RU2408036C1 - Focused current marine geoelectric prospecting method - Google Patents

Focused current marine geoelectric prospecting method Download PDF

Info

Publication number
RU2408036C1
RU2408036C1 RU2009145041/28A RU2009145041A RU2408036C1 RU 2408036 C1 RU2408036 C1 RU 2408036C1 RU 2009145041/28 A RU2009145041/28 A RU 2009145041/28A RU 2009145041 A RU2009145041 A RU 2009145041A RU 2408036 C1 RU2408036 C1 RU 2408036C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
measuring
dipole source
electric
medium
Prior art date
Application number
RU2009145041/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Екатерина Николаевна Рыхлинская (RU)
Екатерина Николаевна Рыхлинская
Софья Николаевна Давыдычева (RU)
Софья Николаевна Давыдычева
Original Assignee
Екатерина Николаевна Рыхлинская
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Екатерина Николаевна Рыхлинская filed Critical Екатерина Николаевна Рыхлинская
Priority to RU2009145041/28A priority Critical patent/RU2408036C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2408036C1 publication Critical patent/RU2408036C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: dipole source excites an electromagnetic field inside the examined medium by transmitting thereto rectangular current pulses with pauses in between. Geometric probing is carried out along the given profile during the current pulse and probing on transient process is done during the pauses. Measurements are taken using a measuring apparatus mounted on sea bed, consisting of five electrodes: a central electrode surrounded by four equidistant electrodes lying at the corners of a square, two opposite sides of which are parallel to the axis of the profile. First potential differences between the outer electrodes and the central electrode are measured. When the dipole sources passes through different points, equipotentiality of closed lines passing through the four outer electrodes of the measurement apparatus is provided, thus excluding the horizontal component of current density in each probing point, inside the area bounded by the contour of this line. The values of the measured first potential differences are used to calculate two sets of standardised interpreted electrical parametres which are not susceptible to lateral effect of three-dimensional geological irregularities lying outside the probing point. The obtained parametres are used to find the model of the medium and time sections of this model are built from electroconductivity of elements of the medium, coefficient of induced polarisation and decay time constant of the polarisation induced potential difference.
EFFECT: possibility of complete exclusion of the horizontal component of current density at the probing point and exclusion of the lateral effect, which enables finding and high-contrast delimiting of hydrocarbon accumulation in a deep sea using a relatively simple measurement electrical circuit.
4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области геофизических исследований, а более конкретно к способам морской геоэлектроразведки с использованием контролируемых искусственных источников электромагнитного поля, и предназначено для поисков и оконтуривания скоплений углеводородов (УВ) на континентальном шельфе на основе фокусировки электрического тока и раздельного определения и картирования свойственных каждому из элементов (горизонтов) толщи осадочных отложений горных пород и обладающих аномальными значениями в зонах скопления УВ следующих трех, необходимых для решения поставленной задачи, электрофизических параметров: удельной электропроводности, вызванной поляризации и постоянной времени спада разности потенциалов вызванной поляризации. В совокупности эти три электрофизические параметра позволяют отличить залежь УВ от вмещающих пород.The invention relates to the field of geophysical research, and more specifically to methods of marine geoelectrical exploration using controlled artificial sources of electromagnetic fields, and is intended for the search and contouring of hydrocarbon accumulations (HC) on the continental shelf based on the focusing of the electric current and separate determination and mapping of each element (horizons) of the thickness of sedimentary rocks and having anomalous values in the zones of hydrocarbon accumulation of the following t ex necessary for the task, the electrical parameters: conductivity, induced polarization and decay time constant of the induced polarization potential. Together, these three electrophysical parameters make it possible to distinguish a hydrocarbon reservoir from host rocks.

Способы геоэлектроразведки, в том числе и морской, с контролируемым возбуждением исследуемой среды электрическим током известны (методы сопротивлений на постоянном и переменном токе, в том числе на переходных процессах, на основе дипольно-осевой установки ABMN). Но они предназначены для определения только одного электрофизического параметра из перечисленных выше трех, а именно кажущегося электрического сопротивления, и не конкретного желаемого участка исследуемого пространства, а всего пространства, куда проникает распространяющийся по закону диффузии электрический ток источника. Этого далеко недостаточно для поисков и оконтуривания ныне предлагаемых для геологической разведки скоплений УВ, залегающих на глубине свыше 1000 м ниже уровня морского дна.Methods of geoelectrical exploration, including marine, with controlled excitation of the medium under study by electric current are known (methods of resistance on direct and alternating current, including transient processes, based on the ABMN dipole-axial installation). But they are intended to determine only one electrophysical parameter from the three listed above, namely, the apparent electrical resistance, and not the specific desired area of the investigated space, but the entire space where the source current propagating by the law of diffusion penetrates. This is far from enough for prospecting and delineating the hydrocarbon accumulations currently proposed for geological exploration, which lie at a depth of more than 1000 m below the level of the seabed.

Отметим, что согласно теории и практике геоэлектроразведки на основе дипольно-осевой установки ABMN можно выделить на глубинах в пределах около 1000 м (но не оконтурить) высококонтрастные залежи УВ (толщиной не менее 50-100 м и с электрическим сопротивлением, превышающим сопротивление окружающих пород в 50 и более раз). Но такие залежи встречаются редко и к настоящему времени в большинстве своем уже разведаны.Note that, according to the theory and practice of geoelectrical exploration based on the ABMN dipole-axial installation, high-contrast hydrocarbon deposits (with a thickness of at least 50-100 m and with an electrical resistance exceeding the resistance of surrounding rocks in 50 or more times). But such deposits are rare and to date, most of them have already been explored.

Попытки зондирования на основе дипольно-осевой установки ABMN с контролируемым возбуждением тока с целью поисков скоплений УВ за последние 90 лет многократно предпринимались в различных вариантах, но из-за их низкой эффективности для поисков скоплений УВ не нашли широкого применения. Дипольное электрическое зондирование обладает высоким разрешением на глубинах до 500 м и на практике успешно используется для поисков залегающих воды и руд, а также в инженерных изысканиях и археологии.Sounding attempts based on the ABMN dipole-axial installation with controlled excitation of current in order to search for hydrocarbon accumulations over the past 90 years have been repeatedly undertaken in various versions, but because of their low efficiency for searching for hydrocarbon accumulations, they have not been widely used. Electric dipole sensing has a high resolution at depths of up to 500 m and in practice has been successfully used to search for occurring water and ores, as well as in engineering surveys and archeology.

По результатам зондирования на основе дипольно-осевой установки ABMN с контролируемым возбуждением тока вычисляется кажущееся электрическое сопротивление ρ с помощью универсальной формулы:Based on the results of sounding, the apparent electrical resistance ρ is calculated using the universal formula based on the dipole-axis ABMN installation with controlled excitation of current:

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеWhere

I - измеряемый скачок силы тока в дипольном электрическом источнике;I is the measured current jump in a dipole electric source;

ΔU - измеряемая разность потенциалов на концах приемных электродов MN;ΔU is the measured potential difference at the ends of the receiving electrodes MN;

К - геометрический коэффициент зондирующей установки («Электроразведка», Справочник геофизика. Ред. А.Г.Тархов М.: Недра, 1980, с.237 и с.422-406) [1].K is the geometric coefficient of the sounding installation ("Electrical exploration", Handbook of geophysics. Ed. A.Tarkhov M .: Nedra, 1980, p.237 and p.422-406) [1].

При таком подходе, который применяется обычно при всех традиционных способах определения электрического сопротивления в геоэлектроразведке с контролируемым источником тока, вследствие распространения тока по закону диффузии, получают лишь суммарные сведения о всех элементах строения исследуемой среды, в которой развивается электрическое поле, так как в ней распределение в пространстве измеряемого тока I источника ничем не контролируется. И информации об этом распределении в реально существующих трехмерно-неоднородных средах нет.With this approach, which is usually used with all traditional methods for determining electrical resistance in geoelectrical prospecting with a controlled current source, due to the current distribution according to the diffusion law, only summary information on all structural elements of the medium in which the electric field develops is obtained, since the distribution in it in the space of the measured current I of the source is not controlled by anything. And there is no information about this distribution in really existing three-dimensionally inhomogeneous media.

В числе этих способов сопротивлений в морской геоэлектроразведке используется донное геометрическое зондирование низкочастотным переменным током на основе дипольно-осевой установки ABMN, названное Норвежской компанией EMGS «(SBL - sea bed logging)» (S.E.Johansen, H.E.F.Amundsen, T.Rosten, S.Ellingsrud, T.Eidesmo and A.H.Bhuyian. Subsurface hydrocarbons detected by electromagnetic sounding. First Break, 23, March 2005, 31-36) [2]. Он также известен под названием «controlled soutce electromagnetic sounding (CSEM)» или «offshore hydrocarbons mapping (OHM)».Among these resistance methods, marine geoelectrical exploration uses bottom geometrical sounding with low-frequency alternating current based on the ABMN dipole-axial installation, called by the Norwegian company EMGS "(SBL - sea bed logging)" (SEJohansen, HEFAmundsen, T. Rosten, S. Ellingsrud , T. Eidesmo and AH Bhuyian. Subsurface hydrocarbons detected by electromagnetic sounding. First Break, 23, March 2005, 31-36) [2]. It is also known as “controlled soutce electromagnetic sounding (CSEM)” or “offshore hydrocarbons mapping (OHM).”

В публикации [2] описано донное профилирование установкой SBL с разносом 6,5 км между АВ и MN через одно из крупнейших в мире морское газовое месторождение «Troll West Gas Province (TWGP)». Месторождение залегает на глубине примерно от 1070 м до 1230 м относительно поверхности морского дна и простирается по профилю от 10,5 км до 17,5 км (средняя глубина моря - 330 м). Оно отличается аномально высоким электрическим сопротивлением (250-1000 Ом·м) по сравнению с сопротивлением вмещающих пород (1-2 Ом·м) и большой толщиной - 160 м. (Отметим, что подавляющее большинство залежей УВ обладают электрическим сопротивлением, величина которого по сравнению с сопротивлением законтурных отложений отличается в пределах от пяти до тридцати раз, а их толщины находятся в пределах от нескольких метров до нескольких десятков метров.)The publication [2] described the bottom profiling of the SBL installation with a spacing of 6.5 km between AB and MN through one of the world's largest offshore gas fields, Troll West Gas Province (TWGP). The deposit lies at a depth of about 1070 m to 1230 m from the surface of the seabed and extends along the profile from 10.5 km to 17.5 km (average sea depth - 330 m). It is characterized by an abnormally high electrical resistance (250-1000 Ohm · m) compared with the resistance of the host rocks (1-2 Ohm · m) and a large thickness of 160 m. (Note that the vast majority of hydrocarbon deposits have an electrical resistance, the value of which compared with the resistance of marginal deposits, it varies from five to thirty times, and their thicknesses range from several meters to several tens of meters.)

Тем не менее, из описания [2] и приложенных к нему рисунков следует, что кривая профилирования способом SBL искажается влиянием этого геометрически крупного и высококонтрастного по электрическому сопротивлению месторождения уже на шестом километре при подходе к нему измерительной установки. А находящиеся справа от него четыре структуры между 17,5 км и 24 км задавлены его боковым влиянием, и задача определения наличия или отсутствия в них углеводородов не решается. О выделении границ контура залежей здесь говорить не приходится, так как переход от законтурной зоны до основной залежи на кривой сопротивлений (реально измеренной и теоретической) растягивается более чем на 3 км. Для такой яркой залежи УВ по ее геометрическим и электрофизическим параметрам это крайне скудная информация.Nevertheless, from the description [2] and the figures attached to it, it follows that the profiling curve by the SBL method is distorted by the influence of this geometrically large and high-resistivity field already at the sixth kilometer when the measuring installation approaches it. And the four structures to the right of it between 17.5 km and 24 km are crushed by its lateral influence, and the problem of determining the presence or absence of hydrocarbons in them is not solved. It is not necessary to speak about the separation of the boundaries of the contour of deposits, since the transition from the marginal zone to the main deposit on the resistance curve (actually measured and theoretical) stretches for more than 3 km. For such a bright hydrocarbon deposit, its geometrical and electrophysical parameters are extremely scarce information.

Кроме этого при малых глубинах моря способ CSEM (OHM, SBL) не дает даже такой скудной информации о залежи УВ.In addition, at shallow depths of the sea, the CSEM (OHM, SBL) method does not even provide such scanty information about hydrocarbon deposits.

Таким образом, способы сопротивлений, в том числе и геометрическое зондирование без фокусировки электрического тока, малопригодны для поисков и оконтуривания большинства встречающихся в геологических недрах залежей УВ на глубинах свыше 1000 м относительно уровня морского дна, по крайней мере, по трем причинам: первая - регистрируется только один из необходимых для этой цели трех электрофизических параметров исследуемой среды (кажущееся сопротивление), что далеко не всегда достаточно для выявления скоплений углеводородов в толще геологических пород; вторая - регистрируемый параметр (кажущееся сопротивление) для той же цели слишком грубый, так как им из-за отсутствия вертикальной фокусировки электрического тока регистрируется сопротивление объема всех геологических объектов исследуемой среды, в которой развивается электрическое поле источника тока, то есть результаты измерений существенно искажены влиянием боковых геологических неоднородностей; третья - не регистрируется параметр вызванной поляризации η, обладающий также наряду с электрическим сопротивлением аномальным значением в зоне скоплений УВ.Thus, the methods of resistance, including geometric sounding without focusing the electric current, are not suitable for searching and delineating the majority of hydrocarbon deposits found in the geological subsoil at depths greater than 1000 m relative to the level of the seabed, for at least three reasons: the first is recorded only one of the three electrophysical parameters of the medium under study necessary for this purpose (apparent resistance), which is far from always enough to detect accumulations of hydrocarbons in the bulk of geologists eskih species; the second is the recorded parameter (apparent resistance) for the same purpose is too coarse, because due to the lack of vertical focusing of the electric current, it records the resistance of the volume of all geological objects of the studied medium in which the electric field of the current source develops, that is, the measurement results are significantly distorted by the influence lateral geological heterogeneities; third, the parameter of induced polarization η is not recorded, which, along with electrical resistance, also has an anomalous value in the zone of hydrocarbon accumulations.

