RU2705756C1 - Method for ground-based exploration of oil deposits by means of radio-wave detection of air ion anomalies over oil deposits - Google Patents
Method for ground-based exploration of oil deposits by means of radio-wave detection of air ion anomalies over oil deposits Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705756C1 RU2705756C1 RU2018124871A RU2018124871A RU2705756C1 RU 2705756 C1 RU2705756 C1 RU 2705756C1 RU 2018124871 A RU2018124871 A RU 2018124871A RU 2018124871 A RU2018124871 A RU 2018124871A RU 2705756 C1 RU2705756 C1 RU 2705756C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- anomaly
- radio
- antenna
- aeroionic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
- G01V3/082—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices operating with fields produced by spontaneous potentials, e.g. electrochemical or produced by telluric currents
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/15—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for use during transport, e.g. by a person, vehicle or boat
- G01V3/16—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for use during transport, e.g. by a person, vehicle or boat specially adapted for use from aircraft
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V9/00—Prospecting or detecting by methods not provided for in groups G01V1/00 - G01V8/00
- G01V9/007—Prospecting or detecting by methods not provided for in groups G01V1/00 - G01V8/00 by detecting gases or particles representative of underground layers at or near the surface
Abstract
Description
Предлагаемый способ относится к методам дистанционного радиоволнового обнаружения залежей нефти на суше. Цель изобретения - создание унифицированного безлюдного способа радиоволнового выявления трудноопределимых залежей нефти в сложных ландшафтно-геоморфологических условиях.The proposed method relates to methods for remote radio wave detection of oil deposits on land. The purpose of the invention is the creation of a unified uninhabited method of radio wave detection of hard-to-determine oil deposits in complex landscape-geomorphological conditions.
В условиях возрастающей сложности горно-геологической обстановки залегания углеводородных месторождений их эффективная дистанционная геологическая разведка должна обеспечиваться геофизическими и геохимическими способами поиска, которые базируются на современных физико-химических моделях процессов в залежах, вскрывающих внутренние взаимосвязи геологических процессов и физических полей. К настоящему времени накоплен значительный объем предложений по использованию электромагнитных волн для прямого поиска и исследования нефтяных месторождений.Given the increasing complexity of the mining and geological environment of hydrocarbon deposits, their effective remote geological exploration should be provided by geophysical and geochemical methods of search, which are based on modern physical and chemical models of processes in deposits that reveal the internal relationships of geological processes and physical fields. To date, a significant amount of proposals on the use of electromagnetic waves for direct search and research of oil fields has been accumulated.
Однако многочисленные способы электромагнитного исследования нефтяных залежей, построены на тех, необоснованных в рамках классической электродинамики, моделях распространения мегагерцовых и гигагерцовых радиоволн в породах земной коры, представляющих собой проводящую среду, но не среду диэлектрическую. Эти модели предполагают, что таким проникновением радиоволн в толщу пород обуславливается радиоволновой отклик нефтяной залежи, который может быть зарегистрирован аппаратурой на дневной поверхности. (Обзор таких моделей и способов, основанных на них, приведен в статье «Электродинамические методы поиска и оконтуривания углеводородных залежей» Д.В. Гололобов, П.М. Катлеров, Доклады БГУИР, №2, 2004).However, numerous methods of electromagnetic research of oil deposits are based on those that are unreasonable in the framework of classical electrodynamics, models of the propagation of megahertz and gigahertz radio waves in the rocks of the earth's crust, which are a conductive medium, but not a dielectric medium. These models suggest that such penetration of radio waves into the rock stratum determines the radio wave response of the oil reservoir, which can be recorded by equipment on the day surface. (A review of such models and methods based on them is given in the article “Electrodynamic methods for searching and contouring hydrocarbon deposits” D.V. Gololobov, P.M. Cutler, Reports of BSUIR, No. 2, 2004).
Так известен способ геоэлектроразведки - авторское свидетельство СССР № 451032, кл. G01V 3/12, 1971. Способ включает излучение двумя источниками, расположенными симметрично приемнику, когерентных радиоволн с равными амплитудами, но противоположными фазами, и прием отраженных от неоднородностей среды радиоволн. Данный способ заявляет возможность отражения радиоволн от горизонтально-слоистых неоднородностей геологической среды, т.е. он предполагает проникновение радиоволн из диэлектрической среды приземной атмосферы в проводящую среду пород земной коры.So the method of geoelectrical exploration is known - USSR author's certificate No. 451032, class. G01V 3/12, 1971. The method includes emitting two sources, located symmetrically to the receiver, of coherent radio waves with equal amplitudes but opposite phases, and receiving the radio waves reflected from the inhomogeneities of the medium. This method claims the possibility of reflection of radio waves from horizontally layered inhomogeneities of the geological environment, i.e. it involves the penetration of radio waves from the dielectric medium of the surface atmosphere into the conductive medium of the rocks of the earth's crust.
