Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н.Г. Чернышевского

Кафедра геофизики

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: Морская электроразведка.

Выполнил:

студент 3 курса, 331 группы

специальность: геофизика

Ерёменко Д.С.

Проверил:

доцент кафедры геофизики

Шигаев Ю.Г.

Саратов, 2011

Оглавление

Введение

1. Морская электроразведка

2. Методика непрерывных двусторонних осевых зондирований

3. Методика непрерывного профилирования. Непрерывное профилирование с повышенной глубиной исследования

4. Непрерывное картировочное профилирование

Заключение

Список литературы

Введение

Морская электроразведка применяется при поисках и изучении месторождений полезных ископаемых в пределах континентального шельфа, а также материкового склона и ложа Мирового океана. Первые работы по морской электроразведке выполнены в 30-е гг. 20 в. в СССР, США и Франции с применением; в 1941 на Каспийском море. Впервые в СССР была проведена морская сейсморазведка. Морская электроразведка проводится обычно совместно с батиметрическими измерениями, дающими представление о морфологии дна океана.

Задачи Морской электроразведки: изучение глубинного строения земной коры под водами морей и океанов; поиски и подготовка к разведочному бурению площадей, перспективных на нефть и газ; картирование подводных россыпных месторождений, Морская электроразведка использует методы магнитометрии, гравиметрии, ядерной геофизики, сейсмической (также сейсмоакустической) разведки. Последний метод имеет важное значение для поисков структур, перспективных на нефть и газ.

1. Морская электроразведка

Морская электроразведка -- геофизический метод исследования геологического строения верхнего покрова земной коры в пределах сравнительно больших, но неглубоких водоемов. Морскую электроразведку можно применять для геотектонического районирования, поисков и разведки структур, а также для картирования донных отложений, скрытых под наносами небольшой мощности.

При морских электроразведочных исследованиях предусматривается использование установок, питающие и измерительные электроды которых располагаются на дне водоема (донная установка).

В этом случае для горизонтально-слоистой среды распределение потенциала на границе земля -- вода можно выразить следующим соотношением:

где I -- сила тока, протекающего через точечный источник; с₀ -- удельное электрическое сопротивление воды; r -- расстояние от источника тока до точки измерения потенциала; h₀ -- мощность слоя воды; h -- общая наибольшая мера мощностей геоэлектрических слоев, слагающих разрез; q_п -- коэффициенты эмиссии, зависящие только от параметров разреза и определяемые по рекуррентной формуле.

При расчете теоретических кривых кажущееся удельное сопротивление горизонтально-слоистой среды, измеренное донной установкой любого вида (симметричная установка АМКВ, дипольные установки и др.), с_к можно вычислить по формуле

где l_i -- коэффициенты удаления, зависящие только от вида и размеров установки.

В зависимости от характера решаемых задач и геологического разреза района работ в морских условиях могут применяться различные модификации морской электроразведки: непрерывные вертикальные зондирования, непрерывное профилирование с повышенной глубиной исследования и картировочное профилирование.

Две первые модификации морской электроразведки применяют для решения структурных задач, когда необходимая глубина исследования достигает 2000--3000 м. В силу известных технических преимуществ дипольные установки единственно приемлемы для морской электроразведки с повышенной глубиной исследования. Для выполнения непрерывных вертикальных зондирований используют осевую дтшольную установку; непрерывное профилирование с повышенной глубиной исследования осуществляют при помощи осевой или экваториальной дипольных установок.

При картировочном профилировании используют искусственные или естественные стационарные поля; применяют различные дифференциальные установки и установки для измерения естественного поля.

2. Методика непрерывных двусторонних осевых зондирований

Непрерывные двусторонние осевые зондирования (НДОЗ) выполняют по прямолинейным профилям, которые, как правило, разбивают и закрепляют вехами. Морская веха представляет собой удлиненный вертикальный буек длиной около 1 м, к которому прикреплена 2,5--3 м рейка с флажком или сигналом на верхнем конце. К нижнему выступающему концу рейки крепят несущий трос с грузом -- якорем на дне моря (30-- 50 кг). При наличии надежного радиогеодезического обеспечения вехи устанавливают в точках профиля, соответствующих центрам двусторонних зондирований, обычно на расстоянии 2--4 км одну от другой. При отсутствии радиогеодезической службы интервал между вехами уменьшается до 1--2 км.

