Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Телеметгическля электроразведочнля станция для проведения работ методом зсб «пикет» 13
1.1. Современные требования к аппаратуре и программному обеспечению для нестационарных электромагнитных зондировании в сложных условиях 13
1.2. Телеметрическая аппаратура и программный комплекс для регистрации сигналов методом электромагнитных зондирований 16
1.2.1. Принцип работы и основные компоненты телеметрической регистрирующей системы 16
1.2.2. Техническое описание и характеристики телеметрической эле ктрораз вед очной станции «Пикет» 18
1.2.3. Система тестирования регистрирующего тракта и приемников поля 23
1.2.4. Программное обеспечение для регистрации сигналов ЗСБ 28
1.3. База данных и геоірафическая информационная система как основа программного комплекса 35
1.3.1. Структура базы данных и схема работы с данными 37
1.3.2. Иснользонаине географических информационных систем 41
1.4. Особенности обработки сигналов зарегистрированных с арифметическим шагом дискретизации по времени 43
1.4.1. Накопленный банк данных электромагнитных помех и их классификация 43
1.4.2. Предварительная обработка экспериментальных данных и проірамме «THM-Processing» 50
1.4.3. Методика подавления индустриальных периодических помех 54
1.4.4. Использование робастных процедур 57
1.4.5. Оценка отношения сигнал/помеха при сравнении различных способов обработки сигналов 61
1.5. Качественная и количественная интерпретация результатов зондирований 64
1.5.1. Возможности качественной интерпретации результатов в программе «Profile» 65
1.5.2. Возможности количественной интерпретации данных ЗСБ в программе «Model» для исследования горизонтов-коллекторов 67
Глава 2. Расчет и анализ переходных характеристик эталонных моделей сложнопостроеппных сред 70
2.1. Обоснование геоэлсктрнческих моделей осадочного чехла (па примере Сибирской платформы) . 70
2.1.1. Характеристика геоэлектрического разреза осадочного чехла Сибирской платформы 70
2.1.2. Пстрофизпческпе особенности горизонтов-коллекторов 72
2.1.3. Обоснование параметров 1-D и 3-D физико-геологических моделей терригенных и галогепно-карбонатных коллекторов 76
2.1.4. 1-D моделирование и анализ возможностей представления результатов в дифференциальных трансформациях 83
2.2. Математическое моделирование электромагнитных откликов ІІ условиях трехмерных сред 88
2.2.1. Система массовых расчетов электромагнитных откликов 88
2.2.2, Характеристика геоэлектричеекпх моделей и способы представления синтетических данных , 91
2.3. Особенности электромагнитных откликов эталонных 3-D геоэлектричеекпх моделей 94
2.3.1. Изометричиая проводящая вставка 94
2.3.2. Модель 3-D объекта «пласт-полоса» 98
2.3.3. Выклинивающийся пласт 99
2.3.4. Анализ результатов моделирования 102
Глава 3. Использование телеметрической системы наблюдения при изучении геоэлектрического строения сибирской платформы 106
3.1. Региональное прогнозирование зон коллекторов 106
3.1.1. Прнсаяно-Ленскнії опорный геофизический профиль 107
3.1.2. Профильные работы на перспективных площадях 111
3.2. Оценка коллекторских с во Пети отложений п прогноз условий проходки глубоких скважин 114
3.2.1. Применение метода ЗСБ при прогнозировании услоиип бурения глубоких скважин 115
3.2.2. Статистический анализ данных ЗСБ 118
3.3. Мониторинг па предприятиях использующих иласты-коллскторы как источник сырья и хранилище отходов 121
3.3.1. Особенности технологии зондировании при осуществлении мониторинга 121
3.3.2. Геологические результаты мониторинга 122
Заключение 129
Литература
- Телеметрическая аппаратура и программный комплекс для регистрации сигналов методом электромагнитных зондирований
- Структура базы данных и схема работы с данными
- Характеристика геоэлектрического разреза осадочного чехла Сибирской платформы
- Применение метода ЗСБ при прогнозировании услоиип бурения глубоких скважин
Введение к работе
Объектом исследований в диссертационном работе являются телеметрические элсктроразведочные системы наблюдений в составе программно-измерительного комплекса для нестационарных электромагнитных зондирований (вопросы регистрации, обработки, интерпретации и визуализации) при изучении коллекторов в условиях гага Сибирской платформы (прогнозирование условии проходки глубоких скважин, изучение осадочного чехла на предмет наличия коллекторов, мониторинговые наблюдения на промышленных предприятиях, использующих пласты-коллекторы в качестве источника сырья и хранилищ для отходов).
