ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ МОРСКОЙ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ И СПОСОБ ЕЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
RESEARCH COMPLEX FOR MARINE ELECTRICAL EXPLORATION AND ITS IMPLEMENTATION METHOD

Изобретение относится к области геофизики, а именно к электроразведке, точнее, к способам проведения морской электроразведки с целью выявления нефтегазовых месторождений и применяемому в этих условиях оборудованию.
Электроразведка является одним из ведущих геофизических методов, применяемых на акваториях как при поисках полезных ископаемых, так и при инженерных изысканиях. В настоящее время для морской разведки широко применяются различные методы, связанные с воздействием на морское дно импульсов электромагнитного поля, регистрацией изменений электромагнитных параметров придонных пород и анализом полученных данных для обнаружения имеющихся аномалий и определения их природы (RU 2236028, 2004; SU 1122998, 1984; SU 1798666, 1996; SU 1434385, 1988; US 4298840, 1981; US 4617518, 1986), которые осуществляют с помощью различных исследовательских комплексов аппаратуры и оборудования.
Наиболее перспективным для проведения исследований являются методы электроразведки (RU 2236028, 2004; RU 2253881, 2005; SU 1798666, 1997; SU 1434385, 1988; US 4298840; US 4617518), позволяющие при построении профиля учитывать как проводимость, так и поляризуемость пород морского дна.
Для измерений используют, как правило, судно с генератором, блоком формирования возбуждающего поля, обеспечивающего генерацию дискретных двуполярных импульсов в горизонтальном буксируемым диполе с питающими электродами, блоком регистрации и обработки данных, а также регистрирующими устройствами, в качестве которых используют комплект донных станций, оборудованных горизонтальными и/или вертикальными датчиками электромагнитного поля. При этом возбуждение электромагнитного поля осуществляют с помощью генераторной линии, помещенной в зону расположения станций, регистрацию сигналов производят принимающими электродами донных станций, снятие со станций полученной информации об электрическом сопротивлении пород морского дна, на основе которой проводят моделирование профиля пород морского дна, осуществляют блоком регистрации и обработки данных (GB 2402745, 2003; RU 48645, 2005; RU 53460, 2006; RU 2375728, 2006; RU 2324956, 2007; US 7800374, 2010; US 8076942, 2011). Конкретный состав оборудования и техника измерения подбирают исходя из особенностей исследуемой зоны морского дна.
Наиболее близким к заявляемому решению является разработанная ранее авторами технология морской электроразведки (RU 2612726, 2015), которая реализуется следующим образом. За маломерным судном по поверхности моря буксируется генераторная линия, где формируются двуполярные импульсы тока с паузой между ними, а развертку сигналов во времени регистрируют с помощью многоканальных донных станций, снабженных приемными линиями (косами). Измерительные разносы на приемных линиях формируются парами приемных электродов, расположенных симметрично относительно донной станции. При этом приемные линии раскладываются таким образом, чтобы донные станции размещались в определенных, заранее заданных точках профиля, положение которых контролируется по данным приемоиндикаторов системы GPS. После завершения расстановки донных станций маломерное судно выходит в начальную точку профиля возбуждения и с помощью генераторной линии формирует разнополярные импульсы прямоугольной формы с задаваемой длительностью и скважностью, оказывающие поляризующее действие на породы шельфа. Длительность импульсов и пауз, в зависимости от стоящих задач и особенностей используемой аппаратуры, составляет от 0.5 до 16 сек. При интерпретации информации используют информацию о поле, как во время пропускания тока, так в паузе между импульсами в широкой пространственно-временной области и определяют не только сопротивление среды, но также ее поляризационные характеристики, а при анализе сигналов выделяют участки профиля, где сигналы электродинамического становления и становления вызванной поляризации имеют противоположные знаки, по изменениям которых вдоль профиля выявляют аномалии вызванной поляризации.
Недостатком данного решения является то, что во время расстановки станций и донных кос под воздействием течений возможен их значительный снос от точки сброса и, как следствие, невозможность надежного определения координат измерительных электродов, что, в свою очередь, может привести к значительным ошибкам при интерпретации.
Для определения положения станций и электродов используются различные технические решения, использующие акустические измерения (http://docplayer.ru/38963763-Metody-i-sredstva-izmereniya-parametrov-okeanicheskoy-sredy-avtomaticheskimi-mnogocelevymi-donnymi-stanciyami.html). Но для их реализации в морской электроразведке, кроме значительного удорожания аппаратуры, потребовались бы значительные затраты судового времени, не связанные с непосредственными электроразведочными измерениями. Других решений в настоящее время в литературе не предлагается.
Задачей, решаемой авторами, являлась разработка технологии, позволяющей повысить качество измерений за счет более достоверного определения координат измерительных электродов.
Указанная задача решалась за счет установки в рамках исследовательского комплекса на измерительных косах дополнительных электродов, добавления на станциях дополнительных измерительных каналов и разработки системы обработки информации на основе регистрации поступающих с донных станций сигналов.
1
1
2
2
Технический результат в отношении устройства заключается в использовании исследовательского комплекса, содержащего судно с генератором, блоком формирования возбуждающего поля, горизонтальным буксируемым диполем, и блоком обработки данных, а также регистрирующие устройства, в качестве которых используют комплект донных станций, оборудованных косами, содержащими, как основные приемные электроды М и N так и дополнительные электроды М и N, которые устанавливаются на расстоянии от основного электрода более 1 м и менее, чем одна десятая длины генераторной линии. Установка электродов на расстоянии менее 1 м не позволяет получить достоверную информацию о координатах электродов, а на расстоянии большем, чем одна десятая длины генераторной линии, снижается точность определения местоположения электродов в связи с возрастающим воздействием факторов внешней среды (течение, неровности дна и т.п.).
