RU2642492C1 - Method for marine electrical exploration - Google Patents

Method for marine electrical exploration Download PDF

Info

Publication number
RU2642492C1
RU2642492C1 RU2017112201A RU2017112201A RU2642492C1 RU 2642492 C1 RU2642492 C1 RU 2642492C1 RU 2017112201 A RU2017112201 A RU 2017112201A RU 2017112201 A RU2017112201 A RU 2017112201A RU 2642492 C1 RU2642492 C1 RU 2642492C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
data
mtz
ice
profile
field
Prior art date
Application number
RU2017112201A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Михайлович Тригубович
Владимир Викторович Филатов
Михаил Владимирович Абрамов
Андрей Георгиевич Яковлев
Денис Васильевич Яковлев
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Аэрогеофизическая разведка"
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 Закрытое акционерное общество "Аэрогеофизическая разведка" filed Critical Закрытое акционерное общество "Аэрогеофизическая разведка"
Priority to RU2017112201A priority Critical patent/RU2642492C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2642492C1 publication Critical patent/RU2642492C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/02Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with propagation of electric current
    • G01V3/06Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with propagation of electric current using ac

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: on the drifting ice floe there is an MTZ data recording station. Magneto telluric field measurements are made at each particular frequency, referenced to the corresponding point on the profile, the coordinates of which change due to the ice floe drift. The indicated coordinates are fixed for each measurement, the MTZ, AMTZ data and responses to sharp changes in the magneto telluric field are recorded, the obtained data set is used to restore the distribution of the geological environment electrical conductivity and make a prediction about the presence or absence of the desired objects associated with minerals in the study area.
EFFECT: creation of a method for marine geophysical exploration by magneto telluric field measurement during operations in the polar regions on drifting ice surface, obtaining reliable geophysical information on the structure beneath the seabed, ensuring depth studies to 10,000 m.
3 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к морской электроразведке и может быть использовано для изучения строения осадочного чехла и структуры верхней части земной коры с целью прогноза месторождений полезных ископаемых акваторий арктических морей, покрытых льдом.The invention relates to marine electrical exploration and can be used to study the structure of the sedimentary cover and the structure of the upper part of the earth's crust with the aim of forecasting mineral deposits of the Arctic seas covered with ice.

Для морской электроразведки залежей углеводородов широко применяются различные методы, связанные с воздействием на морское дно импульсов электромагнитного поля, с последующей регистрацией изменений электромагнитных параметров придонных пород и анализом полученных данных для обнаружения имеющихся аномалий и определения их природы. Разведку осуществляют с помощью различных исследовательских комплексов аппаратуры и оборудования. Известны, в частности, способ и устройство для морской электроразведки нефтегазовых месторождений, предназначенные для прогнозирования залежей углеводородов в транзитной зоне шельфа при глубинах до 10 м (патент РФ №2375728, G01V 3/06). Способ реализуется с помощью комплекта донных станций и судна с генератором и блоком формирования возбуждающего поля, связанным с погруженным в воду горизонтальным буксируемым диполем с питающими электродами. Электроразведочный комплекс включает в себя также неизлучающее балластное устройство, аппаратуру для считывания и записи информации с донных станций, регистрации места и времени генерации импульсов тока и инициализации донных станций. Донные станции оборудованы расположенными вдоль или поперек линии возбуждения «косами», каждая из которых содержит не менее трех измерительных электродов, размещенных на расстоянии 50-500 м друг от друга.For marine electrical exploration of hydrocarbon deposits, various methods are widely used associated with exposure to the seabed of pulses of an electromagnetic field, followed by recording changes in the electromagnetic parameters of bottom rocks and analyzing the data to detect existing anomalies and determine their nature. Exploration is carried out using various research systems of equipment and equipment. Known, in particular, is a method and device for marine electrical exploration of oil and gas fields, designed to predict hydrocarbon deposits in the transit zone of the shelf at depths of up to 10 m (RF patent No. 2375728, G01V 3/06). The method is implemented using a set of bottom stations and a vessel with a generator and an excitation field forming unit associated with a horizontal towed dipole immersed in water with supply electrodes. The electrical prospecting complex also includes a non-emitting ballast device, equipment for reading and writing information from bottom stations, recording the place and time of generating current pulses and initializing bottom stations. Bottom stations are equipped with “braids” located along or across the excitation line, each of which contains at least three measuring electrodes located at a distance of 50-500 m from each other.

Известны способ и система для геологических исследований дна моря с измерением удельной проводимости дна моря при магнитотеллурических исследованиях или электромагнитных исследованиях с использованием управляемого источника (патент РФ №2323456, G01V 3/08). Данное техническое решение касается создания донной магнитотеллурической системы и способа, посредством которых измеряют вертикальные магнитотеллурические импедансы, а также вертикальные электрические поля, образующиеся в результате действия излучателя электромагнитного поля. Разведочные блоки размещают на различных местах на дне моря в пределах площади, представляющей интерес для моделирования структуры дна моря. Спустя заданный период времени, который может быть от нескольких часов до нескольких дней, блоки поднимают на поверхность. Период времени, в течение которого собирают данные, зависит от скорости сбора данных и объема памяти в блоке обработки данных. Накопленные данные передают в систему обработки для анализа и вывода данных.A known method and system for geological studies of the bottom of the sea with the measurement of the conductivity of the bottom of the sea during magnetotelluric studies or electromagnetic studies using a controlled source (RF patent No. 23233456, G01V 3/08). This technical solution relates to the creation of a bottom magnetotelluric system and a method by which vertical magnetotelluric impedances are measured, as well as vertical electric fields generated by the action of an electromagnetic field emitter. Exploration blocks are placed at various places on the seabed within the area of interest for modeling the structure of the seabed. After a predetermined period of time, which can be from several hours to several days, the blocks are raised to the surface. The period of time during which data is collected depends on the speed of data collection and the amount of memory in the data processing unit. The accumulated data is transmitted to the processing system for analysis and data output.