Такое же проникновение радиоволн вглубь земной коры предполагается в другом способе наземного радиоволнового зондирования (Томилин В.К., Лаптев М.М., Некрасов Э.М., Жариков А.А., Астафьев Г.П. Опыт применения наземного радиоволнового зондирования на золоторудном месторождении. //Геологическое изучение и использование недр. Информационный сборник, 1996, № 5, с. 40-43). В этом способе нем используется излучатель радиосигнала и приемник. Результаты измерений представляются в виде двумерной матрицы, которая визуализирует распределение в разрезе по горизонтали и вертикали радиоволновых и петрофизических параметров геологической среды. Т.е. опять заявляется возможность распространения электромагнитных волн в проводящей среде земной коры.The same penetration of radio waves deep into the earth's crust is assumed in another method of ground-based radio-wave sounding (Tomilin V.K., Laptev M.M., Nekrasov E.M., Zharikov A.A., Astafyev G.P. Experience in the application of terrestrial radio-wave sounding on gold deposit. // Geological study and use of mineral resources. Information collection, 1996, No. 5, pp. 40-43). In this method, it uses a radio emitter and a receiver. The measurement results are presented in the form of a two-dimensional matrix, which visualizes the horizontal and vertical distribution of radio waves and petrophysical parameters of the geological environment. Those. Again, the possibility of the propagation of electromagnetic waves in the conducting medium of the earth's crust is claimed.
Эти и подобные им способы электроразведки исходят из теоретически необоснованного допущения о проникновении высокочастотных радиоволн внутрь земной коры на километровые глубины. Невзирая на то, что для среды вещества земной коры характерны свойства проводника, а не диэлектрика как у земной атмосферы.These and similar methods of electrical exploration come from the theoretically unreasonable assumption that high-frequency radio waves penetrate into the earth's crust to kilometer depths. Despite the fact that the medium is characterized by the properties of a conductor, not a dielectric like the earth’s atmosphere.
В отличие от таких необоснованных моделей, допускающих возможность волнового сканирования углеводородных залежей с дневной поверхности, известно, что от находящихся в глубине месторождений твердых и жидких полезных ископаемых к дневной поверхности восходит поток подвижных частиц, несущих информацию об объекте. Например, в патенте США №4587847 и статье Malmquist'a и др. "Geogas prospecting - an ideal industrial application of PIXE" (Nuclear Instruments and Methods, B, 150 (1999), p. 484-490) этот поток называется геогазом, в статье Wang и др. "Nanoscale metals in Earthgas and mobile forms of metals in overburden…" (Journal of Geochemical Exploration, 58 (1997), p. 63-72) - земным газом, в патенте РФ №2097796 - струйной субвертикальной миграцией химических элементов, в патенте США №4573354 говорится о потоке летучих соединений, эманирующих от подземного источника. Существуют способы геохимических исследований, использующие это явление. Так, известен геохимический способ поисков углеводородов по патенту РФ №2097796 (МПК G01V 9/00, приор. 03.04.96 г.), в котором на изучаемой площади в каждой точке наблюдения производят отбор проб с различных горизонтов почвы и экстрагируют из них элементы-индикаторы углеводородов, связанные с органическими соединениями почвы, отбирают элементы в электроподвижных формах нахождения, определяют концентрации заранее установленных элементов-индикаторов в каждом из экстрактов и по совпадению зон с аномальными концентрациями элементов-индикаторов и элементов в электроподвижных формах нахождения устанавливают границы нефтегазоносных провинций, областей, месторождений или отдельных залежей. Этот способ трудоемок, так как требует отбора проб с различной глубины, установки специальных электродов для отбора проб элементов в электроподвижных формах и проведения большого количества химических анализов.In contrast to such unreasonable models, which allow the possibility of wave scanning of hydrocarbon deposits from the day surface, it is known that from the depths of solid and liquid mineral deposits to the day surface there is a flow of moving particles carrying information about the object. For example, in US patent No. 4587847 and an article by Malmquist et al. "Geogas prospecting - an ideal industrial application of PIXE" (Nuclear Instruments and Methods, B, 150 (1999), p. 484-490), this stream is called geogas, in the article by Wang et al. "Nanoscale metals in Earthgas and mobile forms of metals in overburden ..." (Journal of Geochemical Exploration, 58 (1997), p. 63-72) - by terrestrial gas, in RF patent No. 2097796 - by jet subvertical migration chemical elements, in US patent No. 4573354 refers to the flow of volatile compounds emanating from an underground source. There are methods of geochemical studies using this phenomenon. So, the geochemical method of searching for hydrocarbons is known according to the patent of the Russian Federation No. 2097796 (IPC G01V 9/00, prior. 04/03/96), in which samples are taken from different soil horizons at each studied point and the elements are extracted from them - hydrocarbon indicators associated with organic compounds of the soil, select elements in electromobile forms of finding, determine the concentration of pre-installed indicator elements in each of the extracts and by the coincidence of zones with abnormal concentrations of indicator elements and ele cops in electrically mobile forms of location establish the boundaries of oil and gas provinces, regions, fields or individual deposits. This method is time-consuming, since it requires sampling from various depths, installing special electrodes for sampling elements in electromotive forms and conducting a large number of chemical analyzes.
