Оценка возможностей технологии поиска нефти RALF-1 и сравнение с другими методами современной ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

27 апреля 2011/ 16:20

Тема перспектив на нефть, начатая В.В. Черновым на сайте Агентства нефтегазовой информации в прошлом году, полученных электроразведкой в гранитогнейсовом комплексе Курганской области, получила продолжение. Автор статьи получил патент на программы для выполнения поисковых работ методами Электроразведки. В связи с этим он решил опубликовать новую статью.

RALF-1 патент № 2011612714

Введение

Методы сопротивлений [1]

Методы сопротивлений основаны на пропускании в земле с помощью пары электродов известного постоянного тока и измерении напряжения, вызванного этим током, с помощью другой пары электродов. Зная ток и напряжение, можно вычислить сопротивление, а с учетом конфигурации электродов можно установить, к какой части подповерхностного пространства это сопротивление относится. Увеличение разноса токовых электродов влечет увеличение глубинности исследования и является зондирующим фактором для вертикального электрического зондирования (ВЭЗ).

Индукционные методы

В отличие от методов сопротивлений, где зондирующим параметром является разнос, в индукционных методах кроме размеров установки глубинность зависит также от частоты тока в генераторе.

“Спектр короткого импульса, полученный с помощью генератора сигналов, очень широкий… чем короче импульс, тем шире его частотный состав” [2]

“Переменный ток высокой частоты вытесняется на поверхность проводника, этот эффект называется скин-эффектом” [3]

Скин-слой [4] Объёмная плотность тока максимальна у поверхности проводника. При удалении от поверхности она убывает и на глубине становится меньше в е раз. Поэтому практически весь ток сосредоточен в слое толщиной Δ. Она называется толщиной скин-слоя и на основании полученного выше равна

Очевидно, что при достаточно большой частоте ω толщина скин-слоя может быть очень малой.

“В случае высоко–проводящей среды, к которой относятся осадочные отложения горных пород,… токами смещения в проводящих средах пренебрегают ввиду их малости по сравнению с токами проводимости” [5]

Это означает, что при изучении электрического поля в осадочных породах Земли мы должны использовать квазистационарное приближение. КВАЗИСТАЦИОНАРНОЕ (КВАЗИСТАТИЧЕСКОЕ) ПРИБЛИЖЕНИЕ в электродинамике - приближённое описание переменного электро -магнитного поля, справедливое при достаточно медленных его изменениях во времени [6].

“Считают, что электропроводность σ того или иного геологического горизонта является главным и практически единственным определяющим его электрические свойства параметром, обладает своим постоянным значением для каждого горизонта и не зависит от частоты возбуждения электромагнитного поля.

Однако геологическим осадочным породам при их возбуждении применяемым в геофизике переменным низкочастотным электрическим током свойственна вызванная им поляризация η. Вызванная поляризация есть безразмерная величина, зависящая от электрохимической активности осадочных горных пород”

“Однако присутствие большого количества воды в организме человека создает электромагнитный экран, препятствующий получению данных с глубины, превышающей скин-слой… Таким образом, обладая высоким разрешением (около 30 мкм ), ИК-тепловизор может измерить температуру только поверхностного слоя, т.к. толщина скин- слоя составляет доли миллиметра. В то же самое время, более низкочастотный метод СВЧ радиометрии позволяет производить измерения распределения температуры на глубине до 3 ÷ 5 см с точностью 0.5 К [4], но уже с гораздо более низким пространственным разрешением ~1÷1.5 см.” [7]

“Толщина скин-слоя характеризует глубину проникновения квазистационарного поля в среду (в Землю) и численно равна глубине, на которой поле затухает в e раз.” [8]

Уравне́ния Ма́ксвелла [9] — система дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитное поле и его связь с электрическими зарядами и токами в вакууме и сплошных средах. Вместе с выражением для силы Лоренца образуют полную систему уравнений классической электродинамики.