Однако геофизические исследования с использованием донных станций, очевидно, не могут быть применены на территориях, перекрытых льдами. Следует отметить, что поиску месторождений в полярных областях Земли препятствует огромное число практических трудностей, связанных с низкими температурами. Наличие льда усугубляет ситуацию. В морских районах, покрытых льдом, при наличии крупных волн или других препятствий разведка может стать более трудной, дорогой или даже невозможной. Например, в покрытых льдом водах разведочное судно должно прокладывать дорогу во льдах и лавировать в водах, заполненных обломками ледяного поля. Даже наличие впереди идущего ледокола не позволяет эффективно проводить исследования, так как разбиваемые льдины могут повредить корпус геофизического судна или привести к обрыву возбуждающей или приемной установки. Кроме того, обломки ледяного поля на поверхности воды делают буксировку источника и буксируемых кос более трудной и предрасполагают к их повреждениям. Например, любые компоненты системы на поверхности воды могут наталкиваться на лед, затягиваться под лед и теряться. Кроме того, на поверхности любых кабелей или буксирных тросов, выпускаемых с судна, даже со слипов, может нарастать лед, потенциально повреждающий кабели или буксирные тросы. Более того, лед, затягиваемый под корпус и всплывающий позади судна, может сдвигать эти кабели и тросы.However, geophysical studies using bottom stations, obviously, cannot be applied in areas covered by ice. It should be noted that the search for deposits in the polar regions of the Earth is impeded by a huge number of practical difficulties associated with low temperatures. The presence of ice exacerbates the situation. In ice-covered marine areas, with large waves or other obstacles, reconnaissance may become more difficult, expensive or even impossible. For example, in ice-covered waters, an exploration vessel must pave the way in ice and maneuver in waters filled with debris from an ice field. Even the presence of an icebreaker in front does not allow for effective research, since crushed ice can damage the hull of a geophysical vessel or lead to a break in an exciting or receiving installation. In addition, the debris of the ice field on the surface of the water makes towing the source and towed streamers more difficult and predispose to their damage. For example, any system components on the surface of the water can run into ice, drag under ice and get lost. In addition, ice can potentially build up on the surface of any cables or tow ropes discharged from the vessel, even from slips, potentially damaging the cables or tow ropes. Moreover, ice pulled under the hull and floating up behind the vessel can move these cables and cables.

Очевидно, что на таких территориях целесообразно использовать методы, в которых источники и приемники поля располагаются на поверхности льда.Obviously, in such areas it is advisable to use methods in which the sources and receivers of the field are located on the surface of the ice.

Известен, в частности, способ геофизической разведки месторождений углеводородов, согласно которому на поверхности льда создают отверстия, проходящие через морской лед до воды (патент РФ №2410728, G01V 3/12). Электроды источника и приемника опускают в указанные отверстия до тех пор, пока электрод не будет находиться в контакте с водой под морским льдом. В отверстие добавляют достаточное количество проводящей жидкости, чтобы покрыть часть электрода. Проводящую жидкость оставляют в отверстии до ее замерзания. Данная технология хорошо закрепляет электрод, обеспечивает хороший контакт электродов с регистрирующими приборами. Способ обеспечивает осуществление морской геофизической разведки, при котором можно использовать обычную наземную технологию работ с управляемым источником: токовые контуры развертывают на льду, и сигналы, распространяющиеся по путям под поверхностью льда, принимаются другими токовыми контурами, расположенными на некотором расстоянии от источников. В данном случае морская разведка осуществляется без необходимости использования буксира, размещения приемников на дне и их последующего извлечения.Known, in particular, is a method of geophysical exploration of hydrocarbon deposits, according to which holes are created on the ice surface passing through sea ice to water (RF patent No. 2410728, G01V 3/12). The source and receiver electrodes are lowered into the indicated openings until the electrode is in contact with water under sea ice. A sufficient amount of conductive liquid is added to the hole to cover part of the electrode. The conductive liquid is left in the hole until it freezes. This technology fixes the electrode well, provides good contact of the electrodes with recording devices. The method provides the implementation of marine geophysical exploration, in which you can use the usual ground-based technology of work with a controlled source: the current circuits are deployed on ice, and signals propagating along the paths below the ice surface are received by other current circuits located at some distance from the sources. In this case, marine reconnaissance is carried out without the need for a tugboat, the placement of receivers at the bottom and their subsequent extraction.

Известен также способ морской электроразведки на дрейфующей льдине с использованием исследовательского комплекса, состоящего из возбуждающих и приемных установок, источника знакопеременных периодических импульсов тока и установки обработки данных (патент РФ №2069375, G01V 3/06, прототип). Способ заключается в том, что возбуждающую установку и приемные установки размещают вертикально подо льдом в слое воды. Подачу импульсов проводят источником знакопеременных периодических импульсов тока силой в несколько десятков ампер с помощью ЭРС 72 или иной установки, обработку данных с помощью цифровой электроразведочной станции типа ЦЭС. Профилирование разреза осуществляют с фиксированным расстоянием между точками возбуждения и приема сигналов после воздействия знакопеременным импульсом.There is also known a method of marine electrical exploration on a drifting ice using a research complex consisting of exciting and receiving installations, a source of alternating periodic current pulses and a data processing installation (RF patent No. 2069375, G01V 3/06, prototype). The method consists in the fact that the exciting installation and receiving installations are placed vertically under the ice in a layer of water. The supply of pulses is carried out by a source of alternating periodic pulses of current with a power of several tens of amperes using an EDS 72 or other installation, data processing using a digital electrical reconnaissance station of the CES type. Section profiling is carried out with a fixed distance between the points of excitation and reception of signals after exposure to an alternating pulse.

