Способ пространственной частотно-временной геоэлектроразведки (ftem-3d)

Изобретение относится к способам геофизической разведки на нефть и газ. Заявлен способ пространственной частотно-временной геофизической разведки, заключающийся в том, что в закрепленном питающем источнике, выполненном в виде заземленной линии АВ, пропускают электрический ток серией непрерывной последовательности токовых импульсов прямоугольной формы различной длительности. Наводят электромагнитное поле и регистрируют частотные и переходные характеристики геологической среды при помощи датчиков горизонтальной электрической компоненты, например приемных заземленных электрических линий MN, расположенных на регулярной сети профилей на площади исследуемого участка. Ток в питающей линии регистрируется синхронно с измерениями. Определяют частотно-временную зависимость пространственного распределения поля, несущую информацию о геоэлектрических параметрах среды, например проводимости, сопротивлении, поляризуемости. По результатам анализа геоэлектрических параметров выявляют и оконтуривают залежи полезных ископаемых. Технический результат: повышения точности измерений и эффективности выявления залежей углеводородов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к способам геофизической разведки на нефть и газ, а также к пространственной частотно-временной геоэлектроразведке с закрепленным источником в наземном и скважинно-поверхностном вариантах с измерением параметра вызванной поляризации и предназначается для повышения точности измерений и эффективности выявления залежей углеводородов.

Известен способ частотных зондирований (метод ЧЗ или дипольное индукционное зондирование), основанный на изучении компонент переменного электромагнитного поля в дальней зоне при изменяющейся частоте поля. Существенная особенность ЧЗ заключается в том, что во время зондирования разнос диполей остается неизменным, а частота меняется дискретно (или непрерывно) от высоких значений до инфранизких. Установка для зондирования состоит из питающего и измерительного диполей, разнесенных на расстояние, превышающее заданную глубину в 4 раза и более. Питающим диполем служит заземленный кабель длиной АВ или незаземленная петля, через которую пропускают переменный электрический ток. В качестве измерительного диполя при изучении электрической составляющей используют приемную линию MN, а при изучении магнитной составляющей - многовитковую незаземленную петлю или магнитоиндукционный датчик. В измерительном устройстве сигнал принимается, отфильтровывается от помех, усиливается и поступает в оперативное запоминающее устройство. На каждой фиксированной частоте измеряют ЭДС ΔV(ω), наведенную в приемном контуре q или заземленной линии MN. Одновременно измеряют амплитудное значение тока I в питающем диполе. По результатам измерений на каждой частоте вычисляют кажущееся сопротивление по формуле R(ω)=K*ΔV(ω)/I. Измерения в способе частотно-временной электроразведки отличаются тем, что выполняются на разносах в промежуточной зоне питающего источника (1<R/H<4, где R - удаление измерителя от питающего источника, Н - глубина изучаемого объекта), т.е. в области измерения изучается поле как обусловленное электромагнитной волной, распространяющейся по воздуху (возбуждение второго рода), так и распространяющееся по проводящей среде (возбуждение первого рода). За счет этого измеряемый сигнал в промежуточной зоне источника на временах, отвечающих глубине исследований, возрастает. Отличие состоит в том, что при электромагнитных зондированиях в дальней зоне изучается поле, возбужденное в земле удаленным источником - R/H>4 (преимущественно возбуждение второго рода) (Б.К.Матвеев, Электроразведка. Москва, «Недра» 1990 г., стр.115-120).

Известен способ наземной геоэлектроразведки, предусматривающий регистрацию неустановившегося поля в ближней к источнику зоне в диапазоне времен от t_min<<4·π·10^-7·S_min·H_min до t_max>4·π·10^-7·S_max·H_max, где S_min, H_min, S_max и H_max - соответственно наименьшие и наибольшие проводимости и мощности горных пород изучаемого разреза (см. патент СССР, 234544, опубл. 01.01.1969).

Известен также способ геоэлектроразведки, при котором возбуждают электромагнитное поле вертикальным магнитным диполем или горизонтальным электрическим диполем, отличающийся тем, что с целью повышения информативности и точности измеряют сигнал в промежуточной зоне источника, включая интервал времени 0.07·R²/rl≤t≤4.0·R²/rl (Н≤R≤4Н), где R - разнос установки, км, Н - глубина исследования, км; rl - среднее продольное сопротивление разреза, и по результатам измерений получают нормированные на двухслойные модели разрезов кривые r, S, характеризующие изменения параметров геоэлектрического разреза с глубиной (см. а.с. СССР №1160837, опубл. 10.04.1995).

