Использование метода зондирования вертикальными токами на нефтяных и рудных объектах

Злобинский Аркадий Владимирович; Могилатов Владимир Сергеевич; Балашов Борис Петрович

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ЗОНДИРОВАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫМИ ТОКАМИ НА НЕФТЯНЫХ И РУДНЫХ ОБЪЕКТАХ

Аркадий Владимирович Злобинский

“Научно-техническая компания ЗаВеТ-ГЕО”, 630102, Россия, г. Новосибирск, ул. Восход, 26/1, оф. 56, к.т.н., генеральный директор, тел. (903)935-22-87, e-mail: [email protected]

Владимир Сергеевич Могилатов

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, ФГБУН, 630090, Россия, г. Новосибирск, просп. Коптюга, 3, д.т.н., профессор кафедры геофизики НГУ, главный научный сотрудник лаборатории геоэлектрики, тел. (913)912-43-36, e-mail: [email protected]

Борис Петрович Балашов

“Научно-техническая компания ЗаВеТ-ГЕО”, 630102, Россия, г. Новосибирск, ул. Восход, 26/1, оф. 56, д.т.н., начальник отдела НИОКР, тел. (962)828-37-29, e-mail: [email protected]

В докладе обсуждается опыт применения площадной импульсной электроразведки с фиксированным источником электромагнитного поля - круговым электрическим диполем для оконтуривания границ нефтяных залежей и изучения рудных объектов. В работах на нефтяных объектах в пределах нефтяного поля регистрируются положительные значения сигнала. В работах на рудных объектах площадной сигнал ЗВТ-М хорошо описывается влиянием локального проводника. Имеющиеся у нас средства трехмерного (по проводимости) моделирования позволяют качественно и количественно объяснить результаты измерений.

Ключевые слова: переходные процессы, электроразведка, поиски нефтяных месторождений, поиски руды.

USING VERTICAL ELECTRIC CURRENT SOUNDING FOR OIL AND ORE SURVEYS

Arkadiy V. Zlobinskiy

“STC ZaVeT-GEO”, 630102, Russia, Novosibirsk, 26/1 Voskhod st. of. 56, PhD in techn., General Manager, tel. (903)935-22-87, e-mail: zlobinskyav@newmail. ru

Vladimir S. Mogilatov

TROFIMUK INSTITUTE OF PETROLEUM GEOLOGY AND GEOPHYSICS SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3, Akademika Koptyuga Prosp., principal scientist officer, Laboratory of geoelectrics, PhD in techn, professor of geophysics Novosibirsk State University, tel. (913)912-43-36, e-mail: [email protected]

Boris P. Balashov

“STC ZaVeT-GEO”, 630102, Russia, Novosibirsk, 26/1 Voskhod st. of. 56, head of R&D department, PhD in techn., tel. (962)828-37-29, e-mail: [email protected]

Field work by the Vertical Electric Current Soundings (VECS) showed the possibility of detection and delineation of special zones in oil deposits. Results VECS can refine the outline of deposit, and in general, adjust the plan of drilling. In ore-targeted works VECS areal signal (measured dBz/dt component) is well described by the influence of a local conductor.

Key word: electrical prospecting, VECS, TEM, oil surveys, ore surveys.

Физические предпосылки

Традиционно при работах методами электроразведки в качестве источника электромагнитного поля используют незаземленную петлю или заземленную электрическую линию. Незаземленная петля, заземленная линия и круговой электрический диполь возбуждают совершенно разные системы электрических токов в изучаемой среде. Знаменитое «токовое кольцо» (Nabighian, 1979), возбуждаемое петлей, образуется только горизонтальными токами и характеризуется широким латеральным распространением. На дневной поверхности мы имеем отклик, определяемый всей вмещающей толщей. В этих условиях изучение слабых аномалий, обусловленных глубоко залегающими месторождениями нефти, сталкивается с проблемой фонового сигнала. Неразрешимая проблема снятия фона, типичная для традиционных электроразведочных исследований по технологии зондирований становлением (ЗС), вовсе не техническая проблема, а принципиальная, связанная с источником электромагнитного поля.