Актуальность темы
Нестационарные электромагнитные зондирования показали свою высокую эффективность и заняли достойное место в комплексе работ по изучению осадочного чехла. Особое значение электроразведка имеет п сложных геологических условиях, когда с применением сейсмических методов получение надежных геологических результатов затруднено. Осложнения, с которыми приходиться иметь дело на Сибирской платформе, можно разделить на две группы. К первой следует отнести геологические факторы, затрудняющие исследование осадочного чехла — соляную тектонику, трапповын магматизм, разрывные нарушения, сложную морфологию терригенных и карбонатных коллекторов, зачастую с зонами аномально пысо-кнх пластовых давлений (АВПД). Вторая группа - это сложные условия рельефа и климата, наличие интенсивных индустриальных-электромагнитных помех. Важную роль играет возрастание стоимости электроразведочпых работ в сложных условиях и при повышении пространственной плотности наблюдении.
Па рубеже 90-х годов прошлого столетия произошло снижение объемов нестационарных электромагнитных зондировании в Восточной Сибири и в России в целом. Причиной этого явилось несовершенство методик, аппаратуры, неприспособленность имеющихся технологии к работе и новых условиях, недостаточная помехозащищенность и производительность. Немаловажным являлось неоднозначное представление о геоэлектрическнх моделях коллекторов, и, как следствие некорректные постановки геологических задач для электромагнитных зондирований. Во многих производственных геофизических организациях произошло суще-
ственное снижение объемов электроразведочных работ, электроразведка стала экономически невыгодном и даже убыточной.
В тоже время, в разработке измерительных, программных средств, вычислительных мощностей и компьютерных технологии произошли революционные изменения. Выявилось отставание элсктроразведочных программных комплексов по сравнению с сейсморазведочиыми, например, в визуализации, системах доступа и обработки данных. Программно-алгоритмические разработки были слабо интегрированы в аппаратуру и не использовали возможности объектно-ориентированного программирования. Измерительные электроразведочные комплексы не отличались высокой технологичностью. Повышение эффективности электромагнитных исследований сдерживалось недостаточной пространственной плотностью наблюдении в условиях интенсивных электромагнитных помех.
Таким образом, требовалась разработка современной телеметрическом многоканальной регистрирующем аппаратуры, создание измерительных систем с высокой мобильностью, точностью измерения, с возможностью эффективном организации наблюдении с повышенной пространственно-временной плотностью в условиях густой залесенности и сложного рельефа местности. Актуальной являлась разработка технологий сбора и математической компьютеризированной обработки информации для условий высокого уровня электромагнитных помех вблизи промышленных объектов.
Цель работы - повышение достоверности м качества геофизических данных, увеличение информативности нестационарных электромагнитных зондирований путем создания программно-измерительного комплекса па основе телеметрических систем наблюдения, обоснование типичных физико-геологических моделей с применением трехмерного математического моделирования.
Задачи исследований
1. Научное обоснование и разработка проіраммно-измерптельного комплекса для нестационарных электромагнитных зондировании на основе мобильных телеметрических регистрирующих систем с высокой пространственной плотностью наблюдений, арифметическим шагом дискретизации и записью всех накопле-
пий в цифровом виде; разработка программного обеспечения для регистрации, обработки сигналов, подавления помех, интерпретации.
2. Обоснование гсоэлсктрпчсских моделей, создание интегрированной системы компьютерного моделирования сигналов становления для сложпопостроеп-пых сред с целью оценки эффективности применения нестационарных электромагнитных зондировании.
Фактический материал, методы исследований и аппаратура
При решении поставленных задач автор опирался на работы следующих авторов Ваньяна Л.Л., Сидорова В.Л., Тикшаева В.В., Кауфмана Л.Л., Рабиновича Б.И., Морозовой Г.М., Свстова Б.С., Поспеева Л.В., Эпова М.И., Захаркпна Л.К., Кожевникова Н.О., Антонова Е.Ю., Могплатова B.C., Ельцова И.Н., Ломтадзе В.В., Королькова Ю.С., Задорожной В.10. и других исследователей.
В качестве основных методов исследования использовались натурные эксперименты, математическое моделирование, компьютерные средства развития программного обеспечения. Для разработки программного комплекса использовалась среда программирования Borland Delphi. Анализ геолого-геофизическои информации проводился автором по материалам фондов предприятия «Иркутскгеофизика» и литературных источников. Основой для создания системы математического 3D моделирования является вычислительный модуль «Cupol» (Эгюв М.И., Антонов ЕЛО., 2000). В качестве основной аппаратуры использовалась телеметрическая электроразведочная станция «Пикет» (Стсфанснко СМ., Агафонов Ю.А., 2003). Прообразом для создания станции «Пикет» послужила станция SGS-TEM, разработанная в 1999 году Стсфанснко СМ., Поспссвым А.В., при участии автора. По результатам сопоставления основных и контрольных наблюдений точность работы программно-измерительного комплекса оценивается как высокая, сходимость дан-пых контроля достигает 0.01%.