Для питающих линий применяют шланговый кабель ТШ-4, КТШ-2 или КТШ-0,6 (КТШМ); для измерительных -КТШ-0,3 или КТШ-1. Кабель периодически проверяют на утечку. Для этого один конец кабеля закрепляют над поверхностью моря, второй присоединяют к одной из клемм мегометра. Вторая клемма мегометра заземлена. Непрерывно вращая ручку прибора, медленно погружают кабель в воду. Сопротивление изоляции фиксируется по шкале мегометра.

Линию АВ заземляют стальными стержнями длиной 30--100 см и диаметром 20--25 мм, линию МN -- медными неполяризующимися электродами с деревянным корпусом (рис. 160). Электроды припаивают к кабелю, места пайки тщательно изолируют.

Зондирование осуществляют при помощи двух судов -- питающего и измерительного, обслуживающих соответствующие диполи. В процессе выполнения НДОЗ измерительный диполь расположен в точке прямолинейного профиля наблюдений, выбранной в качестве центра двустороннего зондирования, питающий -- непрерывно перемещается по профилю в одном и том же направлении, приближаясь к измерительному при обработке одного крыла зондирования и удаляясь от него при обработке второго (рис. 161). «Обратная» схема наблюдений, при которой измерительный диполь является неподвижным, позволяет предотвратить появление помех, сопутствующих измерению разности потенциалов в движении. морская электроразведка зондирование профилирование

Длина диполей изменяется соответственно изменению расстояния R между их центрами таким образом, чтобы в любой момент времени сохранилось соотношение (АВ, MN) 0,2 R. При этом оказывается возможным считать установку предельной или же в случае необходимости, когда значения кажущегося сопротивления приурочены к крутым ниспадающим ветвям кривой зондирования, ввести поправку за влияние конечной длины диполей. Для зондирований с максимальным разносом установки, равным 6--8 тыс. м., применяют диполи, длина которых изменяется от 10 м при малых R до 500--1000 м при больших R. Эти изменения достигаются переключением электродов в идентичных по своей конструкции измерительной и питающих «косах». Каждая из кос (рис. 162) представляет собой связку отрезков кабеля различной длины с электродами на концах. Ближайший к судну электрод такой косы «нулевой» остается подключенным к одной из клемм источника тока или измерительного прибора от начала и до конца зондирования. К другой клемме по мере необходимости присоединяют питание или измерительные электроды, удаленные от «нулевого» на расстояние 10, 30. 100, 300, 500, 750 и 1000 м.

Рис. 161. Схема выполнения непрерывного дипольно-осевого зондирования: 1 --питающее судно; 2 --измерительное судно.

В процессе выполнения НДОЗ диполь АВ питается импульсным (инверсируемым) током силой до 60--70 а при напряжении 400--450 в. Длительность токовых импульсов выбирают сообразно с продолжительностью становления поля и изменяют от 2-3 сек при R=100-200м до 30-40 сек при R=58 тыс. м.

Рис. 162. Схема большой питающей (измерительной) косы.

Силу тока в цепи АВ и разность потенциалов между измерительными электродами регистрируют при помощи осциллографов. Осциллограммы снабжены марками времени, а также синхронными отметками моментов прохождения питающего судна мимо вех, установленных на профиле. Эти моменты отмечаются путем кратковременного (на 3--4 сек) уменьшения длительности токовых импульсов до 0,5--1,0 сек. Момент прохождения подвижного диполя АВ па кратчайшем расстоянии от диполя MN (момент совмещения экваториальных плоскостей диполей) фиксируется характерным «центральным» экстремумом разности потенциалов, которому сопутствуют два «боковых» экстремума меньшей амплитуды и противоположного знака (рис. 163). Центральный и боковые экстремумы регистрируются при неизменном направлении тока в питающей линии в процессе перемещения диполя АВ па интервале профиля длиной 100--150 м в обе стороны от центра зондирования (центра измерительного диполя наименьшей длины). Марки времени, отметки моментов прохождения питающего судна мимо вех («отметки точек»), а также отметки момента совмещения экваториальных плоскостей диполей АВ и MN («отметка нуля») используются при обработке осциллограмм для определения непрерывно изменяющегося разноса установки.