Возможность регистрировать отклик только от локального трехмерного объекта предоставляет электромагнитное поле, возбуждаемое круговым электрическим диполем - КЭД (Могилатов, 1992). Правильная тороидальная система токов, образующаяся в горизонтально-слоистой среде, не имеет магнитного поля вне себя (т.е. на дневной поверхности и выше). Магнитный отклик появляется только в связи с латеральными нарушениями геоэлектрических параметров среды (не только удельного сопротивления, но и любых других). Именно такова идея метода зондирований вертикальными токами (ЗВТ).

Работы методом ЗВТ делятся на два направления. Первое направление направлено на оконтуривание нефтяных залежей. Согласно опыту проведенных методом ЗВТ работ, в пределах нефтяного поля регистрируются положительные значения сигнала дБ / д, на границе нефтяного поля происходит смена знака сигнала, и за пределами нефтяного поля регистрируется сигнал отрицательной полярности (Могилатов и др., 2003, Балашов и др., 2011).

Второе направление состоит в определении удельной проводимости среды по измеренным данным. Эта методика используется на рудных месторождениях и при экологических работах (Злобинский и др., 2010).

Рис. 1. Общая схема работ зондированиями вертикальными токами Описание методики полевых работ

В пределах участка работ устраивается источник электромагнитного поля - круговой электрический диполь с радиусом, соответствующим глубине и площади исследований. Круговой электрический диполь состоит из 8 заземленных электрических линий, сходящихся к центру под углом 45 градусов. В упоминаемых ниже работах радиус (или длины каждой из 8 радиальных линий) составлял от 200 до 1250 м. Идея такого источника подразумевает, что геометрия его правильная, а токи в лучах выровнены. Использование мощного источника тока (до 160 А) позволяет регистрировать сигналы с высоким соотношением полезный сигнал/помеха.

Измерительный комплекс включает компактный индукционный датчик и измеритель «CEI-7». Оператор (один или несколько) с измерителем свободно перемещается по площади исследований. Синхронизация между генераторной установкой и измерителем выполняется с использованием сигналов спутников GPS. Удаление от центра установки может составлять до 5 радиусов источника. Таким образом, при одном закрепленном источнике радиусом 1000 м оперативно исследуется площадь до 75 км2.

Шийское нефтяное месторождение (Татарстан, Россия).

Суеглинское поднятие

В настоящее время при нефтепоисковых работах на территории Республики Татарстан наиболее остро стоят проблемы оконтуривания небольших месторождений нефти, разбраковки сейсмоподнятий на наличие залежей углеводородов и поиск различного рода сложнопостроенных ловушек. Основной нефтепоисковый геофизический метод - сейсморазведка не в состоянии однозначно решить эти задачи и возникает необходимость привлечения несейсмических методов поиска и разведки.

Работы зондированиями вертикальными токами были направлены на оценку перспективности Суеглинского сейсмического поднятия на открытие залежи нефти. Данное сейсмическое поднятие находится вблизи Малокирмен-ского сейсмического поднятия в пределах которого обнаружена залежь нефти, входящая в состав Шийского месторождения (Нефтегазоностность республики Татарстан, 2007).

Электроразведочные исследования были выполнены на площади 51 км . В качестве источника электромагнитного поля был использован круговой электрический диполь радиусом 1250 м, суммарный ток коммутируемый генератором составил 144 А.

По результатам работ проведенных технологией ЗВТ выделен нефтеперспективный участок, охватывающий область положительного значения сигнала интенсивностью более 1.5 мкВ. Суеглинское сейсмическое поднятие, на оценку перспективности которого были направлены данные работы оказалось малоперспективным на обнаружение углеводородов. Согласно полученным материалам наиболее перспективной для открытия нефти в отложениях девона является юго-восточная часть исследованной площади - Нурманское сейсмические поднятия. На всей площади исследований раннее также была проведена

геохимия GORE SORBER, которая также показала, что участки с вероятностью обнаружения нефти более 90 % находятся в восточной части площади и в большей части перекрываются с участками положительного прогноза сделанного по результатам ЗВТ.

Рис. 2. План изолиний ЭДС на времени 201 мс после выключения тока

Изучение литиевых пегматитов методом ЗВТ под городом Каустинен ( Западная Финляндия)

Перед геофизическими методами была поставлена задача изучения морфологии пегматитовой жилы, в которой находится литиевая руда со средним содержанием LiO2 около 1%. Объект исследования имеет субвертикальное падение, длину несколько сотен метров и ширину от 20 до 70 метров. Мощность перекрывающих пород не превышает 10 м.