Известен также способ геофизической разведки по патенту СССР №1764436 (МПК G01V 9/00, приор. 07.09.89 г.), в котором отбирают пробы воздуха из приземного слоя атмосферы, фильтруют аэрозольные частицы более 0,2 мкм, ионизируют попавшие в пробоотборник частицы энергетическим воздействием не более 14 эВ, меньшим минимального потенциала ионизации смеси атмосферных газов, измеряют полное количество ионизованных частиц, которое принимается в качестве физико-химической характеристики среды. Недостатком этого способа является то, что на величину ионизационного тока влияют многие факторы, например, влажность и наличие газовых компонентов, имеющих тот же потенциал ионизации, что и газообразные рудные компоненты.There is also a known method of geophysical exploration according to USSR patent No. 1764436 (IPC G01V 9/00, prior. 07.09.89), in which air samples are taken from the surface layer of the atmosphere, aerosol particles are filtered over 0.2 μm, and particles that get into the sampler are ionized energy exposure of not more than 14 eV, less than the minimum ionization potential of a mixture of atmospheric gases, measure the total number of ionized particles, which is taken as the physicochemical characteristics of the medium. The disadvantage of this method is that many factors influence the magnitude of the ionization current, for example, humidity and the presence of gas components having the same ionization potential as gaseous ore components.
В отличие от этого предлагается способ наземной разведки месторождений нефти посредством радиоволнового выявления аэроионных аномалий над залежами нефти.In contrast, a method for ground-based exploration of oil fields by radio wave detection of aero-ionic anomalies over oil deposits is proposed.
В предлагаемом способе никакие допущения о проникновении высокочастотного электромагнитного излучения техногенной природы вглубь земной коры на километровые глубины и возможности с их помощью регистрации залегающих там геологических объектов не используются ввиду их необоснованности в рамках классической электродинамики.In the proposed method, no assumptions about the penetration of high-frequency electromagnetic radiation of anthropogenic nature deep into the earth's crust at kilometer depths and the possibility of using them to register geological objects lying there are not used due to their groundlessness in the framework of classical electrodynamics.
Предлагаемый способ наземной разведки месторождений нефти посредством радиоволнового выявления аэроионных аномалий над залежами нефти основан на представлении о залежи нефти как о природной, активно функционирующей электрохимической системе.The proposed method for ground-based exploration of oil deposits by means of radio wave detection of aeroionic anomalies over oil deposits is based on the concept of oil deposits as a natural, actively functioning electrochemical system.
Геодинамические процессы в залежи приводят к тому, что часть углеводородного субстрата залежи переходит в форму ионизированных молекул алканов и наночастиц металлов, присущих нефти, и выносится (со свободной капиллярной влагой, обеспечивающей испарение с дневной поверхности) в приземную атмосферу. В результате этих процессов в прилегающем атмосферном слое над залежью нефти формируется электрически активная аномальная концентрация ионов углеводородов, заряженных наночастиц и электронов, взаимодействующая с магнитным полем Земли. (Далее - аэроионная аномалия).The geodynamic processes in the reservoir lead to the fact that part of the hydrocarbon substrate of the reservoir transforms into the form of ionized molecules of alkanes and metal nanoparticles inherent in oil and is carried out (with free capillary moisture, which provides evaporation from the day surface) to the surface atmosphere. As a result of these processes, an electrically active anomalous concentration of hydrocarbon ions, charged nanoparticles and electrons, interacting with the Earth’s magnetic field, is formed in the adjacent atmospheric layer above the oil deposit. (Further - aeroionic anomaly).
Геофизическая модель образования аэроионной аномалии полезных ископаемых описана в статьях: 1. «Поиск месторождений ПИ на основе выявления нанопылевых аномалий», А.Ф. Морозов, Е.Ф. Приходько, С.А. Володько// Региональная геология и металлогения. №48, 2011. С-Петербург Изд-во ВСЕГЕИ - С. 70-79; 2. «Концептуальная модель образования наложенных сорбционно-солевых и нанохимических ореолов» С.В. Соколов, Е.Ф. Приходько, А.Г. Марченко, С.А. Володько// Региональная геология и металлогения. №61, 2015. С-Петербург Изд-во ВСЕГЕИ - С. 111-114.The geophysical model of the formation of an aeroionic anomaly of minerals is described in the following articles: 1. “Search for PI deposits based on the identification of nanosized anomalies”, A.F. Morozov, E.F. Prikhodko, S.A. Volodko // Regional geology and metallogeny. No. 48, 2011. St. Petersburg Publishing House VSEGEI - S. 70-79; 2. "A conceptual model of the formation of superimposed sorption-salt and nanochemical halos" S.V. Sokolov, E.F. Prikhodko A.G. Marchenko, S.A. Volodko // Regional geology and metallogeny. No. 61, 2015. St. Petersburg VSEGEI Publishing House - S. 111-114.
Аэроионная аномалия над залежью нефти имеет собственные волновые электромагнитные и электроакустические процессы, протекающие в ее объеме, а также несет объемный заряд.The aeroionic anomaly over an oil deposit has its own wave electromagnetic and electro-acoustic processes occurring in its volume, and also carries a space charge.