Численное решение уравнений Максвелла

Для компьютерных расчетов чаще применяются более универсальные дискретизационные методы:

Метод конечных элементов (FEM), который используется для решения широкого класса задач, сводящихся к уравнениям в частных производных. В теории электромагнетизма чаще используется для расчёта задач электростатики, магнитостатики, распространения волн и квазистационарных явлений

Отражение действий сил Лоренца (патент № 2011612714)

В комплексе геофизических исследований электроразведка занимает важное место. Это связано с тем, что геоэлектрические параметры напрямую связаны с литологическим составом и нефтеносностью. Технология «Изучения искусственных электромагнитных полей на основе алгоритма «Reflection on Actions of Lorentz Forces -1» («Отражение действий сил Лоренца») (RALF-1)» разработана в варианте наземных измерений, патент № 2011612714.

Результаты полевых электроразведочных работ и теоретические исследования показали высокую корреляционную связь аномалий вызванной поляризации с местоположением залежи. В частности, наблюдается уменьшение поляризуемости в продуктивных зонах и локальные аномалии повышенной поляризуемости вокруг нефтяных залежей. Полученные в различных регионах России результаты свидетельствуют о достаточно высокой разрешающей способности электроразведки по картированию аномалий вызванной поляризации, связанных с залежами углеводородов.

Методика изучения искусственных электромагнитных полей на основе алгоритма «Reflection on Actions of Lorentz Forces -1» («Отражение действий сил Лоренца») (RALF-1) применяется для оценки характера флюидонасыщения исследуемых объектов, выделения контуров залежи нефти и газа, ранжирования по перспективности фонда выявленных и подготовленных структур, оптимизации эксплуатационного бурения на этапе разработки месторождений.

Выполняемые нами измерения обеспечены единой технологией регистрации электромагнитного поля, программным обеспечением обработки и интерпретации данных.

При проведении поисковых работ выполняются измерения по произвольной системе профилей, предварительно согласованной с заказчиком.

Геоэлектрическая модель залежи

Вследствие того, что залежь углеводородов является значительной неоднородностью в электростатическом поле, основным геофизическим методом, имеющим реальные физические основы для обнаружения залежи УВС, является низкочастотная электроразведка. Применение алгоритма «Reflection on Actions of Lorentz Forces -1» («Отражение действий сил Лоренца») (RALF-1) электромагнитного поля позволяет непосредственно изучать прогнозные параметры пластов-коллекторов, такие как удельное сопротивление и поляризуемость в заданном интервале глубин.

Локализация электрических свойств пород в области расположения залежи вызывается рядом причин:

· непосредственным влиянием самой залежи, как локального высокоомного объекта;

· резким увеличением минерализации подземных вод в результате появления притягивающей статические заряды области на контакте нефть-вода;

· изменением физических свойств вмещающих пород под действием мигрирующих флюидов, в частности, образованием ореолов кальцитизации и пиритизации;

Залежь углеводородов является сложным многопараметровым физическим объектом. Его обнаружение и классификация будут тем надежнее, чем более точно признаки этого объекта будут изучены.

Наиболее характерными электроразведочными признаками присутствия углеводородов является:

1. локальное повышение сопротивления коллектора в зоне углеводородонасыщения

2. понижение вызванной поляризации, связанное с изменением системы токов в зоне, ограниченной Водо-Нефтяным Контактом по сравнению с окружающими породами

3. повышение анизотропии удельного сопротивления в разрезе вследствие малой мощности непроводящей нефтяной залежи, т.е. заметное увеличение вертикального сопротивления току относительно горизонтального в области залежи

Основные задачи, решаемые изучением искусственных электромагнитных полей на основе алгоритма «Reflection on Actions of Lorentz Forces -1» («Отражение действий сил Лоренца») (RALF-1) в комплексе геофизических методов