В геоэлектроразведке влияние боковых геологических неоднородностей называют боковым влиянием, которое при поисках скоплений углеводородов на глубинах их залегания свыше одного километра сказывается на результаты измерений по латерали за несколько километров от точки зондирования, и эти скопления становятся практически малозаметными.In geoelectrical exploration, the influence of lateral geological heterogeneities is called the lateral effect, which, when searching for hydrocarbon accumulations at depths of more than one kilometer, affects the measurement results laterally several kilometers from the sounding point, and these clusters become almost invisible.

Искажающее боковое влияние вызвано тем, что электрический ток в пространстве не распространяется, например, в виде акустического луча, как в сейсморазведке, а растекается по закону диффузии по направлению наименьшего электрического сопротивления. И если дипольное электрическое зондирование на малых глубинах исследований обладает высоким разрешением, то с увеличением глубины исследования, вследствие рассеяния тока источника, оно теряет это разрешение.The distorting lateral effect is caused by the fact that the electric current does not propagate in space, for example, in the form of an acoustic beam, as in seismic exploration, but spreads according to the law of diffusion in the direction of least electrical resistance. And if electric dipole sensing at shallow depths of research has a high resolution, then with increasing depth of research, due to the scattering of the source current, it loses this resolution.

Морское ДЭЗ из-за низкого электрического сопротивления морской воды можно сравнить с каротажным зондированием градиент-зондами AMN в условиях заполнения скважины соленым буровым раствором. В заполненных соленым раствором скважинах промысловые геофизики отказались от такого зондирования более пятидесяти лет тому назад, а удельное электрическое сопротивление пластов горных пород определяют при помощи основанного на принципе радиальной фокусировки тока бокового каротажа (Laterolog. Doll H.G.).Due to the low electrical resistance of seawater, a marine DEZ can be compared to logging by AMN gradient probes in conditions of filling a well with saline drilling mud. In salt-filled wells, field geophysicists abandoned such sounding more than fifty years ago, and the electrical resistivity of rock formations is determined using lateral logging based on the principle of radial focusing (Laterolog. Doll H.G.).

Задача морской электроразведки состоит в том, чтобы определить наличие углеводородов в традиционно встречающихся сейсмических структурах, которые при наличии в них УВ отличаются по электрическому сопротивлению от окружающих их пород не более чем в 20-30 раз. Таких структур в сотни раз больше, чем структур типа TWGP. Например, все месторождения УВ в Западной Сибири, в Обской губе и на шельфе Карского моря, в том числе и крупнейшие по своим геометрическим размерам, отличаются по электрическому сопротивлению от вмещающих пород по каротажным данным всего лишь в пределах от трех до тридцати раз. И если после проведения сейсморазведочных исследований такие структуры, как TWGP в Норвежском море, не нуждаются в дополнительной проверке их на наличие углеводородов, то из-за высокой стоимости морского бурения большинство структур без проверки на наличие в них углеводородов разбуривать рискованно. Так, например, Established UK oil and gas consultancy Hannon Westwood (см. «Upstream boom likely to frustrate North Sea investment opportunities». First Break, 25 Januar 2007, стр.22-24) не рекомендует вкладывать инвестиции в бурение оставшихся неразбуренными средних и малых сейсмических структур в Северном море, так как успешность бурения в настоящее время на этих структурах составляет всего лишь около 20% (одна удачная скважина из пяти пробуренных).The task of marine electrical exploration is to determine the presence of hydrocarbons in traditionally encountered seismic structures, which, in the presence of hydrocarbons in them, differ in electrical resistance from the rocks surrounding them no more than 20-30 times. Such structures are hundreds of times larger than structures of the TWGP type. For example, all hydrocarbon deposits in Western Siberia, in the Gulf of Ob and on the shelf of the Kara Sea, including the largest in their geometrical sizes, differ in electrical resistance from the host rocks according to logging data only within three to thirty times. And if, after conducting seismic surveys, structures such as TWGP in the Norwegian Sea do not need to be additionally checked for hydrocarbons, due to the high cost of offshore drilling, it is risky to drill most structures without checking for hydrocarbons. For example, Established UK oil and gas consultancy Hannon Westwood (see “Upstream boom likely to frustrate North Sea investment opportunities.” First Break, 25 Januar 2007, pp. 22-24) does not recommend investing in drilling the remaining undrilled averages and small seismic structures in the North Sea, since the success of drilling at present at these structures is only about 20% (one successful out of five drilled wells).

Неблагоприятная для сейсморазведки ситуация сложилась и на Сахалинском шельфе. Там на выявленных сейсморазведкой крупных структурах Западно-Шмидтовского блока («Сахалин-4») компанией British Petroleum пробурено две разведочные скважины по данным прессы стоимостью в $103 миллиона, в которых углеводородов не обнаружено (см. газета «Ведомости» от 06.03.2008). Также оказалась сухой скважина, пробуренная на одной из крупнейших по геометрическим размерам Адмиралтейской структуре в Баренцевом море (см. Обметко В.В. и др. Перспективы нефтегазоносности Адмиралтейского мегавала. Международная конференция «Нефть и газ Арктического шельфа - 2008». Мурманск. 12-14 ноября 2008 г.). Это связано с тем, что скопления углеводородов не всегда контролируются только структурным фактором.An unfavorable situation for seismic exploration has developed on the Sakhalin shelf. There, British Petroleum drilled two exploration wells in large areas of the West Schmidt block (Sakhalin-4) identified by seismic exploration according to press reports worth $ 103 million in which no hydrocarbons were found (see the Vedomosti newspaper dated 06.03.2008). It also turned out to be a dry well drilled at one of the largest geometrical dimensions of the Admiralty structure in the Barents Sea (see Obmetko V.V. et al. Prospects for the oil and gas potential of the Admiralty megaval. International Conference “Oil and Gas of the Arctic Shelf - 2008”. Murmansk. 12- November 14, 2008). This is due to the fact that hydrocarbon accumulations are not always controlled only by a structural factor.

Известен способ морской геоэлектроразведки с фокусировкой электрического тока, который благодаря поддержанию равенства нулю первой осевой или ортогональной разности электрических потенциалов в находящейся в морском слое измерительной точке зондирования и определению нескольких электрофизических параметров элементов геологической среды мало подвержен влиянию боковых неоднородностей и с вполне достаточной степенью вероятности позволяет определять наличие углеводородов в выявленных сейсморазведочными исследованиями структурах и их оконтуривать (Рыхлинский Н.И., Давыдычева С.Н., Лисин А.С. "Способ морской геоэлектроразведки с фокусировкой электрического тока". Патент РФ №2884555 от 01 июня 2005 г., Бюл. №27, 2006) [3].There is a known method of marine geoelectrical exploration with focusing of electric current, which, due to maintaining the zero axial or orthogonal difference of electric potentials at the sensing measuring point located in the sea layer and determining several electrophysical parameters of the elements of the geological environment, is little affected by lateral inhomogeneities and with a fairly sufficient degree of probability allows us to the presence of hydrocarbons in the structures identified by seismic surveys and outline them (Rykhlinsky NI, Davydycheva SN, Lisin AS "Method of marine geoelectrical exploration with focusing electric current." RF patent No. 2884555 dated June 01, 2005, Bull. No. 27, 2006) [ 3].

Недостатком этого способа является то, что им осуществляется неполная вертикальная фокусировка тока: в первом его варианте исключается в точке зондирования только ортогональная горизонтальная составляющая плотности тока, а во втором - только осевая горизонтальная составляющая плотности тока.The disadvantage of this method is that it implements an incomplete vertical focusing of the current: in the first version, only the orthogonal horizontal component of the current density is excluded at the sensing point, and in the second only the axial horizontal component of the current density is excluded.

Известен способ морской геоэлектроразведки с круговой фокусировкой электрического тока (Рыхлинская Е.Н. "Способ морской геоэлектроразведки с фокусировкой электрического тока (варианты)". Патент РФ №2351958 от 12 ноября 2007 г., Бюл. №10, 2009) [4]. Этот способ хотя и исключает горизонтальную компоненту плотности электрического тока jxy, но он предназначен для решения других не менее важных задач. Он в силу специальной конструкции измерительных датчиков позволяет измерять только изменение электрических параметров геологического разреза вдоль измерительного профиля, что важно для точного определения границ контура залежей УВ. Тем не менее, в нем не заявлено, что токовый электрический диполь может размещаться на поверхности моря. Кроме этого для его осуществления требуется относительно сложная электрическая схема измерителя.A known method of marine geoelectrical exploration with circular focusing of electric current (EN Rykhlinskaya "Method of marine geoelectrical exploration with focusing electric current (options)." RF Patent No. 2351958 of November 12, 2007, Bull. No. 10, 2009) [4]. Although this method eliminates the horizontal component of the electric current density j xy , it is designed to solve other equally important problems. Due to the special design of the measuring sensors, it allows you to measure only the change in the electrical parameters of the geological section along the measuring profile, which is important for accurately determining the boundaries of the contour of hydrocarbon deposits. However, it does not state that a current electric dipole can be placed on the surface of the sea. In addition, its implementation requires a relatively complex electrical circuit of the meter.

В предложенном способе при сравнительно простой электрической схеме измерителя решается задача обнаружения и оконтуривания с четко выраженной границей контура нефтегазовых залежей на континентальном шельфе как на больших и малых глубинах моря, так и на больших глубинах залегания этих залежей.In the proposed method, with a relatively simple electrical circuit of the meter, the problem of detection and contouring with a clearly defined boundary of the contour of oil and gas deposits on the continental shelf both at large and shallow depths of the sea, and at great depths of these deposits is solved.

Технический результат, позволяющий решать данную задачу, заключается в возможности полного исключения в точке зондирования горизонтальной составляющей плотности тока jxy как ортогональной jy, так и осевой jx, что полностью исключает боковое влияние и по этой причине дает возможность при больших глубинах моря, по крайней мере до четырех километров, находить и с высокой контрастностью оконтуривать скопления углеводородов в толще геологической среды.The technical result that allows us to solve this problem lies in the possibility of completely eliminating at the sensing point the horizontal component of the current density j xy both orthogonal j y and axial j x , which completely eliminates lateral influence and for this reason makes it possible at large depths of the sea, at least four kilometers, to find and with high contrast contour hydrocarbon accumulations in the thickness of the geological environment.

Этот технический результат достигается тем, что в способе морской геоэлектроразведки, при котором возбуждают электромагнитное поле в толще исследуемой среды, пропуская через нее периодические прямоугольные импульсы тока с паузами после каждого из них при помощи горизонтальных дипольных электрических источников; в каждой точке зондирования в период импульса тока и на протяжении каждой паузы после выключения тока измеряют с постоянным интервалом времени Δt последовательность мгновенных значений первых разностей электрических потенциалов прямого поля и поля переходных процессов, при этом обеспечивают условие равенства нулю результирующих первых разностей электрических потенциалов между внешними измерительными электродами; формируют интерпретируемые параметры и, используя их и дифференциальное уравнение математической физики для напряженности электрического поля дипольного источника в электрохимически поляризующейся проводящей средеThis technical result is achieved by the fact that in the method of marine geoelectrical exploration, in which an electromagnetic field is excited in the thickness of the medium under study, passing through it periodic rectangular current pulses with pauses after each of them using horizontal dipole electric sources; at each sensing point during the period of the current pulse and during each pause after turning off the current, a sequence of instantaneous values of the first differences of the electric potentials of the direct field and the field of transients is measured with a constant time interval Δt, while ensuring that the resulting first differences of the electric potentials between the external measuring electrodes form interpretable parameters and, using them and the differential equation of mathematical physics for the electric field strength of a dipole source in an electrochemically polarizable conducting medium

Figure 00000002
Figure 00000002

гдеWhere

∇× - оператор rot;∇ × is the operator rot;

Figure 00000003
- напряженность электрического поля дипольного источника, выраженная в уравнении для случая гармонического изменения величины электрического поля по времени, V/m;
Figure 00000003
- the electric field strength of the dipole source, expressed in the equation for the case of a harmonic change in the magnitude of the electric field over time, V / m;

µ - магнитная проницаемость - величина, постоянная для немагнитных сред, к числу которых относятся осадочные геологические породы, и равна 4π·10-7 Гн/м;µ - magnetic permeability - a constant for non-magnetic environments, which include sedimentary geological rocks, and is equal to 4π · 10 -7 GN / m;

σ(iωσoητ) - частотно-зависимая электропроводность элементов среды,σ (iωσ o ητ) is the frequency-dependent conductivity of the elements of the medium,

σo - электропроводность элементов среды без учета влияния вызванной поляризации, S/m,σ o - the electrical conductivity of the elements of the medium without taking into account the effect of the induced polarization, S / m,

η - коэффициент их вызванной поляризации,η is the coefficient of their induced polarization,

τ - постоянная времени спада разности потенциалов вызванной поляризации;τ is the decay time constant of the potential difference caused by polarization;

решают математическую обратную задачу, определяя присущие каждому элементу среды три электрофизических параметра: удельную электропроводность σо, вызванную поляризацию η и постоянную времени спада разности потенциалов вызванной поляризации τ;solve the mathematical inverse problem by determining three electrophysical parameters inherent in each element of the medium: electrical conductivity σ о , induced polarization η and decay time constant of the potential difference caused by polarization τ;

и строят три временных разреза по этим параметрам;and build three time sections according to these parameters;

