Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор выявленных типов немонотонных переходных процессов совмещенными установками в практике решения поисковых задач 12
1.1. Особая роль совмещенной установки при обнаружении аномальных переходных процессов 13
1.2. Немонотонность переходных процессов как следствие сложной зависимости удельной электропроводности среды от времени-частоты наведенного электромагнитного поля .16
1.3. Новые регистрируемые типы немонотонных переходных процессов
совмещенными установками 24
Выводы 29
Глава 2 Методические основы интерпретации переходных процессов в ЗМПП 30
2.1. Динамические параметры сигнала в ЗМПП 34
2.2. Методика интерпретации данных ЗМПП способом «плавающей» плоскости с помощью динамических параметров сигнала 39
2.3. Понятие глубинности. Расчет кажущейся глубины с помощью динамических параметров сигнала 42
Выводы 57
Глава 3 Численные способы выделения немонотонных процессов и методы повышения их контрастности особыми приемами их регистрации 58
3.1. Многоразмерные зондирования ЗМПП как основа повышения разрешающей способности электромагнитной разведки 60
3.1.1. Обоснование выбора оптимального количества и размеров установок в ЗМПП для достижения необходимой глубинности 63
3.1.1 Геологические и геоэлектрические особенности разреза Ерыклинского участка Куакбашской площади Ромашкинского месторождения и условия применения ЗМПП 65
3.1.2 Технология проведения многоразмерных зондирований ЗМПП на Ерыклинском участке 69
3.2 Численные оценки влияния вызванной поляризации на индукционные переходные процессы в ЗМПП 74
3.2.1 Особенности проявления вызванной поляризации при рудопоисковых работах на примере Ничатской площади 74
3.2.2 Особенности проявления вызванной поляризации при нефтепоисковых работах на примере Ерыклинского участка 83
3.2.3 Выделение индукционной и поляризационной составляющих переходного процесса, используя усовершенствованные алгоритмы приведения 92
3.2.4 Выделение поляризационных интервалов по немонотонности спада первой и второй производных сигналов 101
Выводы 104
Заключение
- Немонотонность переходных процессов как следствие сложной зависимости удельной электропроводности среды от времени-частоты наведенного электромагнитного поля
- Понятие глубинности. Расчет кажущейся глубины с помощью динамических параметров сигнала
- Обоснование выбора оптимального количества и размеров установок в ЗМПП для достижения необходимой глубинности
- Численные оценки влияния вызванной поляризации на индукционные переходные процессы в ЗМПП
Введение к работе
Актуальность
В настоящее время популярность электроразведочных методов растет. С
новой усовершенствованной аппаратурой, теоретической базой и новыми
эффективными технологиями измерений электромагнитные исследования
могут конкурировать по эффективности с сейсморазведкой, выходя, таким
образом, на новый уровень в ряду высоких технологий. На сегодняшний день
электроразведка способна решать задачи различного плана: картировочные,
поисковые (руда, нефть, вода, битум и др.), экологические, инженерные. Из
множества методов электроразведки можно выделить метод зондирований
становлением поля (ЗС), разработанный А.Н. Тихоновым, С.М. Шейнманном,
и усовершенствованную технологию эффективного поиска – метод
зондирований становлением поля в ближней зоне (ЗСБ), авторами которого являются В.А. Сидоров и В.В. Тикшаев (теоретическая основа разработана А.А. Кауфманом, Г.М. Морозовой). Основная задача метода – исследование процессов становления электромагнитного поля в среде и выявление основных закономерностей их изменения, связанных с ее геоэлектрикой.
Сейчас речь все чаще идет о высокоразрешающих возможностях
электроразведки. Благодаря использованию при работах ЗСБ и МПП (метод
переходных процессов) совмещенной установки удается повысить детальность
исследований. Высокой разрешенности данных методов способствует наличие
индукционно вызванной поляризации (ВПИ) или низкочастотной дисперсии
(НЧД) в полифазных породах, особенно с углеводородным насыщением.