К недостаткам известных технических решений следует отнести проблемы, связанные с ограниченностью энергетического ресурса необходимых при работах с контролируемым источником генераторных установок, которые должны автономно размещаться на льдине. К тому же высокая проводимость морской воды, являющейся мощным экраном, существенно затрудняет изучение морского дна. Все это ограничивает глубинность геофизических исследований. Кроме того, в описанных методах измеряют только компоненты электрического поля, что также ограничивает возможности исследований.The disadvantages of the known technical solutions include the problems associated with the limited energy resource necessary when working with a controlled source of generator sets, which should be autonomously placed on an ice floe. In addition, the high conductivity of sea water, which is a powerful screen, significantly complicates the study of the seabed. All this limits the depth of geophysical research. In addition, the described methods measure only the components of the electric field, which also limits the possibilities of research.

Выходом из этой ситуации является переход от измерений с контролируемым источником к измерениям магнитотеллурических полей, обладающих существенными достоинствами, такими как:The way out of this situation is the transition from measurements with a controlled source to measurements of magnetotelluric fields, which have significant advantages, such as:

- компактность приемной установки позволяет выполнять работы в сложных условиях;- the compactness of the receiving unit allows you to perform work in difficult conditions;

- отсутствие необходимости в искусственном источнике электромагнитного поля за счет использования магнитотеллурических вариаций;- lack of need for an artificial source of electromagnetic field due to the use of magnetotelluric variations;

- относительно небольшой вес оборудования - около 15 кг для одной точки зондирования;- relatively small weight of the equipment - about 15 kg for one sensing point;

- отсутствие ограничений по глубинности исследований при любых вариациях проводимости осадочного чехла.- the absence of restrictions on the depth of research for any variations in the conductivity of the sedimentary cover.

Работы, связанные с измерением данных МТЗ на поверхности льда, в принципе известны. Подобные измерения проводились, например, при исследовании Байкальской рифовой зоны (Ю.Ф. Мороз, Т.А. Мороз. Глубинный геоэлектрический разрез байкальского рифта // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2012, №2, выпуск №20). Однако эти данные касаются измерений на неподвижном льду, когда толщина его достигала 1-1.5 м. Кроме того, пресная вода Байкала (удельное электрическое сопротивление воды 200-300 Ом⋅м) не создавало серьезной помехи для изучения глубинной электропроводности впадины оз. Байкал.The works related to the measurement of MTZ data on the ice surface are, in principle, known. Similar measurements were carried out, for example, in the study of the Baikal reef zone (Yu.F. Moroz, T.A. Moroz. Deep geoelectric section of the Baikal rift // Vestnik KRAUNTS. Earth Sciences. 2012, No. 2, issue No. 20). However, these data relate to measurements on still ice, when its thickness reached 1-1.5 m. In addition, the fresh water of Lake Baikal (specific electrical resistance of water 200-300 Ohm⋅m) did not pose a serious obstacle to studying the deep electrical conductivity of the lake basin. Baikal.

Задачей изобретения является расширение арсенала технологий, предназначенных для морской электроразведки с устранением указанных выше недостатков аналогов, а именно повышение глубинности исследований и обеспечение достоверности информации, получаемой о геоэлектрическом разрезе на территориях, перекрытых льдом.The objective of the invention is to expand the arsenal of technologies for marine electrical exploration with the elimination of the above disadvantages of analogues, namely increasing the depth of research and ensuring the reliability of information obtained about the geoelectric section in areas covered by ice.

Техническим результатом изобретения является создание способа морской геофизической разведки путем измерения магнитотеллурического поля при работах в полярных областях на поверхности дрейфующего льда, позволяющего получать достоверную информацию о геологической структуре под морским дном, с обеспечением глубинности исследований до 10000 м.The technical result of the invention is the creation of a method of marine geophysical exploration by measuring the magnetotelluric field when working in polar regions on the surface of drifting ice, which allows to obtain reliable information about the geological structure under the seabed, providing a depth of research of up to 10,000 m

