способ электромагнитного зондирования поверхности земли

Формула изобретения

1. Способ электромагнитного зондирования Земли, заключающийся в том, что в исследуемой среде возбуждают электромагнитное поле путем введения электрического тока в Землю с последующим измерением сигнала вторичного электромагнитного поля, отличающийся тем, что замеры производят многократно в одной точке в одно и то же время суток четное число раз количеством не менее 40 и строят геоэлектрический разрез среды, в котором вместо линейных координат шага по профилю используют временные, причем интерпретацию результатов осуществляют в режиме реального времени.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что его используют для мониторинга напряженного состояния среды, которое фиксируется полученными временными разрезами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к геоэлектроразведке и может быть использовано при изучении геоэлектрического разреза литосферы, прямого поиска месторождений полезных ископаемых, мониторинга напряженного состояния среды.

Метод точечного электромагнитного зондирования позволяет изучить вторичное поле переходного процесса, которое зависит от активной проводимости среды, влияния эффекта индукционно-наведенной поляризации, величины магнитной восприимчивости, частоты возбуждающего поля. При использовании постоянно приемно-передающей системы одни и те же интервалы исследований возбуждаются близкими спектрами электромагнитных волн, причем при возбуждении электромагнитного поля исследуемой среды с увеличением глубины введения электрического тока в Землю происходит затухание высокочастотных электромагнитных волн. Контрастность в различиях электрофизических свойств различных объектов и вмещающих пород может изменяться на разных глубинных срезах исследований. В основе обработки материалов точечного электромагнитного зондирования использован закон сохранения энергии (энергия возбуждающего первичного и энергия возбуждаемого вторичного полей равны) и гипотеза о том, что изучаемое вторичное поле становления распространяется в среде с постоянной скоростью. Величина вертикальной скорости была определена эмпирически как по результатам интерпретации параметрических зондирований скважин, так и математически. При обработке результатов используются кривые становления dV(t)/A переходного процесса, параметры установок, координаты центров точек наблюдения. Математическое обеспечение метода приведено в сборнике «Экология и природоиспользование», вып.6. Днепропетровск, 2003, с.169-178. Электроразведочные работы обычно проводятся по серии профилей с определенным шагом и далее выделяется аномалия на поверхности Земли, которая находится в соответствии (по известным геолого-геофизическим данным) с объектом поиска. В методе точечного электромагнитного зондирования также проводятся профильные работы, исходя из вышеописанных допущений и возможности определения скорости распространения вторичного поля, появилась возможность рассчитывать полный геоэлектрический разрез.

Известен способ геоэлектроразведки, при котором в исследуемой среде возбуждают электромагнитное поле путем осесимметричного введения электрического тока в Землю с помощью питающих электродов, один из которых располагают в центральной части окружности, образованной равномерно заземленными другими электродами, производят площадные измерения сигнала становления поля и по полученным аномалиям на поверхности Земли судят о строении среды (см. патент РФ №2112995).

Однако этот метод позволяет получить не геоэлектрический разрез, а аномалию на поверхности, в лучшем случае - получить данные для моделирования, аппроксимируя разрез набором до 20 слоев, недостатком данного метода также являются низкая эффективность и узкие рамки применения.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи сокращения времени и стоимости поисковых работ с одновременным повышением информативности данных, полученных в результате изучения геоэлектрического разреза литосферы, мониторинга напряженного состояния среды и прямого поиска месторождений полезных ископаемых за счет повышения эффективности применения электромагнитного зондирования.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе электромагнитного зондирования Земли, заключающемся в том, что в исследуемой среде возбуждают электромагнитное поле путем введения электрического тока в Землю с последующим измерением сигнала вторичного электромагнитного поля, замеры производят многократно в одной точке в одно и то же время суток четное число раз количеством не менее 40 и строят геоэлектрический разрез среды, в котором вместо линейных координат шага по профилю используют временные, причем интерпретацию результатов осуществляют в режиме реального времени. Способ может быть использован мониторинга напряженного состояния среды, которое фиксируется полученными временными разрезами.

В заявляемом способе замеры проводят не по профилю, а в одной точке многократно. Тем самым, производим замену линейных координат - шага по профилю, на временной шаг, что позволяет получить геоэлектрический разрез, но в отдельной точке наблюдения. В вычислениях используемый шаг по профилю выбирается не более чем 20 м, так как при большем интервале наблюдаются линейные искажения.

Способ осуществляют с помощью установки, содержащей генератор, измеритель и приемно-передающую аппаратуру.

Способ осуществляют следующим образом: перед началом работ, в зависимости от геологической задачи, выбирают параметры установки. Задают глубину и детальность исследования. Замеры проводят в двух полярностях, количество замеров должно быть четным, так как оценивают средние отклонения вторичного поля. Рекомендуемый минимальный набор замеров около 40, так как это минимальный набор данных для осреднения, при котором аномалии могут идентифицироваться с пластом. При проведении замеров для решения задач мониторинга, наблюдения проводятся в одно и то же время суток с одинаковыми интервалами наблюдений. По результатам зондирования на соотношении между электропроводностью среды и величиной напряженности вторичного электромагнитного поля строится геоэлектрический разрез в данной точке. При этом линейные координаты заменяют на временные.

Полученные разрезы могут предварять бурение, могут служить связующим звеном в определении размеров поисковых объектов, при условии проведения зондирования между пробуренными скважинами.

Данный способ был опробован при разведке нефти в Татарстане. На фиг.1а приведен пример разреза, полученного на скважине Пинячинского месторождения (Татария), 1 - местоположение нефтяного пласта тульского и бобриковского горизонтов карбона (турнейский горизонт - водонасыщен). На фиг 1б - разрез в рядом расположенной точке, где нефтяные пласты уже отсутствует (2).

В результате многолетних работ было отмечено, что наблюдаемое вторичное поле и его параметры (изменение величины полного вектора) являются индикаторами изменения напряженного состояния среды. Изменения фиксируются визуально по отклонениям в мощности аномалий, их интенсивности на геоэлектрических разрезах как по повторным профилям, так и в разрезах, полученных в результате многократных замеров в отдельно выбранной точке. Причем требуемые вычисления на точке наблюдения могут проводиться оператором в запланированных промежутках между наблюдениями, т.е. в режиме реального времени. В связи с тем, что в течение суток могут наблюдаться протяженные вариации, рекомендуется замеры проводить в одно и то же время с одинаковыми интервалами.

Мониторинг напряженного состояния среды может осуществляться с различной целью: а) при исследовании естественных процессов изменения напряженного состояния среды в течение задаваемого времени; б) при изучении изменений напряженного состояния среды, вызванных техногенными причинами. На фиг.2 представлен пример, где зафиксирован момент включения вибраторов (2) на Первомайском месторождении Татарии. Вибраторы использовались для создания дополнительных напряжений в области нефтяного пласта по технологии Керимова И.Г. (Евразийский патент №001474).

1 - указывает на область повышенной проводимости, сопряженную с нефтяным пластом, при включении и работе вибраторов увеличивается давление в области пласта, на разрезе это сопровождается сокращением размеров области проводимости, особенно это заметно в конце рабочего дня вибратора (17-00).