Система высокоразрешающей геоэлектроразведки небрата-сочельникова
Использование: устройства геоэлектроразведки для зондирования становлением электромагнитного поля (ЭМП) в ближней зоне (ЗСБ) и разведки месторождений углеводородов (УВ).
Сущность: система содержит блок передатчика, блок приемника, коммутирующее устройство, приемопередающую антенну, блок измерения и блок регистрации. Блок измерения и регистрации включены в состав процессора обработки данных, который дополнительно содержит блок обработки в составе модуля обработки полного ЭМП, модуль выделения осцилляции индуктивной вызванной поляризации (ИВП) и формирователя эталонных параметров и блок анализа и интерпретации данных в составе двух (или трех) модулей сравнительного анализа.
Технический результат: высокоразрешающая геоэлектроразведка ЗСБ-ИВП, повышение разрешающей способности, информативности и достоверности измерений для выделения тонкой структуры геоэлектрического разреза.
1 с. и 6 з. пп. ф-лы, 2 фиг.
Техническое решение относится к устройствам геоэлектроразведки по технологии вызванной поляризации для зондирования становлением электромагнитного поля (ЭМП) в ближней зоне (ЗСБ) и может быть использовано при изучении геоэлектрического разреза и при разведке месторождений полезных ископаемых, включая месторождения углеводородов (УВ).
Известная технология геоэлектроразведки [7, 9] методом ЗСБ ЭМП основана на изучении переходных процессов, происходящих в земле при искусственном возбуждении ЭМП прямоугольными импульсами постоянного тока, и включает возбуждение импульсного ЭМП и измерения переходного процесса в паузах между импульсами тока. О геологическом строении судят по кривой становления поля, которая после специальной обработки представляется в форме геоэлектрического разреза. Но традиционная технология ЗСБ геоэлектроразведки обладает недостаточной помехозащищенностью и разрешающей способностью для корректной реализации прямых метод разведки полезных ископаемых.
В последнее время запатентован ряд систем геоэлектроразведки [4-6], реализующих ЗСБ с выделением эффекта индукционной вызванной поляризации (ИВП). Эти технические решения основаны на экспериментально установленном и теоретически обоснованном (Небрат
А.Г., Сочельников В.В. [4, 7-8]) свойстве зондирующего ЭМП, заключающемся в том, что вызванная поляризация (ВП) ЭМП обуславливается двумя составляющими: процессом ВП и индукционной вызванной поляризацией (ИВП). Регистрация данных при технологии ЗСБ-ИВП и последующая обработка и интерпретация измерений геоэлектрического разреза позволяют получить качественно новый технический результат электроразведки: повысить разрешающую способность и достоверность получаемого разреза за счет выделения осцилляции напряженности ЭМП ИВП (за счет эффектов более тонкой структуры).
Общими признаками устройств геоэлектроразведки [3, 5, 6] является наличие размещенных в заданном районе исследований передатчика, приемника, приемника и блока измерения параметров ЭМП, при этом в качестве источников и приемников ЭМП используются дипольно-симметричные многоканальные и многоэлектродные установки.
Надежность и достоверность результатов в таких устройствах может быть повышена путем совокупности измерений и комплексной интерпретации измеренных параметров, как, например, в технологическом комплексе [2] для поиска нефтегазовых месторождений, который включает модуль измерителей параметров геофизических полей, блок накопления информации, блок обработки данных и блок анализа и интерпретации данных.
Однако устройство [2] не учитывает всей специфики геоэлектроразведки и не может, в ряде случаев, обеспечить адекватной разрешающей способности при выделении тонкой структуры геоэлектрического разреза.
Из известных устройств наиболее полно описывает класс установок для геоэлектроразведки принятый за прототип технологический комплекс [1] электроразведочной аппаратуры, который содержит размещенные в заданном районе для изучения геологической среды блок передатчика, блок
приемника, коммутирующее устройство, приемопередающую антенну, блок измерения электромагнитного поля (ЭМП) и блок регистрации, при этом коммутирующее устройство подключено к приемопередающей антенне, к блоку передатчика и к блоку приемника, который подключен к блоку измерения.
Однако в комплексе [1] не предусмотрено выделение эффекта ИВП и, как следствие, комплекс [1] не обеспечивает потенциальной разрешающей способности геоэлектроразведки из-за недостаточно полного объема геологической информации для адекватной и однозначной реализации прямых методов разведки. При этом устройство [1], в принципе, не может осуществлять комплексную обработку совокупности измерений по технологии ЗСБ - ИВП (тем более, вторичного сейсмоэлектрического эффекта (ВСЭ)) и выделить тонкую геологическую структуру.
Для устранения недостатков устройств [1-3] предлагается «Система высокоразрешающей геоэлектроразведки Небрата-Сочельникова» (методологические принципы которой разработаны этими авторами [4, 7, 8], следствием чего является специальное название).