В скважинно-поверхностной геоэлектроразведке также известны различные способы поиска и оконтуривания залежей углеводородов.

Например, известен способ скважинной геоэлектроразведки, в котором с целью повышения глубинности исследований регистрация переходного процесса производится в течение времени, меньшего 0.01 µSH, где µ - магнитная проницаемость среды, S и Н - продольная проводимость и мощность слоя среды между поверхностью среды и уровнем приемника (см. авт.св. СССР №396654, опубл. 01.01.1973).

Известен также способ скважинной геоэлектроразведки, по которому определяют направление и глубину залегания геоэлектрических неоднородностей в околоскважинном пространстве. Способ заключается в измерении электрического поля в скважине при размещении источника на поверхности Земли на радиальных профилях, расходящихся от скважины. Согласно способу измеряют в скважине на ряде глубин исследуемого горизонта электрическую компоненту поля Ez при двух удалениях источника от скважины R1=(0.3-0.5)h и R2=(3-5)h, где h - глубина исследуемого горизонта по меньшей мере по трем радиальным направлениям, расходящимся от устья скважины под равными углами, определяют средние значения величин измеренных на равных глубинах при равных удалениях R, и отношения измеренных величин к соответствующим средним величинам определяют для каждого R функцию указанных величин от глубины и по соотношению экстремальных значений этих функций определяют направление залегания геоэлектрической неоднородности, а по абсциссе точки пересечения функции для двух величин R1 и R2 определяют глубину залегания этой неоднородности, (см. авт.св. СССР №1092452, опубл. 15.05.1984).

Известны способы геоэлектроразведки методом вызванной поляризации, основанные на измерении фазовых частотных характеристик суммарного электрического поля. Недостатком этих способов является сильное влияние индукционных полей над низкоомными породами или при больших размерах полевых установок.

По способу (авт.св. СССР №324601, опубл. 01.01.1972) измеряют фазовые характеристики при взаимном положении приемной и питающей линий под острым и тупым углами, причем угол между линиями изменяют до тех пор, пока низкочастотная часть фазовой характеристики не становится зависимой от него, и по величине фазовых углов на низкой частоте судят о наличии поляризующихся объектов.

Предложенный способ основан на представлениях, что в однородном неполяризующемся полупространстве взаимный импеданс (отношение ЭДС в приемной линии к силе тока в питающей) ортогональных линий не зависит от частоты и является величиной чисто действительной, т.е. фазовый сдвиг равен нулю.

Другой способ геоэлектроразведки по методу вызванной поляризации (авт.св. СССР №392434, опубл. 01.01.1973), основанный на многочастотных амплитудно-фазовых измерениях при возбуждении поля периодической последовательностью импульсов тока прямоугольной формы отличается тем, что с целью увеличения глубинности и разрешающей способности метода начальную, искаженную влиянием электродинамического становления поля стадию каждого импульса принимаемого сигнала вырезают с разными временами отсечки, синхронно с моментами изменения направления тока в источнике поля, и по зависимости от времени отсечки амплитуды и фазы фильтрованного гармонического сигнала судят о наличии поляризационного объекта.

Закрепление питающего источника в способе FTEM-3D выбрано как наиболее рациональное, т.к. обладает существенным преимуществом при производстве частотно-временных измерений в едином цикле от закрепленного питающего диполя. Прототипом способа служит способ (см. авт.св. СССР №1117557, опубл. 07.10.1984), отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов измерений, предварительно проводят синхронные измерения сигналов компонент магнитотеллурического поля в базовой и каждой полевой точках на профиле, затем повторяют синхронные измерения сигналов компонент искусственного источника и магнитотеллурического поля, по результатам измерений методом накоплений сигналов в базовой точке выделяют сигнал, соответствующий электромагнитному полю искусственного источника, для каждого измерения на базовой точке вычитанием соответствующего указанного сигнала определяют сигналы магнитотеллурического поля, которые с учетом соответствующих магнитотеллурических коэффициентов взаимосвязи базовой и полевой точек, установленных из предварительных измерений, вычитаются из сигналов, измеренных в каждой полевой точке при повторных измерениях.

Недостатком известного способа является низкая его эффективность и высокая трудоемкость.

