Электроразведка при поисках месторождений нефти и газа (5 курс, структурщики, 28 ч – лекции, 14 ч – лаб.) Введение

Для поиска и разведки месторождений нефти и газа широкое применение нашли электрические и электромагнитные зондирования. Это методы электроразведки, предназначенные для изучения преимущественно горизонтально-слоистых разрезов (углы падения меньше 10⁰ – 20⁰). С помощью зондирования можно изучать изменение электромагнитных параметров по вертикали практически в одной точке.

Проведя зондирования по отдельным профилям или по площади, можно наряду с вертикальной неоднородностью оценить изменение электромагнитных свойств пород и в горизонтальном направлении.

В методах зондирований используются постоянные электрические поля, переменные и импульсные электромагнитные поля искусственного и естественного происхождения.

Для получения информации об изменении геоэлектрического разреза по вертикали производится либо увеличение расстояния между питающими электродами, либо увеличение расстояния между питающими и приемными линиями, либо изменение частоты используемых электромагнитных полей, либо изучение переходного процесса на разные временах после отключения тока в питающих линиях.

В электрических зондированиям используется дистанционный способ изменения глубинности, так как с увеличением разносов поле проникает на большие глубины. К этой группе методов относятся вертикальные и дипольные электрические зондирования (ВЭЗ и ДЭЗ), а также зондирование методом вызванной поляризации (ВЭЗ-ВП). В методах ВЭЗ, ДЭЗ, ВЭЗ-ВП постоянное (реже низкочастотное переменное) электрическое поле возбуждается гальваническим способом, а измеряется его электрическая составляющая.

Полученные в результате полевых работ кажущееся сопротивление (ρ_к) или кажущаяся поляризуемость (η_к) используются для построения так называемых кривых зондирований. Интерпретируя кривые, можно получить глубины залегания слоев, с разными удельными электрическими сопротивлениями (или поляризуемостями).

По данным электрических зондирований можно расчленять разрез на глубины до 5 - 10 км.

К электромагнитным низкочастотным зондированиям относятся следующие методы:

1) магнитотеллурические и магнитовариационные зондирования (МТЗ и МВЗ), основанные на изучении естественных электромагнитных полей Земли;

2) частотные зондирования в дальней зоне от источника (ЧЗ), в которых используются искусственно созданные гармонические поля;

3) зондирования становлением поля в дальней (ЗС) и ближней (ЗСБЗ) зонах от источника, основанные на изучении в широком диапазоне времен переходных процессов при искусственном возбуждении поля прямоугольными импульсами тока. Последние принято называть зондированиями становления точечными (ЗСТ).

Выбор метода зондирований и методики полевых работ определяется прежде всего поставленной геологической задачей, а также характером геоэлектрического разреза и контрастностью электромагнитных параметров пород.

В целом для постановки зондирований благоприятны горизонтально-слоистые геоэлектрические разрезы, в которых количество электрических горизонтов не превышает 3 - 6, а их мощности должны быть тем больше, чем глубже слои залегают. Если в разрезе присутствуют опорные горизонты с очень высоким или очень низким сопротивлением, отличающимся от сопротивлений окружающих пород более чем в 30 - 50 раз, то электрические зондирования позволяют определять их кровли. Однако изучение разреза под такими горизонтами либо затруднено, либо вовсе исключено, так как они экранируют поле. Резкая контрастность сопротивлений слоев (в 10 - 30 раз) усложняет определение их мощностей вследствие расширения пределов действия принципа эквивалентности.

Высокочастотные зондирования выполняются в условиях высокоомных разрезов (сопротивления пород превышают сотни омметров), в которых горизонты отличаются по диэлектрической проницаемости.

