Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1, Дифференциально-нормированный метод электроразвеки 10
Залежь УВ как объект исследования методами ВП 10
Физическая интерпретация дифференциально-нормированных параметров -трансформант электромагнитного поля, применяемых в дифференциально-нормированном методе электроразведки 18
Пространственная производная полей индукции и ВП, дифференциально-нормированный параметр Pi 19
Временные производные поля и его пространственной производной. Дифференциально-нормированный параметр Dcp , 26
1.3.Актуальность исследования эквивалентностсй слоистых поляризующихся
сред 31
2, Методика и результаты исследования эквивалентностей в ДНМЭ 33
Эквивалентности в электроразведке для неполяризугощихся и поляризующихся слоистых разрезов 33
Методика исследования эквивалентностсй 38
Пределы S и Т-эквивалентности для ДПП и ДІІ 42
Эквивалентность поляризующихся параметров в терминах модели Коул-Коул 51
Робастный аналог средиеквадратического расхождения 68
3, Учет эквивалентности поляризационных параметров при геологической
интерпретации данных ДНМЭ 74
Участок в пределах прибалтийской части Русской Платформы 74
Участок в пределах южной части Русской платформы 82
Заключение 96
Литература 98
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
БК - боковой каротаж.
ВП - вызванная поляризация.
ВЭЗ - вертикальные электрические зондирования.
ВЭЗ-ВП - модификация ВЭЗ изучающих ВП.
ГК - гамма каротаж.
ДНМЭ - дифференциально-нормированный метод электроразведки»
ДНП дифференциально-нормированные параметры.
ДЭЗ - дипольные электрические зондирования,
ЗВТ - зондирование вертикальными токами,
10.3СБ - зондирование становлением поля в ближней зоне верти-
кального магнитного диполя.
11ЛСБ-ВП - модификация ЗСБ изучающая процессы вызванной поляризации.
12.3СЭ (ЗС) - зондирование становлением поля горизонтального элек-
трического диполя.
13.КС - каротаж сопротивлений.
14.МПП - метод переходных процессов.
15.МТЗ - магнито-теллурические зондирования.
16.ТТ - метод теллурических токов.
17.УВ - углеводороды.
18.ЧЗЭ (43) - частотные зондирования электрическим диполем.
19.ЧЗ-ВП - частотные зондирования ориентированные на изучение
вызванной поляризации.
20.Дії - разность потенциалов.
21.Д2и - пространственная производная разности потенциалов.
22.Р] - дифференциально-нормированный параметр, имеющий
смысл отношения пространственной производной разности потенциалов (Д U) к самой разности потенциалов (AU).
23.ImPj - трансформанта электромагнитного поля имеющая смысл
отношения производных по времени пространственной производной разности потенциалов (dA2V/dt) и разности потенциалов (SAU/St).
24.Dcp - дифференциально-нормированный параметр, имеющий
смысл разности ImPi и Ph
Введение к работе
Цель работы. Проблема эквивалентности давно известна в электроразведке; она заключается в неоднозначности выбора модели в рамках зафиксированной экспериментатором структуры данных, либо в неоднозначной интерпретации полевых кривых из-за присутствия случайных ошибок в результатах наблюдений и ограниченной экспериментальной точности [31]. Изучению принципа эквивалентности и пределов его применимости уделялось большое внимание (Заборовский, 1963; Пылаев, 1968; Колмаков, 1962; Ваньян, 1965; Матвеев, 1964, 1965, 1966; Хмслсвской, 1970; Табаровский, Эпов, Сосунов, 1985 и др.). Однако, все эти работы были посвящены неоднозначности определения кажущегося сопротивления и мощности слоев неполяризующихск разрезов.
Попытки изучения поляризующихся свойства среды делались с помощью многих электроразведочных методов, однако повысить информативность и разрешающую способность при изучении поляризуемости стало возможным с появлением методики измерений основанной на понимании различий структуры нолей ВП и электромагнитной индукции. Измерение пространственной, получение временных производных и формирование дифференциально-нормированных параметров (ДНП) в дифференциально-нормированном методе электроразведки (ДНМЭ) позволило выделить периоды преобладания сначала поля индукции> затем ВП в едином процессе становления и получить информацию о поляризационных характеристиках геоэлектрического разреза, а так же повысить чувствительность к изменению проводимости пород по вертикали. А решение одних вопросов неизбежно выдвигает на первый план ряд новых» Один из них касается принципов эквивалентности поляризующихся параметров и оценки разрешающей способности ДНП при определении этих свойств среды.