Заявленный способ направлен на устранение вышеперечисленных недостатков.

Технический результат достигается за счет того, что в заявленном способе пространственной частотно-временной геофизической разведки в закрепленном питающем источнике, выполненном в виде заземленной линии АВ, пропускают электрический ток серией непрерывной последовательности токовых импульсов прямоугольной формы периодом Т (сек), при этом период Т дискретно меняется в интервале периодов

2πµH_minS_min<T<2πµH_maxS_max,

где

µ - магнитная проницаемость в ваукууме или магнитная постоянная, равная 4π·10е^-7,

H_min, S_min, H_max, S_max соответственно минимальные и максимальные исследуемые глубина в метрах и проводимость в Сименсах,

наводят при этом электромагнитное поле и одновременно регистрируют его характеристики по регулярной сети профилей на исследуемом участке, в едином цикле измеряют частотные (ЧЗ) и переходные характеристики (ЗС) электромагнитного поля, на основании измерений ЧЗ и ЗС определяют частотно-временную зависимость пространственных измерений, несущую информацию о проводимости, сопротивлении, поляризуемости и других геоэлектрических параметрах среды, а по результатам анализа геоэлектрических параметров выявляют и оконтуривают залежи углеводородов.

Отличие также состоит в том, что питающий источник в виде заземленной электрической линии АВ располагают на поверхности исследуемого участка, профили приемных линий MN располагают параллельно питающей линии АВ, измеряют электрическую компоненту Ех электромагнитного поля, а также регистрируют производную вертикальной компоненты магнитного поля dBz/dt с помощью незаземленной горизонтальной рамки (петли) или индукционного датчика.

Отличие также состоит в том, что питающий источник в виде заземленной электрической линии АВ располагают вертикально в скважине, пробуренной на исследуемом участке, измеряют проекцию горизонтальной электрической радиальной компоненты Еr (полного вектора электрического поля источника) электромагнитного поля на линии профилей, при этом систему профилей располагают в области изучаемого объекта, обеспечивая плотную сеть профилей не менее 2 пог. км/км².

Отличие также состоит в том, что регистрируют горизонтальную электрическую компоненту электромагнитного поля при помощи приемных заземленных электрических линий MN, образующих регулярную сеть профилей на площади исследуемого участка, при этом длину линий MN выполняют равной шагу их размещения на поверхности.

На фиг.1 показан график слагаемых фазового параметра.

На фиг.2 показана структурная карта месторождения по данным 3-Д сейсморазведки, прогноз нефтеносности по данным электроразведки и профиль через скв. 10 до и после электроразведочных работ.

Частотно-временная пространственная высокоразрешающая электроразведка с измерением параметра вызванной поляризации (FTEM3D) объединяет в себе достоинства изучения нестационарного процесса в части высокого разрешения геоэлектрического разреза и измерения фазовых параметров гармонического поля с целью получения информации об аномалиях вызванной поляризации, непосредственно связанных с залежами углеводородов.

Технология полевых измерений строится на основе изучения пространственного распределения поля закрепленного питающего источника. Анализ характера распределения электромагнитного поля над моделью слоистого полупространства и трехмерно-неоднородных сред свидетельствует о том, что наиболее простые закономерности распределения поля по площади наблюдаются при возбуждении электромагнитного поля горизонтальной заземленной электрической линией при измерении скорости изменения электромагнитной индукции dBz/dt и напряженности электрического поля Ex.

На исследуемой площади по системе профилей, параллельных линии источника поля, измеряется электрическая компонента Ех с помощью заземленной приемной линии MN, или производная вертикальной компоненты магнитного поля dBz/dt с помощью незаземленной горизонтальной рамки (петли) или с помощью индукционного датчика. Профили разбиваются параллельно питающей линии. Максимальная длина профилей, параллельных питающей линии, ограничивается лучами, выходящими из точек заземления под углом 60 градусов относительно оси питающей линии.

По способу пространственной частотно-временной электроразведки (FTEM3D) в питающий диполь пропускается ток и одновременно выполняется регистрация процесса становления поля, частотных зондирований и процесса вызванной поляризации. На возбуждающей поле установке синхронно регистрируется токовый сигнал I(t).

Правильный выбор системы измерений в пространстве и частотно-временного диапазона измерений по способу FTEM3D позволяет получать в едином технологическом цикле из результатов полевого эксперимента информацию о строении геоэлектрического разреза на площади исследований по параметрам проводимости и поляризуемости.

