RU2069375C1

RU2069375C1 - Method of sea electric prospecting

Info

Publication number: RU2069375C1
Application number: RU9393007816A
Authority: RU
Inventors: А.С. Кашик; В.П. Бубнов; В.Х. Кивелиди; Н.И. Рыхлинский; В.Т. Зюзин
Original assignee: Центральная геофизическая экспедиция
Priority date: 1993-02-09
Filing date: 1993-02-09
Publication date: 1996-11-20

Abstract

FIELD: electric prospecting. SUBSTANCE: vertical sources and receivers of signals of electric field are positioned in upper layer under drifting ice-floe. Excitation and registration are carried out in process of drift of ice-floe. Excitation and receiving device is constantly in vertical position because of same speed of movement of ice-floe and thickness of water lying beneath it. Alternating periodic pulses with pauses excited. Process of establishment of vertical component of electric field is measured within pause. Difference of vertical differences of potentials related to their sum serves as interpretation parameters. EFFECT: improved authenticity of method. 2 dwg

Description

Изобретение относится к морской электроразведке и может быть использовано для изучения строения осадочного чехла с целью прогноза нефтегазоносности акваторий арктических морей, покрытых паковыми льдами. The invention relates to marine electrical exploration and can be used to study the structure of the sedimentary cover with the aim of predicting the oil and gas potential of the Arctic seas covered with pack ice.

Известен способ геоэлектроразведки [1] включающий дифференциально-нормированные измерения, в котором определяют становление отношения второй разности электрического потенциала к первой на оси возбуждающей установки. A known method of geoelectrical exploration [1] including differential-normalized measurements, in which the formation of the ratio of the second difference of the electric potential to the first on the axis of the exciting installation is determined.

Известен способ морской геоэлектроразведки [2] включающий возбуждение электромагнитного поля импульсами тока прямоугольной формы и измерение в промежутках вторичного электрического поля двумя осевыми приемными установками на фиксированных разностях, в котором определяют раздельно величину поля становления и вызванной поляризации для геоэлектроразведки месторождений полезных ископаемых. A known method of marine geoelectrical exploration [2] includes the excitation of an electromagnetic field by rectangular current pulses and measuring in the gaps of the secondary electric field by two axial receiving units at fixed differences, in which the magnitude of the formation field and the induced polarization are determined separately for geoelectrical exploration of mineral deposits.

Недостатками способов [1] и [2] являются: 1) невозможность применения их в условиях паковых льдов. Даже наличие впереди идущего ледокола не позволит реализовать способ, т.к. разбиваемые льдины могут повредить корпус геофизического судна или привести к обрыву возбуждающей или приемной установки; 2) применяемые в этих способах горизонтально ориентированное возбуждение и прием сигнала менее чувствительны к изменениям слоистой среды, чем вертикально ориентированные. The disadvantages of the methods [1] and [2] are: 1) the inability to use them in pack ice conditions. Even the presence of an icebreaker ahead will not allow to implement the method, because crushed ice can damage the hull of the geophysical vessel or lead to a break in the exciting or receiving installation; 2) the horizontally oriented excitation and signal reception used in these methods are less sensitive to changes in the layered medium than vertically oriented ones.

Решаемая задача обеспечение электроразведки для прогноза нефтегазоносности акваторий арктических морей, покрытых паковыми льдами, и повышение точности электроразведки на основе вертикально ориентированных датчиков возбуждения и измерения сигнала. The task to be solved is to ensure electrical exploration for predicting the oil and gas potential of Arctic seas covered by pack ice, and to increase the accuracy of electrical exploration based on vertically oriented excitation and signal measurement sensors.

Для решения задачи возбуждающие и приемные установки размещают вертикально в водном слое под льдиной и фиксируют их на дрейфующей льдине, причем приемные установки устанавливают в двух перпендикулярных направлениях Х и Y, а возбуждающую установку размещают в вершине угла этих направлений. Перемещение установок происходит за счет дрейфа льдины, при этом из-за одинаковой скорости движения льдины и нижележащей толщи воды датчики постоянно находятся в вертикальном положении. Возбуждается электрическое поле путем воздействия периодическими знакопеременными импульсами тока с паузами на вертикальную электрическую линию. В паузах измеряется становление во времени первых и вторых разностей электрического потенциала в вертикальном направлении. По данным этих измерений формируется дифференциально-нормированный параметр. To solve the problem, the exciting and receiving installations are placed vertically in the water layer under the ice and fix them on the drifting ice, and the receiving installations are installed in two perpendicular directions X and Y, and the exciting installation is placed at the apex of the corner of these directions. The installations are moved due to the drift of the ice, while due to the same speed of movement of the ice and the underlying water column, the sensors are constantly in an upright position. An electric field is excited by the action of periodic alternating current pulses with pauses on a vertical electric line. In pauses, the formation in time of the first and second differences of the electric potential in the vertical direction is measured. According to the data of these measurements, a differential-normalized parameter is formed.