Благодаря наличию ВПИ удается выделять малоконтрастные слои, ранее
усредняемые при интерпретации из-за малости их вклада в суммарную
продольную проводимость. При интерпретации методом «кажущейся
продольной проводимости» (Сидоров В.А. и др., 1972) в варианте «плавающей
плоскости» (Сидоров В.А., 1985) возможно выявить «тонкие» особенности
строения разреза. Однако расчет удельных сопротивлений (проводимостей) через величину продольной проводимости представляет на практике неоднозначную задачу, и поэтому возникают неоправданные по отношению к реальным возможностям метода погрешности в результатах интерпретации. В этой связи поиск способов исключения данных погрешностей для возможности детального изучения разреза с выделением слабоконтрастных слоев является актуальной проблемой. Способ «плавающей плоскости» позволяет решать как структурные задачи в нефтяной геологии, гидрогеологии, так и поисковые в нефтяной и рудной геофизике. Этот подход позволил одинаково решать задачи
ЗСБ и МПП, что и привело к созданию одной аббревиатуры для методов – ЗМПП.
Цель исследований – развитие и усовершенствование методики
интерпретации данных ЗМПП с выделением малоконтрастных особенностей строения разреза в совмещенных установках с использованием «плавающих плоскостей».
Научные задачи исследования
-
Создать обобщенный алгоритм интерпретации данных ЗМПП (над электропроводящими полупространством, плоскостью, слоистым разрезом над изолятором) способом «плавающей плоскости» с помощью введения динамических параметров сигнала.
-
Показать возможность применения созданного интерпретационного алгоритма на моделях сред с различной сложностью, включая выявление тонких (малоконтрастных) особенностей строения разреза по результатам ЗМПП тем самым повысить эффективность метода при решении задач геоэлектрики. Реализовать разработки на практическом материале.
Защищаемые научные положения
1. С использованием модели «плавающей» проводящей плоскости и
динамических параметров сигнала определена функция глубинности, которая
позволяет оценить глубину проникновения вихревых токов в проводящей
геологической среде под совмещенной установкой в каждый момент времени.
2. Предложенная методика обработки и интерпретации данных ЗМПП с
совмещенными установками с использованием динамических параметров
сигнала позволяет повысить точность оценки геоэлектрических параметров
разреза за счет выделения слабоконтрастных по удельной электропроводности
слоев.
3. Разработанный способ приведения результатов многоразмерных
зондирований к одному размеру контура совмещенной установки расширяет
временной диапазон при выявлении поляризационных эффектов над
плоскослоистым нефтеносным разрезом.
Научная новизна
-
Разработаны и программно реализованы оригинальные алгоритмы интерпретации данных ЗМПП методом «кажущейся продольной проводимости» с использованием динамических параметров сигнала.
-
Определена функция глубинности для моделей однородного проводящего полупространства, проводящей плоскости и слоистого разреза над
изолятором через динамические параметры сигнала с помощью «плавающей плоскости».
-
Показана практическая возможность выделения поляризационной и индукционной частей процесса становления поля на всем временном интервале измерений ЭДС по немонотонности спада первых и вторых производных сигнала.
-
Разработан алгоритм приведения результатов многоразмерных зондирований к одному размеру контура совмещенной установки по предложенным аналитическим формулам, и на практическом материале показана его эффективность при выделении поляризационных процессов в регистрируемом сигнале во всем временном диапазоне измерений.
Практическая значимость результатов и реализация работы
Созданные в работе методики и алгоритмы интерпретации индукционных переходных процессов в совмещенных квадратных установках с учетом ВПИ позволяют выделять малоконтрастные по удельной электропроводности слои или локальные неоднородности в разрезе. Тем самым существенно повышается разрешающая способность метода ЗМПП при решении поисковых и структурных задач.
Описанная технология полевых работ (применительно к нефтепоисковым работам), средства обработки и интерпретации результатов по выделению поляризационных эффектов позволяют осуществлять их глубинную привязку к конкретному стратиграфическому горизонту.