В процессе выполнения зондирования чувствительность измерительного канала в зависимости от величины регистрируемой разности потенциалов поменяется в широких пределах (табл. 35).

Рис. 163. Характер записи силы тока (а) и разности потенциалов (б) при малых R. 1--4 --изменения чувствительности каналов.

Таблица 35

Изменение длины диполей, длительности импульсов (t) и чувствительности измерительного канала в зависимости от длины установки R

* Применительно к осциллографу ЭПО-5-

Осциллограммы зондирования градуируются в начале и конце записи. Градуировка измерительного канала выполняется при всех рабочих чувстви- тельностях для каждого диполя MN в отдельности.

Совместная обработка осциллограмм НДОЗ -- токовой и разности потенциалов -- позволяет определить значения кажущегося сопротивления для разносов установки, превышающих 150--200 м. При меньших R значения q_k оказываются недостоверными вследствие недостаточно точного вычисления расстояния R и того, что вблизи центра зондирования питающий диполь перемещается несколько в стороне от профиля (на расстоянии около 5 м).

Во избежание искажения начальных ветвей кривых зондирований замеры Qk при малых разносах установок (R = 8 - 130 м) выполняют по обычной точечной схеме наблюдений. Для этой цели служит специальная коса с фиксированными расстояниями между измерительными и питающими электродами. Особенность этой косы (рис. 164) заключается в том, что для изменения длины установки достаточно заменить в каждом из диполей АВ и MN лишь по одному электроду, оставляя два других по-прежнему подключенными к источнику тока и осциллографу. Помимо основной серии измерений для разносов, при которых используются диполи одинаковой длины (пары l₁ -- l₁, l₂ -- l₂, l₃ -- l₃ и т. д.), применяемая установка позволяет осуществить две промежуточные серии измерений (пары l₁-- l _{2 ,}l₂-- lз, lз -- l₄ и т. д., l₂ -- l₁, l₃ -- l₂, l₄ -- l₃ и т. д.).

Удобно принять наименьший разнос R₁ установки равным 8 м, а отношение (R_i+1)/R_i=3/2. Последующие разносы и длины диполей будут при этом такими как это показано на таблице 36.

Рис. 164. Схема косы, используемой для измерения ?U при R = 8 - 130 м.

Следующее зондирование по профилю выполняют аналогично первому с той лишь разницей, что питающее судно в этом случае движется в обратном направлении.

Продолжительность выполнения НДОЗ зависит от скорости движения питающего судна (обычно 10--12 км/час) и при максимальном удалении диполей (около 7--8 тыс. м) составляет примерно полтора часа.

Обработка осциллограмм НДОЗ заключается в определении расстояния между центрами диполей, разности потенциалов между измерительными электродами и силы тока в диполе АВ.

Расстояние между диполями для какой-либо точки осциллограммы находят путем умножения числа марок времени между этой точкой и центральным экстремумом разности потенциалов на «цену марки» в метрах. Цену марки вычисляют как интервал между удаленными точками профиля (известный из геодезических данных), отнесенный к числу марок времени между соответствующими этим точкам отметками осциллограммы. В определенные таким способом значения R₀ вносят поправки ?R за изменение расстояния между центрами диполей при переходе от диполей наименьшей длины, использованных при регистрации центрального экстремума, к любым другим.

Таблица 36

Значение R, АВ и MN для косы малых разносов

Это изменение является следствием асимметричности кос и зависит от их взаимной ориентировки. Поправки определяются следующими выражениями:

а)для случая, когда линии АВ и MN ориентированы в одинаковом направлении (рис. 165, а),

?R= ±0,5 (АВ --MN);

б)для случая, когда линии АВ и MN ориентированы в противоположном направлении (рис. 165, б),

?R= ± [0,5 (АВ + MN) - (MN)o].

Рис. 165. Изменение расстояния между центрами диполей при изменении длины АВ и MN.