При этом в качестве источника геофизической информации о свойствах пород могут быть использованы данные как стандартных измерений МТЗ, ориентированных на выделение разнопериодных колебаний (в том числе АМТЗ), так и данные, обусловленные вариациями типа магнитных бурь (вариации с резким изменением поля), а также вариациями типа суббурь и резких всплесков МТ поля, обусловленных дальними грозами.At the same time, as a source of geophysical information on rock properties, data can be used from both standard MTZ measurements focused on the allocation of different-period oscillations (including AMT), as well as data due to variations of the type of magnetic storms (variations with a sharp change in the field), as well variations of substorm type and sharp bursts of the MT field caused by distant thunderstorms.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе морской электроразведки, включающем регистрацию электромагнитных данных на поверхности дрейфующей льдины, направление дрейфа которой корреспондируется с проектным направлением заданного профиля наблюдений, проходящим над зоной исследования, получение информации о распределении удельного сопротивления пород, залегающих под морским дном, построение модели геоэлектрического разреза и составление прогноза о наличии месторождений полезных ископаемых (в том числе залежей УВ), согласно изобретению геофизические исследования осуществляют путем магнитотеллурического зондирования (МТЗ), для чего на указанной дрейфующей льдине располагают регистрирующую станцию данных МТЗ, при этом осуществляют измерения магнитотеллурического поля на каждой конкретной частоте, привязанные к соответствующей точке на профиле, координаты которой изменяются за счет дрейфа льдины, указанные координаты фиксируют при каждом измерении, осуществляют регистрацию данных МТЗ, АМТЗ и откликов на резкие изменения магнитотеллурического поля, по полученной совокупности данных восстанавливают распределение электрической проводимости геологической среды и делают прогноз о наличии или отсутствии искомых объектов, связанных с полезными ископаемыми в зоне проведения исследований.The specified technical result is achieved due to the fact that in the method of marine electrical exploration, including the registration of electromagnetic data on the surface of a drifting ice floe, the direction of drift of which corresponds to the design direction of a given observation profile passing over the study area, obtaining information about the distribution of resistivity of rocks lying under the sea bottom, building a model of a geoelectric section and making a forecast about the presence of mineral deposits (including hydrocarbon deposits), according to the invention, geophysical surveys are carried out by magnetotelluric sounding (MTZ), for which a recorded MTZ data station is located on the indicated drift ice, while measurements of the magnetotelluric field at each specific frequency are carried out, tied to the corresponding point on the profile, the coordinates of which vary ice drift counting, the indicated coordinates are recorded during each measurement, the MTZ, AMTZ data and responses to sharp changes in magnetotellas are recorded uric field, according to the obtained data set, restore the distribution of electrical conductivity of the geological environment and make a prediction about the presence or absence of the desired objects associated with minerals in the research area.

При восстановлении распределения электрической проводимости геологической среды под морским дном вдоль нелинейного, за счет свободного перемещения льдины в пространстве, профиля измерений используют решение трехмерной задачи путем подбора модели геологической среды, удовлетворяющей всей совокупности полученных данных МТЗ.When restoring the distribution of electrical conductivity of the geological environment under the seabed along a non-linear, due to the free movement of the ice in space, measurement profile, a three-dimensional problem is used by selecting a model of the geological environment that satisfies the entire set of obtained MTZ data.

Кроме того, в дополнение к измерениям данных МТЗ измеряют данные магнитовариационных зондирований (МВЗ).In addition, in addition to measuring the MTZ data, magnetovariational sounding data (MVS) are also measured.

Изобретение иллюстрируется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведена карта дрейфа дрейфующей станции Северный полюс - 37, СП - 37.In FIG. 1 shows the drift map of the North Pole - 37 drifting station, SP - 37.

На фиг. 2 показан модельный геофизический разрез (типичный для шельфа Карского моря) вдоль профиля, представляющий собой многослойную среду, в которой на глубине 2000 м находится целевой объект, протяженность которого составляет 10 км, а мощность 35 м, обладающий повышенным удельным сопротивлением (1 Омм).In FIG. Figure 2 shows a model geophysical section (typical of the Kara Sea shelf) along the profile, which is a multilayer medium in which a target object is located at a depth of 2000 m, the length of which is 10 km, and the thickness is 35 m, which has a high resistivity (1 Ohm).

На фиг. 3 показаны графики аномальных значений кажущегося удельного сопротивления ρXY, вычисленные по х, у - составляющим измеряемого поля, показывающие, что целевой объект четко выделяется в разрезе.In FIG. Figure 3 shows graphs of the anomalous values of the apparent resistivity ρ XY calculated by x, y - components of the measured field, showing that the target object is clearly distinguished in the context.

На фиг. 4 показано реальное расположение точек измерения на конкретной частоте относительно середин участков профиля.In FIG. 4 shows the actual location of the measurement points at a specific frequency relative to the midpoints of the profile sections.

На фиг. 5 приведен геоэлектрический разрез, полученный в результате интерпретации модельных данных.In FIG. Figure 5 shows the geoelectric section obtained as a result of the interpretation of model data.

На фиг. 6 приведен пример резкого изменения электрического поля во время суббури.In FIG. Figure 6 shows an example of a sharp change in the electric field during a substorm.

На фиг. 7 показаны результаты моделирования магнитотеллурических данных для резкого изменения поля.In FIG. 7 shows the results of modeling magnetotelluric data for a sharp change in the field.

На фиг. 8 показаны результаты моделирования магнитотеллурических данных для прямого и изогнутого профилей измерений.In FIG. Figure 8 shows the results of simulation of magnetotelluric data for direct and curved measurement profiles.

Сущность изобретения заключается в том, что измерения осуществляют на дрейфующей льдине, что обуславливает появление новой модификации МТЗ с распределенными данными, в которой измерение на конкретной частоте привязано к своей точке на профиле измерений.The essence of the invention lies in the fact that the measurements are carried out on a drifting ice floe, which leads to the appearance of a new modification of MTZ with distributed data, in which the measurement at a specific frequency is tied to its point on the measurement profile.