Многовариантность способа достигается путем возбуждения электромагнитного поля в земле, закрепленной на участке горизонтальной (наземный вариант технологии FTEM3D) или вертикальной (скважинно-поверхностный вариант технологии FTEM3D) заземленной питающей линией, в которую подаются серии токовых импульсов прямоугольной формы различной длительности при синхронной регистрации токовых импульсов с полевыми многоканальными измерениями поля Ex, dBz/dt на площади исследований.

Способность частотно-временной высокоразрешающей электроразведки выявлять аномалии вызванной поляризации, непосредственно связанные с залежью углеводородов, обусловлена электрическими и поляризационными свойствами нефти и газа. В работе (Киселев Е.С., Ларионов Е.И., Сафонов А.С. Электрические свойства нефтегазоносных разрезов. Поисковые признаки залежей углеводородов в методах высокоразрешающей электроразведки. Москва, «Научный мир», 2007 г., стр.92-96, 109-121) рассмотрены различные точки зрения на процессы вызванной поляризации, связанные с залежами углеводородов. Рассмотрены признаки проявления нефтегазовых залежей в измеряемом сигнале электрических зондирований. По совокупности данных показано, что под действием внешнего электрического поля контур залежи углеводородов (граница раздела фаз нефть - вмещающая среда) способна поляризоваться из-за наличия в ней полярных компонент нефти и коллоидных частиц поверхностно-активных веществ (ПАВ). По данным способа FTEM3D показано, что наибольшей поляризуемостью обладает контур залежи - граница раздела фаз. Этому свойству дается физическое обоснование.

Анализ результатов расчета поля над поляризующейся средой показал, что электрическая компонента поля Ех обладает повышенной чувствительностью к частотной дисперсии проводимости среды, которую в низкочастотной асимптотике обычно называют вызванной поляризацией среды. Причем в гармонической области наиболее просто можно разделить характеристики, связанные с индукционной и поляризационной частью сигнала по фазовым параметрам поля

где η - поляризуемость; τ - постоянная времени; ω - круговая частота;

и характеризует индукционную часть сигнала;

µ=4π*10^-7 магнитная проницаемость; σ - проводимость.

В низкочастотной асимптотике фазовые параметры электрического поля φ_Eх и Δφ_Eх представляют собой сумму, слагаемые которой имеют либо индукционное, либо поляризационное происхождение. Благодаря свойству аддитивности каждое из слагаемых фазового параметра имеет свою зависимость от частоты, что позволяет разделить эффекты индукционные и поляризационные (фиг.1).

Очевидным признаком вызванной поляризации является выход низкочастотной ветви фазовой кривой на горизонтальную (или близкую к этому) асимптоту, уровень которой определяется кажущейся поляризуемостью среды.

Технология способа пространственной частотно-временной электроразведки с измерением параметра вызванной поляризации основана на измерении частотных (ЧЗ) и переходных характеристик (ЗС) среды.

Реализация способа пространственной частотно-временной геоэлектроразведки как наземной, так и скважинно-поверхностной, осуществляется с помощью цифровых электроразведочных станций. Диапазон времен регистрации переходного процесса выбирают так, чтобы он включал времена как меньшие, так и большие величины произведения магнитной проницаемости, суммарной продольной проводимости и мощности слоистой толщи.

Прототипом способа частотно-временной электроразведки с измерением параметра ВП является фазовая модификация метода ВП, в которой изучают сдвиг по фазе между измеряемым сигналом и током в генераторном устройстве или между двумя измеряемыми сигналами на разных частотах (высокой и низкой). Определение фазовых сдвигов различных компонент поля относительно тока в источнике принято называть абсолютными измерениями, а между двумя изучаемыми сигналами - относительными измерениями.

Источником первичного поля служит заземленная линия АВ, датчиком измеряемого электрического поля - заземленная приемная линия MN. Для наблюдений используют установки срединного градиента, дипольные осевую и экваториальную, ортогональные с двумя и тремя питающими электродами. Частоты выбирают так, чтобы соблюдать условия малых параметров поля |K|*r<<1, где индукционные фазовые сдвиги невелики и находятся в прямой зависимости от частоты (Б.К.Матвеев. Электроразведка. Москва, «Недра», 1990 г.).

