Способ импульсной наземной геологоразведки (варианты)
METHOD OF PULSED GROUND GEOLOGICAL EXPLORATION (OPTIONS)

Изобретения относятся к области геофизики и могут быть использованы для обнаружения и контроля газонасыщенных пластов углеводородов методом индукционного зондирования.
Известны способы импульсной наземной геологоразведки индукционным методом переходных процессов / а.с. СССР №351190, кл. G01V 3/10, 1972, а.с. СССР №819776, кл. G01V 3/10, 1981/.
Последний известный способ принят за прототип обоих вариантов предложенного ниже способа.
Известный способ импульсной наземной геологоразведки основан на индукционном зондировании земли с помощью первой пары генераторной и приемной петель, расположенных на контролируемом участке земли, путем включения тока в генераторной петле при последующем изучении переходной характеристики среды по зарегистрированной электродвижущей силе, наведенной в приемной петле, по характеру которой судят о текущей газонасыщенности изучаемых горных пород.
Недостатком известных способов (аналога и прототипа) является ограниченность их применения только контролем газонасыщенности горных пород без возможности измерения скорости перемещения газа в пористой среде.
Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является расширение информационных возможностей способов за счет получения возможности измерения вектора скорости потока текучей среды в горных породах.
Данный технический результат в первом варианте способа достигают за счет того, что в известном способе импульсной наземной геологоразведки основанном на индукционном зондировании земли с помощью первой пары генераторной и приемной петель, расположенных на контролируемом участке земли, путем включения тока в генераторной петле при последующем изучении переходной характеристики среды по зарегистрированной электродвижущей силе (ЭДС), наведенной в приемной петле, по характеру которой судят о текущей газонасыщенности изучаемых горных пород, индукционное зондирование контролируемого участка земли проводят с помощью трех пар генераторных и приемных петель, расположенных на земле по декартовой системе координат на известных базовых расстояниях друг от друга, с последующей корреляционной обработкой сигналов от наведенных ЭДС в первой, второй, а также первой и третьей приемных петель для заданных величин временных реализаций, по результатам которой определяют горизонтальные компоненты и вектор скорости горизонтального перемещения газа или газоконденсата в горных породах.
Индукционное зондирование контролируемого участка земли проводят с помощью четырех пар генераторных и приемных петель, расположенных по декартовой системе координат на известных базовых расстояниях друг от друга с дополнительной корреляционной обработкой сигналов от наведенных ЭДС в первой и четвертой приемных петлях для заданных величин временных реализаций, по результатам которой дополнительно определяют вертикальную компоненту и полный вектор скорости перемещения газа или газоконденсата в горных породах.
Дополнительно регистрируют наведенные во второй и третьей приемных петлях ЭДС, по характеру которых определяют текущие газонасыщенности горных пород в контролируемых участках земли.
Пары генераторных и приемных петель располагают на базовых расстояниях, ориентированных по частям света.
Во втором варианте способа импульсной наземной геологоразведки, основанном на индукционном зондировании земли с помощью первой пары генераторной и приемной петель, расположенных на контролируемом участке земли, путем включения тока в генераторной петле при последующем изучении переходной характеристики среды по зарегистрированной ЭДС, наведенной в приемной петле, по характеру которой судят о текущей газонасыщенности изучаемых горных пород, индукционное зондирование контролируемого участка земли проводят с помощью первой и второй пар генераторной и приемной петель, расположенных на известном базовом расстоянии друг от друга, при последующей корреляционной обработке сигналов от наведенных ЭДС в первой и второй приемных петлях и определением первой горизонтальной координаты скорости для заданной величины временной реализации, затем вторую пару генераторной и приемной петель устанавливают на известное базовое расстояние от первой пары генераторной и приемной петель в другом направлении декартовой системы координат и при повторении перечисленных выше действий дополнительно определяют вторую горизонтальную координату и вектор скорости горизонтального перемещения газа или газоконденсата в горных породах.
После определения вектора скорости горизонтального перемещения газа или газоконденсата в горных породах вторую пару генераторной и приемных петель устанавливают в глубине исследуемого участка земли на известном базовом расстоянии от первой пары измерительной и приемных петель в вертикальном направлении декартовой системы координат и при повторении перечисленных выше действий определяют вертикальную составляющую вектора скорости и полный вектор скорости перемещения газа или газоконденсата в горных породах.
Дополнительно регистрируют наведенные во второй приемной петле ЭДС, по характеру которой определяют текущие газонасыщености горных пород в контролируемых участках земли.
Первую и вторую пары генераторных и приемных петель располагают на базовых расстояниях, ориентированных по частям света.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации первого варианта способа, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.
Устройство для реализации первого варианта способа включает в себя три или четыре пары петель (генераторные петли 1, 2, 3 и приемные петли 4, 5, 6).