согласно изобретению прокладывают на дне моря измерительный профиль, который проходит через зафиксированные на морском дне измерительные установки, каждая из которых состоит из пяти электродов: центрального и расположенных равноудаленно вокруг него четырех по вершинам квадрата, две противоположные стороны которого параллельны оси профиля;according to the invention, a measuring profile is laid at the bottom of the sea, which passes through measuring devices fixed on the bottom of the sea, each of which consists of five electrodes: a central one and four equally spaced around it along the vertices of a square, two opposite sides of which are parallel to the axis of the profile;

в пределах каждого периода «импульс-пауза» проводят геометрическое зондирование при включенном токе и зондирование на переходных процессах на протяжении паузы после выключения тока, измеряя первые разности электрических потенциалов между каждым из четырех внешних электродов измерительной установки и центральным;within each pulse-pause period, geometric sounding is carried out with the current switched on and sounding on transients during the pause after turning off the current, measuring the first electric potential differences between each of the four external electrodes of the measuring unit and the central one;

при этом измерения в каждой фиксированной на измерительном профиле измерительной установке осуществляют при прохождении горизонтального дипольного источника по токовому профилю, проложенному параллельно измерительному и сдвинутому относительно него в плане в ортогональном направлении по оси у на расстояние (у=-b) и по высоте на толщину h водного слоя, посылая токовые импульсы в исследуемую среду при всех положениях дипольного источника от точки с координатами [(x=-L), (y=-b), (z=+h)] до точки с координатами [(x=+L), (y=-b), (z=+h)], затем дипольный источник разворачивают и переводят на другой параллельный токовый профиль, проложенный и сдвинутый в плане относительно измерительного в противоположную сторону по оси у на расстояние (у=+b) и по высоте на толщину h, и продолжают измерение при его движении в обратном направлении от точки с координатами [(x=+L), (y=+b), (z=+h)] до точки с координатами [(x=-L), (y=+b), (z=+h)],in this case, measurements in each measuring installation fixed on the measuring profile are carried out while passing a horizontal dipole source along the current profile laid parallel to the measuring and shifted relative to it in the plan in the orthogonal direction along the y axis by a distance (y = -b) and height by thickness h water layer, sending current pulses to the medium under study at all positions of the dipole source from the point with coordinates [(x = -L), (y = -b), (z = + h)] to the point with coordinates [(x = + L ), (y = -b), (z = + h)], then the dipole source deploy and transfer to another parallel current profile, laid and shifted in plan relative to the measuring one in the opposite direction along the y axis by a distance (y = + b) and height by thickness h, and continue to measure when it moves in the opposite direction from the point with coordinates [(x = + L), (y = + b), (z = + h)] to the point with coordinates [(x = -L), (y = + b), (z = + h)],

используя измеренные значения первых разностей электрических потенциалов, определяют два независимых от силы тока источника и горизонтальной компоненты плотности тока (jx=0 и jy=о) в точке зондирования интерпретируемых параметра - один Rz(to) на основе геометрического зондирования при всех положениях дипольного источника, вычисляемый по формуле:using the measured values of the first differences of electric potentials, two sources independent of the current strength and the horizontal component of the current density (j x = 0 and j y = o) are determined at the sensing point of the interpreted parameter - one R z (t o ) based on geometric sensing for all the positions of the dipole source, calculated by the formula:

Rz(to)=[ΔUM1N(IB1A1, to)-ΔUM3N(IB1A1, to)]:R z (t o ) = [ΔU M1N (I B1A1 , t o ) -ΔU M3N (I B1A1 , t o )]:

:{[ΔUM1N(IB1A1, to)+ΔUM2N(IB1A1, to)+ΔUM3N(IB1A1, to)+ΔUM4N(IB1A1, to)]+k1(to)·[ΔUM1N(IA2B2, to)+ΔUM2N(IA2B2, to)+ΔUM3N(IA2B2, to)+ΔUM4N(IA2B2, to)]+k2(to)·[ΔUM1N(IA3B3, to)+ΔUM2N(IA3B3, to)+ΔUM3N(IA3B3, to)+ΔUM4N(IA3B3, to)]+k3(to)·[ΔUM1N(IB4A4, to)+ΔUM2N(IB4A4, to)+ΔUM3N(IB4A4, to)+ΔUM4N(IB4A4, to)]},: {[ΔU M1N (I B1A1 , t o ) + ΔU M2N (I B1A1 , t o ) + ΔU M3N (I B1A1 , t o ) + ΔU M4N (I B1A1 , t o )] + k 1 (t o ) · [ΔU M1N (I A2B2 , t o ) + ΔU M2N (I A2B2 , t o ) + ΔU M3N (I A2B2 , t o ) + ΔU M4N (I A2B2 , t o )] + k 2 (t o ) · [ΔU M1N (I A3B3 , t o ) + ΔU M2N (I A3B3 , t o ) + ΔU M3N (I A3B3 , t o ) + ΔU M4N (I A3B3 , t o )] + k 3 (t o ) · [ ΔU M1N (I B4A4 , t o ) + ΔU M2N (I B4A4 , t o ) + ΔU M3N (I B4A4 , t o ) + ΔU M4N (I B4A4 , t o )]},

и другой Rz(ti) на основе зондирования на переходных процессах при четырех, выбранных методом итераций, наиболее информативных разносах с координатами дипольного источника [(х=-a), (y=-b), (z=+h)], [(х=+а), (у=-b), (z=+h)], [(x=+a), (y=+b), (z=+h)] и [(х=-а), (у=+b), (z=+h)] из всех прозондированных, вычисляемый по формуле:and another R z (t i ) based on sensing on transients for four, selected by the iteration method, the most informative distances with the coordinates of the dipole source [(x = -a), (y = -b), (z = + h)] , [(x = + a), (y = -b), (z = + h)], [(x = + a), (y = + b), (z = + h)] and [(x = -a), (y = + b), (z = + h)] of all probed, calculated by the formula:

Rz(ti)=[ΔUM1N(IB1A1, ti)-ΔUM3N(IB1A1, ti)]:R z (ti) = [ΔU M1N (I B1A1 , ti) -ΔU M3N (I B1A1 , ti)]:

:{[ΔUM1N(IB1A1, ti)+ΔUM2N(IB1A1, ti)+ΔUM3N(IB1A1, ti)+ΔUM4N(IB1A1, ti)]+k1(ti)·[ΔUM1N(IA2B2, ti)+ΔUM2N(IA2B2, ti)+ΔUM3N(IA2B2, ti)+ΔUM4N(IA2B2, ti)]+k2(ti)·[ΔUM1N(IA3B3, ti)+ΔUM2N(IA3B3, ti)+ΔUM3N(IA3B3, ti)+ΔUM4N(IA3B3, ti)]+k3(ti)·[ΔUM1N(IB4A4, ti)+ΔUM2N(IB4A4, ti)+ΔUM3N(IB4A4, ti)+ΔUM4N(IB4A4, ti)]},: {[ΔU M1N (I B1A1 , ti) + ΔU M2N (I B1A1 , ti) + ΔU M3N (I B1A1 , ti) + ΔU M4N (I B1A1 , ti)] + k 1 (ti) · [ΔU M1N ( I A2B2 , ti) + ΔU M2N (I A2B2 , ti) + ΔU M3N (I A2B2 , ti) + ΔU M4N (I A2B2 , ti)] + k 2 (ti) · [ΔU M1N (I A3B3 , ti) + ΔU M2N (I A3B3 , ti) + ΔU M3N (I A3B3 , ti) + ΔU M4N (I A3B3 , ti)] + k 3 (ti) · [ΔU M1N (I B4A4 , ti) + ΔU M2N (I B4A4 , ti) + ΔU M3N (I B4A4 , ti) + ΔU M4N (I B4A4 , ti)]},

гдеWhere

k1(to), k2(to), k3(to) - коэффициенты фокусировки при геометрическом зондировании, обеспечивающие эквипотенциальность замкнутой линии, проходящей через четыре внешних электрода измерительной установки, и, тем самым, исключение внутри области, ограниченной контуром этой линии, горизонтальной составляющей плотности тока jxy в каждой точке зондирования на всех геометрических разносах в период импульса тока, которые определяют из системы трех уравнений:k 1 (t o ), k 2 (t o ), k 3 (t o ) are the focusing coefficients for geometric sensing, ensuring the equipotentiality of the closed line passing through the four external electrodes of the measuring setup, and, thus, the exception inside the region bounded the contour of this line, the horizontal component of the current density j xy at each sensing point on all geometrical spacings during the current pulse, which are determined from the system of three equations:

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

Figure 00000005
,
Figure 00000005
,

Figure 00000006
,
Figure 00000006
,

k1(ti), k2(ti), k3(ti) - коэффициенты фокусировки при зондировании на переходных процессах в каждой точке зондирования в паузе тока на всех временах переходных процессов, определяемые из системы трех уравнений и обеспечивающие эквипотенциальность замкнутой линии, проходящей через четыре внешних электрода измерительной установки:k 1 (ti), k 2 (ti), k 3 (ti) are the focusing coefficients for transient sensing at each sensing point in the current pause at all transient times, determined from the system of three equations and ensuring the equipotentiality of the closed line passing through four external electrodes of the measuring unit:

Figure 00000007
,
Figure 00000007
,

Figure 00000008
,
Figure 00000008
,

Figure 00000009
,
Figure 00000009
,

t0 - момент времени при пропускании токового импульса, когда электрическое поле переходных процессов не отличается от своего установившегося значения, соответствующего постоянному току;t 0 is the moment in time when the current pulse is transmitted, when the electric field of the transient processes does not differ from its steady-state value corresponding to direct current;

ti - моменты времени, при которых измеряют сигналы переходных процессов через равные интервалы времени Δt на протяжении всей паузы после выключения тока;t i - time points at which transient signals are measured at equal time intervals Δt throughout the entire pause after turning off the current;

ΔUM1N(IB1A1, to), ΔUM2N(IB1A1, to), ΔUM3N(IB1A1, to), ΔUM4N(IB1A1, to),ΔU M1N (I B1A1 , to), ΔU M2N (I B1A1 , to), ΔU M3N (I B1A1 , to), ΔU M4N (I B1A1 , to),

ΔUM1N(IA2B2, to), ΔUM2N(IA2B2, to), ΔUM3N(IA2B2, to), ΔUM4N(IA2B2, to),ΔU M1N (I A2B2 , to), ΔU M2N (I A2B2 , to), ΔU M3N (I A2B2 , to), ΔU M4N (I A2B2 , to),

ΔUM1N(IA3B3, to), ΔUM2N(IA3B3, to), ΔUM3N(IA3B3, to), ΔUM4N(IA3B3, to),ΔU M1N (I A3B3 , to), ΔU M2N (I A3B3 , to), ΔU M3N (I A3B3 , to), ΔU M4N (I A3B3 , to),

ΔUM1N(IB4A4, to), ΔUM2N(IB4A4, to), ΔUM3N(IB4A4, to), ΔUM4N(IB4A4, to)ΔU M1N (I B4A4 , to), ΔU M2N (I B4A4 , to), ΔU M3N (I B4A4 , to), ΔU M4N (I B4A4 , to)

- мгновенные значения первых разностей электрических потенциалов между каждым из четырех внешних электродов М1М2М3М4 измерительной установки и центральным N, измеренные при времени tо пропускания тока в дипольном источнике при его прохождении по обоим токовым профилям через равноудаленные от центрального электрода N измерительной установки четыре точки соответственно с координатами [-х, (y=-b), (z=+h)], [+x, (y=-b), (z=+h)], [+х, (у=+b), (z=+h) и [-х, (у=+b), (z=+h)];- instantaneous values of the first differences of electric potentials between each of the four external electrodes M 1 M 2 M 3 M 4 of the measuring unit and the central N, measured at a time t about the transmission of current in a dipole source as it passes through both current profiles through equidistant from the central electrode N four points respectively with coordinates [-x, (y = -b), (z = + h)], [+ x, (y = -b), (z = + h)], [+ x, ( y = + b), (z = + h) and [-x, (y = + b), (z = + h)];

ΔUM1N(IB1A1, ti), ΔUM2N(IB1A1, ti), ΔUM3N(IB1A1, ti), ΔUM4N(IB1A1, ti),ΔU M1N (I B1A1 , ti), ΔU M2N (I B1A1 , ti), ΔU M3N (I B1A1 , ti), ΔU M4N (I B1A1 , ti),

ΔUM1N(IA2B2, ti), ΔUM2N(IA2B2, ti), ΔUM3N(IA2B2, ti), ΔUM4N(IA2B2, ti),ΔU M1N (I A2B2 , ti), ΔU M2N (I A2B2 , ti), ΔU M3N (I A2B2 , ti), ΔU M4N (I A2B2 , ti),

ΔUM1N(IA3B3, ti), ΔUM2N(IA3B3, ti), ΔUM3N(IA3B3, ti), ΔUM4N(IA3B3, ti),ΔU M1N (I A3B3 , ti), ΔU M2N (I A3B3 , ti), ΔU M3N (I A3B3 , ti), ΔU M4N (I A3B3 , ti),

ΔUM1N(IB4A4, ti), ΔUM2N(IB4A4, ti), ΔUM3N(IB4A4, ti), ΔUM4N(IB4A4, ti)ΔU M1N (I B4A4 , ti), ΔU M2N (I B4A4 , ti), ΔU M3N (I B4A4 , ti), ΔU M4N (I B4A4 , ti)

- мгновенные значения первых разностей электрических потенциалов между каждым из четырех внешних электродов М1М2М3М4 измерительной установки и центральным N, измеренные при времени ti переходных процессов в паузе тока в дипольном источнике при его прохождении по обоим токовым профилям через равноудаленные от центрального электрода N измерительной установки четыре точки соответственно с координатами [(x=-a), (y=-b), (z=+h)], [(x=+a), (y=-b), (z=+h)], [(х=+а), (y=+b), (z=+h)] и [(x=-a), (y=+b), (z=+h)].- instantaneous values of the first differences of electric potentials between each of the four external electrodes M 1 M 2 M 3 M 4 of the measuring unit and the central N, measured at a time t i of transients in a pause of the current in the dipole source when it passes through both current profiles through equidistant from the central electrode N of the measuring setup four points, respectively, with the coordinates [(x = -a), (y = -b), (z = + h)], [(x = + a), (y = -b), (z = + h)], [(x = + a), (y = + b), (z = + h)] and [(x = -a), (y = + b), (z = + h) ].