С использованием программно-измерительного комплекса было произведено порядка 5000 зондирований в Восточной Сибири, Прибайкалье и Магаданской области. Полученные результаты по прогнозу коллекторов были подтверждены глубоким бурением на Ковыктинском газоконденсатпом месторождении - 11 скважин, на лицензионных площадях западнее Ковыктпнского месторождения - 8 скважин. Зондирования па Марковском, Ярактинском, Аяпском, Дулпеьмннском
месторождениях углеводородов показали качественную корреляцию гсоэлсктрнче-ских параметров с результатами бурения и высокую информативность результатов ЗСБ, полученных с телеметрическими системами наблюдении. Было произведено сравнение полученных данных с результатами зондировании прошлых лет, зарегистрированными с аппаратурой Цикл-2, Цикл-5 (разработка СНИИГТиМС, г. Новосибирск) за период 1980-1998 г.г..
Защищаемые научные результаты:
На основе телеметрических систем наблюдения научно обоснован и разработан программно-измерительный комплекс для нестационарных электромагнитных зондирований, включающий многоканальную регистрирующую аппаратуру и программное обеспечение со специализированной базой данных.
Разработаны и научно обоснованы гсоэлсктрические модели целевых объектов - коллекторов; на основании результатов математического моделирования и полевых экспериментов исследованы эффекты влияния трехмерных гсоэлек-трнческих неодпородмостси на электромагнитные отклики комбинированных со-осных и разнесенных установок ЗСБ.
Разработана методика нестационарных электромагнитных зондировании с использованием телеметрических регистрирующих систем в профильной и площадной модификациях, а также при мониторинговых исследованиях.
Научная новизна работы. Личный вклад
1. В области регистрации и предварительной обработки сигналов ЗСБ:
разработан программно-измерительный комплекс для регистрации нестационарных электромагнитных зондирований на основе мобильных телеметрических модулей, созданных на базе 24-разрядпых ЛЦП, со встроенными GPS-приемниками, с расположением регистраторов непосредственно у датчиков поля, арифметическим шагом дискретизации и записью всех реализаций сигнала;
создана экспрессная система тестирования и документирования параметров аппаратуры в процессе полевых работ, основанная па использовании встроенных в полевые модули генераторов тестовых сигналов;
накоплена и систематизирована представительная коллекция электромагнитных помех различного генезиса в виде временных рядов, обоснована их классификация;
разработана методика многоступенчатой обработки сигналов с высоким уровнем промышленных периодических помех, основанная на исследовании п точном определении параметров помехи для каждой реализации сигнала и ее вычитании;
в программе предварительной обработки реализована методика расчета отношения сигнал/помеха с целью выбора оптимального алгоритма обработки;
2. В области программного обеспечения для интерпретации и представле
ния данных:
предложена п реализована система хранения и доступа к большим объемам данных на основе комбинации реляционных и файловых баз данных на всех этапах регистрации, обработки, интерпретации и визуализации;
разработана программа для экспрессной качественной (imaging) интерпретации данных ЗСБ на основе системы экспрессного расчета дифференциальной проводимости и аномальных остатков сигналов;
разработана и реализована программа количественной интерпретации данных ЗСБ (inversion), 1-D и 3-D моделирования с возможностью массовых расчетов переходных характеристик сложиопостроеппых сред, на основе прямых задач разработанных в Лаборатории электромагнитных полей Института Геофизики СО РАН (Эпов М.И., Антонов Е.Ю.);
разработана система задания и записи в базу данных стратиграфических идентификаторов слоев геоэлектрических моделей для корректного анализа и визуализации результатов интерпретации в профильном и площадном представлении;
3. В области изучения геоэлсктрических моделей н методики наблюдений:
формализованы и обоснованы типичные 3-мерные геоэлектрические модели террпгениых н карбонатных коллекторов (на примере юга Сибирской платформы);
средствами 3-мерного математического моделирования доказано, что метод ЗСБ в модификации с использованием сложных установок зондирований с наличием соосных и разнесенных приемных нетель может эффективно применяться при поисках н оконтуривашно зон повышенной электропроводности;
исследованы возможные искажения геоэлектрических разрезов при одномерной интерпретации синтетических 3-D данных;
- по результатам работ методом ЗСБ п различных условиях накоплен представительный статистический материал п разработана система анализа геоэлектрп-ческих параметров на основе изучения закона распределения проводимости.
Аппаратурные разработки выполнены совместно со специалистами ППП «Геотелесистемы» (г. Новосибирск) и ФГУГП «Иркутскгеофизика» Стефаненко СМ., Поспсевым А.В., Почуевым Ю.И., Майнагашевым СМ.. Концепция создания программного комплекса предложена и обоснована автором, реализация программ осуществлена непосредственно автором, а также совместно со специалистами ФГУГП «Иркутскгеофизика» Поспеевым А.В., Шарловым М.В., Костромпнои П.В., Суровым Л.В., Гомульскнм В.В..