Сущность технического решения заключается в создании системы высокоразрешающей геоэлектроразведки, которая, сохраняя достоинства прототипа, позволила бы расширить функциональные возможности за счет реализации комплексной обработки данных измерений полного ЭМП, эффекта ИВП, а также (дополнительно) эффекта ВСЭ.
Основной технический результат предлагаемой системы - реализация технологии высокоразрешающей геоэлектроразведки ЗСБ - ИВП с повышением помехозащищенности, разрешающей способности, информативности и достоверности вынесения суждений о наличии в исследуемой геоструктуре месторождений УВ при прямых методах геоэлектроразведки, адекватных сейсморазведке. Система Небрата-Сочельникова позволяет осуществить синергию комплексной обработки
данных по новому критерию с традиционной технологией выявления аномалий типа залежи.
Технический результат достигается следующим образом.
Система высокоразрешающей геоэлектроразведки содержит размещенные в заданном районе для изучения геологической среды блок передатчика, блок приемника, коммутирующее устройство, приемопередающую антенну, блок измерения электромагнитного поля (ЭМП) и блок регистрации, при этом коммутирующее устройство подключено к приемопередающей антенне, к блоку передатчика и к блоку приемника, который подключен к блоку измерения.
Отличительной особенностью системы Небрата-Сочельникова является то, что блок измерения и блок регистрации включены в состав процессора обработки данных (ПОД), который содержит последовательно соединенные блок измерения полного ЭМП при зондировании становлением в ближней зоне в паузах между импульсами тока, блок накопления информации, блок обработки данных (ОД), блок анализа и интерпретации данных (АИД) и блок регистрации, а вход блока измерения является входом ПОД. При этом блок ОД включает модуль обработки полного ЭМП, обусловленного процессом становления в паузах между импульсами тока, создаваемых блоком передатчика в приемопередающей антенне, и модуль выделения осцилляции индуктивной вызванной поляризации (ИВП), а также формирователь теоретических эталонных параметров (ТЭП) ЭМП, причем входы модуля обработки полного ЭМП и модуля выделения осцилляции ИВП подключены к выходу блока накопления информации, а выход модуля обработки полного ЭМП, выход модуля выделения осцилляции ИВП и выход формирователя ТЭП ЭМП подключены к входам блока АИД. Блок АИД включает первый и второй модули сравнительного анализа, первые входы которых подключены к выходу модуля обработки полного ЭМП и выходу модуля выделения осцилляции ИВП соответственно, вторые входы - к выходу формирователя ТЭП ЭМП, а выходы модулей сравнительного
анализа, являющиеся выходами блока АИД, подключены к блоку регистрации.
Система также отличается тем, что модуль выделения осцилляции ИВП выполнен в виде вычислительного блока, реализующего алгоритм выделения из измеренного сигнала полного ЭМП осцилляции ИВП путем вычитания из измеренной кривой зондирования в заданной точке наблюдения ее осредненного по методу скользящего среднего значения на заданном интервале времени и последующего нормирования измеренных значений осцилляции на среднее значение измеренных сигналов в каждый момент времени.
Кроме того, отличием системы является то, что блок АИД выполнен в виде вычислителя, реализующего алгоритм сравнения величины измерения полного ЭМП и выделенной величины ИВП с известными и/или теоретическими рассчитанными модельными величинами, задаваемыми формирователем ТЭП ЭМП.
В частных случаях приемопередающая антенна выполнена в виде одной совмещенной приемопередающей петли или в виде дипольной многоканальной установки.
Блок ОД системы может дополнительно включать модуль выделения вторичного сейсмоэлектрического эффекта (ВСЭ), вход которого подключен к выходу блока накопления, выход модуля выделения ВСЭ подключен к первому входу дополнительно введенного в блок АИД третьему модулю сравнительного анализа, второй вход которого подключен к выходу формирователя ТЭП ЭМП, а выход является третьим выходом блока АИД на блок регистрации.
Отличием системы также является то, что блок АИД процессора ПОД выполнен с возможностью отображения результатов совместной обработки и корреляционного анализа данных на графических и/или цифровых временных геоэлектрических разрезах и диаграммах величин осцилляции ИВП, ВСЭ, а также полного ЭМП для последующего выделения аномалий и
вынесения суждения о наличии в исследуемом районе нефтегазовых месторождений и определения их контуров, глубины залегания и нефтегазовой продуктивности посредством сравнения корреляции результатов анализа данных исследуемого района с характеристиками известных эталонных углеводородных залежей и/или пустых ловушек.
В конкретных случаях использования системы процессор ПОД выполнен на базе портативного персонального компьютера «Ноутбук», вход которого подключен к приемопередающей антенне через коммутирующее устройство, соединенное также с блоком передатчика, являющегося источником импульсного ЭМП.
