ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПОИСКА И РАЗВЕДКИ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЙ ВЫЗВАННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ С ПРОГНОЗОМ УГЛЕВОДОРОДНОГО НАСЫЩЕНИЯ

Техническое решение относится к устройствам геоэлектроразведки по технологии вызванной поляризации (ВП) 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) и идентификацию их типа (раздельный прогноз нефти или газа).
Известная технология геоэлектроразведки [7, 9-13] 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. Идентификация типа УВ в традиционных технологиях не представляется возможной.
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. [1, 7-9]) 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 [4-6, 10-13] является наличие размещенных в заданном районе исследований передатчика, приемника и блока измерения параметров ЭМП.
Надежность и достоверность результатов в таких устройствах может быть повышена путем совокупности измерений и комплексной интерпретации измеренных параметров, как, например, в технологическом комплексе [3] 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 [3] не учитывает всей специфики геоэлектроразведки и не может, в ряде случаев, обеспечить адекватной разрешающей способности при выделении тонкой структуры геоэлектрического разреза и, тем более, адекватно идентифицировать тип УВ.
Технологический комплекс [2] электроразведочной аппаратуры, который содержит размещенные в заданном районе для изучения геологической среды блок передатчика, блок приемника, коммутирующее устройство, приемопередающую антенну, блок измерения 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 [2] не предусмотрено выделение эффекта ИВП и, как следствие, комплекс [2] не обеспечивает потенциальной разрешающей способности геоэлектроразведки из-за недостаточно полного объема геологической информации для адекватной и однозначной реализации прямых методов разведки. При этом устройство [2], в принципе, не может осуществлять комплексную обработку совокупности измерений по технологии ЗСБ - ИВП (тем более, идентификацию типа УВ в месторождении).
Для устранения недостатков устройств [2 - 4] была предложена «Система высокоразрешающей геоэлектроразведки Небрата-Сочельникова» [1].
Система [1], принятая за прототип, содержит размещенные на заданном профиле изучения геологической среды блок передатчика, блок приемника, приемопередающую антенну и коммутирующее устройство, подключенное к антенне, к блоку передатчика и блоку приемника, выход которого подключен к входу процессора обработки данных (ПОД), который содержит последовательно соединенные блок измерения полного электромагнитного поля (ЭМП) при зондировании становлением в ближней зоне в паузах между импульсами тока, аналого-цифровой преобразователь, 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, модуль выделения осцилляции индукционной вызванной поляризации (ИВП) и
формирователь теоретических эталонных параметров (ТЭП) ЭМП, причем входы модуля обработки и модуля выделения осцилляции ИВП подключены к выходу блока накопления информации, выход модуля обработки, выход модуля выделения осцилляции ИВП и выход формирователя ТЭП ЭМП подключены к входам блока АИД а блок АИД включает первый и второй модули сравнительного анализа.
Система [1], как и другие известные устройства [2-4], обрабатывает средние значения по всему спектру измеряемых сигналов геоэлектрического поля и не предназначена для анализа вероятностно-статических характеристик значений параметров, что ограничивает ее информативность и, как следствие, - достоверность и надежность обнаружения залежей УВ. Основным недостатком системы [1], как и других известных устройств, является невозможность идентификации типа УВ (раздельного прогноза УВ насыщения: нефть или газ).
Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании технологического комплекса для поиска и разведки нефтегазовых месторождений по результатам измерений ВП, позволяющего на основе нового поискового критерия (значений параметров ВП относительно фона на заданном интервале профиля измерений) идентифицировать тип УВ месторождения.
Техническое решение основано на выявленной по результатам проведенных авторами геоэлектрических измерений зависимости отображения типа УВ в виде экстремальных значений параметра ВП: нефтяным месторождениям соответствуют зоны повышенных над фоном значений параметра ВП, а газовым месторождениям - зоны пониженных относительно фона значений параметра ВП.
Основной технический результат предлагаемого технологического комплекса - повышение достоверности обнаружения залежей УВ и информативности поиска при однозначной идентификации типа УВ (нефть или газ). Комплекс позволяет осуществить синергию обработки данных по
новому поисковому критерию с традиционной технологией выявления аномалий типа залежи в средних значениях геофизических параметров.
Технический результат достигается следующим образом.