Практическая значимость работы
Представленные в диссертационной работе материалы затрагивают основные этапы работ нестационарных электромагнитных зондировании и вносят существенный вклад в совершенствование способов и методик регистрации, обработки, интерпретации данных. Создание многоканальных телеметрических систем регистрации, их высокая мобильность и надежность измерении позволили вывести элсктроразведочные технологии на новый уровень точности, производительности и рентабельности,
Телеметрические станции SGS-TEM и «Пикет» внедрены в производство в предприятии «Иркутскгеофизика» при проведении работ по изучению коллектор-екпх свойств геоэлектрических горизонтов осадочного чехла, на Байкальском прогностическом полигоне при мониторинговых наблюдениях по прогнозу землетрясении, в ПГО «Магадангеология» при решении структурных и рудных геологических задач. Аппаратура и программный комплекс используются при проведении лекционных, практических занятий, учебных и научно-исследовательских практик на кафедре Прикладной геофизики и гсоипформатикп Иркутского государственного технического университета.
Апробация работы
Представленные в диссертации научные и практические результаты докладывались на семинарах, конференциях и симпозиумах разного уровня: XXXVII Международной студенческой конференции (Новосибирск, 1999); Всероссийских школах-семинарах «Геофизика па пороге третьего тысячелетия» (Иркутск, 1999,
2001, 2002, 2004); Первой и второй Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2002, 2004); Международной конференции молодых ученых, специалистов и студентов (Новосибирск, 2001); Третьей Уральской молодежной научіїоіі школе по геофизике (Екатеринбург, 2002); 4-ой Международной научно-практической гсолого-геофизпческон конференции молодых ученых и специалистов (Санкт-Петербург, 2003); Всероссийской научно-технической конференции «Геофизические методы при разведке недр п экологических исследованиях», посвященной 100-летию со дня рождения Д.С. Микова (Томск, 2003); XVIII и XXI Всероссийских молодежных конференциях «Геология и геодинамика Евразии» (Иркутск, 1999, 2005); Научно-технической конференции факультета геологии, геоинформатнки и геоэкологии ИрГТУ (Иркутск, 2004); Международной конференции «Проблемы гсокосмоса» (Санкт-Петербург, 2004); Научно-производственной конференции «Иркутскгеофизика-55» (Иркутск, 2004); IX Международном научном симпозиуме студентов и молодых учёных имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2005); расширенных семинарах Лаборатории электромагнитных полей ИГФ СО РАН (Новосибирск, 2002-2005).
Объем и структура работы
Работа состоит из введения, трех глав и заключения, содержит 137 страниц текста, 82 рисунка и список литературы из 71 наименования.
Благодарности
За участие в формировании научных взглядов и руководство в проведении исследовательской работы автор выражает глубокую благодарность научному руководителю профессору И.О. Кожевникову. Автор глубоко признателен главному геофизику Геоинформцентра ФГУГП «Иркутсктеофнзика» А.В. Поспееву за постоянное внимание, поддержку на всех этапах исследовательской работы и неоценимую помощь при разработке научной концепции программно-измерительного комплекса. Автор благодарен СМ. Стефапепко, без которого не могла быть разработана и внедрена измерительная аппаратура, М.В. Шарлову, Л.В. Суров;' за профессиональную помощь в реализации основных идей при создании программного комплекса. Автор благодарит начальника Опытно-производственного участка по электроразведке предприятия «Иркутскгеофизика» В.П. Зыкова за сотрудничество
и помощь при проведении полевых работ. Обоснование типичных геолого-геоэлектрических моделей было бы вряд ли возможным без консультации и поддержки со стороны А.Г. Вахромеепа.
За поддержку, сотрудничество п обсуждение различных вопросов автор выражает благодарность руководству ФГУГП «Иркутскгеофнзика»: М.М. Ман-дельбауму, В.А. Кондратьеву, В.В. Воропанову и ведущим специалистам предприятия: A.M. Пашсвину, А.Е. Лаврентьевой, Н.В. Костроминой, В.В. Гомульскому, Б.М. Хомутову, Н.В. Багаевой, Л.С. Лукашовоіі, А.Л. Яговкипу. За помощь, конструктивные замечания и плодотворные дискуссии автор глубоко признателен коллегам из Новосибирска: ЕЛО. Антонову, А.К. Захаркипу, B.C. Могплатову, И.II. Ель-цову, Г,М. Морозовой, В.Н. Глинских, II.П. НеведровоП. За методические рекомендации и консультации по подготовке автореферата и других документов автор благодарен В.И. Самойловой.
За постоянное внимание, консультации, конструктивные замечания и помощь в осмыслении многих вопросов теории и практики электромагнитных зондирований автор выражает глубокую признательность чл.-корр. РАН М.И. Эпову.