Способ пространственной частотно-временной геоэлектроразведки (FTEM-3D) заключается в том, что на участке работ располагают закрепленный питающий источник в виде горизонтальной заземленной линии (АВ). В заземленной линии с помощью генераторной установки и специализированного коммутатора тока под управлением компьютера создают серию прямоугольных токовых импульсов разной длительности, причем токовый сигнал в питающей линии регистрируют на магнитном носителе управляющего компьютера. На участке работ по регулярной сети профилей, параллельных питающей линии (АВ), выполняют измерения электрической компоненты Ех электромагнитного поля с помощью заземленных линий, располагающихся вдоль линии профилей, длина приемных линий равна шагу измерений, а также производной вертикальной компоненты магнитного поля dBz/dt с помощью незаземленной горизонтальной рамки (петли), изготовленной из многожильного провода, или с помощью индукционного датчика.

Минимальное расстояние между питающим источником и ближним к нему профилем, обеспечивающее необходимую глубинность исследований, определяется из выражения

, при условии

Максимальный разнос определяется минимальным уровнем измеряемого сигнала (точнее, соотношением «сигнал/шум») компоненты dBz/dt, который зависит от разрешающей способности измерительной аппаратуры ΔV^а и уровня помех на площади исследований

ΔV_шум; , где n - количество накопленных сигналов при регистрации поля.

Если длину профилей ограничить лучами, выходящими из точек заземлений А и В и направленными под углом 60 градусов относительно оси питающего источника, то максимальное удаление профиля от источника определяется выражением

В выражениях (1), (2), H_max·S_max - максимальная глубина в метрах и проводимость исследуемого разреза в Сименсах; АВ - длина питающей линии в метрах; I - ток питающей линии в Амперах; q - эффективная площадь петли в м²; r - разнос установки в метрах; µ=4π·10^-7.

Технология пространственных частотно-временных измерений электромагнитного поля Ех и dBz/dt от закрепленного питающего источника с синхронной регистрацией токовых импульсов в вариантах горизонтального заземленного питающего диполя для наземных измерений и вертикального для скважинно-поверхностных измерений позволяет получить информацию о распределении проводимости и поляризуемости (параметра вызванной поляризации) среды. Это достигается за счет использования специализированных средств возбуждения и регистрации поля. Для возбуждения поля в данном методе электроразведки используются генераторные установки (ГУ), состоящие из источника тока и коммутатора тока с устройством управления.

В качестве источника тока применяются электромеханические генераторы любого типа как генераторы постоянного тока, так и генераторы переменного тока с различными основными частотами. При использовании электромеханических генераторов в состав генераторной установки входят блоки выпрямления и сглаживания тока, обычно конструктивно объединенные с блоком коммутатора тока. Коммутатор тока обеспечивает формирование в питающей линии импульсов тока прямоугольной формы, причем качество коммутации определяется длительностью и формой фронтов включения/выключения тока. Для поддержания постоянного тока в линии при изменении сопротивлений заземления коммутатор тока может содержать блок стабилизации тока, обеспечивающий автоматическую регулировку напряжения в питающей линии. Устройство управления коммутатором формирует временную диаграмму тока (так называемый дискретный свип-сигнал), обеспечивает измерение и регистрацию значений тока и напряжения в питающей линии. В качестве устройства управления используется микропроцессорное устройство или компьютер. Устройство управления также отвечает за синхронизацию работы ГУ и полевых измерений. В настоящее время для синхронизации используются радиосистемы или средства GPS для оценки точного времени. Результаты регистрации поля и токового сигнала подвергаются обработке в частотной и временной области. После выполнения фильтрации во временной области накопленный импульс на каждой частоте подвергается Фурье-преобразованию, в результате которого получают амплитуды и абсолютные фазы первой, третьей и более высоких гармоник.

Записи формы тока и сигналов градуировки подвергаются аналогичной обработке и по ее результатам вносятся поправки в амплитудные и фазовые частотные кривые, т.е. выполняется учет частотных характеристик измерительного канала и тока.

Фазовые параметры при всех видах измерений определяются путем вычитания из измеренного на точке наблюдения фазового сдвига значения фазы тока в питающей линии (ФАВ).

По результатам обработки строятся амплитудные и фазовые кривые частотного зондирования измеренных компонент поля.

Важным этапом обработки данных фазовых измерений является выделение на фазовой кривой ЧЗ той ее части, которая обусловлена влиянием поляризуемости среды.

