КОМПЛЕКС ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Полезная модель относится к области разведочной геофизики, в частности к аппаратурным комплексам для осуществления геоэлектроразведки и предназначена для прогнозирования залежей углеводородов при зондировании морского дна при глубинах до 500 м.
Для осуществления воздействия, сбора, регистрации и анализа собранной информации используют различные исследовательские комплексы аппаратуры и оборудования (ИК). (пат. РФ №2236028, 2004; авт. св. СССР №1122998, 1984; авт. св. СССР №1798666, 1996; авт. св. СССР №1434385, 1988; пат. США №4298840, 1981; пат. США №4617518, 1986).
Более универсальными и перспективными при разведке с помощью судов являются методы и аппаратурные комплексы, связанные с использованием для анализа данных по поляризации пород под воздействием электромагнитного поля (метод вызванной поляризации, становления поля и т.п.). (пат. РФ №2236028, 2004; авт.
св. СССР №1122998, 1984; авт. св. СССР №1798666, 1996; авт. св. СССР №1434385, 1988; пат. США №4298840, 1981; пат. США №4617518, 1986)
При использовании разведки с помощью метода вызванной поляризации (ВП), с использованием подобного комплекса приборов и оборудования (пат. РФ №2094829, 1993) предлагается профилирование разреза выполнять путем возбуждения в среде периодических знакопеременных импульсов тока во время движения судна, на котором расположена установка, формирующая двуполярные прямоугольные импульсы постоянного тока, длительностью от 0.5 до 10 с.
При этом осуществляют одновременное измерение электрического поля на парах приемных электродов (разносах) приемной многоканальной линии, как по время импульсов постоянного тока, так и в паузах между ними, для заданной в пространстве точки среды подбирают параметры слоистой проводящей и поляризующейся среды таким образом, чтобы значения характеристик расчетного поля этой среды совпадали с величинами одновременных измерений на всех разносах приемной многоканальной линии, полученных, как во время импульсов постоянного тока, так и в паузах между ними, повторяют подбор параметров слоистой проводящей и поляризующейся среды для каждой заданной точки профиля наблюдений, строят геоэлектрические разрезы среды, на базе чего делают заключение о наличии залежи углеводородов по выявленным аномалиям проводимости и параметров вызванной поляризации.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является комплекс, используемый для морской электроразведки, в который входят судно-носитель аппаратуры, а также буксируемые горизонтальный диполь с питающими электродами и приемные электроды. В комплект расположенной на судне аппаратуры
входят: блоки формирования импульсов, регистрации и анализа полученных данных и вспомогательные устройства, обеспечивающие привязку судна к точке исследований, фиксацию глубины моря и т.п. (пат. РФ №1819354, 1990).
Недостатком применяемого ИК является его относительно невысокая точность при разведке пород морского дна при глубинах 250-300 м, связанная с неполным учетом вклада поляризационных характеристик, и практическая непригодность для исследования шельфа при глубине моря более 300 м из-за исчезновения поляризующего воздействия на породы морского дна.
Задачей, стоявшей перед авторами, являлось создание ИК, способного проводить разведку морского дна на глубинах до 500 м с повышенной точностью измерения поляризационных характеристик.
Технический результат достигался в результате использования в качестве приемного устройства донных станций, снабженных вертикальными приемными электродами. Лучшие результаты при этом достигаются в случае, если вертикальный приемный диполь изготовлен из кабеля низкого гидродинамического сопротивления, выполненного, например, с использованием синтактика.
В качестве донных станций могут использоваться типовые или усовершенствованные электрические или магнитные донные станции, отвечающие вышеуказанным требованиям или их сочетание. Они могут содержать дополнительно горизонтальные приемные электроды, что повышает надежность исследования, однако осложняет проводимые расчеты профиля.
Станции располагают, как правило, таким образом, чтобы не менее трех станций находилась в области возможного месторождения, а часть станции находилась за его пределами. Использование нескольких донных станций позволяет дифференцировать
информацию, поступающую с различных глубин, выявить аномалии и на базе сопоставления с известными моделями сделать более надежный вывод о наличии и объеме залегания нефти и газа.