Реализованная в работе методика интерпретации данных ЗМПП была применена на Ромашкинском нефтяном месторождении (Республика Татарстан) при решении следующих геологических задач: проведение межскважинной корреляции с целью оконтуривания залежей углеводородов, прогнозная оценка характера нефтенасыщения.
Исследование в области развития теоретических основ интерпретации данных импульсной индуктивной электроразведки при решении структурно-поисковых задач было поддержано грантом для молодых ученых УрО РАН в 2011 году.
Разработанный способ геоэлектроразведки, заключающийся в
возможности выявления поляризационных эффектов в микро-миллисекундном диапазоне времени, соответствующем электродинамическим процессам над нефтяными залежами, защищен патентом на изобретение.
Новые методы обработки и алгоритмы интерпретации опробованы на полевых материалах ЗМПП и геологических данных по ОАО НПП
«ВНИИГИС» по Республике Татарстан (совместно с ООО «ТНГ-Казаньгеофизика», ОАО «Татнефтегеофизика», НГДУ «Лениногорскнефть», ОАО «Татнефть»), по Иркутской области, Чукотскому автономному округу и другим регионам.
Личный вклад автора
Теоретические и практические результаты, приведенные в работе, получены лично или при непосредственном участии автора.
Основной личный вклад автора заключается в исследовании и разработке оригинальных методик и алгоритмов интерпретации зондирований методом переходных процессов, в т. ч. применительно к решению нефтепоисковых задач. Лично автором были получены следующие результаты:
– исследованы, введены в методику интерпретации и функционально определены динамические параметры сигнала и их производные;
– произведены численные расчеты экстремальных точек динамических параметров;
– разработана методика интерпретации способом «плавающей плоскости» с учетом динамических параметров;
– реализовано использование динамических параметров в алгоритмах интерпретации для дифференциации малоконтрастных сред при решении обратных задач;
– получены аналитические формулы приведения сигналов при многоразмерных зондированиях;
– показана возможность выделения поляризационных процессов с помощью аналитических формул приведения;
– проведена апробация созданных оригинальных алгоритмов и методик интерпретации на экспериментальных данных (на базовых геоэлектрических моделях) и на практическом материале.
В основу диссертации положены материалы, полученные по результатам
опытно-экспериментальных работ, проводившихся отделом электромагнитных
исследований ОАО НПП «ВНИИГИС» на Ерыклинском участке
Ромашкинского месторождения нефти в Республике Татарстан. Автор работы
лично участвовал в непосредственном сборе и анализе материалов полевых
измерений, обработке геолого-геофизической информации, получении
результатов, которые легли в основу диссертации, защите отчета по
результатам выполненных работ.
В публикациях [7,10,17,18,19] автору принадлежат производство
численных расчетов, формулировка основных выводов, подготовка материалов
к публикации; при подготовке работ [2, 9] автор непосредственно участвовал в сборе и анализе геолого-геофизических данных, построении структурных карт и разрезов; в работах [3, 16, 20] личное участие автора выражается в непосредственной постановке задачи, производстве численных расчетов, сборе и анализе практического материала.
Апробация работы
Основные научные положения работы и результаты докладывались и
обсуждались на международных конференциях и семинарах: Международной
научно-технической конференции «Проблемы нефтегазового дела» (Уфа, 2006);
IX, XI, XIII Уральской молодежной научной школе по геофизике
«Современные проблемы геофизики» (Екатеринбург, 2008, 2010, 2012);
Международной научно-практической конференции «Ядерно-геофизические
полевые, скважинные и аналитические методы при решении задач поиска,
разведки и разработки месторождений твердых полезных ископаемых»
(Октябрьский, 2009); Международной научно-практической конференции
«Казанская геологическая школа и её роль в развитии геологической науки в
России» (Казань, 2009); 37-й, 40-й сессиях Международного семинара им. Д.Г.