Обработке во временной области подвергаются сигналы производной вертикальной компоненты магнитного поля (dBz/dt) и электрической компоненты (Ех), зарегистрированные по методике становления поля при возбуждении электромагнитного поля в двухполярном режиме с паузой или максимальный период свип-сигнала.

Таким образом, возбуждение поля дискретным свип-сигналом позволяет получить в едином технологическом цикле сведения о проводимости среды (кривые кажущегося сопротивления в частотной области ρω, кривые становления поля ρt и двухчастотный фазовый параметр, характеризующий в низкочастотной области поляризуемость среды).

Устройство управления коммутатором генераторной установки (ГУ) формирует временную диаграмму тока (так называемый дискретный свип-сигнал), обеспечивает измерение и регистрацию значений тока и напряжения в питающей линии. Обычно в качестве устройства управления используется микропроцессорное устройство или компьютер. Устройство управления также отвечает за синхронизацию работы ГУ и полевых измерений. В настоящее время для синхронизации используются радиосистемы или средства GPS для оценки точного времени. Результаты регистрации поля и токового сигнала подвергаются обработке в частотной и временной области. В последующем результаты обработки токового сигнала вносятся в амплитудные и фазовые частотные кривые, т.е. выполняется учет частотных характеристик измерительного канала и тока.

На участке работ регистрируют сигналы компонент поля Ex, dBz/dt при возбуждении электромагнитного поля дискретным свип-сигналом (ДСС) в соответствии с программируемой временной диаграммой тока.

Частотный диапазон ДСС выбирается таким образом, чтобы получить на всей площади информативные кривые ЧЗ и, в то же время, низкочастотные асимптоты, на которых наиболее четко проявляются эффекты ВП. Наличие низкочастотных асимптот кривых обеспечивается выполнением условия малого параметра, т.е. .

Временной интервал, в котором должна выполняться регистрация процесса становления поля, определяется геоэлектрическими условиями района исследования и удалением измерительной установки от питающего источника. Вышеуказанные условия будут соблюдены, если период Т дискретно меняется в интервале периодов

2πµH_minS_min<T<2πµH_maxS_max,

где H_min, S_min, H_max, S_max соответственно минимальные и максимальные исследуемая глубина в метрах и проводимость в Сименсах.

Таким образом, на каждом пункте измерений, по всем профилям на площади исследований, отработанной от закрепленного питающего источника, по результатам измерений будут получены: информативные кривые ЧЗ, низкочастотные асимптоты, на которых наиболее четко проявляются эффекты ВП, и процесс становления поля, временной интервал которого определяется геоэлектрическими условиями района исследования. Результаты обработки полученных данных позволяют получить распределение геоэлектрических параметров геологического разреза площади работ. Анализ распределения геоэлектрических параметров на участке работ позволяет выявить геоэлектрические аномалии (сопротивление, проводимость, поляризуемость), которые связаны с залежью углеводородов.

В качестве закрепленного питающего источника также может быть использована вертикальная заземленная линия, расположенная в скважине, пробуренной на участке исследований - скважинно-наземный вариант технологии пространственной частотно временной электроразведки (FTEM-3D).

