ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ МОРСКОЙ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Полезная модель относится к области разведочной геофизики, в частности к комплексам оборудования для осуществления геоэлектроразведки методом вызванной поляризации, и предназначена для прогнозирования залежей углеводородов в транзитной зоне шельфа при глубинах до 10 м.
В настоящее время для морской разведки залежей углеводородов 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 (ИК).
Так, известен комплекс для морской электроразведки на дрейфующей льдине, состоящий из возбуждающих и приемных установок, источника знакопеременных периодических импульсов тока и установки обработки данных. При использовании комплекса возбуждающую и приемные установки размещают вертикально подо льдом в неподвижном слое воды (RU 2069375, 1993) Подачу импульсов проводят источником знакопеременных периодических импульсов тока силой в несколько десятков ампер с помощью ЭРС 72 или иной установки, обработку данных с помощью цифровой электроразведочной станции типа ЦЭС. Профилирование разреза осуществляют с фиксированным расстоянием между
точками возбуждения и приема сигналов после воздействия знакопеременным импульсом. Измеряют только вертикальную компоненту электрического поля. Однако данная технология не может быть использована при измерениях в движении судна, т.к. основывается на работе с неподвижным относительно льдины слоем воды, а также неработоспособна при работе на малых глубинах, где свободный дрейф льдины затруднен.
Более универсальным и перспективным при разведке с помощью судов является метод вызванной поляризации (ВП) (RU 2236028; SU 1122998; SU 1798666; SU 1434385; US 4298840; US 4617518).
В частности, в SU 1434385, 1988 прелагается ИК состоящий из раскладываемой на дне питающей линии, длина которой в 5-10 раз больше заданной глубины исследований, подключенного к ней генератора и датчиков измерений, подключенных к измерительной аппаратуре. После наладки аппаратуры и компенсации сигналов естественного поля и собственной поляризации электродов датчиков в линии возбуждают электрическое поле, пропуская импульсы тока, причем в конце каждого импульса через заданный интервал времени измеряют соответствующие сигналы вызванной поляризации и на основе полученных результатов производят моделирование разреза. Недостатком метода является низкая производительность.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению являлся разработанный ранее авторами ИК (RU 0048645, 2005), состоящий из судна на котором размещен генератор и блок формирования возбуждающего поля (БФП), позволяющие генерировать импульсы в дискретном режиме, измерительная аппаратура и вспомогательные устройства. БФП связан с погруженными в воду вертикальным диполем с питающими электродами, нижний конец которого находится на расстоянии не более 100 м от дна моря. Для регистрации сигналов используют комплект донных станций (ДС) в качестве которых используются типовые электрические или магнитные донные станции с гибкими штангами, служащими для размещения приемных электродов. Такие донные станции, в частности, описаны в US 5770945, 1998 или в GB 2402745, 2003. Станции располагают по традиционной схеме, таким образом,
чтобы не менее трех станций находилась в области возможного месторождения, а часть станций находилась за его пределами.
В качестве вспомогательных устройств в ИК входят, в частности, блок системы самовсплытия донных станций, балластное устройство, обеспечивающее рассеивание мощности генератора в промежутках между импульсами и представляющее собой пары разнонаправленных электрических диполей с равными моментами, аппаратура для определения места судна, глубины моря и т.п.
Недостатком данного решения являлось практическая невозможность его применения в транзитной зоне шельфа при глубинах до 10 м.
Технической задачей являлось создание ИК для работы в транзитной зоне шельфа, позволяющего получать данные на основании поляризационных характеристик.
Технический результат был получен за счет создания ИК на основе комплекта многоканальных донных станций с измерительными электродами, расположенными на «косах» на расстоянии 50-400 метров друг от друга, транспортного средства (судна), на котором расположена аппаратура формирования дискретных двуполярных генераторных импульсов, неизлучающее балластное устройство, аппаратуры для считывания и записи информации с донных станций, регистрации места и времени генерации импульсов тока и инициализации донных станций, а также буксируемого горизонтального генераторного диполя. Косы расположены параллельно или перпендикулярно линии возбуждения, по которой буксируется генераторный диполь. Каждая «коса» содержит не менее 3 измерительных электродов и имеет длину от 100 до 3000 м.