Аэроионная аномалия обладает собственными частотами электромагнитного и электроакустического резонанса, на которых она способна поглощать приходящее извне техногенное электромагнитное излучение. Динамика плазмоподобной среды аномалии определяет проявление высокочастотной электропроводности в ней, что отражается на характеристиках радиопередающей аппаратуры, работающей в пределах специфической среды аномалии. Отклонения в функционировании радиоаппаратуры внутри аномалии могут служить поисковым признаком аэроионной аномалии и самой, ее порождающей нефтяной залежи.The aeroionic anomaly has its own frequencies of electromagnetic and electro-acoustic resonance, at which it is capable of absorbing technogenic electromagnetic radiation coming from outside. The dynamics of the plasma-like medium of the anomaly determines the manifestation of high-frequency electrical conductivity in it, which affects the characteristics of radio transmitting equipment operating within the specific environment of the anomaly. Deviations in the functioning of the radio equipment inside the anomaly can serve as a search sign of the aeroionic anomaly and the generation of the oil reservoir itself.
В предлагаемом способе нефтяная залежь рассматривается, прежде всего, как открытая электрохимическая система, которая активно «окисляет содержащееся в ней топливо», вырабатывая при этом тепло и электричество, а также конечные и промежуточные продукты окисления алканов.In the proposed method, an oil deposit is considered, first of all, as an open electrochemical system that actively “oxidizes the fuel contained in it”, generating heat and electricity, as well as final and intermediate products of alkane oxidation.
Такая «электрохимическая система» будет «работать», т.е. окислять топливо доступное ей топливо и вырабатывать электрический ток, потребляемый какой-то внешней нагрузкой. Для обеспечения «рабочего» режима окисления топлива системой, ток должен течь между подошвой нефтяной залежи и ее крышей (в обход нефтесодержащего слоя-коллектора), через внешнюю электрическую цепь, образованную содержащими залежь породами.Such an "electrochemical system" will "work", i.e. oxidize the fuel available to her fuel and generate electric current consumed by some external load. To ensure a “working” mode of fuel oxidation by the system, current must flow between the sole of the oil deposit and its roof (bypassing the oil-containing reservoir layer) through an external electrical circuit formed by the rocks containing the deposit.
В этой модели нефтяная залежь является функционирующим химическим источником электропитания, включенным во внешнюю замкнутую цепь, который потребляет извне электролит (топливо) и окислитель (атмосферный кислород) и отдает выработанную электроэнергию и продукты окисления в окружающую залежь среду.In this model, an oil reservoir is a functioning chemical power source, included in an external closed circuit, which consumes electrolyte (fuel) and oxidizing agent (atmospheric oxygen) from the outside and transfers the generated electricity and oxidation products to the surrounding reservoir environment.
Такое функционирование полностью соответствует электрохимической системе, получившей название «топливный элемент». Принципиальная схема функционирования «топливного элемента» (на сегодняшний день уже получившего многократное техническое исполнение) приведена на фиг.1.This operation is fully consistent with the electrochemical system, called the "fuel cell". A schematic diagram of the operation of the "fuel cell" (today has already received multiple technical performance) is shown in figure 1.
Обобщенные электрохимические представления модели «топливного элемента» Дж. Пирсона (Pirson S.J. New electric technique can locate gas and oil. //World oil. 1971. Vol. 172, №5, -p. 69-72. 1971) не вполне отвечают работоспособному «топливному элементу» в современном его понимании, и потому не будут использоваться в описании заявляемого способа.Generalized electrochemical representations of the J. Pearson “fuel cell” model (Pirson SJ New electric technique can locate gas and oil. // World oil. 1971. Vol. 172, No. 5, p. 69-72. 1971) do not fully correspond to the workable "Fuel cell" in its modern sense, and therefore will not be used in the description of the proposed method.
Топливные элементы, которые способны превращать непосредственно в электричество химическую энергию таких широкодоступных и недорогих топлив, как пропан, природный газ, метиловый спирт, керосин или бензин, являются сегодня предметом интенсивного конструирования.Fuel cells that are capable of directly converting the chemical energy of such widely available and inexpensive fuels as propane, natural gas, methyl alcohol, kerosene or gasoline directly into electricity are now subject to intensive construction.
Работа топливных элементов этого типа основана на реакции окисления горючего на аноде и превращения в диоксид углерода и водород.The operation of fuel cells of this type is based on the reaction of oxidation of fuel at the anode and conversion to carbon dioxide and hydrogen.
Вода выделяется на катоде топливного элемента. Протоны (Н+) проходят через протонообменную мембрану от анода к катоду, на котором они реагируют с внешним кислородом и образуют воду. Высвободившиеся в реакциях окисления на аноде электроны проходят через внешнюю электрическую цепь от анода к катоду, выделяя энергию на внешней нагрузке.Water is released at the cathode of the fuel cell. Protons (H + ) pass through the proton exchange membrane from the anode to the cathode, on which they react with external oxygen and form water. Electrons released in the oxidation reactions at the anode pass through an external electric circuit from the anode to the cathode, releasing energy at an external load.
Электрохимическая схема собственно нефтяной залежи, функционирующей по схеме «топливный элемент», представлена на Фиг. 2.The electrochemical scheme of the actual oil reservoir operating according to the “fuel cell” scheme is shown in FIG. 2.
Соответствие между электрохимической системой «нефтяной залежи» и технической конструкцией «топливного элемента»:Correspondence between the electrochemical system of the "oil deposit" and the technical design of the "fuel cell":
В нефтяной залежи, представляемой как «топливный элемент», высокая температура анода (в подошве залежи), потребная для каталитического разложения молекул УВ на положительные ионы алканов и протоны Н2, достигается на уровне подошвы залежи естественным образом, благодаря глубине залегания залежи; Необходимое давление обеспечивается высоким пластовым давлением.In the oil reservoir, represented as a “fuel cell”, the high temperature of the anode (at the bottom of the reservoir), required for the catalytic decomposition of hydrocarbon molecules into positive alkane ions and H 2 protons, is reached at the level of the bottom of the reservoir in a natural way, due to the depth of the reservoir; The necessary pressure is provided by high reservoir pressure.