Телеметрическая аппаратура и программный комплекс для регистрации сигналов методом электромагнитных зондирований
Развитие электромагнитных методов с использованием контролируемых источников поля возможно при совершенствовании, как средств регистрации, так и способов обработки данных. В данной работе рассматривается одно из перспективных направлений развития метода зондирований становлением поля, основой которого является создание высокоэффективного помехозащи[ценного инструмента предоставляющие широкие возможности для организации профильных и площадных систем наблюдении со сложными зондирующими установками.
Телеметрическая регистрирующая система является основой для создания сетей наблюдения с повышенной пространственно-временной плотностью. Образцом для создания телеметрической электроразведочной станции послужили многоканальные сейсмические комплексы, имеющие на сегодняшний день максимально развитые цифро тле средства сбора и передачи больших объемов информации. Применительно к особенностям регистрации электромагнитных сигналов решена задача интеграции специфического измерительного тракта на основе Л ЦП со значительной глубиной аналого-цифрового преобразования и эффективных средств работы с цифровыми данными.
Основные особенности телеметрической системы регистрации для нестационарных электромагнитных зондирований: - одновременная регистрация сигналов становления электромагнитного поля от нескольких приемников поля (возможно использование приемников любых типов - петля, липня и др.) пространственно отдаленных друг от друга; - расположение усилительных трактов и аналого-цифрового преобразователя непосредственно у приемной петли, что позволяет избавиться от проблемы передачи аналоговых сигналов, и тем самым повысить качество записываемого материала и помехозащищенность измерителя; - запись и сохранение в цифровом виде всех реализаций сигнала с арифметическим шагом дискретизации для последующей математической обработки; - наличие встроенных в измерители приемников GPS (Global Positioning System - система глобального позиционирования), что позволяет точнее учитывать геометрию установки и за счет этого улучшить качество материала; - высокоточная настраиваемая система синхронизации источника тока и измерительной системы на основе GPS (под синхронизацией понимается получение бортовым модулем станции электронного сигнала, свидетельствующего об отключении тока в генераторной петле и дающего команду начала регистрации); - небольшие габариты и масса полевых модулей обеспечивают мобильность станции, позволяют располагать приемные петли в стороне от дорог и организовывать наблюдения в полосе шириной до 3 - 5 км относительно профиля наблюдений в условиях пересеченного рельефа. Станция позволяет подключать 10 и более измерителей, расстояние между которыми может достигать 1 км. Соответственно существует возможность выполнять сложные плошадшле и профильные наблюдения с высокой пространственно-временном плотностью; - программный комплекс, созданный с учетом эксплуатации прежней версии программного обеспечения для аппаратуры SGSEM, обеспечивает получение, обработку и представление данных на всех этапах работы. Комплекс предназначен для функционирования в операционных системах семейства Windows, входящие в него программы обладают удобным унифицированным графическим интерфейсом.
Электроразведочная станция «Пикет» предназначена для регистрации сигналов становления электромагнитного поля при проведении работ методом зондирования становлением ноля либо другими методами электромагнитных зондирований с возможностью использования внешней синхронизации сигнала. Полевые измерения проводятся в зонах с различными климатическими условиями, при температурах от—45 до н-бО С.
Основные компоненты телеметрической измерительной системы: бортовой модуль, в составе персонального компьютера и адаптера линии связи; устройство синхронизации и управления коммутатором тока; полевые измерители. Повышенная мобильность станции обеспечивается автономными регистраторами — полевыми модулями, которые связаны между собой цифровыми двухпроводными линиями связи. Схема подключения станции приведена на рисунке 1.2.
Бортовой вычислительный комплекс (БК), выполненный па базе персонального компьютера класса Notebook предназначен для управления бортовым модулем станции, оперативного контроля, сбора, обработки и интерпретации принимаемой пространственной п геофизической информации. Управление работой станции осуществляется программно с помощью нескольких компонент: низкоуровневого драйвера, реализующего интерфейс обмена данными со станцией через шину USB, интерфейсной части драйвера для приема/передачи данных/команд мс жду низкоуровневым драйвером и собственно программой регистрации сигналов «Регистрация ЗСБ».
Структура базы данных и схема работы с данными
В процессе разработки программно-измерительного ко.мплекса автором была предложена и реализована специализированная база данных (БД) для электромагнитных зондирований. Концепция базы данных позволяет сохранять и осуществлять быстрый доступ к первичном зарегистрированной информации - всем реализациям сигналов, обработанным кривым зондирований и геоэлсктрмческим моделям. Предлагаемый подход в течение 5 лет проходил тестирование на больших объемах данных ЗСБ.
Единая БД представляет собой совокупность реляционной и файловой базы данных (ФБД). Схема работы с данными программных блоков, входящих п состав программного комплекса станции «Пикет», приведена па рисунке 1.15.
