Метод точечного электромагнитного зондирования и его возможности

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Научно-производственное предприятие “Геос”, Киев

Метод точечного электромагнитного зондирования и его возможности

В.В. Финчук, И.М. Скопиченко

Аннотация

Метод точечного электромагнитного зондирования (TEMZ в транскрипции оригинала abbreviationis) основан на исследовании различных компонентов вторичной области (поля) в зависимости от проектных и других задач геологического характера. Метод прошел широкие испытания в 1993-2003 гг. По итогам работ получены положительные результаты на месторождениях нефти в Украине, Татарстане и Якутии в Российской Федерации, где нефтяные и газовые бассейны залегают в больших глубинах от 1500 до 5000 м. Кроме этого метод испытан на небольших глубинах на объектах Министерства обороны Украины для контроля распространения утечек нефтепродуктов при их хранении. Министерство экологии и природных ресурсов Украины рекомендовало этот метод как основной геофизический метод для выполнения таких работ. Метод точечного электромагнитного зондирования используется для разведки и исследования минеральных скоплений фактически на всех исследуемых глубинах, осуществления контроля сейсмоактивных территорий, технических исследований и т.д.

Анотація

Метод точкового електромагнітного зондування (TEMZ у транскрипції оригіналу abbreviationis) заснований на дослідженні різних компонентів вторинної області (поля) у залежності від проектних і інших задач геологічного характеру. Метод пройшов широкі іспити в 1993-2003 рр. За підсумками робіт отримані позитивні результати на родовищах нафти в Україні, Татарстану і Якутії в Російській Федерації, де нафтові і газові басейни залягають на великих глибинах від 1500 до 5000 м. Крім цього метод випробувано на невеликих глибинах на об'єктах Міністерства оборони України для контролю поширення витоків нафтопродуктів при їхньому збереженні. Міністерство екології і природних ресурсів України рекомендувало цей метод як основний геофізичний метод для виконання таких робіт. Метод точкового електромагнітного зондування використовується для розвідки і дослідження мінеральних скупчень фактично на всіх досліджуваних глибинах, здійснення контролю сейсмоактивних територій, технічних досліджень та ін.

Annotation

The Method of dot electromagnetic sounding (TEMZ in Transliteration of original abbreviationis) is based on investigation of various components of the secondary field depending on geological, engineering and other tasks. The know-how has passed trials in 1993-2003, and has been implemented into exploration works in 2000-2003 giving positivegoing results on oil fields in Ukraine and Tatarstan and Yakutia in Russian Federation where oil and gas reservoirs occur at high depths from 1500 m to 5000 m. Besides this the method has passed trials on the range of the Ukrainian Ministry of Defence at low depths for setting and contouring the petroleum products floods from storages. The Ministry of Ecology and Natural Resources of Ukraine has advised the method as the basic geophysical method for such works. The Method of dot electromagnetic sounding is used for prospecting and exploration of mineral deposits practically on all depths of exploration, monitoring research of seismoactive territories, engineering investigations, etc.

Описание метода. В основу метода точечного электромагнитного зондирования (ТЭМЗ) положен закон сохранения энергии и авторский вариант математического уравнения связи первичного и вторичного электромагнитных полей. Изучаются временные особенности различных компонент вторичного поля, а также их флюктуационные изменения во времени. точечный электромагнитный зондирование геологический

Метод ТЭМЗ прошел испытания и успешно используется для зондирования недр при решении разнообразных экологических и геологических проблем:

выявление и оконтуривание мест и оценка масштабов утечки нефтепродуктов из нефтегазопроводов и хранилищ горюче-смазочных материалов;

определение мест концентрации шахтного метана на угольных месторождениях;

определение оползнеопасных участков;

определение обводненных и других ослабленных зон;

мониторинг сейсмоактивных территорий;

поиски месторождений углеводородного сырья;

технологическое сопровождение эксплуатационной разведки и промышленной разработки месторождений углеводородов с определением оптимальных режимов добычи нефти и газа;

поиски месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых;

поиски месторождений подземных вод;

оконтуривание и оценка масштабов указанных месторождений и перспективных площадей.