Роль протонообменной мембраны, разделяющей анод от катода, которая необходима в любом «топливном элементе», играет сама толща нефтяного пласта.The role of the proton-exchange membrane separating the anode from the cathode, which is necessary in any "fuel cell", is played by the thickness of the oil reservoir itself.
Протонообменная мембрана «топливного элемента» должна пропускать через себя протоны от анода к катоду, но задерживать на этом пути электроны, которые должны остаться на аноде. В полном соответствии с этим, «нефтяной пласт» не пропускает сквозь себя электрический ток электронов между анодом и катодом, будучи диэлектриком. Эти электроны уйдут с анода в виде электрического тока через окружающие породы в обход пласта с нефтью. И вместе с этим пласт залежи, обладая системой субвертикально ориентированных капилляров, обеспечивает восходящий вынос ионизированных алканов от подошвы-анода к крыше-катоду. Этот вынос осуществляется сдвижением вверх капиллярной воды, идущей к поверхности, чтобы пополнить испаренную с поверхности влагу. Таким образом, восходящий ток от анода к катоду положительно ионизированных молекул углеводородов в «нефтяной залежи» имеет место, и тем самым обе функции протонообменной мембраны «топливного элемента» - каталитическая (на подошве залежи) и протонообменная (во всей толще пласта-коллектора) - электрохимической системой нефтяной залежи обеспечиваются.The proton-exchange membrane of the "fuel cell" must pass protons through itself from the anode to the cathode, but delay electrons that should remain on the anode along this path. In full accordance with this, the "oil reservoir" does not pass through itself an electric current of electrons between the anode and cathode, being an insulator. These electrons will leave the anode in the form of an electric current through the surrounding rocks, bypassing the reservoir with oil. And at the same time, the reservoir layer, possessing a system of subvertically oriented capillaries, provides an upward removal of ionized alkanes from the sole-anode to the roof-cathode. This removal is carried out by upward movement of capillary water going to the surface in order to replenish the moisture evaporated from the surface. Thus, the upward current from the anode to the cathode of positively ionized hydrocarbon molecules in the "oil reservoir" takes place, and thus both functions of the proton-exchange membrane of the "fuel cell" - catalytic (at the bottom of the reservoir) and proton-exchange (in the entire thickness of the reservoir) - electrochemical system of oil deposits are provided.
Вынесенные из слоев нефтяной залежи ионы, попадая в приповерхностный слой породы (попадая в катод топливного элемента), включаются в процесс нейтрализации электронов, поступивших в «катод» в виде электрического тока через внешнюю цепь от анода. «Катод залежи» включает в себя твердую породную и газовую фазу атмосферы, - он представлен пограничным слоем, который отделяет компактное вещество крыши залежи от свободного атмосферного кислорода.The ions removed from the layers of the oil deposit, falling into the surface rock layer (entering the cathode of the fuel cell), are included in the process of neutralizing the electrons that entered the “cathode” in the form of an electric current through an external circuit from the anode. The “cathode of the deposit” includes the solid rock and gas phase of the atmosphere — it is represented by a boundary layer that separates the compact material of the deposit roof from free atmospheric oxygen.
В процессе функционирования по схеме «топливный элемент» нефтяная залежь вырабатывает не только электричество, но также выделяет в прилежащую атмосферу конечные и промежуточные продукты процесса окисления топлива и нейтрализации свободных электрических зарядов.In the process of functioning according to the “fuel cell” scheme, an oil deposit generates not only electricity, but also releases end and intermediate products of the process of fuel oxidation and neutralization of free electric charges into the adjacent atmosphere.
Из этих продуктов над залежью образуется аэрозольная аномалия, содержащая аномальную концентрацию вынесенных в приземную атмосферу ионов молекул УВ и электронов.Of these products, an aerosol anomaly is formed above the reservoir, containing an abnormal concentration of ions of hydrocarbon molecules and electrons carried into the surface atmosphere.
Схема аэрозольной аномалии приведена на Фиг. 3.The aerosol anomaly diagram is shown in FIG. 3.
В отношении своего субстрата, аэроионная аномалия над нефтяной залежью представляет собой колонну атмосферных газов, насыщенную свободными носителями зарядов обоих знаков, поступающих из залежи.In relation to its substrate, the aero-ionic anomaly above the oil reservoir is a column of atmospheric gases saturated with free charge carriers of both signs coming from the reservoir.
В подошве аэроионной аномалии накапливается избыток отрицательных зарядов на электронах, вынесенных в прилежащий слой атмосферы за счет аккумуляции их в катодном слое залежи.An excess of negative charges on the electrons carried into the adjacent atmosphere layer due to their accumulation in the cathode layer of the deposit accumulates at the sole of the aeroionic anomaly.
В верхних слоях аэроионной аномалии превалирует концентрация положительно ионизированных молекул алканов СnН2n+2.In the upper layers of the aeroionic anomaly, the concentration of positively ionized alkane molecules С n Н 2n + 2 prevails.