Также технический результат достигается тем, что в способе морской геоэлектроразведки согласно изобретению токовые профили для прохождения горизонтального дипольного источника прокладывают на заданной глубине моря или на дневной поверхности моря.The technical result is also achieved by the fact that in the method of marine geoelectrical exploration according to the invention, current profiles for passing a horizontal dipole source are laid at a given depth of the sea or on the day surface of the sea.

Также технический результат достигается тем, что в способе морской геоэлектроразведки согласно изобретению расстояние L равно шести километрам и более, расстояния а и b равны одному километру и более, глубина погружения h дипольного источника устанавливается в пределах от двадцати метров выше уровня морского дна до дневной поверхности.The technical result is also achieved by the fact that in the method of marine geoelectrical exploration according to the invention, the distance L is six kilometers or more, the distances a and b are one kilometer or more, the immersion depth h of the dipole source is set within twenty meters above the level of the seabed to the day surface.

Также технический результат достигается тем, что в способе морской геоэлектроразведки согласно изобретению измерительные установки размещают на измерительном профиле с равным шагом в 200÷1000 метров.The technical result is also achieved by the fact that in the method of marine geoelectrical exploration according to the invention, the measuring units are placed on the measuring profile with an equal step of 200 ÷ 1000 meters.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 дана блок-схема устройства для реализации предложенного способа.Figure 1 is a block diagram of a device for implementing the proposed method.

На фиг.2 дана схема расположения в плане на морском дне группы измерительных установок на измерительном профиле зондирования и два профиля, параллельных измерительному, вдоль которых перемещают дипольный источник в толще водного слоя моря выше морского дна на расстояние h или по дневной поверхности моря.Figure 2 shows the arrangement in the plan on the seafloor of the group of measuring installations on the measuring profile of sounding and two profiles parallel to the measuring along which the dipole source is moved in the thickness of the water layer of the sea above the seabed at a distance h or along the sea surface.

На фиг.3 дана схема движения дипольного источника по первому из двух параллельных профилей относительно измерительного.Figure 3 is a diagram of the movement of the dipole source along the first of two parallel profiles relative to the measuring one.

На фиг.4 дана схема движения дипольного источника по второму параллельному профилю относительно измерительного.Figure 4 is a diagram of the movement of the dipole source along the second parallel profile relative to the measuring one.

На фиг.5 показана форма электрического поля с фокусировкой электрического тока в направлении вертикальной координаты Z путем поддержания равенства нулю первых разностей электрических потенциалов между каждой парой внешних измерительных электродов от результирующего действия четырех равноудаленных от центрального электрода N измерительной установки дипольных источников. При равенстве нулю разностей электрических потенциалов между четырьмя внешними электродами M1M2M3M4 токи от четырех токовых источников АВ, проникшие внутрь образованного этими электродами квадрата, фокусируются и в дальнейшем могут распространяться только в вертикальном направлении вдоль координаты Z. Кроме этого вертикальное направление электрического тока при условии его фокусировки поддерживается на основе изопериметрической вариации согласно функции Лагранжа (принцип наименьшего действия) (Ландау Л.В., Лифшиц Е.М. Теория поля. 2 изд. М. - Л. 1948). В плоскости M1M2M3M4 N потенциал электрического поля приобретает форму эллипсоида вращения с минимумом в точке N.Figure 5 shows the shape of the electric field with the focus of the electric current in the direction of the vertical coordinate Z by maintaining equal to zero the first differences of electric potentials between each pair of external measuring electrodes from the resultant action of four equidistant dipole sources from the central electrode N of the measuring device. If the differences in electric potentials between the four external electrodes M 1 M 2 M 3 M 4 are equal to zero, the currents from four current sources AB, penetrating into the square formed by these electrodes, are focused and can only propagate in the vertical direction along the Z coordinate. In addition, the vertical direction electric current, provided that it is focused, is supported on the basis of isoperimetric variation according to the Lagrange function (principle of least action) (Landau L.V., Lifshits E.M. Field Theory. 2 rear M -. L. 1948). In the plane M 1 M 2 M 3 M 4 N, the electric field potential takes the form of an ellipsoid of revolution with a minimum at point N.

На фиг.6 показаны формы одиночных импульсов в функции времени t: а) - форма одиночного прямоугольного импульса тока I в цепи дипольного источника АВ; б) - форма импульсов первой и второй разностей электрических потенциалов.Figure 6 shows the shapes of single pulses as a function of time t: a) the shape of a single rectangular pulse of current I in the circuit of the dipole source AB; b) - the shape of the pulses of the first and second differences of electric potentials.

Устройство для осуществления способа (фиг.1) содержит измерительную установку для измерения первых разностей электрических потенциалов. Эта установка расположена на измерительном профиле - 1, проложенном по морскому дну.A device for implementing the method (figure 1) contains a measuring device for measuring the first differences of electric potentials. This installation is located on the measuring profile - 1, laid along the seabed.

Здесь 2 - N, 3 - M1, 4 - M2, 5 - М3, 6 - М4 - электроды измерительной установки: внешние M1M2M3M4 и центральный N (таких измерительных пятиэлектродных датчиков на измерительном профиле 1 может быть расставлено любое количество (фиг.2)); 7 - измеритель для измерения первой разности потенциалов электрического поля ΔUM1N между внешним электродом M1 измерительной установки и центральным N; 8 - измеритель для измерения первой разности потенциалов электрического поля ΔUM2N между внешним электродом M2 измерительной установки и центральным N; 9 - измеритель для измерения первой разности потенциалов электрического поля ΔUM3N между внешним электродом М3 измерительной установки и центральным N; 10 - измеритель для измерения первой разности потенциалов электрического поля ΔUM4N между внешним электродом М4 измерительной установки и центральным N.Here 2 - N, 3 - M 1 , 4 - M 2 , 5 - M 3 , 6 - M 4 are the electrodes of the measuring unit: external M 1 M 2 M 3 M 4 and central N (of such five-electrode measuring sensors on measuring profile 1 can be placed any number (figure 2)); 7 - a meter for measuring the first potential difference of the electric field ΔU M1N between the external electrode M 1 of the measuring installation and the central N; 8 is a meter for measuring the first potential difference of the electric field ΔU M2N between the external electrode M 2 of the measuring installation and the central N; 9 is a meter for measuring the first potential difference of the electric field ΔU M3N between the external electrode M 3 of the measuring installation and the central N; 10 is a meter for measuring the first potential difference of the electric field ΔU M4N between the external electrode M 4 of the measuring installation and the central N.

Для обеспечения фокусировки электрического поля в точке зондирования N параллельно измерительному профилю 1 справа и слева от него размещают в толще водного слоя моря выше морского дна на расстояние h или на поверхности моря два профиля: первый 11 и второй 12, вдоль которых перемещают горизонтальный токовый дипольный источник, состоящий из двух электродов 13-А и 14-В, питаемых генератором 15 прямоугольных импульсов тока с паузами между каждым из импульсов.To ensure focusing of the electric field at the sensing point N, two profiles are placed in the thickness of the water layer of the sea parallel to the measuring profile 1 to the right and to the left of the sea, above the seafloor, or on the sea surface, two profiles: the first 11 and second 12, along which the horizontal current dipole source is moved consisting of two electrodes 13-A and 14-B, powered by a generator 15 of rectangular current pulses with pauses between each of the pulses.

На фиг.3 показано продвижение дипольного источника АВ по первому профилю 11, расположенному в толще водного слоя моря выше морского дна на расстоянии h или на поверхности моря параллельно измерительному 1 и сдвинутому от него в плане на расстояние (у=-b). Продвижение дипольного источника АВ по профилю 11 осуществляют от его начала [-х, (y=-b),(z=+h)] до конца [+х, (y=-b),Figure 3 shows the progress of the dipole source AB along the first profile 11, located in the thickness of the water layer of the sea above the seabed at a distance h or on the surface of the sea parallel to measuring 1 and offset from it by a distance (y = -b). Promotion of the dipole source AB along the profile 11 is carried out from its beginning [-x, (y = -b), (z = + h)] to the end [+ x, (y = -b),

(z=+h)]. Затем дипольный источник АВ (фиг.4) перебрасывают на второй профиль 12, параллельный измерительному и сдвинутый относительно него в плане на расстояние (у=+b) и по высоте на толщину h. Продвижение дипольного источника АВ по профилю 12 осуществляют от точки с координатами [+х, (y=+b), (z=+h)] до точки с координатами [-х, (y=+b), (z=+h)].(z = + h)]. Then the dipole source AB (Fig. 4) is transferred to the second profile 12, parallel to the measuring one and shifted relative to it in terms of distance (y = + b) and height by thickness h. The dipole source AB is advanced along profile 12 from the point with coordinates [+ x, (y = + b), (z = + h)] to the point with coordinates [-x, (y = + b), (z = + h )].

Такое сложное профилирование необходимо для измерения четырех первых разностей электрических потенциалов между каждым из четырех внешних электродов измерительной установки M1 M2 М3 М4 и центральным N для достижения равенства потенциалов между внешними электродами M1 M2 М3 М4 от суммарного действия дипольного источника при его прохождении через четыре точки с координатами [-х, (у=-b), (z=+h)], [+x, (y=-b), (z=+h)], [+x, (у=+b, (z=+h)] и [-x, (y=+b), (z=+h)]. Это видно, например, из измеренных четырех первых разностей электрических потенциалов: ΔUM1N-ΔUM2N=ΔUM1M2=UM1-UM2=0, ΔUM2N-ΔUM3N=ΔUM2M3=UM2-UM3=0, ΔUM3N-ΔUM4N=ΔUM3M4=UM3-UM4=0. Откуда следует, что UM1=UM2=UM3=UM4.Such complex profiling is necessary to measure the first four differences of electric potentials between each of the four external electrodes of the measuring unit M 1 M 2 M 3 M 4 and the central N to achieve equal potentials between the external electrodes M 1 M 2 M 3 M 4 from the total action of the dipole source when passing through four points with coordinates [-x, (y = -b), (z = + h)], [+ x, (y = -b), (z = + h)], [+ x, (y = + b, (z = + h)] and [-x, (y = + b), (z = + h)]. This can be seen, for example, from the measured four first differences of electric potentials: ΔU M1N -ΔU M2N = ΔUM 1 M 2 = UM 1 -UM 2 = 0, ΔU M2N - ΔU M3N = ΔUM 2 M 3 = UM 2 -UM 3 = 0, ΔU M3N -ΔU M4N = ΔUM 3 M 4 = UM 3 -UM 4 = 0. It follows that UM 1 = UM 2 = UM 3 = UM 4 .

Равенство потенциалов между четырьмя внешними электродами измерительной установки обеспечивает эквипотенциальность замкнутой линии, проходящей через эти четыре внешних электрода, и, тем самым, исключение внутри контура этой линии горизонтальной компоненты плотности тока jxy в каждой точке зондирования, что обеспечивает фокусировку тока вдоль вертикальной координаты Z внутри этой замкнутой эквипотенциальной линии.Equality of potentials between the four external electrodes of the measuring installation ensures the equipotentiality of the closed line passing through these four external electrodes, and, thereby, eliminating the horizontal component of the current density j xy inside each sensing point at each sensing point, which ensures focusing of the current along the vertical Z coordinate inside this closed equipotential line.

На фиг.6 (а) показана форма одиночного прямоугольного импульса тока I в цепи дипольного источника АВ в функции времени t. Здесь Т - период (импульс тока - пауза).6 (a) shows the shape of a single rectangular current pulse I in the circuit of the dipole source AB as a function of time t. Here T is the period (current pulse - pause).

На фиг.6 (б) показана форма одного из импульсов ΔnU, где n=1 и 2. Также показано одно из значений ΔnU(t0) в период пропускания тока в дипольный источник АВ и одно из значений ΔnU(ti) в паузе тока.Figure 6 (b) shows the shape of one of the pulses Δ n U, where n = 1 and 2. Also shows one of the values of Δ n U (t 0 ) during the passage of current to the dipole source AB and one of the values of Δ n U (t i ) in the current pause.

Рассмотрим основы предложенного способа, его осуществление и новые возможности морской геоэлектроразведки.Consider the basics of the proposed method, its implementation and the new capabilities of marine geoelectrical exploration.

Предложенный способ морской геоэлектроразведки позволяет при помощи трех профилей (фиг.1) исключать боковое влияние путем фокусировки тока. Это дает большую глубинность зондирования и высокое разрешение по латерали.The proposed method of marine geoelectrical exploration allows using three profiles (figure 1) to exclude lateral influence by focusing the current. This gives a greater depth of sounding and high resolution in lateral.

Известно, что электромагнитное поле в плохопроводящей физической среде распространяется по времени t согласно вытекающему из первого и второго уравнений Максвелла дифференциальному затухающему волновому уравнению математической физики для напряженности электрического поля, в том числе и в случае ее импульсного изменения:It is known that an electromagnetic field in a poorly conducting physical medium propagates in time t according to the differential decaying wave equation of mathematical physics for the electric field strength resulting from the first and second Maxwell equations, including in the case of its pulse change:

Figure 00000010
Figure 00000010

гдеWhere

∇× - оператор rot;∇ × is the operator rot;

Е - напряженность электрического поля, В/м;E - electric field strength, V / m;

µ - магнитная проницаемость - величина, постоянная для немагнитных сред, к числу которых относятся осадочные геологические породы, она равна 4π·10-7 Гн/м;µ - magnetic permeability - a constant for non-magnetic environments, which include sedimentary geological rocks, it is 4π · 10 -7 GN / m;

σо - электропроводность неполяризующейся среды, См/м;σ about - electrical conductivity of non-polarizable medium, S / m;

ε - диэлектрическая проницаемость, Ф/м. (В.А.Говорков. Электрические и магнитные поля. М.: Госэнергоиздат, 1960, с.257-263) [5].ε is the dielectric constant, f / m. (V. A. Govorkov. Electric and magnetic fields. M.: Gosenergoizdat, 1960, p. 257-263) [5].