Реляционная (табличная) часть базы данных используется для хранения пространственной информации (координаты и геометрия источников и приемников), параметров регистрации и обработки сигналов, паспортов зондировании (профиль, № источников поля, № приемников и др.), различном служебной информации. Зарегистрированные сигналы и результирующие файлы с кривыми в различных трансформациях хранятся в структурированной файловой базе данных.
Все реализации регистрируемых сигналов с арифметическим шагом дискретизации сохраняются в неизмененном виде в бинарных рабочих файлах (R.B). После предварительной обработки итоговые кривые зондирований записываются в текстовые файлы установленных форматов (AVR, TXT, POD, TQQ). Получаемые по результатам количественной интерпретации геоз-лектрическне модели также сохраняются в соответствующие файлы ФБД. Для всех типов файлов создаются специальные директории, которые объединены в общий каталог с уникальным именем, создаваемый для проекта работ. Имена файлов генерируются автоматически по сокращенному названию проекта, номерам профиля, генераторной петли, пикета, номеру стоянки (стоянка - единичная размотка установки). Для первичных файлов добавляется номер записи, а также идентификатор контроля, если осуществляется регистрация контрольных наблюдении. Данная комбинация признаков является уникальной для всех возможных вариантов и позволяет исключить вероятность ошибок пли потери информации. Связь реляционной и файловой баз налажена посредством ссылок хранящихся в таблицах реляционной БД. Пользователь, работающий с программно-измерительным комплексом, напрямую взаимодействует только с таблицами реляционной базы.
Способ хранения информации в комбинированной базе данных был выбран по нескольким причинам. Во-первых, исходные файлы сигналов с арифметическим шагом (набор значении AU/I) имеют большой объем, и доступ к ним через механизмы реляционных БД будет довольно медленным. Во-вторых, из-за ограничении, накладываемых настольными СУБД на максимальный размер файла БД - не более 2 Гб, в то время как объем данных по проекту из 100 - 200 зондирований может быть больше. В-третьих - в случае сохранения сигналов в реляционную БД необходимо было бы использование очень большого числа таблиц одинаковой структуры (для каждого ПК), данная система имела бы весьма сложную систему администрирования. Достоинством файлов текстового формата является простота пх просмотра и редактирования с помощью стандартных программ.
Использование мощных СУБД (Oracle, MS SQL Server) в программном комплексе, интенсивно используемом в полевых условиях, неприемлемо в виду дополнительных сложностей, связанных с настройкой и администрированием таких систем, а также в виду их высокой стоимости. Кроме этого, немаловажным фактором является защита информации от случайного повреждения в результате неосторожного обращения или неисправности файловой системы компьютера. Даже если будет повреждено несколько исходных файлов, можно будет восстановить большую часть информации, чего нельзя было бы сделать при сохранении всей информации и одном файле и его повреждении.
Реляционная база данных построена па основе файлов формата Microsoft Access ( .mdb). Для доступа к БД программами комплекса используется технологии ADO. Ядро базы данных MS Access (Microsoft Jet Engine v.3.51, V.4.0) предоставляет довольно широкие возможности по работе с данными; поддержка Micro-sofi-дпалекта языка SQL; поддержка каскадных обновлений и удалений, т.е. ссы лочная целостность на уровне ядра БД; поддержка репликации на уровне БД; поддержка синхронизации БД; поддержка защиты информации (парольный доступ); поддержка сжатия БД. Для работы не требуется установленного на компьютере MS Access.
Логически база данных электромагнитных зондирований сгруппирована по проектам. Под проектом понимаются работы в пределах определенной площади, при решении какой либо задачи. В таблице-списке проектов (рис. 1.16) хранятся данные, касающиеся общеіі информации но работам (название проектов, пути к каталогам файловой базы, ответственные исполнители, даты проведения работ и др.). Каждому проекту соответствует один базовый фаііл MDB и каталог файловой базы данных, которые автоматически генерируются при создании нового проекта.
База данных по проект; имеет более сложную структуру и состоит из четырех связанных между собой таблиц (рис.1.17): таблица источников поля - генераторных петель, главная таблица (верхняя по иерархии) содержит информацию о номере источника (уникальный первичный ключ), его типе (петля или линия), размерах, координатной привязке, число витков и другую информацию.
Таблица пикетов - приемных петель (следующая по иерархии) содержит следующую информацию: помер пикета и номер соответствующего ему источника, координаты (X, Y, Z), тип приемника петля пли линия MN, разнос, размер, количество витков приемной петли и др.
Характеристика геоэлектрического разреза осадочного чехла Сибирской платформы
В лнтологическом плане разрез осадков Сибирской платформы достаточно разнообразен. В нем представлены как терригенные разности пород - песчаники, алевролиты, аргиллиты, так и карбонатные и галогенные породы - известняки, доломиты, соли.