Такая аэрозольная аномалия над нефтяной залежью образует динамически устойчивое плазмоподобное аэрозольное образование, благодаря волновым процессам взаимодействия свободных носителей заряда обоих знаков с магнитным полем Земли.Such an aerosol anomaly over an oil deposit forms a dynamically stable plasma-like aerosol formation due to wave processes of interaction of free charge carriers of both signs with the Earth's magnetic field.
А именно, свободные носители зарядов в аэроионной аномалии участвуют в циклотронных и электроакустических колебательных процессах на основе электрического взаимодействия их с друг другом и с магнитным полем Земли:Namely, free charge carriers in the aeroionic anomaly participate in cyclotron and electro-acoustic vibrational processes based on their electrical interaction with each other and with the Earth’s magnetic field:
- циклотронное взаимодействие носителей элементарных зарядов с силовыми линиями магнитного поля Земли в пределах аномалии (спиральное навивание траектории носителя заряда на магнитную силовую линию под воздействием сил Лоренца);- cyclotron interaction of elementary charge carriers with the lines of force of the Earth’s magnetic field within the anomaly (spiral winding of the path of the charge carrier onto the magnetic field line under the influence of Lorentz forces);
- ленгмюровские электроакустические коллективные колебания разнозаряженных носителей зарядов в аномалии относительно друг друга.- Langmuir electro-acoustic collective vibrations of uncharged charge carriers in anomalies relative to each other.
Благодаря этому аэроионная аномалия над залежью нефти представляет собой плазмоподобный объект, с волновыми электромагнитными и электроакустическими колебаниями, протекающими в его объеме, а также имеет объемный заряд.Due to this, the aeroionic anomaly over the oil reservoir is a plasma-like object, with wave electromagnetic and electro-acoustic vibrations flowing in its volume, and also has a space charge.
Аэроионная аномалия имеет собственные электромагнитные и электроакустические резонансы. На частоте этих резонансов она способна поглощать приходящее извне электромагнитное излучение, образуя радиотень. Аномалия также способна воздействовать на излучение, распространяющееся в пределах аномалии, благодаря изменению диэлектрических свойств своей аэроионной плазмоподобной среды. Вклад ионов в изменение высокочастотной проводимости в такой магнитоактивной аэроионной аномалии, может сопоставим с циклотронным вкладом электронов аномалии. И проводящие свойства плазмоподобной среды в аэроионной аномалии зависят не только от столкновительных движений ее ионов и наночастиц, но и от магнитного поля Земли.The aeroionic anomaly has its own electromagnetic and electro-acoustic resonances. At the frequency of these resonances, it is capable of absorbing electromagnetic radiation coming from outside, forming a radio shadow. The anomaly is also capable of affecting the radiation propagating within the anomaly due to a change in the dielectric properties of its aeroion plasma-like medium. The contribution of ions to the change in high-frequency conductivity in such a magnetically active aeroionic anomaly can be compared with the cyclotron contribution of the anomaly electrons. And the conductive properties of a plasma-like medium in an aeroionic anomaly depend not only on the collisional movements of its ions and nanoparticles, but also on the Earth’s magnetic field.
Вследствие этого плазмоподобная среда аномалии порождает проявление кластерной высокочастотной электропроводности в ней, что будет отражаться на характеристиках радиопередающей аппаратуры, излучающей внутри аномалии.As a result, the plasma-like medium of the anomaly generates the manifestation of cluster high-frequency electrical conductivity in it, which will affect the characteristics of the radio transmitting equipment radiating inside the anomaly.
Такое изменение работы радиоаппаратуры в пределах аномалии может служить поисковым дискриминатором нефтяной залежи. В частности, возникающая высокочастотная проводимость способна изменять интегральные характеристики направленных излучающих антенн в пределах аномалии.Such a change in the operation of the radio equipment within the anomaly can serve as a search discriminator of the oil reservoir. In particular, the emerging high-frequency conductivity is capable of changing the integral characteristics of directional emitting antennas within the anomaly.
Электромагнитные характеристики аэроионной аномалии не определяются напрямую индивидуальными особенностями нефтяной залежи, ее породившей - плазмоподобная аэроионная аномалия электрически не зависит от своей нефтяной залежи.The electromagnetic characteristics of the aeroionic anomaly are not directly determined by the individual characteristics of the oil reservoir that generated it - the plasma-like aeroionic anomaly is not electrically dependent on its oil reservoir.
Во-первых, аэроионная аномалия над нефтяной залежью возникает как ион-электронный побочный продукт функционирования электрохимической системы залежи по схеме «топливный элемент». Простое испарение нейтральных неионизированных молекул углеводородов из залежи в приземную атмосферу не создаст основы для возникновения аэроионной аномалии. Субстратом аэроионной аномалии может стать лишь аэрозоль из ионов и электронов, генерируемых в результате работы залежи как «топливного элемента».Firstly, an aeroionic anomaly over an oil deposit arises as an ion-electron by-product of the functioning of the electrochemical deposit system according to the “fuel cell” scheme. The simple evaporation of neutral non-ionized hydrocarbon molecules from a reservoir into the surface atmosphere will not create the basis for the occurrence of an aeroion anomaly. The substrate of an aeroionic anomaly can only be an aerosol of ions and electrons generated as a result of the operation of the deposit as a “fuel cell”.