Эти выражения справедливы при условии, что длины наименьших диполей (АВ)о и (MN)₀, использованных при регистрации центрального экстремума, одинаковы. Знак «плюс» соответствует поправкам для начального крыла НДОЗ (приближение диполя АВ к диполю MN), знак «минус» -- поправкам для конечного крыла (удаление). Значения поправок ?R для диполей длиной 10, 30, 100, 300, 500 и 1000 м приведены в табл. 37.

Таблица 37

Значения поправок ?R для случаев, когда линии АВ и MN ориентированы в одинаковом направлении (?R₁) и в противоположном направлении (?R₂)

Примечание. Верхний знак соответствует начальному крылу зондирований, нижний знак --конечному крылу.

Значение кажущегося сопротивления, как и обычно, вычисляют по формуле

Коэффициенты К находят по формулам: для ассиметричной установки (АВ?MN)

где l₁, l₂ - длины до диполей;

для симметричной установки (АВ=MN)

Применение приближенной формулы

Существенно упрощает процесс вычисления К, поскольку отношение l₁/l₂ является постоянным для значительного интервала разносов R. Относительная погрешность определения коэффициентов К по этой формуле не превышает 0,2 %.

Рис. 166. Графики вспомогательной функции L для упрощенного определения коэффициентов К осевой установки.

На рисунке 166 приведены графики вспомогательной функции L, которые можно использовать для расчета значений коэффициентов К по формуле

Процесс определения величин разности потенциалов и силы тока по осциллограммам НДОЗ аналогичен общепринятому. В том случае, когда осциллограмма разности потенциалов или отдельные ее участки не содержат искажений, обусловленных вариациями поля теллурических токов, запись переносят на кальку, которую затем поворачивают вокруг своей продольной оси и снова накладывают на лепту; добившись наилучшего совмещения импульсов на ленте и на кальке, можно восстановить участки записи, искаженные становлением поля (рис. 167).

Рис. 167. Обработка осциллограмм НДОЗ. а - участки импульсов, переносимые на кальку; б - участки импульсов на кальке после ее поворота; в - отсчетные линии, воспроизведенные на кальке после ее поворота; г - ось вращения кальки. І І - ІІ ІІ - линии совмещения кальки на осциллограмме.

Кривые осевых зондирований могут быть исправлены за влияние конечных размеров диполей по формуле

с_набл и с_иcnp -- наблюденные и исправленные значения кажущегося сопротивления; q -- поправочный коэффициент, зависящий от относительных размеров диполей и угла наклона б кривой с_k к оси R₁. Он определяется по номограмме (рис. 168).

Рис. 168. Номограмма для определения коэффициентов q.

Наличие на кривых НДОЗ двойных участков, обусловленных асимметричностью кос и аналогичных участкам «перекрытий» на кривых ВЭЗ, позволяет контролировать точность определения кажущегося сопротивления в тех случаях, когда среда в горизонтальном направлении однородна.

Кривые морского зондирования (полученные донной установкой) отличаются от обычных кривых зондирования лишь в левой своей части [204]. При достаточно больших размерах установки по сравнению с глубиной погружения в воду значения кажущегося сопротивления q_k, измеренные донной установкой, совпадают со значениями кажущегося сопротивления q_k аналогичной установки, расположенной на поверхности воды. Соотношение между размером установки и глубиной ее погружения, при котором происходит указанное совпадение, зависит как от вида установки, так и от параметров геоэлектрического разреза. На рис. 169 приведены номограммы для определения минимальных размеров симметричной и осевой установок (АВ/2h, r/2h), при которых

Из приведенных номограмм следует, что почти для любого геоэлектричесого разреза 10--15-кратное превышение размера установки над глубиной ее погружения достаточно для того, чтобы погружение установки на дно практически не сказывалось на результатах измерения. При качественной и количественной интерпретации кривых морского зондирования применяют все те приемы и способы, которые разработаны для интерпретации кривых обычных сухопутных дипольных зондирований . При послойной интерпретации кривых морского зондирования необходимо пользоваться альбомом теоретических кривых морского зондирования, а также палетками теоретических кривых радиального зондирования.