где (ΔUz)_I и (ΔUz)_II вертикальные разности электрического потенциала в дальней и ближней относительно возбуждающего диполя измерительных линиях;
ΔUz и Δ²Uz первая и вторая разности электрического потенциала;
Ez и ∂E/∂x вертикальная компонента напряженности электрического поля и ее производная в горизонтальном направлении;
t время становления.

where (ΔUz) _I and (ΔUz) _{II are the} vertical differences of the electric potential in the far and near measuring lines relative to the exciting dipole;
ΔUz and Δ ² Uz the first and second differences of electric potential;
Ez and ∂E / ∂x are the vertical component of the electric field strength and its derivative in the horizontal direction;
t formation time.

Аномальные значения этого параметра указывают на изменение геоэлектрических свойств разреза. Anomalous values of this parameter indicate a change in the geoelectric properties of the section.

Сущность способа заключается в обеспечении проведения электроразведочных измерений в акватории арктических морей, покрытых паковыми льдами, с помощью вертикально ориентированных возбуждающей и приемной установок, зафиксированных на дрейфующей льдине. The essence of the method is to provide electrical exploration measurements in the waters of the Arctic seas, covered with pack ice, using vertically oriented exciting and receiving installations, fixed on a drifting ice floe.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с известными показывает, что заявляемый способ отличается от известных тем, что возбуждение среды и прием сигнала осуществляются вертикально ориентированными установками. В этом случае субгоризонтальные границы среды проявляются наиболее сильно. В результате измерений формируется новый высокоразрешающий интерпретационный параметр. Следовательно, заявляемый способ соответствует критерию "новизна". A comparative analysis of the proposed solution with the known shows that the claimed method differs from the known ones in that the medium is excited and the signal is received by vertically oriented installations. In this case, the subhorizontal boundaries of the medium are most pronounced. As a result of measurements, a new high-resolution interpretation parameter is formed. Therefore, the claimed method meets the criterion of "novelty."

Существенное отличие предлагаемого технического решения состоит в том, что используемые вертикально ориентированные возбуждающая и приемная установки зафиксированы на дрейфующей льдине, что дает возможность осуществлять поисковые работы на акваториях морей. A significant difference of the proposed technical solution is that the vertically oriented exciting and receiving installations used are fixed on a drifting ice floe, which makes it possible to carry out exploratory work in the waters of the seas.

Проиллюстрируем изобретение рисунками. На рис.1 показаны в плане (а) и разрезе (б) возбуждающая и измерительная установки. Плоскость XY соответствует поверхности льдины. Возбуждение среды осуществляется вертикальной двухполюсной линией AВ. Регистрация ведется вертикальными диполями M₁M₂ и M₃M₄.We illustrate the invention with drawings. Fig. 1 shows in plan (a) and section (b) the exciting and measuring installations. The XY plane corresponds to the ice surface. Excitation of the medium is carried out by a vertical bipolar line AB. Registration is carried out by vertical dipoles M ₁ M ₂ and M ₃ M ₄ .

На рис.2 приведены результаты математического моделирования. Расчеты выполнены для условий типичного газоконденсатного месторождения Черноморского шельфа. Верхний слой (0,2 км, 0,5 Омм) морская вода. Левый разрез не содержит залежи углеводородов. Правый разрез содержит слой (1,5 км, 5,0 Омм, η 20% ), сформированный залежью газоконденсата и перекрывающими породами, "зараженными" флюидами углеводородов. Этот слой отличается повышенным сопротивлением и наличием поляризации. Вычислялся предлагаемый параметр следующим образом. Figure 2 shows the results of mathematical modeling. The calculations were performed for the conditions of a typical gas condensate field of the Black Sea shelf. Top layer (0.2 km, 0.5 Ohm) sea water. The left section does not contain hydrocarbon deposits. The right section contains a layer (1.5 km, 5.0 Ohm, η 20%) formed by a gas condensate deposit and overlapping rocks “infected” with hydrocarbon fluids. This layer is characterized by increased resistance and the presence of polarization. The proposed parameter was calculated as follows.