При изучении процессов вызванной поляризации (ВП) чаще всего применяется модель частотной дисперсии сопротивления p=f(co). Формула Коул-Коул (1) определяет зависимость сопротивления среды, в частотной области, от поляризуемости, времени релаксации и ширины релаксационного спектра.
р(С0) = ^ (1)
1 L_
Описав процесе ВП с помощью частотной дисперсии сопротивления и выбрав модель Коул - Коул, мы ввели еще 3 геоэлектрических параметра ті, т и с, помимо сопротивления и мощности слоя (h).
Поляризационные параметры в формуле Коул - Коул определяют изменения сопротивления с изменением частоты от левой до правой асимптоты частотной характеристики» Асимптотические значения соответствуют сопротивлению среды при постоянном токе - левая асимптота - и максимальному понижению сопротивления на высоких частотах, пропорциональному поляризуемости среды рсо=ро-роТ|(%) - правая асимптота. Причем для реальных разрезов значения г| обычно не превышает 30% для рудных зон с сульфидной минерализацией и 15% для пород измененных присутствием углеводородов (УВ). А изменения регистрируемого электромагнитного отклика, при малом изменении поляризуемости, будут очень малы. Поэтому, изучая эти изменения среды, мы имеем дело с «тонкими» эффектами, которые необходимо подчеркивать, используя различные транс-форманты электромагнитного поля, так же мы должны четко знать пределы действия эквивалентно стей и наши возможности по определению гсоэлектрическнх характеристик моделей учитывающих поляризацию среды.
В своей диссертационной работе П.Ю. Легейдо [14] продемонстрировал пример существования эквивалентности сопротивления и поляризуемости проводящего слоя перекрытого более высокоомным в результатах измерения разности потенциалов на поверхности геоэлектрической среды и отсутствия этой неопределенности в измерениях ДНП. Это был первый шаг и определение нового поля исследовательской деятельности в области электроразведки.
Автору данной работы хотелось бы использовать накопленные знания при разработке программы инверсии для диспергирующих сред применительно к ДНМЭ, а при моделировании полевых кривых стала просматриваться еще одна проблема, которую необходимо решить перед созданием алгоритма обратной задачи. Дело в том» что для некоторых типов разрезов, кривая ДНП Оф имеет быст-
ро изменяющуюся - высоко градиентную часть. Объективная оценка расхождения между полевой и модельной кривыми становится проблематичной, тл<. сред-неквадратичсское расхождение подвержено большим и незакономерным изменениям, что приводит к невозможности использовать весь диапазон времен кривой Оф и необходимости постоянно следить за ограничением временного диапазона, в пределах которого, происходит расчет среднеквадратического расхождения. Ай-тор предлагает оригинальный способ оценки расхождения между полевой и модельной кривой Dtp, имеющей градиентный участок, разработанный совместно с Ю.А. Давыденко. Это робастный аналог среднеквадратического расхождения, использующий некоторую весовую функцию, которая понижает вклад сильно различающихся участков кривой, не искажая при этом среднего расхождения. В работе исследовано поведение целевой функции при использовании робастпого аналога среднеквадратического расхождения.
Цель, которую преследовало мое исследование, состояла в следующем: средствами компьютерного моделирования исследовать особенности проявления в параметрах ДНМЭ эквивалентности горизонтально-слоистых поляризующихся сред.
Для достижении поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
L Изучить S- и Т- эквивалентности горизонтально-слоистых поля-
ризующихся моделей, выполнить сравнительный анализ их проявления при регистрации разности потенциалов и дифференциально-нормированных параметров (ДНП).
Применительно к ДНМЭ на основе модели Коул-Коул исследовать проявление эквивалентности поляризационных параметров горизонтально-слоистых сред.
Предложить рекомендации по учету эквивалентности горизонтально-слоистых поляризующихся сред при геологической интерпретации данных ДНМЭ.
Научная новизна.
L Выполнена сравнительная оценка проявления действия S- и Т-
эквивалентностей поляризующихся сред при регистрации разности потенциалов и ДНП.
Впервые выполнены систематические исследования проявлений эквивалентности поляризационных параметров модели Коул-Коул в методе ВП и ДНМЭ.
Исследована возможность применения робастного аналога сред-
неквадратического отклонения для подавления случайных выбросов значений целевой функции параметров ДНМЭ.