Непосредственный поиск залежей углеводородов и выявление наиболее перспективных интервалов глубин только на основе электроразведки;

Ранжирование фонда выявленных и подготовленных сейсморазведкой структур и неантиклинальных ловушек по степени их нефтеперспективности, подготовка предложений по их опоискованию и скорейшему вводу в разработку;

Определение контура выявленной залежи или отдельного её этажа на основе анализа распределения поляризуемости и удельного сопротивления трассируемых пластов-коллекторов на этапах проекта разработки и подсчета запасов УВС;

Выявление и картирование зон дробления, трещиноватости и малоамплитудных разрывных нарушений для оптимизации их учета на стадии разработки залежи;

Технология измерений

При проведении электроразведочных полевых измерений технологией изучения искусственных электромагнитных полей на основе алгоритма «Reflection on Actions of Lorentz Forces -1» («Отражение действий сил Лоренца») (RALF-1) используется аппаратурно-методический комплекс возбуждения и регистрации электромагнитного поля, включающий:

- компьютеризированную генераторную установку (ГУ) с регистрацией тока на магнитный носитель, в качестве силовой установки используется дизельный генератор напряжением 220-380 В, мощностью до 100 кВт;

- 24-хканальную регистрирующую систему AGE-xxl на основе 24-х разрядных аналого-цифровых преобразователей, обеспечивающую регистрацию электромагнитного поля в диапазоне частот от 0 до 500 Гц. Приемники поля в виде электрических заземлений подсоединяются к станции с помощью многожильной косы.

Реализуемая технология базируется на применении многоканальных систем измерений, высокой плотности измерений (2 погонных км на 1 кв. км), максимальной производительности работ (2000 пог. км в год), увеличении детальности и точности измерений, эффективном применение на всех этапах работ – региональном, поисковом, разведочном.

В качестве источника электромагнитного поля при выполнении работ используется заземленная электрическая линия длиной до 30 км, расположенная на поверхности земли. Выполняются измерения горизонтальной электрической компоненты электромагнитного поля, как наиболее информативной с точки зрения изучения распределения удельного сопротивления и его анизотропии.

Разработанное математическое обеспечение включает в себя систему обработки и интерпретации данных для изучения искусственных электромагнитных полей на основе алгоритма «Reflection on Actions of Lorentz Forces -1» («Отражение действий сил Лоренца») (RALF-1), решение прямой и обратной задач геоэлектрики. Это обеспечивает быструю и эффективную обработку больших объемов полевых данных, выделение перспективных зон, их разбраковку и надежное оконтуривание нефтегазонасыщенных объектов и их привязку по глубине в возможном комплексе с сейсморазведкой. В результате проведенных работ выполняется детальный анализ параметров геоэлектрического разреза, связанных с нефтеносностью пластов-коллекторов; строятся контуры прогнозируемых нефтеперспективных объектов, даются рекомендации на разбуривание выявленных объектов.

На основе сопоставления корреляционных взаимосвязей распределения удельного сопротивления и поляризуемости отдельных пластов вглубь по разрезу выделяются интервалы глубин, которые максимально перспективны на данном участке.

Утверждаемая вероятность прогноза составляет более 75%. Возможный объем выполняемых электроразведочных работ превышает 2000 км профилей в год, что составляет порядка 50 тыс независимых физических зондирований на переменном токе.

Дополнительные возможные применения методики изучения искусственных электромагнитных полей на основе алгоритма «Reflection on Actions of Lorentz Forces -1» («Отражение действий сил Лоренца») (RALF-1)

1. Поиск, оконтуривание и рекомендации для освоения рудных месторождений;

2. Поиск, оконтуривание и рекомендации для освоения угольных месторождений.

Дополнительные преимущества методики

Возможность проведения полевых работ во всех климатических зонах (пустыни, крайний север).

Минимальное влияние на окружающую среду при проведении полевых работ.