Теория метода и способы интерпретации основаны на алгоритмах, которые создавались и опробовались в течение длительного времени при производстве опытно-методических и поисковых работ. Метод внедрен в производство геологоразведочных работ в 2000-2003 гг.

Метод ТЭМЗ успешно применяется для картирования и построения объемной модели загрязнений почв и грунтов нефтепродуктами. В августе 2002 года метод прошел испытания на полигоне Министерства обороны Украины. В результате определены источники разливов нефтепродуктов, конфигурации загрязнений в плане и разрезе. Данные ТЭМЗ подтверждены бурением. Подрядчиком МО Украины метод рекомендован Министерству экологии и природных ресурсов Украины как основной геофизический метод при выявлении и оконтуривании разливов нефтепродуктов из хранилищ горюче-смазочных материалов.

В 1996-2003 гг. были проведены работы на восьми углеводородных месторождениях Украины, Татарии и Якутии при глубинах залегания залежей нефти и газа 1500 - 5000 м, в ходе которых были уточнены положения известных продуктивных залежей и выявлены новые.

Опытно-методические работы ТЭМЗ были проведены на Иреляхском месторождении углеводородов в Якутии на профиле длиной 54 км. По полученным данным подтверждается положительная структура в районе известного месторождения. Детальное изучение интервалов глубин залегания коллекторов позволило выделить локальную пластовую электромагнитную аномалию, которая совпадает с положением нефтяной залежи по данным бурения. Выделены две перспективные на выявления углеводородов профильные аномалии.

На Первомайском нефтяном месторождении в Татарии были проведены мониторинговые работы методом ТЭМЗ. Отмечается значительное изменение электромагнитных свойств среды после продолжительного внешнего вибровлияния (значительное уменьшение уровня электромагнитных флюктуаций), что приводит к увеличению дебита буровых скважин. Подобные опытно-методические работы определили новое направление применения метода ТЭМЗ для оценки изменений проницаемости продуктивной на нефть и газ толщи горных пород в результате внешнего вибровлияния. Это позволяет оптимизировать процесс нефтегазодобычи.

Проводились опытно-методические работы ТЭМЗ на одном из перспективных участков в районе г. Черновцы (Украина). В границах профиля исследований, который проходит рядом с заверочной буровой скважиной (положительная структура по данным сейсморазведки), выявлена локальная вертикальная аномалия электромагнитных свойств. В разрезе выявлены купольные структуры. Аномалия перспективна на проявление углеводородов.

Проводились опытно-методические работы и на Леляковском месторождении углеводородов (Украина) на профиле длиной 35 км. В границах месторождения выделяется вертикальная электромагнитная аномалия (глубины 0 - 4000 м), осложненная двумя пластовыми аномалиями. Пространственное положение этих аномалий совпадает с положением продуктивных углеводородных пластов.

В декабре 2002 г. работы были проведены на Корайкозовском комплексном месторождении углеводородов (Украина) по профилям сейсморазведки. Их целью было проверить наличие корреляции данных ТЭМЗ и сейсморазведки. В результате показана полная сходимость данных, кроме того уточнено пространственное положение продуктивных залежей в пределах выявленных положительных структур.

По результатам опытно-методических работ методом ТЭМЗ на известных месторождениях нефти и газа, а также на перспективных участках, определены основные закономерности проявления углеводородов во вторичном электромагнитном поле Земли. Показано, что местоположение пластовой электромагнитной аномалии совпадает с положением нефтяной залежи. Над месторождениями в верхней части разреза отмечается также аномалия электромагнитного поля Земли, которая четко фиксируется методом ТЭМЗ. Пространственные границы такой аномалии практически фиксируют контуры месторождения.

В настоящее время наиболее эффективным геофизическим методом поисков месторождений нефти и газа является сейсморазведка. Но, как известно, достоверность сейсмических прогнозов составляет всего 30%. Иными словами, сейсмика определяет положительные структуры, которые могут быть ловушками для углеводородов. А могут и не быть. То есть, по результатам сейсморазведки нельзя сказать, чем выполнена та или иная структура. Метод ТЭМЗ по характеру анамалий может различать нефть, газ и воду.

Опыт, наработанный при поисковых работах на углеводороды, показывает, что достоверность прогнозов при комплексировании сейсморазведки и ТЭМЗ возрастает практически до 100%.