Успенского «Вопросы теории и практики геологической интерпретации
гравитационных, магнитных и электрических полей» (Москва, 2010, 2013);
EAGE, Первой международной научно-практической конференции
«ГЕОБАЙКАЛ-2010» (Иркутск, 2010); VI Научных чтениях им. Ю.П.
Булашевича «Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле Земли,
интерпретация геофизических полей» (Екатеринбург, 2011); Международной
научно-практической конференции «Аппаратурно-методические комплексы и
технологии ГИС и ядерно-геофизические методы для исследования
нефтегазовых и рудных скважин» (Октябрьский, 2012); Международной научно-практической конференции «Высоковязкие нефти и природные битумы: проблемы повышения эффективности разведки и разработки месторождений» (Казань, 2012); III молодежной школе-семинаре «Современная тектонофизика. Методы и результаты» (Москва, 2013).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 19 статей, в том числе 2 статьи – в ведущих научных рецензируемых журналах из списка ВАК, получен патент РФ №2494419.
Объем и структура работы
Немонотонность переходных процессов как следствие сложной зависимости удельной электропроводности среды от времени-частоты наведенного электромагнитного поля
Суть методов ЗСБ и МПП состоит в следующем: с помощью незаземленного квадратного контура возбуждается первичный импульс магнитного поля и в паузах между импульсами принимается изменяющееся во времени магнитное поле или его производная на тот же (однопетлевая установка) или другой контур (совмещенная установка). Выключение импульса магнитного поля приводит к возникновению в проводящей среде устанавливающегося во времени ЭДС индукции, возбуждающей затухающие вихревые токи. Скорость и интенсивность затухания этих токов зависит от проводящих свойств среды. После выключения импульса электрического поля в проводящих и поляризующихся породах возникают вторичные поля вызванной поляризации противоположного знака. Процессы, происходящие в элементарном объеме поляризующейся среды при включении постоянного электрического поля схожи с процессами, происходящими при зарядке аккумулятора. Зарядка - это накопление электрической энергии при прохождении тока за счет превращения ее в другой вид энергии (например, химическую), разрядка - процесс прохождения тока через внешнюю цепь противоположно току зарядки. Соответственно этой схеме - зарядке аккумулятора эквивалентен процесс прохождения тока при постоянном поляризующемся поле, разрядке - вторичный процесс, возникающий при выключении поляризующегося поля [72].
Переходные процессы в совмещенных установках достаточно хорошо теоретически изучены [2, 18, 30, 46, 55]. В среде с произвольной неоднородностью, учитывая только активную составляющую электропроводности, спад ЭДС (убывание ЭДС до нуля при t -»со) от времени происходит монотонно [9, 10], ни сигнал, ни его производные по времени не изменяют знака. В [15, 37] показано, что при учете вызванной поляризации над однородным полупространством должен наблюдаться процесс со сменой знака.
Регистрируемые немонотонные переходные процессы со сменой знака многие исследователи связали с низкочастотной дисперсией (НЧД) удельной электропроводности или вызванной поляризацией горных пород при индукционном возбуждении (ВПИ). Для объяснения необычных форм переходных процессов, полученных при полевых работах сотрудниками ОАО НПП ВНИИГИС, была создана приближенная теория индукционного влияния вызванной поляризации в произвольных средах с осевой симметрией [50, 53]. Эта теория позволяет объяснить форму всех основных типов аномальных процессов [36] слоистостью разреза и особыми соотношениями временных характеристик вызванной поляризации (ВП) и чисто индукционного становления.
Основой для изучения НЧД в электромагнитных исследованиях является феноменологическая теория ВП [26, 27, 29, и др.]. Она предусматривает возможность описания процесса ВП в уравнениях электродинамики небольшим количеством параметров, не рассматривая при этом всей сложности природы этого явления.
Природа ВП, НЧД горных пород разнообразна. Один из ее видов связан с электрической неоднородностью (гетерогенностью) изучаемой среды.