Аппаратура, применяемая в RALF - 1

Дизель Генератор Напряжение: 380 В 3 фазы Мощность: 40-125 кВт Частота: 50 Гц

Коммутатор тока АТ – 06-037 (разработка компании “Круко”) Вход: 380 В, 50 Гц Выход: 0-300 В, 0 – 500 Гц Форма сигнала: прямоугольный меандр

Измерительный модуль AGE-XXL (разработка компании “Круко”) Число каналов: 24 Частотный диапазон: 0 – 500 Гц Дискретизация: 0.5,1,2,4,8 мсек Кол-во значащих битов: 22 Программируемое усиление: 1/10/100 Чувствительность: 0.12 мкВ Входное сопротивление: >= 100 МОмм Автокомпенсация: 250 мВ Шум канала: не более 0.1 мкВ Напряжение питания: 12 В Потребляемая мощность: не более 8 Вт Размеры: 400*300*250 мм Вес : 7кг Температурный режим: -20 - +45

Датчики поля: Электрических компонент Ех. Еу: 1. Графитовый электрод 2. Латунный электрод (Диаметр: 15-20 мм Длина: 40-70 см)

Синхронизация генгруппы и измерительного модуля осуществляется с помощью GPS

Сравнение с другими методами электроразведки

GeoVisor

Заявление разработчиков Наземно-скважинный метод GeoVisor:

В результате работы метода GeoVisor будет получено распределение

- сопротивления

- параметров возбуждаемой поляризации

Целью применения технологии „GeoVisor” будут решение структурных задач, их дополнение прогнозом дифференциации литологического состава геологического разреза, а также определение его коллекторных свойств, характера и степени насыщения флюидами.

Объединение сейсмических, геоэлектрических и скважинных данных в единой системе координат обеспечивает:

- выделение на разрезе границ сейсмических и геоэлектрических комплексов,

- расчёт в их границах величин продольного сопротивления и интервальных скоростей, а также определение на их основании величины комплексного параметра сейсмических и геоэлектрических исследований (KP), отражающего изменение характера насыщения разреза флюидом,

- наблюдение за изменением мощности и латеральной изменчивости литологического состава в пространстве между скважинами,

- указание перспективных с точки зрения насыщения нефтью и газом фрагментов разреза с определением типа прогнозируемой ловушки и пространственного положения месторождения углеводородов на любом стратиграфическом горизонте

GeoVisor не позволяет оценить нефтеносность тонких слоев на глубине 2-3 км.

Необходимо заметить, что заявления типа: мы можем определить нефтеносность в любом диапазоне глубин с точностью 100% и в любом слое любой мощности, является фантастическим утверждением, которое не подтверждается обычно на практике. Тем более, что мы имеем дело со сложными законами распространения электромагнитного поля, описываемыми системой уравнений Максвела, и ограниченным проникновением в Землю только низкочастотной составляющей этого поля вследствие явления, называемого в Физике “скин-эффектом”. Оценка электрических свойств слоев зависит от мощности оцениваемого интервала и плотности наблюдений. При мощности слоя 200 м на глубине 3 км при шаге по профилю 50 м технология RALF-1, которая разработана на классических законах распространения электромагнитного поля, дает возможность оценить электрические свойства с точностью не более 75%.

GeoVisor использует аналогичную систему измерений, поэтому утверждать, что оценки параметров слоя мощностью 5-10 м, находящегося на глубине 2-3 км, являются достаточными точными для прогноза нефтеносности, не приходится.

Комплексирование методов электроразведки и сейсморазведки целесообразно при выборе геоэлектрической модели и на этапе подсчета запасов. Однако вследствие того, что изменения 5-10 м мощности слоев при изучаемой мощности 200 м не ощутимы в электромагнитном поле, закладывать эти изменения в анализ электроразведочных данных не имеет смысла. Ни каких коротких импульсов от тонких слоев в разрезе в электромагнитном поле не бывает, так как короткий импульс имеет широкий спектр частот, а вследствие скин-эффекта высокие частоты не способны проникать через толщу проводящих пород, значительно превосходящую по мощности толщину скин-слоя. При более существенном изменении мощностей необходимо закладывать оценки глубин в процесс расчетов электромагнитного поля и решать обратную задачу, которая способна разделить проявления и влияния отдельных слоев разреза на измеряемые кривые.