В случае высокопроводящей среды, к которой относятся осадочные отложения горных пород, в связи с тем что σо численно многократно больше ε, второй член в правой части уравнения (2) мал по сравнению с первым, и его отбрасывают (Л.Л.Ваньян. Основы электромагнитных зондирований. М.: Недра, 1965, с.28-30) [6]. Физически это означает, что токами смещения в проводящих средах пренебрегают ввиду их малости по сравнению с токами проводимости. Тогда уравнение (2) принимает видIn the case of a highly conductive medium, to which sedimentary rocks belong, due to the fact that σ о is numerically many times larger than ε, the second term on the right side of equation (2) is small compared to the first one, and it is discarded (L.L. Vanyan. Fundamentals of electromagnetic sounding. M: Nedra, 1965, p. 28-30) [6]. Physically, this means that bias currents in conductive media are neglected due to their smallness compared to conduction currents. Then equation (2) takes the form

Figure 00000011
Figure 00000011

Это уравнение в геоэлектроразведке имеет аналитическое решение лишь для одномерных осесимметричных сред, в частности для сред с горизонтальными неограниченно простирающимися границами раздела. При этом отметим, что в реальности геологическая среда всегда трехмерно-неоднородна, так как в ней, во-первых, присутствуют приповерхностные локальные неоднородности, во-вторых, в целом геологическая среда вдоль профиля исследований постоянно меняет свои электрофизические параметры. Однако уравнение (3), как было сказано выше, аналитически решено только для одномерных осесимметричных сред, в том числе для среды с горизонтальными плоскопараллельными границами раздела.In geoelectrical prospecting, this equation has an analytical solution only for one-dimensional axisymmetric media, in particular for media with horizontal unboundedly extending interfaces. At the same time, we note that in reality the geological environment is always three-dimensionally heterogeneous, since, firstly, it contains near-surface local inhomogeneities, and secondly, in general, the geological environment constantly changes its electrophysical parameters along the research profile. However, equation (3), as was said above, has been analytically solved only for one-dimensional axisymmetric media, including a medium with horizontal plane-parallel interfaces.

Поэтому использование решения уравнения (3) в обратных задачах геоэлектроразведки для поисков и оконтуривания нефтегазовых залежей допустимо лишь в том случае, когда при полевых измерениях осуществляется фокусировка электрического тока дипольного источника электромагнитного поля, так как в этом случае в точке N (фиг.5) форма распространения поля от результирующего действия четырех дипольных источников B1A1, A2B2, A3B3, B4A4 при поддержании нулю результирующих первых разностей электрических потенциалов между каждой парой внешних измерительных электродов практически всегда одинаковая как в трехмерно-неоднородной среде, так и в одномерной с плоскопараллельными горизонтальными границами раздела.Therefore, the use of the solution of equation (3) in inverse problems of geoelectrical exploration for the search and contouring of oil and gas deposits is permissible only in the case when field measurements focus the electric current of a dipole source of an electromagnetic field, since in this case at point N (Fig. 5) the shape field propagation from the resulting action of four dipole sources B 1 A 1 , A 2 B 2 , A 3 B 3 , B 4 A 4 while maintaining zero the resulting first electric potential differences between each pair of external measurements of solid electrodes is almost always the same both in a three-dimensionally inhomogeneous medium and in one-dimensional with plane-parallel horizontal interfaces.

Из данных ниже формул (4), (5), (6) и (7) вытекает, что согласно закону Ома суммарная составляющая горизонтальной плотности тока jxy в точке зондирования N согласно принципу суперпозиции равна нулю.From the data of formulas (4), (5), (6) and (7) below, it follows that according to Ohm's law, the total component of the horizontal current density j xy at the sensing point N according to the superposition principle is zero.

Таким образом, в точке измерения происходит фокусировка тока, приводящая к исключению горизонтальной составляющей плотности тока jxy и к сохранению только вертикальной компоненты плотности тока jz, что позволяет исключать искажающее боковое влияние на результаты зондирования и позволяет корректно решать обратную задачу в трехмерно-неоднородных средах, используя известное аналитическое решение одномерного уравнения (14) для слоистых сред с плоскопараллельными границами раздела.Thus, the current is focused at the measurement point, which eliminates the horizontal component of the current density j xy and preserves only the vertical component of the current density j z , which eliminates the distorting lateral effect on the sensing results and allows one to correctly solve the inverse problem in three-dimensionally inhomogeneous media using the well-known analytical solution of the one-dimensional equation (14) for layered media with plane-parallel interfaces.

Чтобы обеспечить исключение горизонтальной компоненты плотности jxy в точке зондирования N с координатами [(х=0), (у=0), (z=0)], в предложенном способе выведены соответствующие формулы измеряемых электрических параметров: один Rz(to) на основе геометрического зондировании при всех положениях дипольного источника, вычисляемый по формуле:To ensure the exclusion of the horizontal density component j xy at the sensing point N with coordinates [(x = 0), (y = 0), (z = 0)], the proposed method derived the corresponding formulas of the measured electrical parameters: one R z (t o ) based on geometric sounding at all positions of the dipole source, calculated by the formula:

Figure 00000012
Figure 00000012

и другой Rz(ti) на основе зондирования на переходных процессах при четырех, выбранных методом итераций, наиболее информативных разносах с координатами дипольного источника [(х=-а), (y=-b), (z=+h)], [(х=+а), (y=-b), (z=+h)], [(х=+а), (y=+b), (z=+h)] и [(х=-а), (у=+b), (z=+h)] из всех прозондированных, вычисляемый по формуле:and another R z (t i ) based on sensing on transients for four, selected by the iteration method, the most informative distances with the coordinates of the dipole source [(x = -a), (y = -b), (z = + h)] , [(x = + a), (y = -b), (z = + h)], [(x = + a), (y = + b), (z = + h)] and [(x = -a), (y = + b), (z = + h)] of all probed, calculated by the formula:

Figure 00000013
Figure 00000013

гдеWhere

k1(to), k2(to), k3(to) - коэффициенты фокусировки при геометрическом зондировании, обеспечивающие эквипотенциальность замкнутой линии, проходящей через четыре внешних электрода измерительной установки, и, тем самым, исключение внутри области, ограниченной контуром этой линии, горизонтальной составляющей плотности тока jxy в каждой точке зондирования на всех геометрических разносах в период импульса тока, которые определяют из системы трех уравнений:k 1 (to), k 2 (to), k 3 (to) are the focusing coefficients for geometric sensing, ensuring the equipotentiality of the closed line passing through the four external electrodes of the measuring setup, and, thus, the exception inside the area limited by the contour of this line , the horizontal component of the current density j xy at each sensing point on all geometric spacings in the period of the current pulse, which are determined from the system of three equations:

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

Figure 00000005
,
Figure 00000005
,

Figure 00000014
Figure 00000014

k1(ti), k2(ti), k3(ti) - коэффициенты фокусировки при зондировании на переходных процессах в каждой точке зондирования в паузе тока на всех временах переходных процессов, определяемые из системы трех уравнений и обеспечивающие эквипотенциальность замкнутой линии, проходящей через четыре внешних электрода измерительной установки:k 1 (t i ), k 2 (t i ), k 3 (t i ) are the focusing coefficients for transient sensing at each sensing point in the current pause at all transient times, determined from the system of three equations and ensuring the closed loop equipotentiality a line passing through the four external electrodes of the measuring unit:

Figure 00000007
,
Figure 00000007
,

Figure 00000008
,
Figure 00000008
,

Figure 00000015
Figure 00000015

t0 - момент времени при пропускании токового импульса, когда электрическое поле переходных процессов не отличается от своего установившегося значения, соответствующего постоянному току;t 0 is the moment in time when the current pulse is transmitted, when the electric field of the transient processes does not differ from its steady-state value corresponding to direct current;

ti - моменты времени, при которых измеряют сигналы переходных процессов через равные интервалы времени Δt на протяжении всей паузы после выключения тока;t i - time points at which transient signals are measured at equal time intervals Δt throughout the entire pause after turning off the current;

ΔUM1N(IB1A1, to), ΔUM2N(IB1A1, to), ΔUM3N(IB1A1, to), ΔUM4N(IB1A1, to),ΔU M1N (I B1A1 , to), ΔU M2N (I B1A1 , to), ΔU M3N (I B1A1 , to), ΔU M4N (I B1A1 , to),

ΔUM1N(IA2B2, to), ΔUM2N(IA2B2, to), ΔUM3N(IA2B2, to), ΔUM4N(IA2B2, to),ΔU M1N (I A2B2 , to), ΔU M2N (I A2B2 , to), ΔU M3N (I A2B2 , to), ΔU M4N (I A2B2 , to),

ΔUM1N(IA3B3, to), ΔUM2N(IA3B3, to), ΔUM3N(IA3B3, to), ΔUM4N(IA3B3, to),ΔU M1N (I A3B3 , to), ΔU M2N (I A3B3 , to), ΔU M3N (I A3B3 , to), ΔU M4N (I A3B3 , to),

ΔUM1N(IB4A4, to), ΔUM2N(IB4A4, to), ΔUM3N(IB4A4, to), ΔUM4N(IB4A4, to)ΔU M1N (I B4A4 , to), ΔU M2N (I B4A4 , to), ΔU M3N (I B4A4 , to), ΔU M4N (I B4A4 , to)

- мгновенные значения первых разностей электрических потенциалов между каждым из четырех внешних электродов М1М2М3М4 измерительной установки и центральным N, измеренные при времени t0 пропускания тока в дипольном источнике при его прохождении по обоим токовым профилям через равноудаленные от центрального электрода N измерительной установки четыре точки соответственно с координатами [-х, (y=-b), (z=+h)], [+x, (y=-b), (z=+h)], [+x, (y=+b), (z=+h)] и [-х, (у=+b), (z=+h)];- instantaneous values of the first differences of electric potentials between each of the four external electrodes M 1 M 2 M 3 M 4 of the measuring unit and the central N, measured at a time t 0 of passing the current in the dipole source as it passes through both current profiles through equidistant from the central electrode N four points respectively with coordinates [-x, (y = -b), (z = + h)], [+ x, (y = -b), (z = + h)], [+ x, ( y = + b), (z = + h)] and [-x, (y = + b), (z = + h)];

ΔUM1N(IB1A1, ti), ΔUM2N(IB1A1, ti), ΔUM3N(IB1A1, ti), ΔUM4N(IB1A1, ti),ΔU M1N (I B1A1 , ti), ΔU M2N (I B1A1 , ti), ΔU M3N (I B1A1 , ti), ΔU M4N (I B1A1 , ti),

ΔUM1N(IA2B2, ti), ΔUM2N(IA2B2, ti), ΔUM3N(IA2B2, ti), ΔUM4N(IA2B2, ti),ΔU M1N (I A2B2 , ti), ΔU M2N (I A2B2 , ti), ΔU M3N (I A2B2 , ti), ΔU M4N (I A2B2 , ti),

ΔUM1N(IA3B3, ti), ΔUM2N(IA3B3, ti), ΔUM3N(IA3B3, ti), ΔUM4N(IA3B3, ti),ΔU M1N (I A3B3 , ti), ΔU M2N (I A3B3 , ti), ΔU M3N (I A3B3 , ti), ΔU M4N (I A3B3 , ti),

ΔUM1N(IB4A4, ti), ΔUM2N(IB4A4, ti), ΔUM3N(IB4A4, ti), ΔUM4N(IB4A4, ti),ΔU M1N (I B4A4 , ti), ΔU M2N (I B4A4 , ti), ΔU M3N (I B4A4 , ti), ΔU M4N (I B4A4 , ti),

- мгновенные значения первых разностей электрических потенциалов между каждым из четырех внешних электродов М1М2М3М4 измерительной установки и центральным N, измеренные при времени ti переходных процессов в паузе тока в дипольном источнике при его прохождении по обоим токовым профилям через равноудаленные от центрального электрода N измерительной установки четыре точки соответственно с координатами [(x=-a), (y=-b), (z=+h)], [(x=+a), (y=-b), (z=+h)], [(x=+a), (у=+b), (z=+h)] и [(х=-а), (у=+b), (z=+h)].- instantaneous values of the first differences of electric potentials between each of the four external electrodes M 1 M 2 M 3 M 4 of the measuring unit and the central N, measured at a time t i of transients in a pause of the current in the dipole source when it passes through both current profiles through equidistant from the central electrode N of the measuring setup four points, respectively, with the coordinates [(x = -a), (y = -b), (z = + h)], [(x = + a), (y = -b), (z = + h)], [(x = + a), (y = + b), (z = + h)] and [(x = -a), (y = + b), (z = + h) ].