Формирование ВП происходит не только за счет гетерогенности среды, но и благодаря большой совокупности разнообразных электрофизических, в том числе электромагнитных, процессов, приводящих к разделению зарядов под действием приложенного электрического поля. Главную роль играют явления ионной диффузии и электрокинетические явления, к которым относятся электроосмос и фильтрация, являющиеся результатом взаимодействия приложенных к жидкой фазе электрических и механических сил. Углубленное изучение поляризуемости неоднородных пород [7] показало, что наличие углеводородного насыщения в них может приводить к их интенсивной поляризации с постоянными спада, сравнимыми со временем регистрации импедансов при ЗСБ. Такой класс поляризующихся объектов отнесен к электрофизическим. Одной из причин электрофизической дисперсии (зависимость электропроводности от частоты или поляризуемость среды) является гетерогенность среды, которая также характерна для пород, содержащих тонкие включения высокоомных прослоев, в т.ч. пленок нефти. Чередование высокоомных прослоев с низкоомными приводит к возникновению емкостных эффектов [7].
При наведении нестационарных внешних электромагнитных полей, например, ступенчатым выключением тока в генераторной катушке, процессы ВП, связанные с эпигенетическими изменениями пород электрохимической или электростатической природы, имеют относительно длительную релаксацию по сравнению с полями становления, связанными с электрическими сопротивлениями слагающих осадочный разрез (электродинамические процессы) горных пород. Включение в низкоомную среду несовершенных диэлектрических прослоек, как показано В.А. Сидоровым [52], может резко увеличить поляризуемость среды и время релаксации, а на низких частотах эффективная (кажущаяся) диэлектрическая проницаемость может достигать огромной величины, что и приводит к появлению аномальных осциллирующих форм переходных характеристик [36, 52]. Подобные явления в несовершенных слоистых конденсаторах (но при наличии внешней цепи для токов) изучены еще в XIX веке и известны как эффект Максвелла
Понятие глубинности. Расчет кажущейся глубины с помощью динамических параметров сигнала
Теоретической основой метода ЗМПП являются фундаментальные работы Л.Л. Ваньяна, Ф.М. Каменецкого, А.А. Кауфмана, Г.М. Морозовой, О.А. Скугаревской, В.А. Сидорова, А.Н. Тихонова, П.П. Фролова, Д.Н. Четаева, СМ. Шейнманна.
Современным исследованиям в области создания алгоритмов интерпретации данных ЗМПП, в том числе на основе инверсии данных многокомпонентных нестационарных зондирований, посвящены работы М.И. Эпова, Е.Ю. Антонова, В.П. Соколова, Л.А. Табаровского и др.
В ЗМПП одним из основных способов интерпретации кривых зондирований является метод подбора, который заключается в последовательном изменении геоэлектрической модели разреза и расчете прямой задачи для нее до того момента, пока экспериментальная и теоретическая кривые не совпадут с требуемой точностью. Для обработки данных импульсной индуктивной электроразведки были разработаны и программно реализованы различные автоматизированные интерпретационные системы [34, 66].
Способ интерпретации путем пересчета кривых ЭДС от времени в кривые зависимости кажущейся продольной проводимости от кажущейся глубины был предложен В.А. Сидоровым совместно с В.А. Тикшаевым. Этот способ позволяет определять для плоскослоистого разреза продольную проводимость для каждого момента времени и определять соответствующую ей глубину. Изменение характера нарастания Sk или ST указывает на наличие геоэлектрических границ. Перестроение кривых e(t) или Z(t) (значение ЭДС, нормированное на 1 Ампер) в зависимость Sk(Hk) фактически является приближенным решением обратной задачи, т. е. позволяет по экспериментальной кривой становления поля определить строение слоистого разреза. И для этого не обязательно сравнивать экспериментальные кривые с набором палеток (теоретических кривых) – так называемая, беспалеточная интерпретация.