Пары петель 1, 4 и 3, 6 установлены на поверхности земли на базовом расстоянии Ly, ориентированном, например, на Север. Пары петель 1, 4 и 2, 5 расположены на базовом расстоянии Lx (на чертеже не показано), ориентированном, например, на Восток.
Базовые расстояния между соседними парами петель выбираются, например, эмпирическим способом с учетом:
- требуемой точности измерения времени перемещения газа от одной пары петель к другой;
- границ горного отвода;
- материальных затрат на оснащение парами петель контролируемого участка земли.
Может быть третья пара петель (на фиг. 1 не показана), установленная в глубине земли под парой 1, 4 петель на базовом расстоянии Lz, реализующая третью координату Z декартовой системы координат.
Генераторные петли 1, 2, 3 подключены к генератору импульсов 7, приемные петли 4, 5, 6 подключены к преобразовательным блокам 8, 9, 10.
Выходы 8, 9 подключены к входам коррелятора 11. Выходы 8 и 10 подключены к входам коррелятора 12.
При наличии четвертой пары петель, ориентированной по направлению координаты Z, ее генераторная петля соединяется с генератором импульсов 7, а приемная - через четвертый преобразовательный блок с первым и третьим корреляторами (на фиг. 1 блоки для определения данной координаты не представлены).
Х
Выход К 11 подключен к второму входу делительного устройства 13. Выход Ку 12 подключен к второму входу делительного устройства 14. Первые входы ДУ13 и ДУ14 подключены к выходам блоков 15, 16 опорных напряжений.
Выходы ДУ 13 и ДУ 14 соединены с входами вычислительного устройства 17, реализующего определение модуля вектора скорости  и его направление.
По дополнительному пункту формулы изобретения приемные петли 4, 5, 6 могут быть подключены к многоканальному регистратору 18 коэффициента газонасыщения горных пород.
Канал по координате Z имеет свой преобразовательный блок, коррелятор, делительное устройство и вычислительное устройство (на фиг. 1 не показаны), соединенные по аналогии с измерительными каналами по координатам X, Y.
Электронная приемная и обрабатывающая части устройства могут быть реализованы на основе компьютера.
Устройство для реализации второго варианта способа содержит только две пары петель, реализуя один измерительный канал, сначала по координате х, затем по координатам у, z.
Второй вариант для реализации способа дешевле первого, но требует стационарности исследуемого процесса передвижения газа на время измерения параметров потока.
Устройство работает следующим образом.
В основу работы устройства положен принцип индукционного зондирования методом становления электромагнитного поля (метод переходных процессов).
В исследуемой среде возбуждают электромагнитное поле с помощью генератора 7 импульсов и генераторных петель 1, 2, 3.
Это поле наводит в приемных петлях 4, 5, 6 сигналы называемые «переходной характеристикой среды» или «сигналом становления поля».
Сигналы наведенной ЭДС, измеренной в приемных петлях, содержат информацию о коэффициенте газонасыщения горных пород в местах расположения генераторных 1, 2, 3 и приемных 4, 5, 6 петель.
После соответствующей обработки (блоки обработки на фиг. 1 не показаны) эти сигналы регистрируются в многоканальном регистраторе 18 (фиг. 1).
1
2
3
Одновременно сигналы с приемных петель 4, 5, 6 соответственно подаются на ПБ8, ПБ9, ПБ10, где преобразуются до вида U, U, U (фиг. 2) пригодного для корреляционной обработки сигналов в корреляторах 11 и 12 (фиг. 1).
Ввиду наличия потока газа со скоростью V (фиг. 1) сигналы, снимаемые с приемных петель 4, 5, 6, будут повторяться соответственно через времена  и , если начало декартовой системы координат расположить в приемной петле 4.
1
2
3
Данные сигналы условно изображены в виде напряжений U, U, U на временных диаграммах на фиг. 2.
1
2
1
3
Напряжения U и U подаются соответственно на коррелятор 11, a U и U - на коррелятор 12.
По сдвигу максимумов корреляционных кривых Кх, Ку (фиг. 2, внизу) определяют времена  и  распространения неоднородностей проводимости соответственно в направлениях х и у.
Поскольку базовые расстояния Lx и Ly между приемными петлями 4, 5 и 4, 6 известны (на фиг. 1 обозначено только одно расстояние Ly) и заложены соответственно в 15 и 16, то на выходах 13 и 14 будут сигналы, пропорциональные координатам Vx, Vy вектора скорости
В ВУ17 определяется модуль  и направление вектора  скорости перемещения газа в среде.
Путем перемещения пар петель 1, 4, 2, 5, 3, 6 по земле можно найти исток потока газа из глубины горных пород и затем измерить вертикальную компоненту Vz совместно с горизонтальными Vx, Vy первым или вторым вариантами способа, расположив начало декартовой системы координат именно в этом месте.
Таким образом, представленные варианты способа позволяют помимо газовой проницаемости измерить вектор скорости перемещения газа в пористой среде, чем достигается поставленный технический эффект.