Риc. 169. Номограммы для определения минимального размера установки при котором с'k совпадает с ск (с точностью до 2%). I--симметричная установка AMNB; II--днпольная осевая установка.

При различном сопротивлении с2 подстилающего основания:

а - с2 = ?; б - с2/с0 = (с1/с0)²; в -

3. Методика непрерывного профилирования. Непрерывное профилирование с повышенной глубиной исследования

Непрерывное профилирование (НП) с повышенной глубиной исследования можно выполнять осевой или экваториальной установками. В случае опорного горизонта низкого сопротивления значения разности потенциалов ?U^oc, измеряемые непредельной осевой установкой, более чем в 3 раза превышают значения ?U^экв, соответствующие значениям, полученным экваториальной установкой. Поскольку глубинности исследований обеими установками при этом не очень сильно различаются между собой, то для изучения поверхности хорошо проводящего горизонта следует применять осевую установку. В случае опорного горизонта высокого сопротивления, когда наблюдаемые значения ?U^oc и ?U^экв практически одинаковы, а глубинность экваториальной установки существенно превышает глубинность осевой, целесообразно отдать предпочтение экваториальной установке.

Непрерывное профилирование с повышенной глубиной исследования выполняют при помощи двух судов: питающего и измерительного. В процессе выполнения НП суда перемещаются на фиксированном расстоянии один от другого, буксируя за собой по дну моря диполи АВ и MN. При осевом профилировании оба судна движутся по прямой линии, совпадающей с профилем наблюдений (в кильватер, рис. 170, б); при экваториальном -- по двум линиям, параллельным профилю и отстоящим от него на расстояниях, равных R/2 (рис. 170, а).

В зависимости от геологических условий расстояние между судами (обычно равное расстоянию R между центрами диполей) в среднем составляет 3--5 км, длина диполей 500--1000 м.

Начальные точки профиля HП, от которых начинает движение каждое из судов, закрепляют опорными вехами. Размотку кабеля и прокладку его по линии профиля координируют таким образом, чтобы по окончании этих операций оба судна располагались в непосредственной близости от начальных вех (на расстоянии около 50--100 м). После включения тока в линию АВ и пуска осциллографов оба судна одновременно проходят мимо начальных вех и перемещаются по профилю (или профилям) со строго постоянной и одинаковой скоростью. Движение судов контролируется радиогеодезическими установками. Для этой цели показания последних через каждые 100--200 м профиля сопоставляются между собой, а также с предварительно вычисленными таблицами фазовых циклов. В процессе выполнения НП диполь АВ питается импульсным током силой 60--80 а: длительность импульсов выбирают с учетом продолжительности становления поля в среднем 20--30 сек. Сила тока в цепи АВ, практически неизменная в течение длительного времени, а также разность потенциалов между точками М и N непрерывно регистрируются осциллографами.

Обе осциллограммы НП -- токовая и ?U -- снабжены марками времени и синхронными отметками гидрографических точек (через каждые 250--500 м профиля); аналогичные отметки одновременно наносятся также на ленты регистраторов фазовых циклов. Как правило, регистрация разности потенциалов ведется при неизменной чувствительности канала. Осциллограммы градуируются через каждые 10-15 мин.

Помехи, возникающие при регистрации разности потенциалов в движении и, в частности, связанные с трением измерительных электродов о дно моря, могут быть несколько уменьшены путем применения неполяризующихся электродов, защищенных чехлами из резинового или полиэтиленового шланга (рис. 171). Полностью устранить помехи, сопутствующие регистрации разности потенциалов в движении, однако не удается, и поэтому при выполнении профилирования по возможности увеличивается сила тока в диполе АВ. При особенно неблагоприятных условиях, например в случае интенсивных стационарных естественных полей, которые, как правило, наблюдаются на участках выходов на дно моря коренных отложений, измерения разности потенциалов осуществляют на стоянках с шагом 0,5 - 1 км.

Производительность работ по методу непрерывного профилирования в нормальном случае определяется скоростью движения судов и достигает 60--80 км профиля в день.