В стандартном методе МТЗ в качестве основных характеристик используется тензор импеданса [Z], определяемый из соотношений между горизонтальными компонентами электрического и магнитного полейIn the standard MTZ method, the impedance tensor [Z], which is determined from the relations between the horizontal components of the electric and magnetic fields, is used as the main characteristics

E τ =[Z]H τ , где E τ = [Z] H τ , where

Е τ =Е τ(Ех,Еу), E τ = E τ ( Ex, Eu ),

Figure 00000001
Figure 00000001

H τ =H τ (Нх,Ну) H τ = H τ ( Hx, Well )

При этом в каждой точке размещения датчиков измеряется зависимость компонент поля от частоты,

Figure 00000002
. В данном случае, за счет дрейфа льдины, измерения на каждой частоте происходят в каждой отдельной точке профиля, то есть составляющие поля могут быть представлены в виде E
Figure 00000003
где (ξ,η) - координаты точки профиля, на которой проводится измерение на частоте ω.At the same time, at each sensor placement point, the dependence of the field components on the frequency is measured,
Figure 00000002
. In this case, due to the ice drift, measurements at each frequency occur at each individual point in the profile, i.e., the component fields can be represented as E
Figure 00000003
where ( ξ , η ) are the coordinates of the profile point at which the measurement is carried out at the frequency ω.

Это приводит к новой пространственно-временной (пространственно-частотной) модификации задачи МТЗ, решение которой требует применения многомерного моделирования и инверсии и корректировки методики анализа полученных данных. В общем случае обратная задача электромагнитного зондирования, использующего магнитотеллурическое поле, заключается в определении электропроводности Земли по зависимости тензора импеданса от положения точки наблюдения и частоты вариаций МТ поля. Учитывая некорректность такой задачи, ее решение имеет смысл только в случае, когда, опираясь на априорную информацию о строении изучаемой среды, область поиска ограничивается и ищется приближенное решение обратной задачи внутри компактного множества правдоподобных моделей. Это и позволяет достаточно эффективно применять предлагаемый способ.This leads to a new spatio-temporal (spatio-frequency) modification of the MTZ problem, the solution of which requires the use of multivariate modeling and inversion and adjustment of the methodology for analyzing the obtained data. In the general case, the inverse problem of electromagnetic sounding using a magnetotelluric field is to determine the electrical conductivity of the Earth from the dependence of the impedance tensor on the position of the observation point and the frequency of variations of the MT field. Given the incorrectness of such a problem, its solution makes sense only in the case when, based on a priori information about the structure of the medium under study, the search area is limited and an approximate solution of the inverse problem is sought inside a compact set of plausible models. This allows you to quite effectively apply the proposed method.

В качестве дополнения к методу МТЗ может быть использован метод магнитовариационного зондирования (МВЗ), на который не так сильно влияют приповерхностные неоднородности и позволяющий получать достаточно надежную информацию о погруженных геоэлектрических структурах. В этом методе основной характеристикой является вектор Визе-Паркинсона

Figure 00000004
(типпер), определяемый из связи вертикальной и тангенциальных компонент магнитного поля:As an addition to the MTZ method, the method of magnetovariational sounding (MVZ) can be used, which is not so much influenced by near-surface inhomogeneities and allows one to obtain sufficiently reliable information about immersed geoelectric structures. In this method, the main characteristic is the Wiese-Parkinson vector
Figure 00000004
(tipper), determined from the relationship of the vertical and tangential components of the magnetic field:

Hz=[W]H τ Hz = [ W ] H τ

Здесь, как и в случае МТЗ, имеют место особенности, связанные с тем, что измерения на каждой частоте происходят в отдельной точке профиля. В этом случае обратная задача заключается в определении электропроводности Земли по зависимости тензора импеданса и компонент типпера от положения точки наблюдения и частоты вариаций поля.Here, as in the case of MTZ, there are features associated with the fact that measurements at each frequency occur at a separate point in the profile. In this case, the inverse problem is to determine the Earth's electrical conductivity by the dependence of the impedance tensor and tipper components on the position of the observation point and the frequency of field variations.

В точках, где имеет место резкое изменение поля, фиксируется переходный процесс, наличие которого позволяет решать отдельную обратную задачу зондирования, аналогичную известной обратной задаче зондирования МПП. Возможность использования таких измерений в магнитотеллурике показана в работе - «О магнитно-теллурическом методе переходных процессов (МТМПП) с резким изменением поля», М.М. Лаврентьев, М.Г. Ноппе, К.Г. Резницкая / Геофизические методы поисков и разведки месторождений рудных полезных ископаемых в Сибири. - Новосибирск, 1975. - С. 31-39.At the points where there is a sharp change in the field, a transient process is recorded, the presence of which allows us to solve a separate inverse probing problem, similar to the well-known inverse probing problem for MPP. The possibility of using such measurements in magnetotellurics is shown in the paper “On the Magneto-Telluric Transient Method (MTMPP) with a sharp change in the field,” M. M. Lavrentiev, M.G. Noppe, K.G. Reznitskaya / Geophysical methods of prospecting and exploration of ore mineral deposits in Siberia. - Novosibirsk, 1975 .-- S. 31-39.

При реализации способа приемные датчики МТЗ и связанную с приемными датчиками регистрирующую станцию МТЗ размещают на льдине, направление дрейфа которой примерно совпадает (корреспондирует) с направлением заданного профиля наблюдений, проходящего над зоной исследования, о которой необходимо получить геологическую информацию. Выбор льдины осуществляют после консультации с соответствующими службами. При этом, за счет свободного перемещения (дрейфа) льдины в пространстве, формируется соответствующий, отличный от линейного, профиль наблюдений МТЗ.When implementing the method, the MTZ receiving sensors and the MTZ recording station associated with the receiving sensors are placed on an ice floe, the drift direction of which approximately coincides (corresponds) with the direction of a given observation profile passing over the study area, about which it is necessary to obtain geological information. The choice of ice is carried out after consultation with the relevant services. At the same time, due to the free movement (drift) of the ice floe in space, a corresponding, different from linear, MTZ observation profile is formed.