Практическая ценность. Результаты выполненных исследований явились основанием для закрепления времени релаксации поляризационного процесса при инверсии данных ДНМЭ, что привело к снижению неоднозначности их геологической интерпретации.
Внедрение результатов исследовании. Полученные автором научные и практические результаты применяются при проведении нефтегазопоисковых работ дифференциально-нормированным методом электроразведки в России и СНГ. Представленные в диссертации материалы используются при чтении лекций по специальному курсу электроразведки для студентов геофизической специальности Иркутского государственного технического университета (ИрГТУ).
Основные защищаемые положения.
При изучении горизонтально-слоистых поляризующихся сред дифференциально-нормированный метод электроразведки по сравнению с методом ВП обеспечивает значительное сужение области проявления S- и Т-эквивалентностей.
Главным фактором, определяющим эквивалентность поляризационных параметров при инверсии данных ДНМЭ в рамках модели Коул-Коул, является описанная ранее (Pelton et ah, 1978) связь между поляризуемостью tj, временем релаксации т и показателем степени с.
Установленная эквивалентность х\ и т является основанием для закрепления параметра т при инверсии данных ДНМЭ? что позволяет снизить неоднозначность их геологической интерпретации.
Метод исследовании и вклад соискателя- Вычислительный эксперимент, основанный на многократном решении прямой задачи нестацнонарных электромагнитных зондирований горизонтально-слоистых поляризующихся сред для ДНМЭ (использовалась разработанная П.Ю. Легейдо программа «Байкал»); построение двумерных срезов целевой функции, на которых наглядно отображается поведение оврага функции цели. В качестве критерия, определяющего область проявления эквивалентности, использовалось среднеквадратическое расхождение полевых измерений параметров ДНМЭ. Все расчеты, их анализ и обобщение осуществлены соискателем во время обучения в аспирантуре кафедры прикладной геофизики и геоинформатики ИрГТУ.
Апробация, Представленные в диссертации научные и практические результаты докладывались на школе-ссминарс молодых геофизиков в Екатеринбурге (2002), на распгарснных семинарах лаборатории электромагнитных полей ИГФ СО РАН (2002, 2003, Новосибирск), в Институте геофизики и метеорологии Кельнского университета (2000), на кафедре геофизики Санкт-Петербургского государственного университета (2004), а так же на ежегодных научно-технических конференциях ИрГТУ.
Публикации.
Агеенков Е.В. Исследование поляризуемости и времени релаксации для поляризующихся разрезов. Сборник докладов конференции ИрГТУ. Иркутск 2000.
Агеенков Е.В, Эквивалентная зависимость между параметрами модели Коул-Коул для поляризующихся разрезов. Вестник стипендиатов DAAD ИрГТУ, №1 2001.
Агеенков Е.В. Эквивалентность определения поляризуемости и времени релаксации слоя с частотной дисперсией проводимости. Третья уральская молодежная научная школа по геофизике. Сборник докладов. Екатеринбург 2002.
Мандсльбаум М.М., Агеенков Е.В., Легейдо П.Ю., Пестерев И.Ю., Рыхлинский Н.И. Современное состояние и перспективы применения дифференциально-нормированного метода электроразведки для поисков нефти и газа // Геология и геофизика, 2002, т. 43, №12, с. 1137-1143.
Объем и структура работы. Работа представлена на 107 страницах текста
и состоит из 4-х основных глав.
Благодарности. За неизменную поддержку и помощь в работе над диссертацией автор выражает глубокую благодарность научному руководителю профессору И.О. Кожевникову и начальнику Сибирской геофизической партии ФГУГП «Иркутскгеофизика» П.Ю. Легейдо; за ценные критику, советы, замечания и обсуждение отдельных вопросов и работы в целом - В.Н, Алаеву, Е.Ю. Антонову, И.Г. Беловежцу А.Ю. Давыденко, Ю.А. Давьтденко, AT. Дмитриеву, И.Н. Ельцову, С.А. Иванову, В.А. Комарову, С.С. Крылову, B.C. Могилатову, О.Н. Тирскому, М.И. Энову. Автор признателен Немецкой службе академических обменов (DAAD) за предоставленные стипендию и возможность пройти научную стажировку по теме диссертации в Институте геофизики и метеорологии Кельнского университета (2000), а также коллективу Сибирской геофизической партии ФГУГП «Иркутскгеофизика» за творческую атмосферу, которая в значительной мере способствовала работе над диссертацией.