Формулы (4) и (5) независимо от величины тока в диполе АВ в любой трехмерно-неоднородной среде в каждой точке пространства в направлении вертикальной координаты z в точке зондирования N в плоскости, проходящей через измерительные электроды на любых расстояниях х между дипольным источником АВ и точкой зондирования N при геометрическом зондировании и на всем протяжении времени ti при зондировании на переходных процессах, обеспечивают равенство нулю горизонтальной компоненты плотности тока jxy. Это происходит всегда независимо от того, что в процессе изменения расстояния х между дипольным источником АВ и точкой измерения N или в процессе изменения времени t переходных процессов множители k1(to), k2(to), k3(to) и k1(ti), k2(ti), k3(ti) меняются. Благодаря этому при решении обратной задачи исключается эффект бокового влияния, т.е. электрическое поле в трехмерно-неоднородной среде в точке зондирования N, описанное формулами (4) и (5), всегда практически совпадет с полем в одномерной горизонтально-слоистой среде с неограниченными границами раздела.Formulas (4) and (5), regardless of the magnitude of the current in dipole AB in any three-dimensionally inhomogeneous medium at each point in space in the direction of the vertical coordinate z at the sensing point N in the plane passing through the measuring electrodes at any distance x between the dipole source AB and sounding point N for geometric sounding and throughout the time t i when sensing on transients, ensure that the horizontal component of the current density j xy is equal to zero. This always happens regardless of the fact that in the process of changing the distance x between the dipole source AB and the measuring point N or in the process of changing the time t of transients, the factors k 1 (to), k 2 (to), k 3 (to) and k 1 (ti), k 2 (ti), k 3 (ti) change. Due to this, when solving the inverse problem, the side effect is eliminated, i.e. the electric field in a three-dimensionally inhomogeneous medium at the sensing point N, described by formulas (4) and (5), always practically coincides with the field in a one-dimensional horizontally layered medium with unlimited interface.

Это позволяет решать обратную задачу в точке измерения N для трехмерно-неоднородной среды, используя известное аналитическое решение для одномерной среды с горизонтально-слоистыми границами раздела.This allows us to solve the inverse problem at the measuring point N for a three-dimensionally inhomogeneous medium using the well-known analytical solution for a one-dimensional medium with horizontally layered interfaces.

Отметим также, что уравнение (3) является уравнением распространения по времени электромагнитного поля в проводящей неполяризующейся среде, которое совпадает с известным в математической физике уравнением теплопроводности или диффузии и которое в геофизике в способах сопротивлений обычно используют для изучения распространения переменного электромагнитного поля вглубь толщи исследуемых геологических пород.We also note that equation (3) is an equation of time propagation of an electromagnetic field in a non-polarizable conducting medium, which coincides with the heat conduction or diffusion equation known in mathematical physics and which is usually used in geophysics in resistance methods to study the propagation of an alternating electromagnetic field deep into the thickness of the studied geological rocks.

При этом считают, что электропроводность σо 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. Она определяется как отношение разностей потенциалов, измеренных на образце исследуемой породы после выключения импульсов тока через 0,5 сек (ΔUВП) и до выключения (ΔU). Это отношение обычно выражают в процентах:Moreover, it is believed that the electrical conductivity σ of a given geological horizon is the main and almost the only parameter that determines its electrical properties, has its constant value for each horizon, and does not depend on the frequency of excitation of the electromagnetic field. However, geological sedimentary rocks, when excited by the alternating low-frequency electric current used in geophysics, are characterized by the polarization η caused by them. The induced polarization is a dimensionless quantity that depends on the electrochemical activity of sedimentary rocks. It is defined as the ratio of potential differences measured on a sample of the studied rock after turning off current pulses after 0.5 sec (ΔU VP ) and before turning off (ΔU). This ratio is usually expressed as a percentage:

Figure 00000016
Figure 00000016

Вызванная поляризация осадочных геологических пород имеет уникальную среди физических параметров стабильность и практически не зависит от состава пород и их температуры. Она для ионопроводящих (осадочных) пород зависит от многих факторов: влажности и пористости, состава и концентрации раствора в порах породы, структуры и размера пор, содержания глинистых минералов и т.д. (В.А.Комаров. Электроразведка методом поляризации. Л.: Наука, 1980, с.392) [7]. И, самое главное, вызванная поляризация несет основную информацию о присутствии в геологической среде обладающих высокой степенью этой поляризации нефтегазовых залежей.The induced polarization of sedimentary geological rocks has unique stability among physical parameters and practically does not depend on the composition of the rocks and their temperature. For ion-conducting (sedimentary) rocks, it depends on many factors: humidity and porosity, composition and concentration of the solution in the rock pores, pore structure and size, clay mineral content, etc. (V.A. Komarov. Electrical exploration by the polarization method. L .: Nauka, 1980, p. 392) [7]. And, most importantly, the induced polarization carries basic information about the presence of a high degree of this polarization of oil and gas deposits in the geological environment.

Установлено (W.H.Pelton, S.H.Ward, P.G.Hallof, W.R.Sill and P.H.Nelson. Mineral discrimination and removal of inductive coupling with multi-frequency JP, Geophysics 43, 1978, c.588-603) [8], что электропроводность осадочных горных пород не постоянна, а зависит от вызванной поляризации и от частоты возбуждения электрического поля по предложенной, в частности, K.S.Cole и R.H.Cole в форме гармонического его изменения по времени эмпирической формуле:It has been established (WHPelton, SHWard, PGHallof, WRSill and PHNelson. Mineral discrimination and removal of inductive coupling with multi-frequency JP, Geophysics 43, 1978, p. 588-603) [8] that the electrical conductivity of sedimentary rocks not constant, but depends on the induced polarization and on the frequency of excitation of the electric field according to the proposed, in particular, KSCole and RHCole in the form of its harmonic temporal change in empirical formula:

Figure 00000017
Figure 00000017

в которой эта электропроводность зависит от ω, σо, η и τ,in which this electrical conductivity depends on ω, σ о , η and τ,

где:Where:

η - вызванная поляризация пород, безразмерная величина, обычно выражающаяся в процентах;η is the induced polarization of the rocks, a dimensionless quantity, usually expressed as a percentage;

τ - постоянная времени, определяющая скорость спада разности потенциалов, связанной с вызванной поляризацией, сек;τ is the time constant determining the decay rate of the potential difference associated with the induced polarization, sec;

ω - гармоническая частота электрического возбуждения, Гц;ω is the harmonic frequency of electrical excitation, Hz;

с - безразмерный показатель степени, который хотя и не является физическим параметром горных пород, но и от него зависит σ(iωσоητ).c is a dimensionless exponent, which, although it is not a physical parameter of rocks, σ (iωσ о ητ) also depends on it.

Вызванная поляризация η на низких частотах электрического возбуждения, в отличие от диэлектрической проницаемости ε, численно не столь мала по сравнению с электропроводностью σo для осадочных геологических пород, измеренной, например, при токах высоких частот (ω→∞), когда, как это видно из формулы (9), вызванная поляризация не проявляется. Следовательно, вызванной поляризацией при изучении с целью поисков и оконтуривания нефтегазовых залежей геоэлектрических параметров осадочных геологических пород на низкочастотном переменном токе уже пренебрегать нельзя.The induced polarization η at low frequencies of electric excitation, in contrast to the dielectric constant ε, is numerically not so small compared to the electrical conductivity σ o for sedimentary geological rocks, measured, for example, at high frequency currents (ω → ∞), when, as can be seen from formula (9), the induced polarization does not occur. Therefore, the polarization caused by studying with the aim of searching and delineating the oil and gas deposits of the geoelectric parameters of sedimentary geological rocks at low-frequency alternating current cannot be neglected.

Известно (Электроразведка. Справочник геофизика. Ред. В.К.Хмелевский и др. М.: Недра, 1989, книга вторая, с.99-102) [9], что для тех или иных осадочных геологических пород через 0,5 сек после выключения импульса возбуждающего тока величина вызванной поляризацией разности потенциалов несмотря на ее интенсивный спад еще сохраняет уровни, численные значения которых составляют от 0,2% до 10% от численных значений разностей потенциалов прямого поля, связанных с электропроводностью σo, измеренной, как отмечалось выше, при токах высоких частот, когда вызванная поляризация не проявляется. Чтобы сохранить по форме формулу (9), тепловое уравнение (3) запишем для случая гармонического изменения величины электромагнитного поля по времени, имея ввиду, что:It is known (Electrical Exploration. Handbook of Geophysics. Ed. V.K. Khmelevsky and others. M: Nedra, 1989, second book, p. 99-102) [9] that for certain sedimentary geological rocks in 0.5 sec after the pulse of the exciting current is turned off, the magnitude of the potential difference caused by polarization, despite its intense decay, still retains levels whose numerical values are from 0.2% to 10% of the numerical values of the potential field differences of the direct field associated with the electrical conductivity σ o measured as noted above , at high frequency currents, when triggered I polarization is not observed. In order to keep the formula (9) in shape, we write the thermal equation (3) for the case of a harmonic change in the magnitude of the electromagnetic field with time, bearing in mind that:

Figure 00000018
Figure 00000018

и учитывая то, что:and given that:

Figure 00000019
Figure 00000019

иand

Figure 00000020
Figure 00000020

Тогда уравнение (3) для проводящей неполяризующейся среды с учетом преобразования (10) примет вид:Then equation (3) for a conducting non-polarizable medium, taking into account transformation (10), takes the form:

Figure 00000021
Figure 00000021

Но поскольку электропроводность осадочных горных пород не постоянна, а зависит от вызванной поляризации и от частоты возбуждения по формуле (9), то уравнение (12) с учетом этой формулы приобретает уже три определяющих свойства поляризующейся среды параметра -σо, η, τ вместо одного σо и для случая гармоничного изменения величины электромагнитного поля по времени принимает вид:But since the electrical conductivity of sedimentary rocks is not constant, but depends on the induced polarization and on the excitation frequency according to formula (9), equation (12), taking this formula into account, acquires three defining properties of the polarized medium of the parameter -σ о , η, τ instead of one σ about and for the case of a harmonious change in the magnitude of the electromagnetic field in time takes the form:

Figure 00000022
Figure 00000022

а в общем виде с учетом (9) -and in general terms, taking into account (9) -

Figure 00000023
Figure 00000023

Замена частотно-независимой электропроводности σо, которая присутствует в уравнении (12), на частотно-зависимую σ(iω), присутствующую в уравнении (14), математически корректна и теоретически доказана (А.К.Куликов, Е.А.Шемякин. Электроразведка фазовым методом вызванной поляризации. М.: Недра, 1978 г., стр.24-26) [10] и (Дж.Р.Уайт. Гео-электро-магнетизм. М.: Недра, 1987 г., стр.61-62) [11].Replacing the frequency-independent electrical conductivity σ о , which is present in equation (12), with the frequency-dependent σ (iω) present in equation (14), is mathematically correct and theoretically proved (A.K. Kulikov, E.A. Shemyakin. Electrical exploration by the phase method of induced polarization. M: Nedra, 1978, pp. 24-26) [10] and (J.R. White. Geo-electro-magnetism. M: Nedra, 1987, p. 61 -62) [11].

Для предложенного способа задача обнаружения нефтегазовых залежей в исследуемой толще горных пород как математическая обратная задача решается согласно уравнению (14) в функции расстояния х между дипольным источником АВ и точкой измерения N, в функции времени t переходных процессов и, как следствие этого, в функции, зависящей от расстояния х и времени t глубины проникновения электромагнитного поля, по трем независимым друг от друга параметрам среды: электропроводности σo, вызванной поляризации η и постоянной времени τ спада разности электрических потенциалов вызванной поляризации.For the proposed method, the problem of detecting oil and gas deposits in the studied rock mass as a mathematical inverse problem is solved according to equation (14) as a function of the distance x between the dipole source AB and the measuring point N, as a function of time t of transient processes and, as a result, as a function, depends on the distance x and time t of the penetration depth of the electromagnetic fields of three independent from each other environmental parameters: conductivity σ o, η induced polarization and decay time constant τ difference elec induced polarization-empirical potentials.

Эта задача как обратная математическая задача решается для предложенного способа путем использования всего массива определяемых этим способом, по крайней мере, двух независимых от силы тока источников нормированных электрических параметров, описанных формулами (4) (5), (6) и (7).This problem as an inverse mathematical problem is solved for the proposed method by using the entire array of at least two sources of normalized electrical parameters determined by this method that are described by formulas (4) (5), (6) and (7).

Следует отметить, что при зондировании предложенным способом в каждой измерительной точке профиля на всем его протяжении получают цифровую информацию по первым разностям электрических потенциалов с шагом дискретности через равные интервалы времени Δt как при каждом включении тока в дипольном источнике в процессе зондирования (геометрическое зондирование), так и в паузе тока (зондирование на переходных процессах).It should be noted that during the sounding by the proposed method, at each measuring point of the profile along its entire length, digital information is obtained on the first differences of electric potentials with a step of discreteness at equal time intervals Δt as with each switching on of the current in the dipole source in the process of sounding (geometric sounding), and in a current pause (transient sounding).

При этом, если для геометрического зондирования получение информации об отклике среды от каждого определяющего разнос зондирующей установки импульса тока необходимо, то для зондирования на переходных процессах достаточно информации от одной зондирующей установки, но с таким разносом, который несет наибольшую информацию о зондируемой геологической среде (отметим, что при больших разносах сигналы переходных процессов слабые и их трудно выделить на фоне помех, а при малых разносах зондирование на переходных процессах обладает малой глубинностью). Поэтому в решении обратной задачи, в частности, поставлена также задача найти методом итераций наиболее информативный разнос зондирующей установки среди всех прозондированных.Moreover, if for geometrical sensing, obtaining information about the response of the medium from each determining spacing of the probing installation of the current pulse is necessary, then for sensing on transient processes, information from one probing installation is sufficient, but with such a separation that carries the greatest information about the sensed geological environment (note that at large spacings, the transient signals are weak and difficult to distinguish from the background of interference, and at small spacings, sensing at transients has a low innostyu). Therefore, in solving the inverse problem, in particular, the task was also set to find the most informative separation of the sounding installation among all probed ones using the iteration method.