Общее представление о возможном реальном профиле измерений можно получить из фиг. 1, где приведена карта дрейфа дрейфующей станции Северный полюс - 37, СП - 37.A general idea of a possible real measurement profile can be obtained from FIG. 1, which shows the drift map of the North Pole drifting station - 37, SP - 37.

Общий дрейф станции за весь период работы составил 2076 километров. Средняя скорость дрейфа - 7,7 километра в сутки.The total drift of the station over the entire period of operation amounted to 2076 kilometers. The average drift speed is 7.7 kilometers per day.

Одной из проблем, возникающих при измерениях на поверхности льда, является измерение электрических составляющих поля. Такие измерения целесообразно осуществлять с помощью специальных устройств заземления для морской и речной электроразведки, например, согласно патенту РФ №113026. В качестве станции МТЗ может быть использована, например, пятиканальная станция MTU-5A производства фирмы "Феникс" (Канада). При каждом измерении МТ-поля фиксируют координаты точки, в которой измерение проведено. Полученную совокупность электромагнитных данных анализируют с выделением разнопериодных колебаний и резких изменений магнитотеллурического поля.One of the problems encountered when measuring on the surface of the ice is the measurement of the electrical components of the field. It is advisable to carry out such measurements using special grounding devices for marine and river electrical exploration, for example, according to RF patent No. 113026. As a MTZ station, for example, a five-channel MTU-5A station manufactured by Phoenix (Canada) can be used. At each measurement, the MT fields fix the coordinates of the point at which the measurement was performed. The resulting set of electromagnetic data is analyzed with the release of different-period oscillations and sharp changes in the magnetotelluric field.

Совокупность профильных данных, получаемых при реализации изобретения, позволяет найти распределение удельного электрического сопротивления пород, залегающих под морским дном, вдоль проходимого профиля, что обеспечивается решением обратной трехмерной задачи МТЗ путем подбора модели геологической среды, удовлетворяющей всей совокупности данных МТЗ на данном профиле.The set of profile data obtained during the implementation of the invention allows us to find the distribution of electrical resistivity of the rocks lying under the seabed along the passable profile, which is achieved by solving the inverse three-dimensional MTZ problem by selecting a model of the geological environment that satisfies the entire set of MTZ data on this profile.

В качестве примера, иллюстрирующего реализацию способа, на фиг. 2 показан модельный разрез (типичный для шельфа Карского моря) вдоль профиля, представляющий собой многослойную среду, в которой на глубине 2000 м находится целевой объект, протяженность которого составляет 10 км, мощность 35 м, обладающий повышенным удельным сопротивлением (1 Омм).As an example, illustrating the implementation of the method, in FIG. Figure 2 shows a model section (typical of the Kara Sea shelf) along the profile, which is a multilayer medium in which a target object is located at a depth of 2000 m, the length of which is 10 km, the thickness is 35 m, and has a high resistivity (1 Ohm).

На профиле с равным шагом располагают 140 точек АМТЗ. Зондирования АМТЗ осуществляют в течение 25 минут (70 метров дрейфа льдины, которые в первом приближении будем считать сосредоточенными в центральной точке). Кроме того, за сутки проводят три зондирования МТЗ. То есть проводят одно зондирование на протяжении 1333 м движения по профилю. На каждом таком отрезке профиля осуществляют измерения на двадцати различных частотах, характерных для обычных МТЗ, распределенных в случайном порядке.140 points of AMTZ are placed on the profile with equal steps. Soundings of AMTZ are carried out for 25 minutes (70 meters of ice drift, which in a first approximation will be considered concentrated at a central point). In addition, three MTZ soundings are performed per day. That is, they conduct one sounding over 1333 m of movement along the profile. On each such section of the profile, measurements are carried out at twenty different frequencies characteristic of ordinary MTZs distributed randomly.

Результаты моделирования приведены на фиг. 3, где показаны графики аномальных значений кажущегося удельного сопротивления рху, вычисленные по х, у - составляющим измеряемого поля, показывающие, что целевой объект четко выделяется в разрезе. Выделенные точки на графиках соответствуют серединам участков профиля, на протяжении которых осуществлялось измерение кривой зондирования МТЗ, соответствующей заданному набору частот. Реальное расположение точек измерения на частоте 0.0093 Гц в сравнении с положением середин участков профиля показано на фиг. 4. Аномалии четко фиксируют положение целевого объекта на профиле.The simulation results are shown in FIG. 3, which shows graphs of abnormal values of the apparent resistivity pkh calculated by x, y - components of the measured field, showing that the target object is clearly distinguished in section. The selected points on the graphs correspond to the midpoints of the profile sections, during which the MTZ sounding curve was measured, corresponding to a given set of frequencies. The actual location of the measurement points at a frequency of 0.0093 Hz in comparison with the position of the midpoints of the sections of the profile is shown in FIG. 4. Anomalies clearly record the position of the target on the profile.

Результаты интерпретации модельных данных в виде разреза удельного сопротивления приведены на фиг. 5, где фиксируется аномальная зона, соответствующая положению целевого объекта.The results of the interpretation of model data in the form of a section of resistivity are shown in FIG. 5, where an abnormal zone corresponding to the position of the target object is fixed.

В отдельных точках профиля возможно возникновение резкого изменения магнитотеллурического поля, как это показано на фиг. 6, что создает возможность фиксации и анализа возникающего переходного процесса.At individual points of the profile, a sharp change in the magnetotelluric field can occur, as shown in FIG. 6, which makes it possible to fix and analyze the emerging transient process.