Кроме перечисленных факторов выбор метода зондирований зависит от проектируемой глубины разведки. Выяснение строения верхних горизонтов (до глубин 100 м) производится методами ВЭЗ, ВЭЗ-ВП, Ч3. Расчленение разрезов до глубин 1- 3 км осуществляется методами ВЭЗ, ВЭЗ-ВП, Ч3, ЗСТ. Структурные исследования, на глубинах до 5 км выполняются методами ДЭЗ, МТЗ, МТП, Ч3, ЗС. Для изучения земной коры и электропроводимости мантии используются МТЗ и глубинный вариант этого метода - ГМТЗ, а также МВЗ.

В большинстве методов постоянного и низкочастотного поля определяющим фактором глубинности является разнос между питающими электродами или между питающими и приемными линиями. Максимальный разнос при дистанционном зондировании (ВЭЗ, ВЭЗ-ВП, ДЭЗ) и оптимальный разнос при Ч3 и ЗС в дальней зоне выбираются в 3 - 10 раз большими проектируемых глубин разведки. В методах ближней зоны (ЗСТ) разнос может быть сравним с проектируемыми глубинами разведки или меньше их. Чем меньше максимальный разнос при зондировании, тем точнее выбор точки записи, т. е. точки местности, к которой можно отнести получаемые количественные параметры разреза. Это особенно важно при изучении больших глубин, когда условие горизонтальной однородности в пределах многокилометровых разносов не выполняется.

Вторым параметром, от которого зависит глубинность и разрешающая способность электромагнитных зондирований, является частота или время становления поля. Для полного использования скин-эффекта следует применять как можно больший (несколько порядков) интервал частот или времен становления поля. Благодаря скин-эффекту расчленение разреза электромагнитном зондированием производится при одном (иногда двух-трех) разносе, что является существенным преимуществом по сравнению с чисто дистанционными зондированиями, количество разносов при выполнении которых составляет 10 - 20.

В результате постановки зондирований на постоянном и низкочастотном переменном токе принято строить кривые зондирований, т.е. графики зависимости кажущегося или эффективного сопротивления от параметров глубинности (r, ). Кривые строятся на бланках с логарифмическим масштабом по осям координат. Выбор модуля масштаба, которым определяется точность интерпретации, обусловленная пределами действия принципа эквивалентности, зависит от точности расчета кажущихся или эффективных сопротивлений. В большинстве методов электроразведки средняя относительная ошибка в определении этих параметров составляет ±5%. В этих случаях для построения кривых целесообразно применять логарифмические бланки с модулем 6,25 см (обычные логарифмические бланки BЭЗ). При понижении средней относительной ошибки до ±3% кривые можно строить на логарифмических бланках с модулем 10 см.

Для решения многих геологических задач используется профильная или площадная съемка методами зондирований. Выбор системы наблюдений и густоты сети точек зондирований определяется масштабом съемки, разведываемой глубиной и сложностью геоэлектрического разреза. Профили наблюдений направляются в крест простирания изучаемых структур. При площадной съемке обычно параллельные профили отстоят друг от друга на таком расстоянии, чтобы в масштабе выдаваемой карты оно составляло 2 - 5 см. Расстояние между точками зондирований на профилях выбирается равным или в 2 – 3 раза меньшим расстояний между профилями и в масштабе выдаваемых карт и разрезов должно меняться от 1 см в сложных геоэлектрических условиях до 4 см - в простых.

Зондирования бывают односторонними, когда приемная линия относится от питающей в одну сторону, или двусторонними, когда приемная установка переносится сначала в одну, а затем в противоположную сторону.

Направления разносов выбираются вдоль предполагаемого простирания структур. На всех точках одного профиля разносы должны быть направлены примерно по одному азимуту.

Для оценки горизонтальной неоднородности, а также анизотропии электрических свойств пород на отдельных точках ставятся двусторонние крестовые (разносы по двум азимутам) или круговые (разносы по четырем азимутам) зондирования. По ним наряду с кривыми, полученными на каждом азимуте, строятся круговые диаграммы, т. е. графики зависимости величин кажущихся, (эффективных) сопротивлений от азимута наблюдения для фиксированных значений разносов, частот или времен становления.