Во-вторых, свои полевые свойства аэроионная аномалия приобретает только благодаря взаимодействию этого побочного аэрозольного продукта с магнитным полем Земли.Secondly, the aeroionic anomaly acquires its field properties only due to the interaction of this secondary aerosol product with the Earth’s magnetic field.
Такой многоэтапный механизм возникновения электромагнитных свойств аэроионной аномалии, как и свойств ее плазмоподобной среды, определяет существенную независимость аномалии от своей нефтяной залежи. Характеристики аэроионной аномалии мало связаны с геологическими особенностями нефтяной залежи. Связь между ними можно усмотреть лишь в наследовании аномалией субстратного состава залежи, да в единстве их местоположения в географических координатах.Such a multi-stage mechanism of the appearance of the electromagnetic properties of an aeroionic anomaly, as well as the properties of its plasma-like medium, determines the significant independence of the anomaly from its oil reservoir. The characteristics of the aeroionic anomaly are little related to the geological features of the oil reservoir. The connection between them can be seen only in the inheritance of the substrate composition anomaly by the anomaly, and in the unity of their location in geographical coordinates.
Вывод: Для задач региональной разведки техника обнаружения и исследования аэроионных аномалий может быть единообразной, независимо от геологической уникальности нефтяной залежи, продуцировавшей аномалию. Это определяет универсальность предлагаемого способа региональной разведки нефти посредством радиоволнового выявления аэроионных аномалий над залежами нефти.Conclusion: For regional intelligence tasks, the technique for detecting and studying aeroionic anomalies can be uniform, regardless of the geological uniqueness of the oil reservoir that produced the anomaly. This determines the universality of the proposed method of regional oil exploration through radio wave detection of aeroionic anomalies over oil deposits.
В качестве способа определения интегральных характеристик в пределах аэроионной аномалии используется «метод трансформации диаграммы направленности антенны» (Пат. №3426 РБ. Способ геоэлектроразведки углеводородных залежей /Д.В. Гололобов, В.Ф. Янушкевич. №970349; заявл. 18.05.89), основанный на измерении ДН антенных излучателей.As a method for determining the integral characteristics within the aeroionic anomaly, the “antenna radiation pattern transformation method” is used (Pat. No. 3426 RB. Method for geoelectrical exploration of hydrocarbon deposits / D.V. Gololobov, V.F. Yanushkevich. No. 970349; declared. 18.05.89 ), based on the measurement of the bottom of the antenna emitters.
В пределах аэроионной аномалии, эффект трансформации диаграммы направленности излучающей антенны (далее, ДН-антенны) проявляется в изменении формы лепестков ДН-антенны, а также в изменении угла направления максимума излучения антенны за счет явления высокочастной проводимости, возникающей в среде аэроионной аномалии.Within the aeroionic anomaly, the effect of the transformation of the radiation pattern of the emitting antenna (hereinafter, the DN antenna) is manifested in a change in the shape of the lobes of the DN antenna, as well as in a change in the angle of direction of the maximum radiation of the antenna due to the phenomenon of high-frequency conductivity arising in the aeroionic anomaly.
Построение горизонтальной ДН излучающей антенны с целью оценки аэроионной среды на высокочастотную электропроводность в диапазоне частот 120±15 МГц включает в себя:The construction of a horizontal radiation emitting antenna with the aim of evaluating the aeroionic medium for high-frequency conductivity in the frequency range 120 ± 15 MHz includes:
1) в исследуемой точке исследуемой площади размещается генерирующая сигнал аппаратура с направленной излучающей антенной «полуволновой вибратор» (далее - генерирующий комплекс или ГК); антенна ориентируется в направлении на Север; в наземном центре управления (далее ЦУП) фиксируются DJPS координаты антенны и рассчитывается окружность тестирования с центром в точке излучающей антенны и радиусом 20 м; во время перемещения ГК в следующую точку сети опробования, навигационная аппаратура ГК обеспечивает требуемую точность позиционирования;1) a signal-generating equipment with a directional radiating antenna “half-wave vibrator” (hereinafter referred to as a generating complex or HA) is located at the point of study of the area under study; the antenna is oriented towards the North; in the ground control center (hereinafter MCC) DJPS coordinates of the antenna are recorded and the test circle is calculated with the center at the point of the radiating antenna and a radius of 20 m; while moving the HA to the next point of the testing network, the navigation equipment of the HA ensures the required positioning accuracy;
2) аппаратура с принимающей антенной (далее - измерительный комплекс или ИК) во время измерений напряженности электрического поля для построения ДН излучающей антенны всегда должна находиться на расчетной окружности тестирования; первоначальная позиция ИК в точке пересечения окружности с лучом направления на Север, проведенным из центра окружности;2) equipment with a receiving antenna (hereinafter referred to as the measuring complex or IR) during measurements of the electric field strength for constructing the radiation pattern of the emitting antenna should always be on the calculated test circle; the initial position of the IR at the intersection of the circle with the north directional beam drawn from the center of the circle;
3) ИК из точки своего позиционирования на окружности передает в ЦУП свои DJPS координаты и результаты замера уровня напряженности электрической составляющей волны, излучаемой ГК; ИК получает из ЦУП координаты следующей точки замера, отстоящей от предыдущей точки измерения на 10° дуговых градусов, после чего ИК перемещается в эту точку;3) from the point of its positioning on the circle, the infrared transmits to the MCC its DJPS coordinates and the results of measuring the level of tension of the electric component of the wave emitted by the HA; The IR receives from the MCC the coordinates of the next measuring point, which is 10 ° arc degrees from the previous measurement point, after which the IR moves to this point;
4) во время перемещения ИК в следующую точку окружности, навигационная аппаратура ИК обеспечивает требуемую точность позиционирования ИК;4) while moving the IR to the next point of the circle, the IR navigation equipment provides the required accuracy of positioning the IR;
5) после чего действия ИК, пп. 3) и 4) повторяются, пока не будет пройдена вся окружность тестирования ДН излучающей антенны;5) after which the action of IR, paragraphs. 3) and 4) are repeated until the entire testing circle of the bottom of the radiating antenna is passed;
6) ЦУП строит ДН для излучающей антенны, размещенной в исследуемой точке, используя замеры и их координаты от ИК, на основании ДН ЦУП классифицирует исследуемую точку на вхождение в аэроионную аномалию, после чего перемещает ГК в следующую точку сети опробования площади.6) The MCC constructs a beam for a radiating antenna located at the point of interest using measurements and their coordinates from the infrared, based on the beam, the MCC classifies the point under investigation into the aero-ion anomaly, after which it moves the HA to the next point in the area sampling network.