Технологический комплекс для поиска и разведки нефтегазовых месторождений содержит размещенные на заданном профиле изучения геологической среды блок (1) передатчика, блок (2) приемника, приемопередающую антенну (3) и коммутирующее устройство (4), подключенное к антенне (3), к блоку (1) передатчика и блоку (2) приемника, выход которого подключен к входу процессора (5) обработки данных (ПОД), который содержит последовательно соединенные блок (6) измерения полного электромагнитного поля (ЭМП) при зондировании становлением в ближней зоне в паузах между импульсами тока, аналого-цифровой преобразователь (7), блок (8) накопления информации, блок (9) обработки данных (ОД), блок (10) анализа интерпретации данных (АИД) и блок (11) регистрации, а вход блока (6) измерения является входом ПОД (5), при этом блок (9) ОД включает модуль (12) обработки полного ЭМП, модуль (13) выделения осцилляции индукционной вызванной поляризации (ИВП) и формирователь (14) теоретических эталонных параметров (ТЭП) ЭМП. Причем входы модуля (12) обработки и модуля (13) выделения осцилляции ИВП подключены к выходу блока (8) накопления информации, выход модуля (12) обработки, выход модуля (13) выделения осцилляции ИВП и выход формирователя (14) ТЭП ЭМП подключены к входам блока (10) АИД, а блок (10) АИД включает первый и второй модули (15 и 16) сравнительного анализа.
Отличительной особенностью технологического комплекса является то, что модуль (12) обработки полного ЭМП включает блок(17) выделения поля становления ЭМП, блок (18) выделения параметра вызванной поляризации (ВП) и подключенный к нему блок (19) измерения значений фона ВП на заданных интервалах профиля, при этом выход блока (8) накопления подключен к входу блока (17) выделения поля становления и к
ходу блока (18) выделения ВП, выходы которых, а также выход блока (19) измерения значений фона ВП подключены к группе первых входов первого модуля (15) МСА, выход модуля (13) выделения осцилляции ИВП подключен к первому входу второго модуля (16) МСА, выход формирователя (14) ТЭП ЭМП подключен к группе вторых входов первого модуля (15) МСА и к второму входу второго модуля (16) МСА, а выходы первого и второго модулей (15 и 16) МСА подключены к входам блока (11) регистрации.
Комплекс также отличается тем, что блок (18) выделения параметра ВП выполнен в виде вычислительного блока, реализующего алгоритм выделения из измеренного сигнала полного ЭМП напряженности поля ВП путем вычитания из измеренной кривой зондирования в заданной точке профиля наблюдений ее осредненного по методу скользящего среднего значения на заданном интервале времени и последующего нормирования измеренных значений параметра на среднее значение измеренных сигналов в каждый момент времени.
Отличием комплекса также является то, что блок (19) измерения значений фона ВП на заданном интервале профиля выполнен в виде вычислительного блока, реализующего алгоритм вычисления осредненного по методу скользящего среднего значения параметра ВП на заданном интервале профиля.
Кроме того, отличительной особенностью комплекса является то, что блок (10) АИД процессора (5) ПОД выполнен с возможностью отображения результатов совместной обработки и корреляционного анализа данных на графических и/или цифровых геоэлектрических разрезах и диаграммах величин параметров ВП, осцилляции ИВП, а также полного ЭМП и поля становления для последующего выделения аномалий и вынесения суждения: 1) 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; 2) об идентификации типа углеводородов (раздельное прогнозирование нефти или газа) в выявленном месторождении по повышенным либо пониженным относительно фона аномальным значениям параметра ВП.
В конкретном случае использования комплекса процессор (5) выполнен на базе портативного персонального компьютера «Ноутбук», вход которого подключен к приемопередающей антенне (3) через блок (2) приемника и через коммутирующее устройство (4), соединенное также с блоком (1) передатчика, являющегося источником импульсного ЭВП.
На фиг.1 представлена общая структурная схема технологического комплекса для поиска и разведки нефтегазовых месторождений по результатам измерений ВП с прогнозом углеводородного насыщения. На фиг.2-6 проиллюстрированы сущность и технический результат, достигаемый предложенным техническим решением:
фиг.2 - пример проявления в геоэлектрических параметрах методов ВП, ЗСБ, вторичного сейсмоэлектрического эффекта (ВСЭ) и ЗСБ - ИВП, нефтяное месторождение Каневское, Краснодарский край, 2006 г.;
фиг.3 - то же для нефтяной залежи Шенгли-море, КНР, 2006 г.;
фиг.4 - пример проявления в геоэлектрических параметрах методов ВП, и ЗСБ - ВСЭ для газового месторождения Бейсугское, Краснодарский край, 2007 г.;
фиг.5 - то же в сравнении с сейсмическим разрезом, газовое месторождение в провинции Хуабей, КНР, 2007 г.;
фиг.6 - то же в сравнении с сейсмическим разрезом, газовое месторождение, Сирия, 2007 г.;
Комплекс (фиг.1) включает блок 1 передатчика, блок 2 приемника, приемопередающую антенну 3, коммутирующее устройство 4, процессор обработки 5 (ПОД), содержащий блок 6 измерения полного ЭМП, аналого-цифровой преобразователь 7, блок 8 накопления информации, блок 9 обработки данных (ОД), блок 10 анализа и интерпретации (АИД) и блок 11
регистрации. Блок 9 (ОД) включает модуль 12 обработки полного ЭМП, модуль 13 выделения осцилляции ИВП и формирователь 14 ТЭП ЭМП. Блок 10 АИД включает первый и второй модули (15 и 16) МСА, а модуль 12 обработки полного ЭМП включает блок 17 выделения поля становления, блок 18 выделения параметра ВП и блок 19 измерения значений фона ВП на заданных интервалах профиля.