В конечном результате решения обратной задачи с учетом итераций находят модель среды, наиболее близкую по геометрическому строению и электрическим параметрам к исследуемой, строят геоэлектрические разрезы полученных параметров σо, η и τ и выделяют на них участки с аномальными значениями, соответствующими в плане положению нефтегазовых залежей.As a result of solving the inverse problem, taking into account iterations, we find the model of the medium that is closest in geometrical structure and electrical parameters to the studied one, build geoelectric sections of the obtained parameters σ о , η and τ and select sections with anomalous values corresponding to the position of oil and gas deposits .

Пример конкретного выполненияConcrete example

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для реализации предложенного способа. На блок-схеме показан помещенный в толщу морской воды на высоту h относительно морского дна или на дневную поверхность дипольный источник АВ (13 и 14), питаемый генератором 15 прямоугольных импульсов тока. Отметим, что при помещении дипольного источника на дневную поверхность упрощается конструкция кабельной косы дипольного источника и создается возможность повысить величину электрического тока в цепи дипольного источника. Помещение дипольного источника на дневную поверхность позволяет вести исследования предлагаемым способом при малых глубинах моря (до 300 м). При больших глубинах моря (свыше 300 м) из-за поглощения сигналов переходных процессов в толще высокопроводящей морской воды горизонтальный дипольный источник погружают на заданную глубину и его прохождение вдоль двух токовых профилей осуществляют на этой глубине.Figure 1 presents a block diagram of a device for implementing the proposed method. The block diagram shows a dipole source AB (13 and 14) placed in the thickness of sea water at a height h relative to the seabed or on the day surface, fed by a generator 15 of rectangular current pulses. Note that when placing the dipole source on the day surface, the design of the cable braid of the dipole source is simplified and it becomes possible to increase the electric current in the circuit of the dipole source. The placement of the dipole source on the day surface allows the study of the proposed method at shallow depths of the sea (up to 300 m). At large depths of the sea (over 300 m), due to the absorption of transient signals in the bulk of highly conductive sea water, a horizontal dipole source is immersed to a predetermined depth and its passage along two current profiles is carried out at this depth.

Устройство (фиг.1) содержит измерительную установку для измерения разностей электрических потенциалов. Эта установка расположена на измерительном профиле 1, проложенном по морскому дну. Здесь 2 - N, 3 - M1, 4 - M2, 5 - М3, 6 - М4 - электроды измерительной установки.The device (figure 1) contains a measuring installation for measuring the differences of electric potentials. This installation is located on the measuring profile 1, laid along the seabed. Here 2 - N, 3 - M 1 , 4 - M 2 , 5 - M 3 , 6 - M 4 - electrodes of the measuring unit.

Устройство осуществляет измерение четырех первых разностей электрических потенциалов, где: 7 - измеритель для измерения первой разности потенциалов электрического поля ΔUM1N между внешним электродом M1 измерительной установки и центральным N; 8 - измеритель для измерения первой разности потенциалов электрического поля ΔUM2N между внешним электродом M2 измерительной установки и центральным N; 9 - измеритель для измерения первой разности потенциалов электрического поля ΔUM3N между внешним электродом М3 измерительной установки и центральным N; 10 - измеритель для измерения первой разности потенциалов электрического поля ΔUM4N между внешним электродом М4 измерительной установки и центральным N.The device measures the first four electric potential differences, where: 7 is a meter for measuring the first electric field potential difference ΔU M1N between the external electrode M 1 of the measuring unit and the central N; 8 is a meter for measuring the first potential difference of the electric field ΔU M2N between the external electrode M 2 of the measuring installation and the central N; 9 is a meter for measuring the first potential difference of the electric field ΔU M3N between the external electrode M 3 of the measuring installation and the central N; 10 is a meter for measuring the first potential difference of the electric field ΔU M4N between the external electrode M 4 of the measuring installation and the central N.

Измеренные первые разности потенциалов электрического поля обрабатывают по формулам (4), (5), (6) и (7) при помощи компьютера для получения численных значений Rz(to) и Rz(ti), используемых для решения обратной задачи.The measured first potential differences of the electric field are processed using formulas (4), (5), (6) and (7) using a computer to obtain the numerical values of R z (to) and R z (ti) used to solve the inverse problem.

Отметим, что по данным математического моделирования расстояние L равно шести километрам и более, расстояния а и b равны одному километру и более, глубина погружения h дипольного источника устанавливается в пределах от двадцати метров выше уровня морского дна до дневной поверхности.Note that, according to mathematical modeling, the distance L is six kilometers or more, the distances a and b are one kilometer or more, the immersion depth h of the dipole source is set within twenty meters above the level of the seabed to the day surface.

Следует также отметить, что этот способ может быть использован и для исследований на суше, где измерительные датчики и токовые электрические диполи размещают на поверхности земли.It should also be noted that this method can also be used for research on land, where measuring sensors and current electric dipoles are placed on the surface of the earth.

Claims (4)

1. Способ морской геоэлектроразведки, при котором возбуждают электромагнитное поле в толще исследуемой среды, пропуская через нее периодические прямоугольные импульсы тока с паузами после каждого из них при помощи горизонтальных дипольных электрических источников; в каждой точке зондирования в период импульса тока и на протяжении каждой паузы после выключения тока измеряют с постоянным интервалом времени At последовательность мгновенных значений первых разностей электрических потенциалов прямого поля и поля переходных процессов, при этом обеспечивают условие равенства нулю результирующих первых разностей электрических потенциалов между внешними измерительными электродами;
формируют интерпретируемые параметры и, используя их и дифференциальное уравнение математической физики для напряженности электрического поля дипольного источника в электрохимически поляризующейся проводящей среде
Figure 00000024
,
где ∇x - оператор rot;
Figure 00000025
- напряженность электрического поля дипольного источника, выраженная в уравнении для случая гармонического изменения величины электрического поля по времени, V/m;
µ - магнитная проницаемость - величина постоянная для немагнитных сред, к числу которых относятся осадочные геологические породы, и равна 4π·10-7 Гн/м;
σ(iωσ0ητ) - частотно-зависимая электропроводность элементов среды;
σ0 - электропроводность элементов среды без учета влияния вызванной поляризации, S/m;
η - коэффициент их вызванной поляризации;
τ - постоянная времени спада разности потенциалов вызванной поляризации;
решают математическую обратную задачу, определяя присущие каждому элементу среды три электрофизических параметра: удельную электропроводность σо, вызванную поляризацию η и постоянную времени спада разности потенциалов вызванной поляризации τ;
и строят три временных разреза по этим параметрам;
отличающийся тем, что прокладывают на дне моря измерительный профиль, который проходит через зафиксированные на морском дне измерительные установки, каждая из которых состоит из пяти электродов: центрального и расположенных равноудаленно вокруг него четырех по вершинам квадрата, две противоположные стороны которого параллельны оси профиля;
в пределах каждого периода «импульс-пауза» проводят геометрическое зондирование при включенном токе и зондирование на переходных процессах на протяжении паузы после выключения тока, измеряя первые разности электрических потенциалов между каждым из четырех внешних электродов измерительной установки и центральным;
при этом измерения в каждой фиксированной на измерительном профиле измерительной установке осуществляют при прохождении горизонтального дипольного источника по токовому профилю, проложенному параллельно измерительному и сдвинутому относительно него в плане в ортогональном направлении по оси у на расстояние (у=-b) и по высоте на толщину h водного слоя, посылая токовые импульсы в исследуемую среду при всех положениях дипольного источника от точки с координатами [(x=-L), (y=-b), (z=+h)] до точки с координатами [(x=+L), (y=-b), (z=+h)], затем дипольный источник разворачивают и переводят на другой параллельный токовый профиль, проложенный и сдвинутый в плане относительно измерительного в противоположную сторону по оси у на расстояние (y=+b) и по высоте на толщину h, и продолжают измерение при его движении в обратном направлении от точки с координатами [(x=+L), (y=+b), (z=+h)] до точки с координатами [(x=-L), (у=+b), (z=+h)];
используя измеренные значения первых разностей электрических потенциалов определяют два независимых от силы тока источника и горизонтальной компоненты плотности тока (jx=0 и jy=0) в точке зондирования интерпретируемых параметра - один Rz(t0) на основе геометрического зондирования при всех положениях дипольного источника, вычисляемый по формуле
Rz(t0)=[ΔUM1N(IB1A1, t0)-ΔUM3N(IB1A1, t0)]:
:{[ΔUM1N(IB1A1, t0)+ΔUM2N(IB1A1, t0)+ΔUM3N(IB1A1, t0)+ΔUM4N(IB1A1, t0)]+
+k1(t0)·[ΔUM1N(IA2B2, t0)+ΔUM2N(IA2B2, t0)+ΔUM3N(IA2B2, t0)+ΔUM4N(IA2B2, t0)]+
+k2(t0)·[ΔUM1N(IA3B3, t0)+ΔUM2N(IA3B3, t0)+ΔUM3N(IA3B3, t0)+ΔUM4N(IA3B3, t0)]+
+k3(t0)·[ΔUM1N(IB4A4, t0)+ΔUM2N(IB4A4, t0)+ΔUM3N(IB4A4, t0)+ΔUM4N(IB4A4, t0)]},
и другой Rz(ti) на основе зондирования на переходных процессах при четырех, выбранных методом итераций, наиболее информативных разносах с координатами дипольного источника [(х=-а), (y=-b), (z=+h)], [(х=+а), (y=-b), (z=+h)], [(x=+a), (y=+b), [(z=+h)] и [(х=-а), (y=+b), (z=+h)] из всех прозондированных, вычисляемый по формуле
Rz(ti)=[ΔUM1N(IB1A1, ti)-ΔUM3N(IB1A1, ti)]:
:{[ΔUM1N(IB1A1, ti)+ΔUM2N(IB1A1, ti)+ΔUM3N(IB1A1, ti)+ΔUM4N(IB1A1, ti)]+
+k1(ti)·[ΔUM1N(IA2B2, ti)+ΔUM2N(IA2B2, ti)+ΔUM3N(IA2B2, ti)+ΔUM4N(IA2B2, t0)]+
+k2(t0)·[ΔUM1N(IA3B3, ti)+ΔUM2N(IA3B3, ti)+ΔUM3N(IA3B3, t0)+ΔUM4N(IA3B3, ti)]+
+k3(ti)·[ΔUM1N(IB4A4, ti)+ΔUM2N(IB4A4, ti)+ΔUM3N(IB4A4, ti)+ΔUM4N(IB4A4, ti)]},
где
ki(t0), k2(t0), k3(t0), - коэффициенты фокусировки при геометрическом зондировании, обеспечивающие эквипотенциальность замкнутой линии, проходящей через четыре внешних электрода измерительной установки и, тем самым, исключение внутри области, ограниченной контуром этой линии горизонтальной составляющей плотности тока jxy в каждой точке зондирования на всех геометрических разносах в период импульса тока, которые определяют из системы трех уравнений:
Figure 00000026

Figure 00000027

Figure 00000028

k1(ti), k2(ti), k3(ti), - коэффициенты фокусировки при зондировании на переходных процессах в каждой точке зондирования в паузе тока на всех временах переходных процессов, определяемые из системы трех уравнений, и обеспечивающие эквипотенциальность замкнутой линии, проходящей через четыре внешних электрода измерительной установки:
Figure 00000029

