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 3150
+
х
Комментарии
Последние комментарии к новостям
23.01.2026
30 лет в гуще событий: Агентство нефтегазовой информации отмечает юбилей
23.01.2026 Шраго Иосиф Леонидович, 67
Поздравляю с круглой датой.
Продержаться столь долго дорогого стоит.
Можно сказать - это чудо.
Долгих лет.
15.01.2026
ЕС снизит предельную цену на российскую нефть до $44,1 за барр.
15.01.2026 Гришина Ольга
Как надоел этот ЕС, если не могут отобрать у нас наши ресурсы, то хоть нагадят, снижают стоимость,! вот и не получат ЕС по такой цене российскую нефть! Как все устроено в этом мире, какие-то там ЕСы устанавливают для России стоимость. Россия самодостаточная страна и не устанавливает для них ничего!
25.12.2025
Россия поставит в Абхазию 123 тыс. тонн бензина и дизтоплива в 2026 году
27.12.2025 Иванов Иван Матвеевич
Хотелось бы узнать цены в Абхазии на бензин и электричество, они сопоставимы с российскими?
25.12.2025
Иран прекратил поставку газа в Ирак из-за увеличения внутреннего потребления
27.12.2025 Белый Николай Семенович 64 года
Почему у нас все наоборот?
24.12.2025
Украина импортирует почти 6 млрд кубов газа по итогам 2025 года
24.12.2025 Хакимов Мирза Сад--Галиевич.
А почему до сих к ним поступает газ.
11.12.2024
Павел Завальный: Необходимо решать вопрос с частными газопроводами
23.12.2025 Смирнов Николай Иванович 55 лет
Прошел целый год и Госдума так и не решила вопрос с частными газопроводами. По -прежнему нарушаются имущественные права владельцев частых газопроводов,особенно физических лиц.В отношении их не существует федерального закона,принуждающего давать свое согласие на подключение сторонних абонентов.Только Постановление Правительства № 1547,но это не закон РФ.Это Постановление противоречит ст.35 Конституции РФ ист.1 и ст.209 Гражданского Кодекса РФ.
03.12.2025
В ЕС утвердили регламент по отказу от российского газа к 2027 году
17.12.2025 Виктор 3
К стати, по поводу Африки: это континент который по большей части состоит из пустыни, и половина стран которого неразвита. Теперь внимание для сырьевиков которые любят экспортные виды торговли:Африканские страны можно развивать практически с низкого уровня, и если в них создавать сферы спроса то для процесса развития сырья они будут потреблять больше чем вся западная европа. Интересно? если развить технологию строительства из имеющихся там материалов, то вы получите потребитея размером с половину африки!, и потребителя благодарного, а не такого как неблагодарного как ЕС.
16.12.2025
Цены на российскую нефть упали до минимума с февраля 2022 года
16.12.2025 Кипятков Добрыня Никитич 65 лет
Хорошая новость - значит и бензин должен подешеветь. В США например. бензин всегда дешевеет вслед за нефтью.
01.12.2025
ВНИГНИ предлагает создать целевой фонд воспроизводства минерально-сырьевой базы
02.12.2025 Кузьменков Станислав Григорьевич
Давайте вспомним ставки ВМСБ и поговорим об их эффективности- в Югре только за семь лет их действия (1996-2002) суммарный прирост запасов «новой» нефти (5,2 млрд. т) компенсировал добычу на 84%.
Может не будем придумывать новые термины, а обратимся к Президенту РФ с предложением восстановить ставки с теми же задачами- ГРР в пределах НРФН с конкретными задачами:
- сейсморазведка 2Д
- ПРБ на новых площадях
- тематика
01.12.2025
Индия возобновила закупки нефти у Гайаны впервые с 2021 года
01.12.2025 Мельников Владимир Георгиевич
Можно и в ЧИЛИ закупать. Это называется исполнять волю США!