Работа комплекса заключается в следующем.
Блок 1 передатчика вырабатывает прямоугольные импульсы и через коммутирующее устройство 4 передает их на приемопередающую антенну 3, которая может быть выполнена в виде одной совмещенной приемопередающей петли или в виде дипольной многоканальной установки. После выключения питающего тока в блоке 1 передатчика процессор 5 ПОД после приема блоком 2 приемника реализует алгоритм регистрации, обработки и интерпретации данных. При этом блок 6 измеряет напряженность становления полного ЭМП, значения которой поступают на аналого-цифровой преобразователь 7 и, далее, на вход блока 8, который служит для накопления информации. Обработка данных производится блоком 9 ОД, причем модуль 12 обрабатывает данные полного ЭМП, обусловленного процессом становления в паузах между импульсами тока, создаваемых блоком 1 передатчика в приемопередающей антенне 3.
При этом блок 17 выделяет поле становления. Блок 18 выделяет параметр ВП, реализуя алгоритм выделения из измеренного сигнала полного ЭМП напряженности поля ВП путем вычитания из измеренной кривой зондирования в заданной точке профиля наблюдений ее осредненного по методу скользящего среднего значения на заданном интервале времени и последующего нормирования измеренных значений параметра на среднее значение измеренных сигналов в каждый момент времени. Блок 19 измерения значений фона ВП реализует алгоритм вычисления осредненного по методу скользящего среднего значения параметра ВП на заданном
интервале профиля. Модуль 13 выделения ИВП выполнен аналогично блоку, описанному в [1].
Формирователь 14 ТЭП ЭМП формирует теоретические эталонные параметры ЭМП, например, в виде выражений, приведенных в [1, 5]. В блоке 10 АИД производится анализ и интерпретация данных, поступающих с блока 9 ОД (модулей 12 и 13 и формирователя 14) на входы первого и второго 15 и 16 модулей МСА, где реализуется алгоритм сравнения величины поля становления и величины выделенной ИВП с известными и/или теоретическими рассчитанными модельными величинами, задаваемыми формирователем 13, а также алгоритм сравнения выделенных значений параметров ВП (в блоке 18) с фоновыми значениями ВП на заданных интервалах профиля, измеренными блоком 19.
Блок 10 АИД процессора 5 ПОД отображает результаты совместной обработки и корреляционного анализа данных на графических и/или цифровых геоэлектрических разрезах и диаграммах величин параметров ВП, осцилляции ИВП, а также полного ЭМП и поля становления для последующего выделения аномалий и вынесения суждения: 1) 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; 2) об идентификации типа углеводородов (раздельное прогнозирование нефти или газа) в выявленном месторождении по повышенным либо пониженным относительно фона аномальным значениям параметра ВП. Блок 11 служит для регистрации полученных в блоке 10 АИД данных.
В конкретных случаях использования комплекса процессор 5 выполнен на базе портативного персонального компьютера «Ноутбук», вход которого подключен к приемопередающей антенне 3 через коммутирующее
устройство 4, соединенное также с блоком 1 передатчика., являющимся источником импульсного ЭМП.
Таким образом, признаки предложенного комплекса геоэлектроразведки обеспечивают качественно новый технический результат: повышение достоверности обнаружения залежей УВ и информативности поиска с однозначной идентификацией типа УВ (нефть или газ) при обработке измерений ВП по новому поисковому критерию (см. фиг.2-6).
Источники по уровню техники
I. Прототип и аналоги:
1. RU 67732 U1, 27.10.2007. (прототип).
2. RU 36534 U1, 10.03.2004. (аналог).
3. RU 63071 U1, 10.05.2007. (аналог).
II. Дополнительные источники по уровню техники:
4. RU 17634 U1, 10.04.2001.
5. RU 14085 U1, 27.06.2000.
6. RU 17811 U1, 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.
10. RU 2148839 С1, 10.05.2000.
11. RU 69774 U1, 10.01.2008.
12. RU 2111514 С1, 20.05.1998.
13. SU 1122998 А1, 07.11.1984.