Оценка возможностей метода ДНМЭ

Если же брать на рассмотрение метод ДНМЭ, то при разносах между приемными электродами и электродами, испускающими электрический ток в Землю, 1200 м, глубинность не может превосходить ½ разноса, т.е. ограничена 600 м. При этом изучается интервал глубин с первых метров до 600 м, где могут находиться следы миграции углеводородов вверх по разрезу и пиритовые скопления вследствие электрохимической активности области вокруг залежи.

Т.о. ДНМЭ- это малоглубинный метод, оценивающий перспективы на нефть по вторичным признакам, таким как пиритизация над зележами. Пиритизация по моделе Пирсана над залежью в основном связана с т.н. столбом эпигенетически измененных пород, который доходит до верхнего водораздела и там создаются условия для накопления пиритов. Привязки по глубине нет, однако метод дает прогнозный контур, который не обязательно соответствует существующей в настоящий момент сохраненной залеже.

Технология не является многоканальной, вследствие жесткого требования к сохранению геометрии установки “источник-приемник”. Каждое зондирование делается с перекладкой 2 питающих линий длинной 1.2 км. Отсюда высокая стоимость работ.

Однако есть реальные шансы (оценивается разработчиками ДНМЭ в 100%) обнаружения пиритовых скоплений в пределах глубин до 600 м.

Заключение

Метод RALF-1 позволяет определить изменение электрических свойства пласта коллектора (удельное сопротивление и поляризуемость) с 75% уверенностью на глубине до 6 км при том, что дискретизация по глубине составляет 200 м. По удельному сопротивлению дают прогноз нефтенасыщения по ГИС, поляризуемость- параметр связанный с нефтеносностью, т.к. этот параметр дает оценку электрохимической активности пласта и свидетельствует о наличие контакта нефть-вода. Однако ограничения глубинности есть и у RALF-1, т.к. разносы в пределах 15-20 км между источником и приемником дают глубинность до 7-10 км. В случае необходимости проведения поисково-оценочных работ для глубин больших 7-10 км необходимо применять метод Магнито- Теллурического Зондирование, основанный на вариациях магнитного поля Земли, где разносы между источником и приемником составляют сотни- тысячи км, что позволяет исследовать даже верхнюю мантию. Таким образом, у всех методов есть область применения и исследуемый диапазон глубин. ДНМЭ нельзя считать прямым методом поиска на глубинах больших 500 м. И, безусловно, прогноз с точностью 100% не вероятен вследствие реальных условий измерения, всегда есть искажения кривых.

Наличие пирита из-за неоднородности разреза и разломных нарушений может не совпадать с положением залежи, следы миграции в приповерхностном слое могут быть смещены в сторону от залежи, если она даже есть. В то время как изучение непосредственно свойств пласта-коллектора дает оценку нефтенасыщения самого этого пласта.

Литература

1. Википедия, “Электроразведка”

2. ОСНОВЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИИ (по материалам фирмы DLI (под редакцией Смирнова В.А.) )

3. Википедия, “Электрический ток”

4. Википедия, “Скин-эффект”

5. МЕТОД ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ С ФОКУСИРОВКОЙ ТОКА ДЛЯ ПОИСКОВ УГЛЕВОДОРОДОВ НА КОНТИНЕНТАЛЬНОМ ШЕЛЬФЕ, Н.И.Рыхлинский