В настоящее время Научно-производственное предприятие «Геос» выполняет работы методом ТЭМЗ по заказу Национальной акционерной компании «Нефтегаз Украины».

Методика проведения полевых работ. Геологоразведочные работы ТЭМЗ выполняются с использованием малоразмерных станций (размером до 1 х 0,5 м) на основе аппаратуры “Цикл-Микро”, которая обладает большим количеством временных задержек измерений (при линейной шкале измерений). Временной шаг 1, 2, 4, 8, 20, 40, 80 мкс. Аппаратура может производить измерения в интервале 10 - 10000 мкс. Запуск аппаратуры и запись измерений производится при помощи переносного персонального компьютера. Станция обладает необходимыми техническими характеристиками и способна проводить электромагнитные исследования при малогабаритных источниках силового питания. Работы проводятся в пешеходном варианте, с автомобиля, борта судна и т.п.

Навигационный прибор GPS осуществляет привязку на местности и передает основной программе (GEO) и программе «управления стрельбой» координаты точек наблюдений. При получении данных от прибора GPS основная программа создает массив файлов с зарезервированными координатами для получения сигнала.

Макет станции показан на рисунке.

Рисунок. Макет комплекта оборудования

При проведении работ аппаратура «Цикл-Микро» включается на базе отряда перед выходом на полевые работы. Перед началом съемки выполняется 10 запусков аппаратуры, после этого начинаются рядовые измерения.

Во время проведения работ коммутация приемных и питающих установок, размеры петли, ее конфигурация, азимут, длина кондуктора остаются постоянными.

Амплитуда тока в генераторном контуре остается постоянной и достигает 3А. Временная шкала измерений - 10-1000 мкс. Шаг измерений временных задержек 1,8 мкс. Интервал времени интегрирования измеряемого сигнала - 5, 10 мкс. В процессе измерений регистрируются наблюдения в двух полярностях (Vпр,Vобр) дважды. Измерения с повторениями производятся для определения величин относительных временных изменений напряженности вторичного поля (этот параметр в дальнейшем обозначается как dV).

Общее количество пунктов наблюдений электромагнитного поля или физических точек (ф.т.) определяется в зависимости от конкретных задач. При проведении геологоразведочных работ необходимо изучать вертикальную компоненту вторичного электромагнитного поля при двух полярностях в приемной установке. Для этого по профилям измерения проводятся дважды. Точки измерений размещаются обычно через 50 м. На профилях длиной более 10 км - через 100 м.

При проведении экологических работ шаг измерений в зависимости от задач колеблется от 1 до 10 м.

Работы проводятся в два этапа: 1 этап - проведение профильных работ методом ТЭМЗ; 2 этап - обработка полученной полевой информации.

На каждой ф.т. в интервале глубин 0 - 5100 м измеряются 2296 значений напряженности вторичного поля.

Метод ТЭМЗ обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционными геофизическими методами исследования недр. Например.

1. Проведение исследования по технологиям ТЭМЗ не предполагает использование громоздкого автотранспорта, оборудования и значительных человеческих ресурсов. Работы производятся без какого-либо вредного воздействия на окружающую среду, т.е. метод ТЭМЗ является абсолютно экологически безопасным.

2. При использовании одного комплекта оборудования на проведение исследований и интерпретацию полученной информации (получение графической модели месторождения), требуется времени в три раза меньше, чем при сейсмических исследованиях на аналогичной площади. При использовании нескольких комплектов оборудования время проведения исследования сокращается прямо пропорционально их количеству.

3 Возможность проведения исследований на труднодоступной местности - в лесах, водоемах, на морских акваториях, в болотистых районах, на крутых подъемах, в горной местности и т.д.

4. Работы выполняются двумя-тремя специалистами на каждом комплекте оборудования.

5. Метод ТЭМЗ по характеру электромагнитных аномалий может предоставлять информацию не только о форме, объеме и координатах объекта, но и судить о том, чем выполнена та или иная положительная тектоническая структура (нефть, газ или вода).

Таким образом, метод точечного электромагнитного зондирования является новым, перспективным, высокоэффективным методом, позволяющим с большой достоверностью решать целый ряд сложных экологических и геолого-поисковых задач.

Размещено на Allbest.ru