Figure 00000030

Figure 00000031

t0 - момент времени при пропускании токового импульса, когда электрическое поле переходных процессов не отличается от своего установившегося значения, соответствующего постоянному току;
ti - моменты времени, при которых измеряют сигналы переходных процессов через равные интервалы времени Δt на протяжении всей паузы после выключения тока;
ΔUM1N(IB1A1, t0), ΔUM2N(IB1A1, t0), ΔUM3N(IB1A1, t0), ΔUM4N(IB1A1, t0),
ΔUM1N(IA2B2, t0), ΔUM2N(IA2B2, t0), ΔUM3N(IA2B2, t0), ΔUM4N(IA2B2, t0),
ΔUM1N(IA3B3, t0), ΔUM2N(IA3B3, t0), ΔUM3N(IA3B3, t0), ΔUM4N(IA3B3, t0),
ΔUM1N(IB4A4, t0), ΔUM2N(IB4A4, t0), ΔUM3N(IB4A4, t0), ΔUM4N(IB4A4, t0),
- мгновенные значения первых разностей электрических потенциалов между каждым из четырех внешних электродов М1М2М3М4 измерительной установки и центральным N, измеренные при времени t0 пропускания тока в дипольном источнике при его прохождении по обоим токовым профилям через равноудаленные от центрального электрода N измерительной установки четыре точки, соответственно, с координатами [-х, (y=-b), (z=+h)], [+х, (y=-b), (z=+h)], [+х, (y=+b), (z=+h] и [-х, (y=+b), (z=+h)];
ΔUM1N(IB1A1, ti), ΔUM2N(IB1A1, ti), ΔUM3N(IB1A1, ti), ΔUM4N(IB1A1, ti),
ΔUM1N(IA2B2, ti), ΔUM2N(IA2B2, ti), ΔUM3N(IA2B2, ti), ΔUM4N(IA2B2, ti),
ΔUM1N(IA3B3, ti), ΔUM2N(IA3B3, ti), ΔUM3N(IA3B3, ti), ΔUM4N(IA3B3, ti),
ΔUM1N(IB4A4, ti), ΔUM2N(IB4A4, ti), ΔUM3N(IB4A4, ti), ΔUM4N(IB4A4, ti),
- мгновенные значения первых разностей электрических потенциалов между каждым из четырех внешних электродов M1M2M3M4 измерительной установки и центральным N, измеренные при времени ti переходных процессов в паузе тока в дипольном источнике при его прохождении по обоим токовым профилям через равноудаленные от центрального электрода N измерительной установки четыре точки, соответственно с координатами [(х=-а), (y=-b), (z=+h)], [(x=+a), (y=-b), (z=+h)], [(x=+a), (y=+b), (z-+h)] и [{х=-а), (y=+b), {z-+h)].
1. A method of marine geoelectrical exploration, in which an electromagnetic field is excited in the thickness of the medium under study, passing through it periodic rectangular current pulses with pauses after each of them using horizontal dipole electric sources; at each sensing point during the current pulse period and during each pause after turning off the current, a sequence of instantaneous values of the first differences of the electric potentials of the direct field and the field of transients is measured with a constant time interval At, while ensuring that the resulting first differences of the electric potentials between the external measuring electrodes
form interpretable parameters and, using them and the differential equation of mathematical physics for the electric field strength of a dipole source in an electrochemically polarizable conducting medium
Figure 00000024
,
where ∇x is the operator rot;
Figure 00000025
- the electric field strength of the dipole source, expressed in the equation for the case of a harmonic change in the magnitude of the electric field over time, V / m;
µ - magnetic permeability - a constant value for non-magnetic environments, which include sedimentary geological rocks, and is equal to 4π · 10 -7 GN / m;
σ (iωσ 0 ητ) is the frequency-dependent electrical conductivity of the elements of the medium;
σ 0 is the electrical conductivity of the elements of the medium without taking into account the effect of the induced polarization, S / m;
η is the coefficient of their induced polarization;
τ is the decay time constant of the potential difference caused by polarization;
solve the mathematical inverse problem by determining three electrophysical parameters inherent in each element of the medium: electrical conductivity σ о , induced polarization η and decay time constant of the potential difference caused by polarization τ;
and build three time sections according to these parameters;
characterized in that a measuring profile is laid at the bottom of the sea, which passes through measuring devices fixed on the seabed, each of which consists of five electrodes: a central electrode and four equally spaced around it along the vertices of a square, two opposite sides of which are parallel to the profile axis;
within each pulse-pause period, geometric sounding is carried out with the current switched on and sounding on transients during the pause after turning off the current, measuring the first electric potential differences between each of the four external electrodes of the measuring unit and the central one;
in this case, measurements in each measuring installation fixed on the measuring profile are carried out while passing a horizontal dipole source along the current profile laid parallel to the measuring and shifted relative to it in the plan in the orthogonal direction along the y axis by a distance (y = -b) and height by thickness h water layer, sending current pulses to the medium under study at all positions of the dipole source from the point with coordinates [(x = -L), (y = -b), (z = + h)] to the point with coordinates [(x = + L ), (y = -b), (z = + h)], then the dipole source deploy and transfer to another parallel current profile, laid and shifted in plan relative to the measuring one in the opposite direction along the y axis by a distance (y = + b) and height by thickness h, and continue to measure when it moves in the opposite direction from the point with coordinates [(x = + L), (y = + b), (z = + h)] to the point with coordinates [(x = -L), (y = + b), (z = + h)];
Using the measured values of the first electric potential differences, two sources independent of the current strength and the horizontal component of the current density (j x = 0 and j y = 0) are determined at the sensing point of the interpreted parameter - one R z (t 0 ) based on geometric sensing at all positions dipole source calculated by the formula
R z (t 0 ) = [ΔU M1N (I B1A1 , t 0 ) -ΔU M3N (I B1A1 , t 0 )]:
: {[ΔU M1N (I B1A1 , t 0 ) + ΔU M2N (I B1A1 , t 0 ) + ΔU M3N (I B1A1 , t 0 ) + ΔU M4N (I B1A1 , t 0 )] +
+ k 1 (t 0 ) · [ΔU M1N (I A2B2 , t 0 ) + ΔU M2N (I A2B2 , t 0 ) + ΔU M3N (I A2B2 , t 0 ) + ΔU M4N (I A2B2 , t 0 )] +
+ k 2 (t 0 ) · [ΔU M1N (I A3B3 , t 0 ) + ΔU M2N (I A3B3 , t 0 ) + ΔU M3N (I A3B3 , t 0 ) + ΔU M4N (I A3B3 , t 0 )] +
+ k 3 (t 0 ) · [ΔU M1N (I B4A4 , t 0 ) + ΔU M2N (I B4A4 , t 0 ) + ΔU M3N (I B4A4 , t 0 ) + ΔU M4N (I B4A4 , t 0 )]} ,
and another R z (t i ) based on sensing on transients for four, selected by the iteration method, the most informative distances with the coordinates of the dipole source [(x = -a), (y = -b), (z = + h)] , [(x = + a), (y = -b), (z = + h)], [(x = + a), (y = + b), [(z = + h)] and [( x = -a), (y = + b), (z = + h)] of all probed, calculated by the formula
R z (ti) = [ΔU M1N (I B1A1 , t i ) -ΔU M3N (I B1A1 , t i )]:
: {[ΔU M1N (I B1A1 , t i ) + ΔU M2N (I B1A1 , t i ) + ΔU M3N (I B1A1 , t i ) + ΔU M4N (I B1A1 , t i )] +
+ k 1 (t i ) · [ΔU M1N (I A2B2 , t i ) + ΔU M2N (I A2B2 , t i ) + ΔU M3N (I A2B2 , t i ) + ΔU M4N (I A2B2 , t 0 )] +
+ k 2 (t 0 ) · [ΔU M1N (I A3B3 , t i ) + ΔU M2N (I A3B3 , t i ) + ΔU M3N (I A3B3 , t 0 ) + ΔU M4N (I A3B3 , t i )] +
+ k 3 (t i ) · [ΔU M1N (I B4A4 , t i ) + ΔU M2N (I B4A4 , t i ) + ΔU M3N (I B4A4 , t i ) + ΔU M4N (I B4A4 , t i )]} ,
Where
k i (t 0 ), k 2 (t 0 ), k 3 (t 0 ), are the focusing coefficients for geometric sensing, ensuring the equipotentiality of the closed line passing through the four external electrodes of the measuring setup and, thus, the exception inside the region bounded the contour of this line of the horizontal component of the current density j xy at each sensing point on all geometrical spacings during the current pulse period, which are determined from the system of three equations:
Figure 00000026

Figure 00000027

Figure 00000028

k 1 (ti), k 2 (ti), k 3 (ti), are the focusing coefficients for transient sensing at each sensing point in the current pause at all transient times, determined from the system of three equations and ensuring the equipotentiality of the closed line passing through the four external electrodes of the measuring unit:
Figure 00000029

Figure 00000030

Figure 00000031

t 0 is the moment in time when the current pulse is transmitted, when the electric field of the transient processes does not differ from its steady-state value corresponding to direct current;
t i - time points at which transient signals are measured at equal time intervals Δt throughout the entire pause after turning off the current;
ΔU M1N (I B1A1 , t 0 ), ΔU M2N (I B1A1 , t 0 ), ΔU M3N (I B1A1 , t 0 ), ΔU M4N (I B1A1 , t 0 ),
ΔU M1N (I A2B2 , t 0 ), ΔU M2N (I A2B2 , t 0 ), ΔU M3N (I A2B2 , t 0 ), ΔU M4N (I A2B2 , t 0 ),
ΔU M1N (I A3B3 , t 0 ), ΔU M2N (I A3B3 , t 0 ), ΔU M3N (I A3B3 , t 0 ), ΔU M4N (I A3B3 , t 0 ),
ΔU M1N (I B4A4 , t 0 ), ΔU M2N (I B4A4 , t 0 ), ΔU M3N (I B4A4 , t 0 ), ΔU M4N (I B4A4 , t 0 ),
- instantaneous values of the first differences of electric potentials between each of the four external electrodes M 1 M 2 M 3 M 4 of the measuring unit and the central N, measured at a time t 0 of passing the current in the dipole source as it passes through both current profiles through equidistant from the central electrode N four points, respectively, with coordinates [-x, (y = -b), (z = + h)], [+ x, (y = -b), (z = + h)], [+ x , (y = + b), (z = + h] and [-x, (y = + b), (z = + h)];
ΔU M1N (I B1A1 , t i ), ΔU M2N (I B1A1 , t i ), ΔU M3N (I B1A1 , t i ), ΔU M4N (I B1A1 , t i ),
ΔU M1N (I A2B2 , t i ), ΔU M2N (I A2B2 , t i ), ΔU M3N (I A2B2 , t i ), ΔU M4N (I A2B2 , t i ),
ΔU M1N (I A3B3 , t i ), ΔU M2N (I A3B3 , t i ), ΔU M3N (I A3B3 , t i ), ΔU M4N (I A3B3 , t i ),
ΔU M1N (I B4A4 , t i ), ΔU M2N (I B4A4 , t i ), ΔU M3N (I B4A4 , t i ), ΔU M4N (I B4A4 , t i ),
- instantaneous values of the first differences of electric potentials between each of the four external electrodes M 1 M 2 M 3 M 4 of the measuring unit and the central N, measured at a time t i of transients in the current pause in the dipole source when it passes through both current profiles through equidistant from the central electrode N of the measuring unit is four points, respectively, with the coordinates [(x = -a), (y = -b), (z = + h)], [(x = + a), (y = -b), ( z = + h)], [(x = + a), (y = + b), (z- + h)] and [{x = -a), (y = + b), {z- + h )].
2. Способ морской геоэлектроразведки по п.1, отличающийся тем, что токовые профили для прохождения горизонтального дипольного источника прокладывают на заданной глубине моря или на дневной поверхности моря.2. The method of marine geoelectrical exploration according to claim 1, characterized in that the current profiles for passing a horizontal dipole source are laid at a given depth of the sea or on the day surface of the sea. 3. Способ морской геоэлектроразведки по п.1, отличающийся тем, что расстояние L равно шести километрам и более, расстояния а и b равны одному километру и более, глубина погружения h дипольного источника устанавливается в пределах от двадцати метров выше уровня морского дна до дневной поверхности.3. The method of marine geoelectrical exploration according to claim 1, characterized in that the distance L is six kilometers or more, the distances a and b are one kilometer or more, the immersion depth h of the dipole source is set within twenty meters above the level of the seabed to the day surface . 4. Способ морской геоэлектроразведки по п.1, отличающийся тем, что измерительные установки размещают на измерительном профиле с равным шагом в 200-1000 м. 4. The method of marine geoelectrical exploration according to claim 1, characterized in that the measuring installation is placed on the measuring profile with an equal step of 200-1000 m
RU2009145041/28A 2009-12-07 2009-12-07 Focused current marine geoelectric prospecting method RU2408036C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009145041/28A RU2408036C1 (en) 2009-12-07 2009-12-07 Focused current marine geoelectric prospecting method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009145041/28A RU2408036C1 (en) 2009-12-07 2009-12-07 Focused current marine geoelectric prospecting method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2408036C1 true RU2408036C1 (en) 2010-12-27

Family

ID=44055881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009145041/28A RU2408036C1 (en) 2009-12-07 2009-12-07 Focused current marine geoelectric prospecting method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2408036C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557675C2 (en) * 2012-12-17 2015-07-27 Анатолий Семенович Лисин Marine geological exploration method and research complex for its implementation
CN112083499A (en) * 2019-12-04 2020-12-15 安徽省勘查技术院(安徽省地质矿产勘查局能源勘查中心) Comprehensive geophysical well logging method and system for searching metal ore

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557675C2 (en) * 2012-12-17 2015-07-27 Анатолий Семенович Лисин Marine geological exploration method and research complex for its implementation
CN112083499A (en) * 2019-12-04 2020-12-15 安徽省勘查技术院(安徽省地质矿产勘查局能源勘查中心) Comprehensive geophysical well logging method and system for searching metal ore
CN112083499B (en) * 2019-12-04 2024-02-20 安徽省勘查技术院(安徽省地质矿产勘查局能源勘查中心) Comprehensive geophysical well logging method and system for searching metal ores

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2381531C1 (en) Method for marine geoelectrical exploration with electrical current focusing
Wright et al. Hydrocarbon detection and monitoring with a multicomponent transient electromagnetic (MTEM) survey
US5563513A (en) Electromagnetic imaging device and method for delineating anomalous resistivity patterns associated with oil and gas traps
Fiandaca et al. Time-domain-induced polarization: Full-decay forward modeling and 1D laterally constrained inversion of Cole-Cole parameters
US7483792B2 (en) Electromagnetic surveying for hydrocarbon reservoirs
RU2430387C2 (en) Electromagnetic survey for resistive or conducting bodies
US7737699B2 (en) Method of marine electromagnetic survey using focusing electric current
Donohue et al. Multi‐method geophysical mapping of quick clay
US20120130641A1 (en) Marine Source To Borehole Electromagnetic Mapping Of Sub-Bottom Electrical Resistivity
CN101622554B (en) A method of mapping hydrocarbon reservoirs in shallow waters and also an apparatus for use when practicing the method
Attwa et al. Evaluation of DC, FDEM and IP resistivity methods for imaging perched saltwater and a shallow channel within coastal tidal flat sediments
Sundararajan et al. VES and VLF—an application to groundwater exploration, Khammam, India
Everett et al. Near-surface controlled-source electromagnetic induction: Background and recent advances
CN101903806A (en) Method and device for induced polarization mapping of submarine hydrocarbon reservoirs
Maurya et al. Field-scale comparison of frequency-and time-domain spectral induced polarization
Nimeck et al. A progressive geophysical exploration strategy at the Shea Creek uranium deposit
RU2236028C1 (en) Method for marine geoelectrical exploration (alternatives)
RU2408036C1 (en) Focused current marine geoelectric prospecting method
Kirsch et al. Geoelectrical methods
RU2235347C1 (en) Method for geoelectrosurveying (variants)
Alhumimidi et al. Imaging fracture distributions of the Al-Khuff Formation outcrops using GPR and ERT geophysical techniques, Al-Qassim area, Saudi Arabia
RU2557675C2 (en) Marine geological exploration method and research complex for its implementation
WO2009064213A1 (en) Method for carrying out off-shore geoelectrical prospecting by focusing electric current (variants)
Tian et al. Prediction study of hydrocarbon reservoir based on time–frequency domain electromagnetic technique taking Ili Basin as an example
Edwards et al. Marine controlled-source electromagnetics and the assessment of seafloor gas Hydrate

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121208