Сочетание генератора дискретных импульсов, буксируемого горизонтального диполя и вертикальных регистрирующих электродов 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 заявляемого комплекса приведена на фиг.1, где используются следующие обозначения.
1 - судно, на борту которого находится судовой генератор 2, блок формирования возбуждающего поля (БФП) 3, и блок регистрации и обработки данных (БРО) 4;
5 - буксируемая генераторная линия (диполь);
6 - балластное устройство;
7 - донные станции с вертикальным приемным диполем 8 и приемными электродами 9.
Измерения проводятся на глубинах от 100 до 500 м по системе профилей, которые могут располагаться как вдоль береговой линии, так и перпендикулярно ей.
На фиг.2 приведены результаты расчетов горизонтальной компоненты электрического поля, нормированной на момент генераторного диполя, регистрируемого донными станциями при возбуждении среды ГЭД (сплошные линии модель с залежью и измененными породами, пунктир - фон) глубине 500 м
На фиг.3 приведены результаты расчетов вертикальной компоненты электрического поля при аналогичном возбуждении при глубине 500 м
На фиг.4 приведены результаты расчетов, аналогичные представленным на рис.2, при глубине 300 м
На фиг.5 приведены результаты расчетов аналогичные представленным на рис.3, при глубине 300 м
Исследовательский комплекс работает следующим образом.
Перед началом судов вдоль профиля наблюдений (ПН) размещают донные станции 7. Станции располагают таким образом, чтобы не менее трех станций находилась в области возможного месторождения, а часть станции находилась за его пределами. Положение станций контролируется по данным приемо-индикаторов (ПИ) системы GPS. Перед постановкой на дно донные станции инициализируются и синхронизируются с часами БФП 3 по эталонным сигналам (например, сигналу PPS системы GPS). Донными станциями 7 с вертикальными приемными диполями 8 могут оборудоваться один или несколько профилей. После завершения расстановки донных станций судно 1 выходит в начальную точку профиля возбуждения (ПВ). Возбуждение осуществляется генераторной линией 5, буксируемой носителем 1.
Перед буксировкой на основе генератора 2 запускается БФП 3, который 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. 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. По завершении ПВ осуществляется подъем донных станций на борт, информация с донных станций перезаписывается в БРО 4 для дальнейшей обработки и весь цикл работ повторяется.
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, как сопротивления, так и параметров вызванной поляризации с глубиной залегания пород.
Пример 1. Для оценки перспективности способа проводилось математическое моделирование по следующим параметрам: глубина моря 500 м, длина горизонтального электрического диполя (ГЭП), буксируемого в 50 м от дна - 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:
,
ω
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
-
-
500
2
1
0.5
0.1
0.5
100
3
1
5
1
0.5
1900
4
50
0
-
-
100
5
1
0.5
0.1
0.5
100
На фиг.2 приведены результаты расчета горизонтальной компоненты электрического поля, нормированной на момент генераторного диполя, регистрируемого донными станциями при возбуждении среды ГЭД (сплошные линии модель с залежью и измененными породами, пунктир - фон), на фиг.3 - вертикальные компоненты электрического поля при аналогичном возбуждении.
Как видно из приведенных данных, при использовании ГЭД при данной глубине моря отличие в горизонтальных компонентах электрического поля при наличии углеводородов и их отсутствии практически отсутствуют, в то время как при измерении вертикальной компоненты отличия в поздней стадии процесса становления (t>0.5 с) весьма существенны и могут быть зарегистрированы посредством донных станций.
Пример 2. Аналогично примеру 1 проведены расчеты для глубины 300 м. Полученные результаты показаны на фиг.4-5.
Приведенные выше результаты показали возможность получения поляризационных характеристик пород при использовании заявляемого исследовательского комплекса и его перспективность для разведки месторождений углеводородов при глубинах моря до 500 м с целью осуществлять более качественный прогноз на наличие углеводородов под морским дном в районе поиска.