и ранее известные

Результат расчета для времени становления, равного 2 с, показан в верхней части рисунка. Видно, что при переходе от "пустого" разреза к разрезу с залежью параметр P_z изменяется в два с лишним раза, а параметры P_x и P_y изменяются на 20 30%
Способ осуществляется следующим образом. При помощи арктической службы выбирается льдина, направление дрейфа которой примерно совпадает с направлением, по которому необходимо получить геологическую информацию. На льдине размещается базовый лагерь по образцу полярных станций. Для установки датчиков возбуждения и приема бурятся лунки в двух перпендикулярных направлениях. Расстановка по двум направлениям необходима для случая резкой смены направления дрейфа льдины или разворота ее вокруг собственной оси. В вершине угла направлений устанавливается возбуждающая линия, а на перпендикулярных лучах измерительные линии. Определяются геофизические координаты возбуждающей линии и одного из измерительных диполей. Дается команда на начало работы. В процессе работы систематически повторяют измерения геофизических координат источника и приемника. Разрез возбуждается используемым в электроразведке источником знакопеременных периодических импульсов тока силой в несколько десятков ампер (ЭРС 72 или специализированной более мощной установкой). Токовые импульсы подаются в двухполюсную линию длиной 0,1 0,5 км. Исходя из скорости дрейфа, льдины выбирают временной интервал возбуждения сигнала, который бы соответствовал смещению всей системы на определенное расстояние (например, 0,5 км). Измерения ΔUz проводят на каждой измерительной линии обоих направлений по схеме накопления (20 40 импульсов). Регистрирующая аппаратура компьютизированная цифровая электроразведочная станция типа ЦЭС. Расстояние между возбуждающей и приемной установками (разнос) выбирают равным 1 2 глубины исследования. Временной интервал регистрации выбирается таким, чтобы проявились электрические свойства всей пачки исследуемых пород. По накопленным сигналам вычисляют интерпретационный параметр

Этот параметр вычисляется в двух перпендикулярных направлениях для того, чтобы получить P_z в направлении траектории движения льдины. Области аномально низких значений параметров будут указывать на зоны, перспективные для поисков залежей углеводородов.

and previously known

The calculation result for a rise time of 2 s is shown at the top of the figure. It can be seen that when changing from an “empty” section to a section with a reservoir, the parameter P _z changes more than two times, and the parameters P _x and P _y change by 20 30%
The method is as follows. Using the Arctic service, an ice floe is selected, the drift direction of which approximately coincides with the direction in which it is necessary to obtain geological information. The base camp is modeled on the ice on the model of the polar stations. To install excitation and reception sensors, wells are drilled in two perpendicular directions. The arrangement in two directions is necessary for the case of a sharp change in the direction of the ice drift or its rotation around its own axis. An exciting line is established at the apex of the direction angle, and measurement lines are formed on perpendicular rays. The geophysical coordinates of the exciting line and one of the measuring dipoles are determined. A command is given to begin work. In the process, the measurements of the geophysical coordinates of the source and receiver are systematically repeated. The section is excited by a source of alternating periodic current pulses with a force of several tens of amperes used in electrical exploration (EDS 72 or a specialized more powerful installation). Current pulses are fed into a bipolar line 0.1 0.1 0.5 km long. Based on the drift velocity, the ice floes choose a time interval for the excitation of the signal, which would correspond to the displacement of the entire system by a certain distance (for example, 0.5 km). ΔUz measurements are carried out on each measuring line in both directions according to the accumulation scheme (20–40 pulses). The recording equipment is a computerized digital electrical reconnaissance station of the CES type. The distance between the exciting and receiving installations (separation) is chosen equal to 1 2 the depth of the study. The registration time interval is chosen so that the electrical properties of the entire pack of the studied rocks are manifested. Based on the accumulated signals, the interpretation parameter is calculated

This parameter is calculated in two perpendicular directions in order to obtain P _z in the direction of the ice trajectory. Areas of abnormally low parameter values will indicate areas that are promising for the search for hydrocarbon deposits.

Использование предлагаемого способа позволит осуществить поисковые электроразведочные работы на больших акваториях морей Северного Ледовитого океана, занятых паковыми льдами, и, таким образом, получить информацию о нефтегазоперспективных участках шельфа, который в настоящее время электроразведкой не изучен. Using the proposed method will allow exploratory exploration in large areas of the seas of the Arctic Ocean, occupied by pack ice, and thus, to obtain information on oil and gas prospective sections of the shelf, which is currently not studied by electrical exploration.

Claims

A method of marine electrical exploration, including profiling with a fixed distance between the points of excitation and reception of signals, excitation of an electric field in the earth by applying periodic alternating current pulses to an electric bipolar installation and measuring in pauses of the formation in time the differences in electric potential at two receiving installations, characterized in that the exciting and receiving installations are installed vertically in water and fixed on a drifting ice floe, while Insulated installations are placed in two perpendicular directions X and Y, and the exciting installation is placed at the apex of the angle of these directions, the signal is excited and recorded during the ice drift, and differential-normalized parameters are determined from the measured processes of the formation of vertical differences in electric potential over time using the following expressions:

P _z (t) cosα,
where ΔU _z and Δ ² U _{z the} first and second differences of electric potential;
α angle between the direction of the vector

and the direction of the trajectory of the ice,
and the presence of oil and gas prospective zones is judged by abnormally low parameter values