Изучая становление поля в ближней зоне можно проследить изменение параметров разреза от отдельных горизонтов до суммарных, характеризующих весь разрез, если при интерпретации использовать «плавающую плоскость» (S-плоскость). Для плоскослоистого разреза в поздней стадии процесс становления поля до непроводящего основания можно заменить эквивалентной моделью плоскости с продольной проводимостью, равной суммарной продольной проводимости всего напластования.
Возможность применения в интерпретационном алгоритме модели «плавающей плоскости» основывается на работе П.П. Фролова [59], который показал, что над горизонтально-слоистыми разрезами с непроводящим основанием в поздней стадии становления поле асимптотически стремится к сигналу от проводящей плоскости с продольной проводимостью всего напластования. Модель «плавающая плоскость» – это упрощенный математический аппарат, позволяющий быстро и эффективно вести интерпретацию. Разрез от земной поверхности до глубины H заменяют более простой моделью – эквивалентной плоскостью, считая остальную часть разреза изолятором. Для такой модели рассчитывают кривую становления.
Переходный процесс регистрируется перемещением измерительного устройства (применяются квадратные приемно-генераторные установки) по профилю. В каждом пункте наблюдений фиксируется спад ЭДС от времени (переходный процесс). Измерения проводятся через очень малые (микро миллисекундные) интервалы времени после выключения питающего тока в генераторном контуре. Все измеренные значения ЭДС на различных временах (задержках) измерительной аппаратуры (в аппаратуре «Каскад-М» используется 6 диапазонов с различными плотностями задержек времени) при дальнейшей интерпретации нормируют к силе тока; получаем значение ЭДС, приходящееся на 1 А в каждый момент времени t – Z(t). Первичная обработка результатов измерений в виде Zt(t) сводится к получению однозначного массива Z(tj), где t} - массив строго возрастающих значений времени - задержек современной компьютеризированной аппаратуры типа «Каскад». Эта операция, называемая сглаживанием, проводится опытным геофизиком-интерпретатором при участии оператора, проводившего полевые измерения. На этом этапе устраняются аппаратурные погрешности, связанные с разными режимами измерений разных значений Z2, устраняются внешние помехи и т.д. Критерием получения реального массива Z(t;) при сглаживании является возможность численной трансформации этих значений в кажущиеся интерпретационные параметры.
Очень важно точно восстановить сигнал индукционного становления, с которым связана дальнейшая интерпретация и корректная оценка параметров, характеризующих геоэлектрический разрез.
Огромный опыт обработки и интерпретации результатов ЗСБ показал, что наиболее полной разрешенности можно получить по трансформациям Z(t) в кривые Sk(Hk) [7, 48, 50, 52, и др.].
Обоснование выбора оптимального количества и размеров установок в ЗМПП для достижения необходимой глубинности
В отличие от поздних стадий ЭДС становления, где Zспи а/2, зависимость от о- для ВПИ слабее. Поэтому следует ожидать, что относительная роль ВПИ возрастает с уменьшением проводимости среды. Другое важное различие -разная зависимость Zвпи(t)и Zспи(t) от размеров контуров. При небольших размерах приемных контуров, включая, в частности, и совмещенные, с небольшой погрешностью ЭДС, ВПИ имеет кубическую зависимость от радиуса генераторной петли, тогда как СПИ пропорциональна его четвертой степени. Поэтому в этих случаях увеличивая размеры генераторной петли, можно ослабить относительное влияние сигнала ВПИ по сравнению с ЭДС становления. В зависимости от постоянной временного спада ВП асимптоты поля ВПИ имеют вид г2 -ьГ25, т. е. характер временного спада ВПИ не очень сильно отличается от поздней стадии становления над неполяризующимся полупространством. Поэтому влияние вызванной поляризации может просто снижать уровень сигнала, не изменяя качественную картину становления в положительной части процесса. В зависимости от интенсивности влияния ВПИ на поздних стадиях, возможно также появление только отрицательного процесса. С одной стороны, ВП осложняет интерпретацию результатов наблюдений; с другой стороны, аномальные кривые содержат в себе информацию о поляризационных свойствах разреза. Поэтому возник вопрос о необходимости разделения индукционного и поляризационного эффектов. Когда индукционные токи и токи ВП, вызванные ими, не взаимодействуют или почти не взаимодействуют между собой, такое разделение, как было показано в работах В.А. Сидорова и А.М. Яхина [53], Ф.М. Каменецкого и В.М. Тимофеева [24], всегда возможно путем проведения т. н. многоразмерных зондирований.
