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 2828

Комментарии

Последние комментарии к новостям

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.

29.08.2024
Генадий Шмаль: Нужна новая парадигма развития нефтегазовой отрасли

30.08.2024 Кузнецов Владимир Александрович, 73 года.

Прошу обратить внимание на возможности использования попутной пластовой воды для добычи из неё минеральных ресурсов. Тема особенно актуальна для уже выработанных месторождений, с развитой системой ППД. Например для Башкортостана это огромный шанс резко поднять рентабельность работы нефтяников.

01.09.2024
Мифы и легенды: Какие истории вводят в заблуждение о происхождении нефти

30.08.2024 Вахитов Ришат Нигматьянович

Фонтаны нефти результат спешки, нарушений технологии проводки скважин. Приводили к пожарам с грузами 200.Виноватых искать не надо. Вся история Сибирских геологоразведочных суть громадные риски, технологии имеющиеся никуда не годились. Две устойчивые
теории происхождения нефти. Органическая и неорганическая.

С праздником!

24.04.2014
Иван Нестеров-младший: О промышленной добыче "искусственной" нефти говорить пока рано

03.08.2024 Кропачев Николай Михаилович кандидат наук 70 лет

У меня есть отличные идеи хотелось бы с тобой связаться и пообщатся есть такое желание. Я думаю мои идеи тебе понравятся и дополнят твои исследования а может быть и расширят направление поисков и цели. Успехов . здорово.

12.07.2024
Татнефть будет разрабатывать месторождение в Азербайджане

15.07.2024 Юсифов Теюб Юсиф оглы

Добрый день!
Отличный проект. Я кандидат наук, имею огромный опыт в области разработки старых месторождений. Тел: 89173700531
С уважением, Юсифов Т.Ю.

28.07.2008
В Нижневартовске задержан подозреваемый в нападении на профессора Рянского

27.04.2024 Каримова Раиса Александровна, 77 лет

Я помню статьи профессора Ф. Н. Рянского в газете Местное время,с его предвидением природных катаклизмов, что мы наблюдаем в настоящее время. Сколько бы ещё открытий последовало!
Меня до глубины души потрясла его бессмысленная гибель от рук подонка,ничтожества.

05.04.2024
Работники «Самотлорнефтегаза» приняли участие в масштабных спортивных мероприятиях НК «Роснефть»

12.04.2024 Грищенко Вера

СУПЕР! Братишка ты МОЛОДЕЦ !!!
Мы очень рады твоим достижениям в гиревом спорте!!! Ты ЛУЧШИЙ!!!

07.12.2016
Иркутской нефтяной компании требуется супервайзер по ГНКТ

06.02.2024 Никитин Юрий Александрович 55лет +79684000785

Имею опыт в соответствии с вашими требованиями к соискателю