Тема: Изучение литологических комплексов осадочной толщи методами электромагнитного зондирования

Методы низкочастотного электромагнитного поля являются важнейшими при предварительных исследованиях строения осадочного чехла, им отводится особая роль в районах со сложными геолого-геофизическими условиями и большими глубинами залегания перспективных горизонтов. Обычно на этих данных в комплексе с гравиметрическими и магнитными основано обоснование детальных сейсмических исследований. Дальнейшие исследования для решения поисково-разведочных задач возможны при наличии достаточно подробных сведений о стандартном геоэлектрическом разрезе, который может быть построен на основании комплекса электроразведочных и скважинных геофизических методов.

 

Общая характеристика методов низкочастотного электромагнитного поля, используемых для исследования проводимости осадочного чехла

 

При изучении геоэлектрического строения земли с применением низкочастотных полей рассматриваются:

либо характер поведения гармонического поля - изучается частотная характеристика среды (частотная область);

либо становление электромагнитного поля во времени после выключения постоянного тока; при этом растет глубинность с увеличением времени становления поля (временная область).

Первое реализовано в методах частотного зондирования (ЧЗ) и магнитотеллурического зондирования (МТЗ). Второе в методе становления поля (ЗС).

Метод ЗСБЗ основан на изучении неустановившегося поля, обусловленного возбуждением второго рода, или процессом становления поля. Наблюдения выполняются после выключения тока вблизи источника. При выключении источника магнитного поля, расположенного над горизонтально-слоистой средой, в проводящих слоях возникают во времени вихревые и магнитные поля. Интенсивность вихревых токов в первое время будет резко неоднородной по глубине и в плане. Постепенно вихревые токи более равномерно распределяются в плане по всему проводящему слою. На достаточно поздних временах вихревые токи распределяются в плане равномерно. Время, прошедшее с момента выключения тока в генераторной установке, и возникновением вторичного поля называется временем становления поля. При этом измеряемый в приемной установке сигнал спадает до нуля, изменяясь сложным образом. Зависимость сигнала в точке наблюдения от времени становления называется кривой становления поля.

Поведение этого пространственно-однородного устанавливающего поля определяется суммарной продольной проводимостью разреза. Таким образом, осуществляется зондирование земли, в ближней зоне и результатом этого зондирования является отслеживание изменения параметров разреза (продольной проводимости) от верхних горизонтов до суммарных, обобщенных характеристик всего разреза.

Обработка данных ЗСБЗ заключается в пересчете полученных на различных временах задержки значений ЭДС в значения кажущегося сопротивления. Следует обратить внимание на то, что в отличие от остальных методов зондирования, в ЗСБ кажущееся сопротивление и сигнал связаны обратной зависимостью. Это отражает тот факт, что чем более проводящим является разрез, тем более мощные вихревые токи в нем возникают. Графики кажущегося сопротивления строятся в билогарифмическом масштабе. По оси абсцисс в методе ЗСБ принято откладывать параметр , эквивалентный параметру , принятому в частотных зондированиях.

При интерпретации данных ЗСБЗ базируются на модели горизонтально-слоистой среды. Интерпретация обычно начинается с определения обобщенных параметров разреза непосредственно по кривым кажущегося сопротивления. Далее для решения обратной задачи применяются: метод интерпретации результатов ЗСБЗ по кривым кажущейся суммарной проводимости и метод подбора параметров одномерного геоэлектрического разреза. Оценить обобщенные количественные параметры разреза (суммарную мощность до кровли проводника – H и суммарную продольную проводимость до кровли изолятора S) можно по асимптотам и по координатам минимумов.

В.А.Сидоров и В.В.Тикшаев продолжили наряду с кажущимся сопротивлением определять по измеренным значениям ЭДС еще одну трансформацию: кажущуюся продольную проводимость разреза . Кажущуюся продольная проводимость отражает суммарную продольную проводимость разреза до глубины :

,

где функция описывает изменение разреза с глубиной.

Визуальный анализ функции – кривой St (H) позволяет отождествлять с реальными геоэлектрическими комплексами. Качественный анализ углов наклона кривых S t позволяет выделить структурно-вещественные комплексы пород, которые привязываются к реальным литолого-стратиграфическим толщам путем сопоставления петрофизических свойств разреза, полученных при интерпретации материалов геофизических исследований скважин Sk, с результатами обработанных электромагнитных данных. При этом участки возрастания кривой идентифицируются с проводящими толщами (слоями). Там где кривая St/(Hτ) практически постоянна – с изоляторами (высокоомными толщами). Точки перегиба St/(Hτ) отождествляются с границами структурно-вещественных комплексов. Реализация такого подхода позволяет типизировать кривые St, разработать универсальную модель разреза, определить характерные «точки перегиба» кривых для конкретного изучаемого региона.

Как и в других видах электромагнитного зондирования, в ЗСБЗ основным способом интерпретации кривых зондирования является метод подбора, который заключается в последовательном изменении геоэлектрической модели разреза и расчете прямой задачи для нее до тех пор, пока экспериментальная и теоретическая кривые не совпадут с требуемой точностью. При этом стараются удовлетворить двум условиям: достижения минимума невязки полевой и теоретической кривых и близости модели к априорным данным о разрезе (рис. 4).