Под разрешающей способностью геофизического метода понимают его способность к определению параметров отдельных частей разреза. При этом ее определяют разрешаемым значением соответствующего параметра: мощности слоя, его физической характеристики, удаления слоя, угла наклона и др. При электромагнитной разведке измеряемая величина (составляющая поля, разность потенциалов, электродвижущая сила – ЭДС) зависит от многих исследуемых параметров: расстояния до объекта, времени или частоты изменения поля, удельных сопротивлений и мощностей слоев в разрезе, их отношений и т.д. В частности, имеется в виду разрешающая способность электромагнитного зондирования по отношению к мощности интересующего слоя – величине минимальной его мощности при заданных электрических характеристиках выше- и нижележащих толщ, при которой этот слой выделяется по кривой зондирования отдельно от выше- и нижележащих слоев. Также повышению разрешающей способности способствует наличие поляризующихся слоев в разрезе даже при их небольшой мощности.
Обоснование выбора оптимального количества и размеров установок в ЗМПП для достижения необходимой глубинности
Зондирования методом переходных процессов проводятся установками с размерами меньшими требуемой глубины (или мощности изучаемой слоистой толщи) исследования. Возможность зондирования в этом случае позволяет повысить детальность исследований, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении.
Выбор размера петель зависит от того, на какую глубину необходимо изучить разрез и какие границы подлежат детальному исследованию. Практика работ ЗМПП совмещенными установками показывает [51, 54], что информация о разрезе, имеющаяся на кривых ЗМПП в измеряемом диапазоне времен петлями меньших размеров, полностью содержится в результатах измерений, проведенных петлями больших размеров, при этом из-за ограничений в аппаратуре бывает искажено начало процесса. То есть для каждого размера петли существует, в конечном счете, своя разрешающая способность, определяющая максимальную и минимальную глубины, которые можно изучить петлей данного размера [56]. Если петли отличаются размерами не очень сильно, практически можно считать, что изучаемый интервал времен в маленькой петле полностью содержится в изучаемом интервале времени большей петли. При сильном увеличении размера контура установки увеличивается и та начальная глубина исследований, с которой по поздней стадии возможно определение строения и геоэлектрических параметров разреза. При этом, вышележащий разрез до этой начальной глубины способами интерпретации ЗМПП можно будет охарактеризовать только приближенными значениям, поскольку на соответствующих ему стадиях процесса становления поля (ранней стадии), используемые закономерности ближней зоны уже не будут соблюдаться. Закономерности перехода от ранней (волновой) стадии к поздней стадии пока слабо изучены и не используются для послойной интерпретации.
Численные оценки влияния вызванной поляризации на индукционные переходные процессы в ЗМПП
По разрезам (см. рис. 3.12, 3.13) можно судить о крупных геоэлектрических неоднородностях среды по электропроводности и сделать следующие геологические выводы: - повышенная средняя электропроводность пород над известной залежью вплоть до визейского яруса среднего карбона. Учитывая, что разрез в целом карбонатный, причиной повышенной проводимости может быть наличие коллекторов в этой части разреза, насыщенных минерализованной водой; - наличие локального нарушения (пикет 2000) в поведении изолиний Sк, связанного с пониженной проводимостью пород ниже каширского горизонта среднего карбона, которое может быть зоной разлома с высокоомным заполнителем (интервал -500 м и ниже); - появление пластового образования низкоомных пород в визейском ярусе нижнего карбона (см. рис. 3.12 и 3.13, интервал -700 -800 м пикеты 4000, 3000); - повышенная электропроводность массива среднефаменских и нижнефаменских пород; - слабо выраженное, но достаточно заметное «обратное падение» в распределении электропроводности массива нижнефаменских и верхнефранских пород верхнего девона (интервал -1200 -1350 м).