-400 -200 5 200 -400 -200 0 200

Рис. 3. Объемное изображение изоповерхности величины сигнала dBz /дг.

На левом рисунке изображен сигнал полученный в поле. На правом рисунке совмещены полевой сигнал, сигнал полученный при 3D моделировании и контур модели. Г олубая изоповерхность - полевой сигнал. Желтая изоповерхность - сигнал от модели по результатам расчета.

Красным пунктиром обозначены контуры модели. Центр КЭД находится

в точке с координатами 0, 0

Основными преимуществами ЗВТ в применении к данным работам являются:

- возможность быстро выявить все локальные неоднородности удельного сопротивления среды. Положение искомого объекта проявляется уже при просмотре полевых данных, до подробного анализа и длительной интерпретации в офисе;

- экономическая целесообразность. Для проведения работ потребовалось установить только один источник электромагнитного поля;

- устойчивость к электромагнитным помехам на отдельных точках наблюдения;

- относительная неприхотливость метода ЗВТ к точности измеряемых сигналов. Это обстоятельство оказалось полезным, так как по центру площади работ проходила дорога, а вдоль нее линия электропередач. Уровень электромагнитных помех от линии электропередачи на профилях, которые были расположены около дороги, достигал 200 мкВ.

Для определения морфологии границ пегматитовой жилы было выполненное 3D моделирование, которое позволило уточнить границы, объем и местоположение изучаемого объекта. Согласно полученным данным, удельное сопротивление изучаемого объекта около 15 Омм. Вмещающая среда характеризуется высоким сопротивлением ( >1000 Омм).

Выводы

Нами изучена пространственная структура неустановившегося магнитного поля над нефтяным залежами и рудными объектами при возбуждении среды круговым электрическим диполем. Согласно физическим основам метода ЗВТ площадное распределение магнитного поля свободно от фона вмещающей среды и вызвано только локальными геоэлектрическими неоднородностями. При проведении работ на различных нефтяных полях было определено, что контур нефтегазоностности совпадает с положительной аномалией вертикальной компоненты магнитного поля дВг / дг. Отмечается хорошее совпадение областей положительного прогноза на обнаружение нефти по данным геохимического из учения концентрации углеводородов в почвенном слое с использованием сорбционных датчиков GORE SORBER и перспективных областей по данным ЗВТ. При проведении работ на рудных объектах, метод ЗВТ позволяет выполнить 3D инверсию сигналов и определить морфологические границы изучаемого объекта.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Балашов Б. П., Мухамадиев Р. С., Могилатов В. С., Андреев Д. С., Злобинский А. В., Шишкин В. К., Стогний В. В. [ 2011 ] Оконтуривание залежей углеводородов с использованием зондирований вертикальными токами. Геофизика, 1, 61-66.

2. Злобинский А.В., Квашнин К.А., Могилатов В.С. [ 2010 ] Электроразведка методом зондирования вертикальными токами применительно к рудной геофизике. Геофизика, 6, 53-57.

3. Могилатов В.С. [ 1992 ], Круговой электрический диполь новый источник для электроразведки. Изв. РАН. Сер. Физика Земли, 6, 97-105.

4. Могилатов В.С., Балашов Б.П., [ 2005 ] Зондирования вертикальными токами. Новосибирск, Издательство СО РАН, филиал «Гео».

5. Могилатов В.С., Мухамадиев Р.С., Балашов Б.П., Смоленцев В.В., Фео-филов С.А., Темирбулатов Ш.С., Потапов В.В. [ 2003 ] Результаты работ по оконтуриванию залежей нефти в Татарстане методом зондирований вертикальными токами. Геофизика, 5, 47-54.

6. Секачев М.Ю., Балашов Б.П., Саченко Г.В., Вечкапов О.П., Захаркин А.К., Тарло Н.Н. Могилатов В.С., Злобинский А.В. [ 2006 ] Аппаратурный электроразведочный комплекс «Цикл-7». Приборы и системы разведочной геофизики, 1, 44-46.

7. Nabighian M.N., [ 1979 ] Quasi-static transient response of a conducting half-space - An approximate representation. Geophysics, 44. 1700-1705.

USING VERTICAL ELECTRIC CURRENT SOUNDING FOR OIL AND ORE SURVEYS1“STC ZaVeT-GEO”2

Текст научной работы на тему «Использование метода зондирования вертикальными токами на нефтяных и рудных объектах»