Способ пространственной частотно-временной геоэлектроразведки в скважинно-наземном варианте заключается в том, что электромагнитное поле в Земле возбуждают вертикальной заземленной питающей линией конечных размеров, подавая серии токовых импульсов прямоугольной формы различной длительности, причем токовый сигнал в питающей линии регистрируется одновременно с полевыми измерениями на площади исследований. При этом одно заземление располагается у устья скважины, а другое - на глубине последовательно располагается над и под залежью. При выполнении скважинно-поверхностных работ используется каротажный подъемник с бронированным силовым кабелем и специальным зондом для заземления линии в скважине на заданной глубине. Для обеспечения вертикальной питающей линии в скважину с помощью спуско-подъемного механизма (стандартный каротажный подъемник) опускают на заданную глубину (над или под объект исследований) специализированный электрод (свинцовый), подключенный к опускаемому бронированному силовому или изолированному многожильному кабелю, второе заземление организуется на поверхности у устья скважины (в радиусе от устья скважины не более 15-20 м). Вертикальную питающую линию через коммутатор тока подключают к генератору. Измерения радиальной компоненты электрического поля (полного вектора электрического поля) выполняются с помощью заземленных приемных линий MN, расположенных по радиальным профилям при двух положениях погруженного электрода над и под продуктивным комплексом пород. На заданном участке работ топограф в соответствии с проектом работ разбивает линии профилей, на которых размечает положение заземлений приемных линий MN длиной, равной заданному шагу измерений (25-50 м в соответствии с проектным заданием). В закрепленных точках по профилю обустраиваются заземления из неполяризующихся электродов. По линии профиля раскладывается многожильная коса с заранее подготовленными выводами для подключения неполяризующихся электродов к измерительным каналам многоканальной станции. С помощью коммутатора тока подают серии прямоугольных токовых импульсов различной длины в вертикальную заземленную питающую линию. Перед выполнением измерений скважина должна быть подготовлена для этих работ буровой бригадой (промывка скважины и ее шаблонирование). Электромагнитное поле, возбуждаемое вертикально расположенным диполем, регистрируется на поверхности Земли по радиальным профилям, пересекающимся вблизи устья скважины, при этом плотность сети наблюдений резко падает при удалении от вертикальной заземленной питающей линии (скважины). Для обеспечения необходимой плотности сети измерений (не менее 2 пог. км на км²) на площади работ располагается регулярная система наблюдений оптимально относительно изучаемого объекта, измерительная электрическая линия MN располагается вдоль профилей, при этом измеряется поле Et проекции полного вектора Er на линию профиля. Поле Er в точке измерения (при положении линии MN по профилю измерений) определяется выражением

Er=Et /cosφ, где φ - угол между измерительной линией MN (линия профиля) и линией, соединяющей положение центра MN и положение скважины (вертикального источника в скважине), при этом фазовый угол соответствует фазовому углу полного вектора Er. Регистрацию электромагнитного поля с заданным шагом по профилям выполняют многоканальной цифровой электроразведочной станцией.

Обработка и интерпретация материалов выполняется по специализированным программам. В результате обработки и анализа данных на участке работ получают карты распределения аномалий двухчастотного фазового параметра, интервального сопротивления. По результатам анализа судят о нефтеносности геологического разреза и контуре нефтеносности.

Специализированные программы обработки и интерпретации выполняют обработку и анализ данных во временной и частотной области, включают алгоритмы статистического анализа данных, фильтрации, прямого и обратного преобразования Фурье, моделирования одномерных сред и трехмерных неоднородностей.

Таким образом, создаваемое поле по способу пространственной частотно временной геоэлектроразведки в скважинно-поверхностном варианте позволяет регистрировать частотные и переходные характеристики геологической среды (частотные зондирования и зондирования становлением поля) по регулярной сети наблюдений, оптимально расположенной относительно объекта исследований.

Площадные измерения по способу выполняют последовательно при двух положениях нижнего электрода над и под изучаемым объектом, о положении контура залежи судят по результатам анализа дифференциального фазового параметра ВП в частотной области, временным разрезам и динамическим характеристикам, непосредственно связанным с наличием углеводородов. Использование спектральных и временных характеристик поля, полученных при положении нижнего электрода В над и под залежью, позволяет более точно и уверенно определять пространственные границы искомого объекта.

Большие глубины залегания углеводородов, малые размеры залежей с эффективными мощностями не более 1% по отношению к вышележащей толще обусловили сложность поисков месторождений нефти и газа.

Закрепление питающего источника и выполнение измерений по системе профилей многоканальными цифровыми станциями обеспечивают высокую технологичность, производительность, детальность и точность полевых измерений.

Технология способа опробована на всех этапах геологоразведочных работ (региональном, поисковом, разведочном). Способ применяется в комплексе с сейсморазведкой 3Д и 2Д. Результаты прогноза нефтеносности подтверждены бурением более 100 скважин.

Возбуждение поля наземным источником применяется для оценки нефтеперспективности участка на поисковом этапе. Возбуждение поля скважинным источником или в комплексе с наземными измерениями применяется для уточнения контура нефтеносности на этапе разведки и эксплуатации месторождения.

Геологическая эффективность способа пространственной частотно-временной геоэлектроразведки подтверждена результатами производственных полевых работ в ряде регионов Российской Федерации (Удмуртия, Поволжье, Предкавказье, Западная Сибирь). Ниже приведен один из примеров применения комплекса наземной и скважинно-наземной пространственной частотно-временной электроразведки с измерением параметра вызванной поляризации на этапе разработки месторождения.