6. Тамм И Е, Основы теории электричества, 9 изд, М, 1976; Ландау Л Д, Лифшиц Е М, Электродинамика сплошных сред, 2 изд, М, 1982 М А Миллер Г В Пермитин (Источник: «Физическая энциклопедия» В 5-ти томах М: «Советская энциклопедия», 1988)

7. МГУ им. М.В. Ломоносова, Физический факультет, ЕВТУХОВ Семен Николаевич, ТОМОГРАФИЯ ТЕРМОАКУСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СРЕДЫ И АКУСТИЧЕСКОГО НЕЛИНЕЙНОГО ПАРАМЕТРА (Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, Москва – 2007 )

8. МГУ им. М.В. Ломоносова, Геологический Факультет, Кафедра геофизики Аппаратурно-методический практикум по курсу электроразведки, Лабораторная работа на тему : ДИПОЛЬНОЕ ИНДУКТИВНОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ И РАДИОВОЛНОВОЕ ПРОСВЕЧИВАНИЕ.

9. Википедия, “Уравнения Максвелла”

Просмотров 2950

Комментарии

Последние комментарии к новостям

23.05.2025
Биоэкономика и биоэнергетика: Какие у отрасли перспективы развития в России

23.05.2025 Екатерина Александровна

Поднята очень актуальная тема. Ждем реализации инициатив

13.03.2025
Ушел из жизни эксперт Агентства нефтегазовой информации Александр Хуршудов

05.05.2025 nik

Светлая память. Без его аналитики данные о будущем еще более размыты и подвержены манипуляциям..

04.08.2017
Анатолий Григорьев: Право называться первопроходцами принадлежит именно геологам

29.03.2025 Людмила Федоровна Поршнева Степина

Мой любимый,дорогой брат.Горжусь тобой!Перестала биться сердце Анатолия Васильевича.26 марта 2025 г. Крым 29 марта 2025.

02.12.2024
В России за 2024 год произошло 23 взрыва бытового газа

21.03.2025 Белянчикова Александра Аркадьеана 67 лет

Вот сколько живу - раньше с 70-х до 2000-ни о каких взрывах газа не слышали. А последние лет 10 это просто бич какой то! То ли раньше люди более ответственными были, то ли сейчас одни шалопаи безответственные пошли!

21.02.2025
В Тюмени около 2 тыс. студентов приняли участие в ярмарке вакансий

21.02.2025 Критик 49

Добротный материал. Интересное событие.
Редакция АНГИ - как всегда в материале и на пике новостей. Спасибо.

28.01.2025
В год 50-летия Когалыма в городе откроют новые объекты социальной инфраструктуры

11.02.2025 Кузьмичев Олег Борисович, 62 года

18 лет моей жизни прошло в Когалыме. Замечательный город, замечательные люди. Город с каждым годом просто расцветает! Спасибо компании ЛУКОЙЛ и, главное, огромнейшее спасибо ее президенту Вагиту Юсуфовичу Алекперову за их человечное отношение к жителям города. Благодаря им в городе созданы все условия для молодых семей и их маленьких детей. А в последнее время созданы условия и для молодежи.

30.01.2025
Суд обязал пересмотреть газовые и нефтяные проекты Shell и Equinor

30.01.2025 Седов Виктор Юрьевич, 81г, 11мес.

Проекты были разработаны до ГринПис, и Разрешения Выданы! Бурить! И Добывать!

15.11.2024
Газпром: ЕС искусственно разрушает спрос на газ, вредя собственной экономике

16.11.2024 Пётр

У России есть газ, а у Европы есть спесь. Каждому своё.

23.10.2024
В Иркутской области выявлено загрязнение реки Кая молибденом

24.10.2024 Болбат Михаил Александрович

А Кая впадает в Иркут, а Иркут в Ангару....

11.10.2024
BitRiver использовала 150 млн кубометров ПНГ для добычи биткоина

11.10.2024 Андрей

Молодцы, хоть кто-то работает в России очень успешно.