На фиг.1 представлена общая структурная схема системы высокоразрешающей геоэлектроразведки Небрата-Сочельникова, на фиг.2 проиллюстрированы сущность и технический результат, достигаемый технологией ЗСБ-ИВП при интерпретации характеристик многослойного геологического разреза.
Система (фиг.1) включает блок 1 передатчика, блок 2 приемника, коммутирующее устройство 3, приемопередающую антенну 4 и процессор 5 ПОД, содержащий блок 6 измерения полного ЭМП, блок 7 накопления информации, блок 8 ОД, блок 9 АИД и блок 10 регистрации. Блок 8 ОД включает модуль 11 обработки полного ЭМП, модуль 12 выделения осцилляции ИВП, формирователь ТЭП ЭМП 13 и модуль 16 выделения ВСЭ. Блок 9 АИД включает первый, второй и третий модули 14, 15 и 17 сравнительного анализа.
Система работает следующим образом.
Блок 1 передатчика вырабатывает прямоугольные импульсы и через коммутирующее устройство 3 передает их на приемопередающую антенну 4, которая может быть выполнена в виде одной совмещенной приемопередающей петли или в виде дипольной многоканальной установки. После выключения питающего тока в блоке передатчика 1 процессор 5 ПОД после приема блоком 2 приемника реализует алгоритм регистрации,
обработки и интерпретации данных. При этом блок 6 измеряет напряженность становления полного ЭМП, блок 7 служит для накопления информации. Обработка данных производится блоком 8 ОД, причем модуль 11 обрабатывает данные полного ЭМП, обусловленного процессом становления в паузах между импульсами тока, создаваемых блоком 1 передатчика в приемопередающей антенне 4. Модуль 12 выделения ИВП, выполненный в виде вычислительного блока, реализует алгоритм выделения из измеренного сигнала полного ЭМП осцилляции путем вычитания из измеренной кривой зондирования в заданной точке наблюдения ее осредненного по методу скользящего среднего значения на заданном интервале времени и последующего нормирования измеренных значений осцилляции на среднее значение измеренных сигналов в каждый момент времени.
Формирователь 13 ТЭП ЭМП формирует теоретические эталонные параметры ЭМП, например, в виде выражений, приведенных в [4, 5]. В блоке 9 АИД производится анализ и интерпретация данных поступающих с блока 8 ОД (модулей 11, 12 и формирователя 13) на входы первого и второго 14 и 15 модулей сравнительного анализа. Вычислительный блок 9 АИД реализует алгоритм сравнения величины измеренного полного ЭМП в модуле 14 и выделение величины ИВП в модуле 15 с известными и/или теоретическими рассчитанными модельными величинами, задаваемыми формирователем 13 ТЭП ЭМП.
Блок 8 ОД может дополнительно включать модуль 16 выделения ВСЭ, который аналогично измеренным осцилляциям ИВП анализируется в третьем (дополнительном) модуле 17 сравнительного анализа блока 9 АИД посредством сравнения с моделями формирователя 13 ТЭП ЭМП (например, в виде, приведенном в [5]).
Блок АИД процессора ПОД выполнен с возможностью отображения результатов совместной обработки и корреляционного анализа данных на графических и/или цифровых временных геоэлектрических разрезах и
диаграммах величин осцилляции ИВП, ВСЭ, а также полного ЭМП, которые далее регистрируются блоком 10. По результатам анализа, проведенного блоком 9 АИД, выделяются аномалии ЭМП и выносится суждение о наличии в исследуемом районе нефтегазовых месторождений, а также определяются их контуры, глубины залегания и нефтегазовая продуктивность посредством сравнения корреляции результатов анализа данных исследуемого района в модулях 14, 15 и 17 с характеристиками известных эталонных УВ залежей, задаваемых формирователем 13, и/или пустых ловушек (фиг.2).
В конкретных случаях использования системы процессор 5 ПОД выполнен на базе портативного персонального компьютера «Ноутбук», вход которого подключен к приемопередающей антенне 4 через коммутирующее устройство 3, соединенное также с блоком 1 передатчика, являющегося источником импульсного ЭМП.
Таким образом, признаки предложенной системы обеспечивают качественно новый технический результат: высокоразрешающую геоэлектроразведку ЗСБ-ИВП, адекватную сейсморазведке, за счет повышения разрешающей способности, информативности и достоверности измерений, а также за счет синергии комплексной обработки данных по новому поисковому критерию, позволяющему выделить тонкую структуру геоэлектрического разреза.
ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИ
I. Прототип и аналоги:
1. RU 36534 U1, 10.03.2004. (прототип).
2. RU 63071 U1, 10.05.2007. (аналог).
3. RU 17634 U1, 10.04.2001. (аналог).
4. RU 2094829 С1, 27.10.1997. (аналог).
II. Дополнительные источники по уровню техники:
5. RU 14085 U1, 27.06.2000.
6. RU 17811U 1, 27.04.2001.
7. Сочельников В.В., Небрат А.Г. и др. Теория и практические возможности метода ЗСБ-ИВП при поисках нефти и газа. - Физика Земли, №6, 1994, с.54-56.
8. Сочельников В.В. Высокоразрешающая электроразведка. - Новороссийск: изд-во МГА им. адм. Ф.Ф.Ушакова, 2006, 41 с.
9. Небрат А.Г. Индуктивное возбуждение вызванной поляризации горных пород при прямых поисках месторождений нефти и газа. - Вести. Моск. Ун-та, Сер. 4, Геология, 1990, №5, с.67-70.
1. Система высокоразрешающей геоэлектроразведки, содержащая размещенные в заданном районе для изучения геологической среды блок передатчика, блок приемника, коммутирующее устройство, приемопередающую антенну, блок измерения электромагнитного поля (ЭМП) и блок регистрации, при этом коммутирующее устройство подключено к приемопередающей антенне, к блоку передатчика и к блоку приемника, который подключен к блоку измерения, отличающаяся тем, что блок измерения и блок регистрации включены в состав процессора обработки данных (ПОД), который содержит последовательно соединенные блок измерения полного ЭМП при зондировании становлением в ближней зоне в паузах между импульсами тока, блок накопления информации, блок обработки данных (ОД), блок анализа и интерпретации данных (АИД) и блок регистрации, а вход блока измерения является входом ПОД, при этом блок ОД включает модуль обработки полного ЭМП, обусловленного процессом становления в паузах между импульсами тока, создаваемых блоком передатчика в приемопередающей антенне, и модуль выделения осцилляции индуктивной вызванной поляризации (ИВП), а также формирователь теоретических эталонных параметров (ТЭП) ЭМП, причем входы модуля обработки полного ЭМП и модуля выделения осцилляции ИВП подключены к выходу блока накопления информации, а выход модуля обработки полного ЭМП, выход модуля выделения осцилляции ИВП и выход формирователя ТЭП ЭМП подключены к входам блока АИД, блок АИД включает первый и второй модули сравнительного анализа, первые входы которых подключены к выходу модуля обработки полного ЭМП и выходу модуля выделения осцилляции ИВП соответственно, вторые входы - к выходу формирователя ТЭП ЭМП, а выходы модулей сравнительного анализа, являющиеся выходами блока АИД, подключены к блоку регистрации.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что модуль выделения осцилляции ИВП выполнен в виде вычислительного блока, реализующего алгоритм выделения из измеренного сигнала полного ЭМП осцилляции ИВП путем вычитания из измеренной кривой зондирования в заданной точке наблюдения ее осредненного по методу скользящего среднего значения на заданном интервале времени и последующего нормирования измеренных значений осцилляции на среднее значение измеренных сигналов в каждый момент времени.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок АИД выполнен в виде вычислителя, реализующего алгоритм сравнения величины измерения полного ЭМП и выделенной величины ИВП с известными и/или теоретическими рассчитанными модельными величинами, задаваемыми формирователем ТЭП ЭМП.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что приемопередающая антенна выполнена в виде одной совмещенной приемопередающей петли или в виде дипольной многоканальной установки.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок ОД дополнительно включает модуль выделения вторичного сейсмоэлектрического эффекта (ВСЭ), вход которого подключен к выходу блока накопления, выход модуля выделения ВСЭ подключен к первому входу дополнительно введенного в блок АИД третьему модулю сравнительного анализа, второй вход которого подключен к выходу формирователя ТЭП ЭМП, а выход является третьим выходом блока АИД на блок регистрации.
6. Система по пп.1 и 5 отличающаяся тем, что блок АИД процессора ПОД выполнен с возможностью отображения результатов совместной обработки и корреляционного анализа данных на графических и/или цифровых временных геоэлектрических разрезах и диаграммах величин осцилляции ИВП, ВСЭ, а также полного ЭМП для последующего выделения аномалий и вынесения суждения о наличии в исследуемом районе нефтегазовых месторождений и определения их контуров, глубины залегания и нефтегазовой продуктивности посредством сравнения корреляции результатов анализа данных исследуемого района с характеристиками известных эталонных углеводородных залежей и/или пустых ловушек.
7. Система по п.1, отличающаяся тем, что процессор ПОД выполнен на базе портативного персонального компьютера «Ноутбук», вход которого подключен к приемопередающей антенне через коммутирующее устройство, соединенное также с блоком передатчика, являющегося источником импульсного ЭМП.