На фиг. 7 демонстрируются результаты моделирования магнитотеллурических данных для резкого изменения поля. Приведены кривые кажущейся продольной проводимости S(t) для случая расположения точки с резким изменением поля над целевым объектом, точка А, и на удалении 10 км., точка В, а также показан график аномальных значений S(t) в центральной точке А. Из графика (фиг 6) видно, что наличие целевого объекта достаточно существенно влияет на поведение МТ поля. Кроме того, широкополосные временные кривые зондирования, получаемые при таких измерениях, позволяют уточнить параметры референтного разреза, что очень важно для выделения целевого объекта.In FIG. Figure 7 shows the results of modeling magnetotelluric data for a sharp change in the field. Curves of apparent longitudinal conductivity S (t) are given for the case of a point with a sharp change in the field above the target object, point A, and at a distance of 10 km., Point B, and also a graph of abnormal values of S (t) at the central point A. From the graph (Fig. 6) shows that the presence of the target object significantly affects the behavior of the MT field. In addition, the broadband temporal sounding curves obtained by such measurements make it possible to refine the parameters of the reference section, which is very important for isolating the target object.

На фиг. 8 демонстрируются результаты моделирования магнитотеллурических данных для прямого А и нелинейного (изогнутого) В профилей (фиг. 8а), пересекающих целевой объект в плане (в плоскости XY). При этом целевой объект сначала был задан бесконечно протяженным по оси Y, а затем ограниченным с удалением его поперечной границы от профиля на 20 км. Сравнение результатов моделирования магнитотеллурических данных проводилось по краю целевого объекта (по направлению оси X) и в его центре (точки 1 и 2, фиг. 8а). Результаты моделирования для ограниченного объекта (в процентах относительно данных, полученных для бесконечно протяженного объекта) показаны для точек 1 и 2 на фиг. 8б и фиг. 8в, соответственно. Видно, что изогнутый профиль в данном случае более чувствителен к геометрии целевого объекта, следовательно, это позволит точнее восстановить параметры целевого объекта при 3D-инверсии. Влияние поперечной границы объекта проявляется ближе к краю объекта (точка 1), тогда как в центре объекта (точка 2) отличия от результатов с протяженным объектом находятся на уровне вычислительной погрешности около 1.5%.In FIG. Figure 8 shows the results of modeling magnetotelluric data for straight A and non-linear (curved) B profiles (Fig. 8a) that intersect the target object in plan (in the XY plane). In this case, the target object was first set to be infinitely extended along the Y axis, and then bounded with the removal of its transverse boundary from the profile for 20 km. Comparison of the results of modeling magnetotelluric data was carried out along the edge of the target object (in the direction of the X axis) and in its center (points 1 and 2, Fig. 8a). The simulation results for a limited object (as a percentage of the data obtained for an infinitely extended object) are shown for points 1 and 2 in FIG. 8b and FIG. 8c, respectively. It can be seen that the curved profile in this case is more sensitive to the geometry of the target object, therefore, this will allow more accurate restoration of the parameters of the target object during 3D inversion. The influence of the transverse boundary of the object appears closer to the edge of the object (point 1), while in the center of the object (point 2), differences from the results with an extended object are at the level of the computational error of about 1.5%.

В целом, техническое решение, охарактеризованное совокупностью существенных признаков, включенных в формулу изобретения, обеспечивает достижение заявленного технического результата, а именно получение достоверной информации о геологической структуре под морским дном путем измерения магнитотеллурического поля на поверхности дрейфующего льда с обеспечением глубинности исследований до 10000 м.In General, the technical solution, characterized by a set of essential features included in the claims, ensures the achievement of the claimed technical result, namely, obtaining reliable information about the geological structure under the seabed by measuring the magnetotelluric field on the surface of drifting ice with a depth of research of up to 10,000 m.

Claims (3)

1. Способ морской электроразведки, включающий регистрацию электромагнитных данных на поверхности дрейфующей льдины, направление дрейфа которой корреспондируется с проектным направлением заданного профиля наблюдений, проходящим над зоной исследования, получение информации о распределении удельного сопротивления пород, залегающих под морским дном, построение модели геоэлектрического разреза и составление прогноза о наличии месторождений полезных ископаемых (в том числе залежей УВ), отличающийся тем, что геофизические исследования осуществляют путем магнитотеллурического зондирования, для чего на указанной дрейфующей льдине располагают регистрирующую станцию данных МТЗ, при этом осуществляют измерения магнитотеллурического поля на каждой конкретной частоте, привязанные к соответствующей точке на профиле, координаты которой изменяются за счет дрейфа льдины, указанные координаты фиксируют при каждом измерении, осуществляют регистрацию данных МТЗ, АМТЗ и откликов на резкие изменения магнитотеллурического поля, по полученной совокупности данных восстанавливают распределение электрической проводимости геологической среды под морским дном и делают прогноз о наличии или отсутствии объектов, связанных с полезными ископаемыми в зоне проведения исследований.1. A method of marine electrical exploration, including the registration of electromagnetic data on the surface of a drifting ice floe, the drift direction of which is consistent with the design direction of a given observation profile passing over the study area, obtaining information about the distribution of resistivity of rocks lying under the seabed, constructing a geoelectric section model and compiling prediction of the presence of mineral deposits (including hydrocarbon deposits), characterized in that the geophysical studies of This is done by means of magnetotelluric sounding, for which a MTZ data recording station is located on the indicated drift ice, while the magnetotelluric field is measured at each specific frequency, tied to the corresponding point on the profile, the coordinates of which change due to ice drift, these coordinates are fixed at each measurement, carry out registration of MTZ, AMTZ data and responses to sharp changes in the magnetotelluric field, from the resulting data set restore distribution of the electrical conductivity of the geological environment under the seabed and make a prediction about the presence or absence of objects associated with minerals in the research area. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при восстановлении распределения электрической проводимости геологической среды под морским дном вдоль нелинейного, за счет свободного перемещения в пространстве дрейфующей льдины, профиля измерений используют решение трехмерной задачи путем подбора модели геологической среды, удовлетворяющей всей совокупности полученных данных МТЗ.2. The method according to p. 1, characterized in that when restoring the distribution of electrical conductivity of the geological environment under the seabed along a non-linear, due to the free movement in the space of the drifting ice, the measurement profile, a three-dimensional problem is solved by selecting a model of the geological environment that satisfies the totality of the obtained MTZ data. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в дополнение к измерениям данных МТЗ измеряют данные магнитовариационных зондирований (МВЗ).3. The method according to p. 1, characterized in that in addition to the measurements of the MTZ data, magnetovariational sounding data (MVS) are measured.
RU2017112201A 2017-04-10 2017-04-10 Method for marine electrical exploration RU2642492C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017112201A RU2642492C1 (en) 2017-04-10 2017-04-10 Method for marine electrical exploration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017112201A RU2642492C1 (en) 2017-04-10 2017-04-10 Method for marine electrical exploration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2642492C1 true RU2642492C1 (en) 2018-01-25