Особенностью гсоэлсктричсского разреза Лено-Тунгусской нефтегазоносной провинции является преимущественно высокоомный (более 100 Ом-м) карбонатный состав осадочного чехла и относительно низкие (приблизительно 1 Ом-м) сопротивления коллекторов, насыщенных высокоминералнзованпыми (вплоть до насыщения) водами. Глинистые породы в низах осадочного чехла лптофпцированы до аргиллитов с потерей значительного количества воды и имеют удельное электрическое сопротивление 10 - 20 Ом-м, которое может возрастать до 40 - 60 Ом-м. Такими же сопротивлениями характеризуются песчаники и аленролпты, сцементированные глинистым материалом.
К высокоомным (сотни Ом-метров) породам Сибирской платформы относятся галогенные, карбонатные, глинисто-карбонатные породы осадочного чехла и кристаллические породы фундамента. Кристаллический фундамент платформы по данным МТЗ имеет удельное сопротивление порядка 1000 - 2000 Ом-м. Однако не исключено наличие в нем низкоомных участков, обусловленных присутствием іра-фпта в гнейсах.
Рифеиский промежуточный этаж представлен доломитами с прослоями аргиллитов, реже песчаников. В большинстве скважин породы рпфея характеризуются сопротивлениями, равными сотням Ом-м. Высокая проводимость рассольных под слабо влияет на проводимость пород из-за их большой плотности и низкой пористости. Песчаники шіжисмотскоїі подсвиты венда - кембрия, к которым приурочен и парфеновскнй пласт-коллектор, являются резервуаром, с которым связаны перспективы нефтсгазоносности. Они имеют пористость до 17 % и при насыщении водами с минерализацией 300 - 500 г/л, характеризуются удельными сопротивлениями 0.3 - 3 Ом м. По данным бокового каротажа п результатам интерпретации ЗСБ, продольная проводимость этих отложений может достигать десятков спменсов.
Галогешго-карбонатные породы нижнего кембрия, на большей части территории, являются высокоомпыми (около 100 - 200 Ом-м). Чистые разности карбонатных слоев в карбонатио-галогенной толще зачастую оказываются подверженными постсидементационным процессам, в результате которых возникает вторичная пористость и коллектора треіцшіно-кавернозного типа. Карбонатные коллектора распространены также в пределах зон дробления, имеющих тектоническую природу, а также, возможно, на отдельных участках, прилегающих к интрузиям траппов. По материалам ЗСБ можно предположить, что удельное сопротивление этих горизонтов составляет единицы Ом-м.
Отложения средне-верхнего кембрия, представленные карбонаті ю-терригепными породами, являются хорошо проводящими только па Камовском своде и в южной части Катангской антеклпзы, где их удельное сопротивление, по данным ЗСБ составляет 3-30 Ом-м. К западу и северу сопротивление пород средне-верхнего кембрия возрастает до 100 Ом-м.
Ордовик представлен терригенно-карбонатными породами. Хорошо проводящими в них являются только песчаники баикнтской свиты мощностью до 100 м, сопротивление которых по данным каротажа и по материалам ЗСБ -десятые доли, единицы Ом-м.
Выше по разрезу залегают высокоомные карбонатные отложения силура и террнгенно-карбопатпые отложения девона- нижнего карбона. Девонские отложения, несмотря па значительное присутствие аргиллитов и реже песчаников, имеют низкие коллекторские свойства из-за сильной загипсованностп. Их удельное сопротивление, по данным каротажа скважин, оценивается 40 - 100 Ом-м.
Кроме промышленного продуктивного иарфеновского горизонта па юге Сибирской платформы высокими перспективами в нефтегазоносном отношении обладает бохапскпїі песчаный горизонт (mti). Повышенными коллекторскими свойствами на месторождении обладают также осинский (us), балыхтинскип (us), христофоровскиіі (bs), атовекпй (bs), биркипскиіі (bul), бнльчпрекші (an , кслор-скип (апг - It) и всрхпслитшшцсвскнП (It) карбонатные горизонты.
С петрофизіїческоїї точки зрения геоэлектрическая модель лптифнцнрован-ных горных пород может быть представлена в виде двухфазной системы, основу которой слагает кристаллический скелет, а трещшшо-поровое пространство заполнено жидким, либо газообразным флюидом. Удельное электрическое сопротивление большинства породообразующих минералов, принимающих участие в формировании скелета пород, является чрезвычайно большим и превышает 106 Ом-м. Что касается флюидной фазы, то ее основу слагают водные растворы. Их удельное сопротивление при небольших концентрациях растворенных солеи и температуре 20С приближенно может быть оценено но формуле: р = а/М, где ст - удельное сопротивление раствора с концентрацией 1 г/л, Ом-м; М -минерализация, г/л. При минерализации растворов, близкой к насыщению, удельное сопротивление составляет около 0.03 Ом-м. Учитывая, что минерализация пластовых вод карбонатио-галогениого п подсолсвого комплексов составляет 300 - 500 г/л п более, можно принять их удельное электрическое сопротивление равным 0.02 - 0.03 Омм.