Сочетание генератора дискретных импульсов, буксируемого горизонтального диполя и кос с регистрирующими электродами обеспечивает получение данных, содержащих информацию не только о сопротивлении глубинных пластов пород, но и об их поляризационных характеристиках, что позволяет получить более качественный прогноз о возможных ресурсах углеводородного сырья в исследуемой зоне.
Общая схема ИК приведена на фиг.1, где используются следующие обозначения.
1 - маломерное судно, на борту которого находится судовой генератор 2, блок формирования возбуждающего поля (БФП) 3, и блоком регистрации и обработки данных (БРО) 4;
5 - буксируемая генераторная линия (диполь);
6 - балластное устройство;
7 - донные станции;
8 - коса с приемными электродами 9.
Измерения проводятся на глубинах от 0 до 10 м по системе профилей, которые могут располагаться как вдоль береговой линии, так и перпендикулярно ей.
На каждом профиле с заданным интервалом размещают донные станции 7, таким образом, чтобы косы 8 располагались внутри профиля вдоль или поперек предполагаемой линии возбуждения (маршрута буксировки диполя) так, чтобы электроды 9 были по возможности распределены равномерно.
Возбуждение осуществляется генераторной линией 5, буксируемой маломерным носителем 1 вдоль этой же системы профилей, либо в стороне. Перед буксировкой на основе генератора 2 запускается БФП 3, который формирует разно-полярные 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. В паузах к судовому генератору 2, как правило, подключается неизлучающее балластное устройство 6, что снижает броски нагрузки судового генератора.
БРО 4 осуществляет измерение тока в диполе 5 с заданной программным путем дискретностью, как во время импульса, так и в паузе между импульсами с фиксацией времени начала и конца каждого импульса. При этом донные станции 7 регистрируют временные ряды с данными, как о разностях потенциалов между электродами, так и вторые разности, являющиеся аналогом пространственной производной поля. Полученные результаты обрабатывают, причем при интерпретации используется информация о поле, как во время пропускания тока, так и в паузе между импульсами. Из измеренных донными станциями 7 сигналов посредством моделирования извлекается информация об изменении параметров,
сопротивления, так и параметров вызванной поляризации с глубиной залегания пород.
Для оценки перспективности способа проводилось математическое моделирование. В частности решалась задача при следующих исходных данных: глубина моря 5 м, длина горизонтального электрического диполя (ГЭП), буксируемого по поверхности - 500 м. Модель среды, имитирующая морское месторождение углеводородов, используемая для теоретических расчетов состоит из 5-и слоев. Параметры каждого слоя модели задавались согласно формуле Cole-Cole:
где ρ - удельное электрическое сопротивление на, частоте ω, η - поляризуемость, τ - постоянная времени и с - показатель степени, j - номер слоя. Параметры слоев приведены в таблице.
Номер слоя
Параметры
ρ, Омм
η,%
τ, сек
с
h (мощность, м)
1
0.3
0
-
-
5
2
1
0.5
0.1
D.5
100
3
1
5
1
0.5
1900
4
50
0
-
-
100
5
1
0.5
0.1
0.5
100
2
2
Теоретические расчеты проводятся для трех положений ГЭД-OO'=500, 1000 и 1500 м, где О' - центр ГЭД и для измерительной косы, состоящей из трех электродов М 400 м О' 400 м-N. При этом рассчитывались следующие величины: сигналы ΔU между электродами М и N и отношение ΔU/ΔU, где ΔU - разность между сигналами, измеряемыми на парах электродов МО' и O'N. Результаты приведены на фиг.2 и 3. Сплошные линии - модель с залежью и измененными породами, пунктир - фон. Как видно из приведенных данных при изменении дистанции, аномальная зона проявляется в сигналах по-разному. Использование широкой пространственно-временной области дает возможность восстановления разреза, как по сопротивлению, так и по параметрам поляризации.
Приведенные выше результаты показывают возможность получения поляризационных характеристик пород при использовании заявляемого исследовательского комплекса и его перспективность для разведки месторождений углеводородов в условиях транзитной зоны.