Family

ID=61023965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017112201A RU2642492C1 (en) 2017-04-10 2017-04-10 Method for marine electrical exploration

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2642492C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070150216A1 (en) * 2005-12-28 2007-06-28 Jishan He A kind of active-source frequency-domain electromagnetic prospecting method
RU2354999C1 (en) * 2007-07-04 2009-05-10 Александр Борисович Великин Electrical prospecting method and device to this end (versions)
RU2375728C2 (en) * 2005-12-15 2009-12-10 Закрытое акционерное общество "ЕММЕТ" Method and device for marine electrical exploration of oil and gas fields
EA201290048A1 (en) * 2009-08-28 2012-11-30 КейДжейТи ЭНТЕРПРАЙЗИС, ИНК. MARINE ELECTROMAGNETIC DEVICE FOR COLLECTING DATA WITH A FOLDING KNOT OF SUPPORT BANDS FOR SENSORS

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2375728C2 (en) * 2005-12-15 2009-12-10 Закрытое акционерное общество "ЕММЕТ" Method and device for marine electrical exploration of oil and gas fields
US20070150216A1 (en) * 2005-12-28 2007-06-28 Jishan He A kind of active-source frequency-domain electromagnetic prospecting method
RU2354999C1 (en) * 2007-07-04 2009-05-10 Александр Борисович Великин Electrical prospecting method and device to this end (versions)
EA201290048A1 (en) * 2009-08-28 2012-11-30 КейДжейТи ЭНТЕРПРАЙЗИС, ИНК. MARINE ELECTROMAGNETIC DEVICE FOR COLLECTING DATA WITH A FOLDING KNOT OF SUPPORT BANDS FOR SENSORS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6864684B2 (en) Electromagnetic methods and apparatus for determining the content of subterranean reservoirs
RU2428719C2 (en) Method of mapping hydrocarbon reservoir and device for realising said method
US7145341B2 (en) Method and apparatus for recovering hydrocarbons from subterranean reservoirs
US6900639B2 (en) Electromagnetic method and apparatus for determining the nature of subterranean reservoirs using refracted electromagnetic waves
Sharlov et al. Transient electromagnetic surveys for highresolution near-surface exploration: basics and case studies
RU2410728C2 (en) Method of surveying deposits
EP2067059A1 (en) Method and apparatus for determining the nature of submarine reservoirs
EA022910B1 (en) Method for conducting electromagnetic survey
EA023172B1 (en) Method for interpreting electromagnetic survey data
WO2007068259A1 (en) Method and device for marine electrical exploration of oil and gas fields
EA010674B1 (en) Method for controlled source electromagnetic reconnaissance surveying
EP1982216A2 (en) Electromagnetic surveying
RU2639728C1 (en) Data collection systems for maritime modification with coss and reception module
Tassis et al. Detection and characterization of fracture zones in bedrock in marine environment: possibilities and limitations
RU2612726C2 (en) Device for marine electric exploration of oil and gas fields and its implementation
RU2642492C1 (en) Method for marine electrical exploration
Bastani et al. Radio‐magnetotelluric and controlled‐source magnetotelluric surveys on a frozen lake: Opportunities for urban applications in Nordic countries
Hickey et al. Geophysical methods for the assessment of earthen dams
Obikoya et al. Geophysical investigation of the fresh-saline water interface in the coastal area of Abergwyngregyn
Bouchedda et al. Synthetic Study of CO2 monitoring using Time-lapse Down-hole Magnetometric Resistivity at Field Reseach Station, Alberta, Canada
Tarits et al. Mapping seismically masked seabed structures with a new DC resistivity streamer
Shelokhov et al. High-resolution shallow TEM sounding technique for the near-surface exploration
Oldenburg et al. Direct current resistivity methods
RU2557675C2 (en) Marine geological exploration method and research complex for its implementation
Mirinets et al. Bottom Sediment Investigations of Lake Onega Using Underwater Seismic and Electromagnetic Surveys