Следующим фактором, определяющим величину удельного сопротивления осадочных пород, является величина пористости и структура норового пространства. Совершенно очевидно, что равный объем норового пространства может быть распределен в породе различным образом. В равпомернозернпстых породах с межгранулярным типом пористости норовое пространство имеет простую взаимосвязанную структуру.
Применение метода ЗСБ при прогнозировании услоиип бурения глубоких скважин
Методика профильных зондирований. Основная задача - изучение строения осадочного чехла на этапе регионального прогнозирования зон коллекторов и разведка участков перспективных на углеводородное сырье. Анализ характера распределения аномальных зон повышенной пли пониженной электропроводности в осадочном чехле позволяет выделять горизонты с улучшенными коллекторскими свойствами. Статистическая обработка результатов интерпретации при исследованиях месторождений даст возможность вероятностного прогноза параметров пластов-коллекторов. По сравнению с электроразпедочпыми станциями предыдущих поколений телеметрическая аппаратура, оснащенная GPS приемниками в комплексе с эффективными программными средствами, реализованными на базе географических информационных систем, позволяет вести профильные работы с частым шагом наблюдения, не снижая производительности. К существенным достоинствам метода в данной модификации добавляется относительно низкая стоимость работ и экспрессность получения качественных результатов.
Региональные электроразведочные работы методом ЗСБ проводятся на северном и южном участках Присаяно-Ленского геофизического профиля. Опорный профиль начинается в пределах Саянского горного обрамления (на юге), выходит на Сибирскую платформу и проходит через центральную и северную части Иркутской области, пересекает Ковыктинское, Марковское, Аянское, Дулисьминское, Верхнечонское месторождения углеводородов (рис. З.1.). Общая протяженность профиля порядка 900 км, за период с 2003 по 2005 год осуществлено 1200 зондирований.
Результаты зондирований позволили изучить строение осадочного чехла, исследовать региональное распространение горизонтов-коллекторов и, на основании выявленных закономерностей, прогнозировать участки перспективные на углеводородное сырье. Район исследований является достаточно густо населенным особенно в южной части профиля, с развитой сетью линий электропередач. В связи с этим наблюдался значительный уровень электромагнитных периодических помех. Благодаря использованию эффективных средств компьютеризированной математической обработки сигналов и подавления помех в программном комплексе станции «Пикет» было обеспечено высокое качество полученных материалов.
Основу геологической структуры района исследований составляют южная часть древней Сибирской платформы и Саяно-Байкальская складчатая область. Последняя - уникальный объект по масштабам и разнообразию магматических образований. Наибольший интерес к данному профилю вызывает то, что линия профиля пересекает весьма контрастные по геоэлектрическим характеристикам блоки -платформенный и горный. Зона выклинивания платформы и уменьшения мощности осадочного чехла характеризуется сложным геологическим строением, которое находит отражение в результатах электромагнитных зондирований (рис. 3.2.)
Па профиле выделяются два отличающихся в гсоэлектрическом отношении тектонических элемента: южная часті, Сибирской платформы и кристаллическое горное обрамление. Гсоэлектричсскпс свойства горных пород всех горизонтов варьируют в существенных пределах.
Восточная и северная часть профиля находятся в пределах осадочного чехла Сибирской платформы, который в гсоэлектрическом отношении делится натри комплекса: верхний проводящий (надсолевой) с сопротивлением от десятков до сотен Ом\м и мощностью от первых сотен метров до первых километров, средний высокоомный (по составу карбопатно-галогеппый) с высоким поперечным сопротивлением и низким продольным сопротивлением (для методов постоянного тока он является почти непроницаемым экраном) и нижний проводящий (подсолсвоЙ) с сопротивлением от единиц до первых сотен Омм. Сопротивление пород фундамента порядка 2000 Ом-м. Форма кривых зондирований в трансформациях кажущегося сопротивления и проводимости на данном участке является типичном для геоэлектрических условий Сибирской платформы. Суммарная проводимость разреза варьирует в диапазоне от 25 - 30 до 100 - 120 См. Наблюдаются закономерные изменения проводимости горизонтов, связанные с различием коллекторекмх свойств н характера флюпдонасыщения. Результаты количественной интерпретации позволяют с высокой степенью точности описывать разрез одномерной горизонтально-слоистой моделью. По мере приближения к горному обрамлению происходит уменьшение мощности осадочного чехла и пологое воздымаипе проводящих горизонтов-коллекторов.
Вблизи краевой части платформы происходит значительное изменение характера кривых. Па кривых кажущейся проводимости наблюдается уменьшение проводимости с глубиной, что дает основание сделать вывод о влиянии трехмерных объектов. Гсоэлектрпчсскип разрез изменяется весьма значительно на коротком участке профиля. Суммарная проводимость понижается до 5-Ю См.