Анализ поляризационных процессов в разрезах позволяет сделать следующие выводы: - предположительно в нижнепермских отложениях и выше (пикеты 2000 4000) возможно углеводородное насыщение, приводящее к появлению поляризации пород; - определённое проявление поляризации наблюдается для подошвенной части верхнего карбона и кровельной части среднего карбона (пикет 4000); - поляризация в пласте верейских пород имеет разрыв между пикетами 1000 и 2000 (точнее между 16 и 3 пикетами для L=500 м), что связывается с западной границей ВНК известной залежи; - в целом интенсивность поляризации после перерыва растёт в юго-западном направлении и достигает максимума для пикета 4000, что свидетельствует о возможном нефтенасыщении верейских пород; - особенно сильное проявление поляризации пород (при повышенной их проводимости) проявляется в окском надгоризонте визейского яруса (пикет 4000 и 2000), что можно связать с их нефтенасыщенностью; - бобриковский горизонт поляризуемостью не проявился; - верхнефаменские и среднефаменские породы также проявляются по поляризации (пикеты 4000 и 1000).
Теоретические исследования и результаты полевых электроразведочных работ показывают высокую корреляционную связь аномалий ВП с местоположением залежи углеводородов [33, 42, 52 и др.]. Природа аномалий ВП весьма многообразна. Наиболее развитые и успешные современные электроразведочные технологии базируются на выявлении эпигенетических изменений над залежами углеводородов [33], в том числе и надежно установленных особенностях электромагнитной модели природной залежи [42]. Если рассматривать с позиций нестационарных электромагнитных зондирований, то в этих случаях исследуются вторичные процессы от сотен миллисекунд до единиц секунд становления поля после его возбуждения в природной среде. Природой таковых процессов являются изменения в минеральном составе осадочных пород (пиритизация и т.д.), наличие статической системы зарядов в приконтактных зонах и т.д.
Многолетняя практика работ методом ЗСБ (ЗМПП) и теоретические исследования по изучению проявления ВП в индукционных процессах [49, 58, 72 и др.] позволяют установить существование поляризационных эффектов в диапазоне регистрации электродинамических процессов, в т. ч. связанных с присутствием углеводородов в пластах-коллекторах. Важной для практики особенностью явилось то, что установлено наличие более быстро спадающих процессов ВП, непосредственно связанных с присутствием углеводородов в коллекторах, и возможность их индукционной регистрации. Типичные постоянные времени релаксации ВПИ от 1-5 до 300-1000 мс. При этом доходит до 0,9-0,98.
Таким образом, электроразведочные методы имеют реальные физические основы для обнаружения залежи углеводородов. Таковыми являются установленные многолетней практикой использования электроразведки признаки: присутствие углеводородов является фактором контрастного повышения электрического сопротивления коллектора; наличие интенсивной аномалии вызванной поляризации (ВП) в зонах углеводородонасыщения.
Немонотонные переходные процессы удается хорошо изучить, если провести измерения на исследуемой площади с разными размерами контура установки, привести результаты измерений с больших или меньших установок к одному размеру петли и сравнить полученные значения с измеренными на этом контуре. Необходимое условие приведения - установки должны располагаться в пределах одного контура и зондирования должны проводиться на одном временном диапазоне. Таким образом, возможно качественно и количественно оценить переходную характеристику, выявить поляризационную составляющую или локальную неоднородность в разрезе.
Все отдельные кривые ЭДС в приемной петле приводят к общему уровню, к одному размеру петли. При отсутствии ВПИ и резкой горизонтальной неоднородности разреза, все кривые должны совпадать (за исключением самых ранних стадий). Такую сводную кривую принимают за кривую индукционного становления. Закономерное отклонение приведенных кривых на меньших размерах петель в область меньших сигналов указывает на влияние ВПИ.