Западно-Беликовское нефтяное месторождение было открыто ОАО "Роснефть-Краснодарнефтегаз" в 2001 году скважиной №6. Продуктивной в этой скважине оказалась пачка IV чокракского возраста. В пробуренных позже скважинах 5, 4, 9 и 7 также были получены притоки нефти из чокракских песчаников.

С целью оконтуривания выявленной залежи нефти в 650 м юго-восточнее скважины 5 была заложена скважина 10 Западно-Беликовская (фиг.2). Основанием для этого положения скважины явились результаты интерпретации, выполненной ООО «Нефтегазовая производственная экспедиция» на основе сейсмостратиграфического и динамического анализов материалов сейсморазведки 3Д, обработки куба «Paradigm Jeophysical. В разрезе проектной скважины 10 прогнозировалось наличие песчаных коллекторов в пачках III и IV, но с несколько ухудшенными коллекторскими свойствами последней пачки.

С целью вскрытия ее в более благоприятных условиях ствол скважины 10 был отклонен относительно устья на 200 м в восточном направлении. Однако во вскрытом разрезе этой скважины в чокракских отложениях по двум независимым результатам обработки материалов ГИС (Шнурман Г.А, Бондаренко М.Т.) коллектора отсутствуют.

В связи с этим руководством ОАО НК "Роснефть" было принято решение дополнительно в районе скважины 10 Западно-Беликовская провести силами ООО "ГНГ" комплекс наземной и скважинно-поверхностной частотно-временной пространственной электроразведки. Перед этими работами ставилась задача выявления на территории, прилегающей к району скважины 10, возможной залежи нефти, определения ее размеров и, при положительных результатах электроразведочных работ, определение положения нового ствола этой скважины.

Положительным итогом проведенных электроразведочных работ в районе скважины 10 явилось получение по обоим параметрам (аномалии дифференциального фазового параметра и сопротивления) синхронной информации о наличии в пределах исследованной территории залежи нефти. Эта залежь прогнозируется между профилями 3-03 и 6-03, основная часть ее закартирована в районе пикетов 700-800 этих профилей.

Центральная часть залежи выделена профилями 4-03 и 5-03 и соответствует пк 850 обоих профилей. По результатам электроразведочных работ был пробурен второй ствол скважины 10, в котором был получен фонтанный приток нефти, по производительности близкий скважине 5.

1. Способ пространственной частотно-временной геоэлектроразведки, заключающийся в том, что в закрепленном питающем источнике, выполненном в виде заземленной линии АВ, пропускают электрический ток серией непрерывной последовательности токовых импульсов прямоугольной формы периодом Т (с), при этом период Т дискретно меняется в интервале периодов:
2πµH_minS_min<T<2πµH_maxS_max,
где µ - магнитная проницаемость в вакууме или магнитная постоянная, равная 4π·10^-7,
H_min, S_min, H_max, S_max - соответственно минимальные и максимальные исследуемые глубина в метрах и проводимость в Сименсах, наводят при этом электромагнитное поле и одновременно регистрируют его характеристики по регулярной сети профилей на исследуемом участке, в едином цикле измеряют частотные (ЧЗ) и переходные характеристики (ЗС) электромагнитного поля, на основании измерений ЧЗ и ЗС определяют частотно-временную зависимость пространственных измерений, несущую информацию о проводимости, сопротивлении, поляризуемости и других геоэлектрических параметрах среды, а по результатам анализа геоэлектрических параметров выявляют и оконтуривают залежи углеводородов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что питающий источник в виде заземленной электрической линии АВ располагают на поверхности исследуемого участка, профили приемных линий MN располагают параллельно питающей линии АВ, измеряют электрическую компоненту Е_х электромагнитного поля, а также регистрируют производную вертикальной компоненты магнитного поля dBz/dt с помощью незаземленной горизонтальной рамки (петли) или индукционного датчика.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что питающий источник в виде заземленной электрической линии АВ располагают вертикально в скважине, пробуренной на исследуемом участке, измеряют проекцию электрической компоненты Е_r (полного вектора электрического поля источника) электромагнитного поля на линии профилей, при этом систему профилей располагают в области изучаемого объекта, обеспечивая плотную сеть профилей не менее 2 пог. км/км².

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что регистрируют горизонтальную электрическую компоненту электромагнитного поля при помощи приемных заземленных электрических линий MN, образующих регулярную сеть профилей на площади исследуемого участка, при этом длину линий MN выполняют равной шагу их размещения на поверхности.