Построение контактной поверхности

В практике гравиразведочных работ на нефть и газ важное значение имеет задача построения контактной поверхности, то есть сложной субгоризонтальной поверхности раздела двух сред с разными плотностями. Для решения этой задачи необходимо иметь данные о разнице плотностей на границе раздела и хотя бы в одной точке на профиле или на площади необходимо знать глубину до границы (обычно по данным бурения). Кроме того, необходимо в поле силы тяжести выделить составляющую, связанную с влиянием этой границы. Если обозначим g(0) = Vz(0) - значение поля силы тяжести в точке, где известна глубина Н(0) по данным бурения, Vz(X) - текущие значения поля силы тяжести в точках, где необходимо определить глубину до границы Н(Х), то в первом приближении искомые глубины (рис. 2.35) в точках профиля можно определить по формуле:

Если при интерпретации имеются трансформанты гравитационного поля (чаще всего это Vzz или Vzx), можно использовать формулу Н.Р. Малкина:

(x) = 11(0) ^{VZ (x)} ~^{VZ(O) VZ (x)Vzz (x)} " ^{Vz (}°^{)Vzz (0)} (2 84)
2тгкАа %^гк^гА^г

X, км

 

Рис. 2.35. Построение контактной поверхности по данным гравиразведки

Практическое задание № 4

Рассчитать и построить графики Vz, Vzx, Vzz от антиклинальной структуры, которую можно аппроксимировать горизонтальным тонким пластом с параметрами: глубина верхней кромки 2500 м, ширина пласта 4000 м, вертикальная мощность 50 м, избыточная плотность 0,3 г/см³.

Считая, что параметры пласта неизвестны, а известна аномалия, решить обратную задачу по характерным точкам

Решить обратную задачу путем построения контактной поверхности и оценить надежность применения формул для контактной поверхности

Используя полученные формулы, смоделировать гравитационное влияние залежи нефти в своде структуры и оценить величину и амплитуду возможной аномалии от залежи. Параметры структуры и залежи согласовать с преподавателем.

Контрольные вопросы

1.Охарактеризуйте силу притяжения и ее потенциал, их связь и размерность. 2.Поясните свойства гравитационного потенциала, уравнения Лапласа и Пуассона и размерности вторых производных. 3 Поясните физический смысл вторых производных потенциала силы тяжести.

4. Охарактеризуйте силу тяжести на поверхности Земли и ее составляющие. Чем отличаются
сила притяжения и сила тяжести?

5. Что такое нормальное поле силы тяжести. Понятие геоида.

6. Нормальные значения вторых производных гравитационного потенциала и их физический
смысл.

7. Чем вызваны изменения гравитационного поля во времени. Для чего они изучаются в
гравиразведке.

8. Что такое редукции и аномалии силы тяжести. Редукция Фая.

9. Редукция Буге и ее физический смысл. Что такое смешанные аномалии?

10. Поправка за рельеф. Способы аппроксимации рельефа и методика расчета.

11. Классификация методов измерения силы тяжести.

12. Сущность маятникового способа измерения силы тяжести. Особенности маятниковых
гравиметров.

13. Сущность баллистического способа измерения силы тяжести. Особенности
баллистических гравиметров (интерферометров).

14. Струнный способ измерения силы тяжести. Особенности струнных гравиметров.

15. Общее устройство и особенности работы кварцевых астазированных гравиметров. Их
типы.

16. Что включает в себя эталонирование гравиметров. Поясните кратко суть операций.

17. Способы определения цены деления гравиметров. Чем они различаются и что в них
общее?

18. Порядок наблюдений с гравиметром при рядовой съемке и порядок обработки рейса.

19. Методика гравиметрических работ. Опорные сети (какие, как создаются и для чего
нужны).

20. Способы оценки точности опорной сети и рядовой съемки.

21. Как вычисляются аномальные значения силы тяжести? (какие поправки и для чего
вводятся).

Глава 3. МАГНИТОРАЗВЕДКА 3.1. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ

Факт существования магнитного поля на поверхности Земли известен с давних пор. Длительное время считали, что оно обусловлено внешними источниками. Предполагали, в частности, что стрелка компаса указывает на север благодаря притяжению Полярной Звезды. Поле использовали для ориентировки. Время появления компаса до настоящего времени не установлено. Считают, что компас появился в Китае между 2637 годом до нашей эры и 1100 годом нашей эры.

В конце XV века Х.Колумб во время знаменитого плавания из Европы в Америку установил, что стрелка компаса не везде устанавливается по географическому меридиану, и отклонение стрелки от направления меридиана в разных точках земной поверхности является переменным. Так было открыто магнитное склонение. В связи с этим появилась острая необходимость в определении закономерностей в изменениях склонения и составлении магнитных карт, что послужило мощным толчком к изучению поля.

В начале XVI века выяснилось, что вектор геомагнитного поля на большей части поверхности Земли негоризонтален, и угол наклона его к горизонту в разных точках тоже сильно изменяет свою величину. Стали определять и наклонение вектора.

Анализ результатов измерений склонения и наклонения в разных точках земной
поверхности привел к предположению, что источник поля находится внутри Земли.
Особенно убедительными оказались материалы исследований У.Гильберта. В конце XVI
века им была изготовлена модель Земли - шар из магнетита. Наблюдения показали, что
наклонение на поверхности модели изменяется так же, как и на поверхности Земли. У.
Гильберт дал заключение: Земля представляет собой большой магнит с полюсами,
совпадающими с географическими. Магнитное склонение же и его непостоянство он
объяснил намагниченностью материков. Если на первом этапе определяли только
ориентировку вектора геомагнитного поля, то после опытов Ш.Кулона, проведенных в 1785
году, оказалось возможным измерение относительной величины модуля

горизонтальной составляющей вектора поля. Модуль полного вектора стали определять лишь с 1839 года после того, как К.Гаусс разработал свой знаменитый абсолютный метод измерений магнитного поля.

Весьма эффективным оказался и новый разработанный К.Гауссом способ изучения геомагнитного поля. Он предложил установить и в дальнейшем использовать зависимость величины и направления вектора геомагнитного поля от координат точки наблюдений. Потенциал геомагнитного поля U в любой точке поверхности земного шара Гаусс представил как функцию координат: широты и долготы, разложенную в бесконечный ряд по шаровым функциям. В результате открылась возможность устанавливать характеристику поля в точках, где измерения не проводились, поэтому работу К.Гаусса считают началом современного этапа развития науки о земном магнетизме.

Основным путем изучения геомагнитного поля является непосредственное измерение его в разных точках. С этой целью проводятся магнитные съемки.

В настоящее время основной объем информации о характеристике геомагнитного поля получен для территорий, занятых континентами. Интенсивно проводятся съемки и на акватории Мирового океана, в воздухе и в космосе.

В течение последних десятилетий выполнены значительные по объему работы по сбору и обобщению данных о магнитном поле Земли и его вековых вариациях в глобальном масштабе. Работы были начаты в связи с проведением исследований по программе Международного геофизического года (1957-1958 гг.) и выполняются в рамках МАГА (Международной ассоциации по геомагнетизму и аэрономии). Предпринимаются попытки дать аналитическое описание поля.