Оптимальна установка дополнительных электродов на расстоянии 1-10 м от основных электродов.
3
3
При необходимости получения информации о положении станции, используют дополнительный канал, образованный электродами М N, расположенных на косе по обе стороны от станции.
Технический результат в отношении способа достигается следующим образом. Во время прохождения генераторной линии в непосредственной близости от донных станций проводят измерения сигналов дополнительного канала, образованного основным и дополнительным электродами. После этого сопоставляют положение центра генераторной линии во время прохождения над предполагаемым положением приемной линии с временной разверткой сигнала. Если время прохождения мимо приемной линии не соответствует времени, относительно которого измеренный сигнал симметричен, фиксируют неправильное местоположения основных электродов, вызванных воздействием внешних факторов. В этом случае, сначала смещают координаты приемных электродов вдоль профиля так, чтобы момент прохождения центра генераторной линии над ними примерно соответствовал времени, относительно которого измеренный сигнал симметричен, а затем строят кривые зондирования на основной гармонике, относительно предполагаемого центра измерительной линии и проводят пробные расчеты, меняя положения приемной линии, добиваясь совпадения формы измеренной и теоретической кривых и положение электродов, соответствующее наилучшему совпадению, принимается за истинное. В качестве опорной модели для расчетов принимается двухслойный разрез, в котором мощность первого слоя (вода) задается, исходя из показаний эхолота, а удельное электрическое сопротивление - из предварительных резистивиметрических промеров. Удельное электрическое сопротивление второго слоя задается как осредненное значение по району работ.
1
1
2
2
3
3
Общий вид комплекса приведен на Фиг. 1, где используются следующие обозначения: 1 - судно с генератором, блоком формирования возбуждающего поля и блоками регистрации и обработки данных; 2 - генераторная линия (диполь); 3 - балластное устройство; 4 - донные станции; 5 - приемная линия (коса) донной станции; М, N - основные приемные электроды; М, N, М, N - дополнительные приемные электроды.
1
2
1
На Фиг. 2 на примере определения координат основного электрода N посредством использования пары электродов М, N показаны предполагаемое положение приемных электродов (а) и сопоставление времени прохождения центра генераторной линии над ними с временной разверткой регистрируемых сигналов (б).
На Фиг. 3 показаны предполагаемое положение приемных электродов положение генераторной линии во время, соответствующее центру симметрии регистрируемых сигналов (а) и временная развертка регистрируемых сигналов (б).
На Фиг. 4 показаны найденное положение приемных электродов (а) и сопоставление времени прохождения центра генераторной линии над ними с временной разверткой регистрируемых сигналов (б).
На Фиг. 5 приведены экспериментальная (сплошная) и расчетные (пунктир) кривые зондирования на основной гармонике до (а) и после (б) позиционирования.
1
1
2
2
3
3
Устройство работает следующим образом. Используют судно 1, оснащенное генератором и блоком формирования возбуждающего поля и блоками регистрации и обработки данных, буксируемой генераторной линией 2 и балластным устройством 3. При выходе в зону исследований с судна 1 на каждом профиле с заданным интервалом размещают донные станции 4, на косах 5 которых наряду с основными приемными электродами М, N установлены- дополнительные приемные электроды; М, N, и М, N. Спуск осуществляют таким образом, чтобы косы 5 располагаются вдоль профиля, при этом фиксируют координаты станций по сигналу GPS.
1
1
1
2
2
1
1
2
2
1
После постановки станций судно 1 выходит в зону нахождения станции и осуществляет генераторной линией 2 генерирование разнополярных импульсов прямоугольной формы с задаваемой длительностью и скважностью, оказывающих поляризующее действие на породы шельфа. Длительность импульсов и пауз, в зависимости от стоящих задач и особенностей используемой аппаратуры, составляет от 0.5 до 16 сек. В паузах к судовому генератору, как правило, подключается неизлучающее балластное устройство 3, что снижает броски нагрузки судового генератора. При этом получают информацию как с основных пар электродов М N, так и с дополнительных пар электродов M N и М N определяют положение электродов М N и M N.
3
3
При необходимости получения информации о положении станции 4, используют канал, образованный электродами М N, расположенных на косе 5 по обе стороны от станции. Проводят сопоставление положения центра генераторной линии во время прохождения над предполагаемым положением приемной линии с временной разверткой сигнала (Фиг. 2). При правильном задании координат, время прохождения мимо приемной линии примерно соответствует времени, относительно которого измеренный сигнал симметричен. В противном случае фиксируют погрешность в координатах электродов станции относительно заданных координат. Для установления подлинных координат сначала смещают координаты приемных электродов вдоль профиля так, чтобы момент прохождения центра генераторной линии над ними примерно соответствовал времени, относительно которого измеренный сигнал симметричен (Фиг. 3), затем строят кривые зондирования на основной гармонике, относительно предполагаемого центра измерительной линии. После этого проводят некоторое количество пробных расчетов, меняя положения приемной линии, добиваясь совпадения формы измеренной и теоретической кривых. Положение электродов, соответствующее наилучшему совпадению, принимается за истинное (Фиг. 4).
Использование заявляемого комплекса позволяет повысить качество измерений за счет определения истинного положения измерительных электродов. Кроме того при применении заявляемого устройства появляется дополнительная возможность использовать новые каналы как источник информации о геоэлектрическом строении разреза.