использовалась нормировка:FU xU x0,(2.29)где U x - кривая геометрического зондирования для принятой модели (в данном случае осевая0составляющая электрического поля), Ux - кривая геометрического зондирования для 1 Ом-мполупространства, покрытого водой4. С увеличением разноса и частоты происходитпостепенный выход в дальнюю зону.

На графиках это выражается в том, что нормированныеамплитудные кривые выходят на горизонтальную асимптоту, а фаза принимает постоянноезначение безотносительно к разносу. При уменьшении УЭС и уменьшении глубины моряначало дальней зоны смещается в сторону меньших разносов. Выход в дальнюю зонувоспринимается как нежелательное явление, поскольку при этом плотность тока в земле теряетзависимость от разноса и эти участки кривых геометрических зондирований не несутинформации об УЭС разреза.

При этом использование узкого частотного диапазона (обычно0.1 ÷5 Гц) не позволяет извлекать информацию о сопротивлении из частотной зависимости. Какбыло отмечено выше, при выполнении глубоководных CSEM выход в дальнюю зону несопровождается потерей связи поля с УЭС разреза, поскольку в этом случае поле быстрозатухает в верхнем водном полупространстве и связь с породами разреза обеспечивается за счётгоризонтального скин-эффекта. В ряде случаев применение частот ~1 Гц, оправданное на днеглубокого океана, при работах на мелководье приводило к выходу в дальнюю зону уже наразносах 5-7 км. Так появился термин «air wave», означающий особый вид помехи, присущиймелководным измерениям (по сути – первичное поле) и многочисленные способы борьбы с4Под «полупространством, покрытым водой» здесь и далее понимается двухслойная модель с непроводящимверхним полупространством, первым слоем с параметрами моря в точке наблюдения, и нижнимполупространством, УЭС которого обычно равна 1 Ом-м.

Необходимость введения такой модели связана сизмерением поля на дне моря.44этим явлением (Løseth and Amundsen, 2007; Challenges in shallow water CSEM surveying: a casehistory from Southeast Asia.Chandola [et al.], 2007; Chen and Alumbaugh, 2011; и др.)(см. такжеWeiss, 2007).

Для недопущения этого эффекта при зондированиях, данные которыхиспользованы в настоящей работе, несущей была частота 0.0625 Гц.2.2.4 Влияние конечной глубины моряВыше были рассмотрено асимптотическое поведение гармонического ГЭД наповерхности полупространства и на дне глубокого моря для случая  0   1 . На практикеглубина моря и отношение  0 /  1 конечны.

Аналитических выражений для этих случаев ненайдено, но поведение полей могут быть исследованы численно.Привыполнениигеометрических зондирований на дне глубокого моря при  0   1 электромагнитное полезатухает как в водном проводящем полупространстве, так и в породах разреза. При этомпрактически во всём диапазоне разносов плотность токов в горных породах на некоторойглубине связана как с разносом, так и с индукционным затуханием на поля на трассе междуисточником и приёмником. Это обстоятельство существенно увеличивает разрешение методапо сравнению методами потенциальных полей.

Индукционное затухание определяет большиесдвиги фазы в принятом сигнале (6  рад и более на расстоянии 10÷15 км). Уровень сигнал/шумтаких измерений быстро уменьшается с разносом, что определяет высокие требования к уровнюсобственных шумов приёмной аппаратуры и мощности источника. Уменьшение глубины моряприводит к увеличению в измеряемом сигнале вклада токов, индуцированных в непроводящемвоздушном полупространстве. За счёт этого существенно повышается отношение сигнал/шум,но при этом вклад аномального поля, связанного с УЭС разреза, уменьшается. На рисунке 2.10показано, как уменьшение глубины моря уменьшает аномальный эффект от изменения УЭСразреза.45Рисунок 2.10.

(по (Weiss, 2007)). a) Амплитуда осевой компоненты дипольно-осевой установки начастоте 1 Гц в зависимости от глубины моря (индекс кривых) при наличие высокоомной вставки(пунктир) и при её отсутствии (сплошная линия). b) Схематическое изображение установки имодели.Как было отмечено выше, при геометрических зондированиях на малых глубинахцелесообразно снизить частоту возбуждающего поля. При этом увеличивается вкладаномального поля в измеряемый сигнал. Распределение токов в разрезе также контролируетсякак разносом, так и скин-эффектом, но роль последнего сильно уменьшается из-за уменьшениячастоты. Геометрическое зондирование на мелководье по свойствам приближается к ВЭЗ напостоянном токе, но всё же остаётся индуктивным.

Низкая частота возбуждения принепрерывном движении источника создаёт сложности в обработке из-за малого количествадоступных накоплений. Таким образом, с учётом сделанных замечаний, геометрическиезондирования можно применять как при малой, так и при большой глубине моря.Рассмотрим неустановившийся режим. На рисунке 2.11 приведены расчёты поля ГЭД,расположенного на разной глубине в однородном изотропном полупространстве.46Рисунок 2.11 (по (Marine time domain CSEM – the first two years of experience, 2008)) Зависимость отвремени производной осевой компоненты электрического поля ГЭД, расположенного на разнойглубине в однородном полупространстве, при импульсном возбуждении.

Разнос установки – 1 км.,сопротивление полупространства – 0.3 Ом-мВданномслучаевместопринятойвотечественнолитературепереходнойхарактеристики et  , т.е. отклика среды на включение ступеньки тока, изображена импульснаяхарактеристика det  / dt , т.е. отклик среды на дельта-импульс.При малой глубине моря, аналогично наземным зондированиям в ближней зоне,первичноеполемгновенно(всоответствиисквазистационарнымприближением)устанавливается в верхнем непроводящем полупространстве, и затем токи начинаетдиффундировать в латеральном и горизонтальном направлениях в породах разреза. Принебольшой глубине моря часть поля, распространяясь в воде, также достигает верхнегонепроводящего полупространства, затем мгновенно распространяется в нём без индукционногозатухания и возбуждает разрез как плоская неоднородная волна в соответствии с принципамиранней стадии.

Эта «волна», которая зависит от УЭС моря игеометрии установки,распространяется в воздухе и процесс её установления происходит намного быстрее, чем утоков, медленно диффундируют в относительно проводящей земле. Поэтому при малыхглубинах моря обеспечивается разделение во времени первичного и вторичного полей за счётбольшого контраста проводимостей  0   1 . Аналогичное разделение обеспечивается прибольшой глубине моря, если землю можно считать непроводящей относительно моря  0   1(см. расчёты на рисунке 2.12).47Рисунок 2.12 (по (Strack and Petrov, 2007)). Зависимость от времени производной осевой компонентыэлектрического поля ГЭД на границе двух полупространств (сверху – морская вода) при импульсномвозбуждении.

Характеристики

Список файлов диссертации