Обработка осциллограмм НП с повышенной глубиной исследования сводится к определению значений кажущегося сопротивления для точек профиля, соответствующих моментам синхронизации лепт, и как указывалось ранее, удаленных одна от другой на расстояние 250--500 м.

4. Непрерывное картировочное профилирование

Картировочное электропрофилирование обычно осуществляется при крупномасштабных детализационных работах в пределах сводовых частей структур, когда непосредственным объектом изучения являются крутопадающие коренные пласты, выходящие на дно моря или перекрытые наносами небольшой мощности. Для этого вида работ используются дифференциальные установки линейной конфигурации, а также установки для измерения стационарных естественных полей. Помимо известных дифференциальных установок MAN и AMNA, в ряде случаев целесообразно применять установки AMANA и AMBNA. Как об этом свидетельствуют результаты расчетов и данные моделирования, первая из этих установок -- установка AMANA, названная «экранированной», обладает большей глубинностью, в то время как вторая «комбинированная» установка AMBNA характеризуется несколько большей разрешающей способностью в отношении выделения тонких пластов.

Непрерывное картировочное профилирование выполняют одним судном. В процессе дифференциального профилирования установка с фиксированным расстоянием между электродами перемещается судном по прямолинейному профилю наблюдений со строго постоянной скоростью. В обычном случае, когда длина установки составляет 25--50 м, ближайший электрод относят от судна на расстояние 100--120 м, а питающий электрод, используемый в качестве бесконечно удаленного, располагают на поверхности моря непосредственно за кормой (рис. 172). Установка питается током силой 10--20 а при напряжении 120--200 в. Разность потенциалов между измерительными электродами непрерывно осциллографируется. Осциллограмма снабжена марками времени, а также отметками гидрографических точек (через 250-- 500 м профиля). Градуировку измерительного канала, как правило, осуществляют в начале и конце профиля, когда установку располагают в пределах нормального поля.

Обработка осциллограмм дифференциального профилирования сводится к определению и стандартизации вертикальных и горизонтальных масштабов лент и вычерчиванию графиков отношения разности потенциалов к силе тока. По графикам составляют корреляционную схему, которая является основным итоговым документом съемки.

Дифференциальное профилирование (ДП) обычно комплексируют с непрерывным профилированием по методу стационарного естественного поля (ЕП). Стационарные естественные поля повсеместно наблюдаются в пределах участков, где среда электрически неоднородна в горизонтальном направлении. Такие поля, в частности, приурочены к выходам на дно моря коренных пород. Картировочное профилирование по методу ЕП сводится к непрерывной регистрации разности потенциалов между измерительными электродами М и N в процессе движения судна по прямолинейному профилю наблюдений. Длина измерительной установки обычно составляет 20--50 м. Обработка осциллограмм ЕП сходна с обработкой данных ДП, конечным ее результатом являются корреляционные схемы, аналогичные упомянутым выше. При комплексировании профилирования по методу ЕП с дифференциальным профилированием обычно используют одни и те же измерительные линии.

По опыту работ на Каспийском море амплитуды аномалий естественного поля при MN =10 - 20 м достигают 2--3 мв, а кривая ЕП в целом более проста, чем кривая ДП. С увеличением расстояния между электродами форма кривой ЕП упрощается, величины аномалий возрастают, а длина интервала, на котором отмечаются аномалии, увеличивается.

Заключение

Морская электроразведка как метод поиска и изучения месторождений полезных ископаемых в пределах континентального шельфа, а также материкового склона и ложа Мирового океана очень эффективна и актуальна в последнее время. Все больше полезных ископаемых добываются со дна Мирового океана. Морская электроразведка использует множество действенных методов. Особую роль среди них играет метод сейсмической (также сейсмоакустической) разведки, так как он имеет важное значение для поисков структур, перспективных на нефть и газ.

Главное, пожалуй, в том, что морская электроразведка не стоит на месте, и ее методы все совершенствуются и совершенствуются. В дальнейшем ее роль будет все более возрастать.

Список литературы

1) http://www.astronet.ru/db/msg/1173309/page42.html

2) http://geoget.com/node/100

3) http://bse.sci-lib.com/article078244.html

Размещено на Allbest.ru