Для площадной съемки в масштабе 1:200000 на наличие аэроионных аномалий необходимая плотность опробования составит не менее 16 опробований на один кв. км.For area surveys at a scale of 1: 200000 for the presence of aeroionic anomalies, the required sampling density will be at least 16 tests per square meter. km
Ввиду существенного размера сетей опробования перспективных на углеводороды площадей, а также объема замеров напряженности поля в каждой точке сети опробования, предлагаемый способ исходит из обязательного базирования зондирующей радиоаппаратуры ГК и ИК на беспилотной авиационной системе (БАС), состоящей из двух беспилотных квадрокоптеров с навигационной аппаратурой и наземного мобильного ЦУП с оператором.In view of the significant size of the testing networks of hydrocarbon-promising areas, as well as the volume of field strength measurements at each point of the testing network, the proposed method proceeds from the obligatory basing of the probing radio equipment GK and IK on an unmanned aircraft system (BAS), which consists of two unmanned quadrocopters with navigation equipment and ground mobile MCC with the operator.
Действия пункта 1) выполняются одним квадрокоптером, несущим аппаратуру ГК, который по командам ЦУП перемещается между узлами опорной сети, совершая в них посадку.The actions of paragraph 1) are performed by one quadrocopter carrying the GC equipment, which, according to the command of the MCC, moves between the nodes of the reference network, landing in them.
Действия пунктов 2) ÷ 5) выполняются другим квадрокоптером, несущем аппаратуру ИК, который совершает облет ГК по круговой траектории, задаваемой ЦУП, замеряя через каждые 10 дуговых градусов напряженность электрической составляющей излучения ГК.The actions of items 2) ÷ 5) are performed by another quadrocopter carrying infrared equipment that flies around the HA along a circular path defined by the MCC, measuring the intensity of the electrical component of the HA radiation every 10 arc degrees.
Технический результат: создание унифицированного безлюдного способа радиоволнового выявления трудноопределимых залежей нефти в сложных ландшафтно-геоморфологических условиях и технического решения реализации этого способа на основе беспилотных авиационных систем.EFFECT: creation of a unified uninhabited method of radio wave detection of hard-to-determine oil deposits in difficult landscape-geomorphological conditions and a technical solution for implementing this method based on unmanned aerial systems.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018124871A RU2705756C1 (en) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | Method for ground-based exploration of oil deposits by means of radio-wave detection of air ion anomalies over oil deposits |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018124871A RU2705756C1 (en) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | Method for ground-based exploration of oil deposits by means of radio-wave detection of air ion anomalies over oil deposits |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2705756C1 true RU2705756C1 (en) | 2019-11-11 |
Family
ID=68579479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018124871A RU2705756C1 (en) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | Method for ground-based exploration of oil deposits by means of radio-wave detection of air ion anomalies over oil deposits |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2705756C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6937190B1 (en) * | 2002-04-16 | 2005-08-30 | John R. Jackson | Electromagnetic impulse survey apparatus and method |
| US7397417B2 (en) * | 2005-08-30 | 2008-07-08 | Jackson John R | Electromagnetic impulse survey apparatus and method utilizing a magnetic component electromagnetic antenna |
| US8483965B2 (en) * | 2009-12-07 | 2013-07-09 | Sky Hunter Corporation | Method and apparatus for detection of hydrocarbon deposits |
| RU2498358C1 (en) * | 2012-05-10 | 2013-11-10 | Открытое акционерное общество "Государственный оптический институт им. С.И.Вавилова" | Method for remote searching of new oil and gas deposits |
-
2018
- 2018-07-05 RU RU2018124871A patent/RU2705756C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6937190B1 (en) * | 2002-04-16 | 2005-08-30 | John R. Jackson | Electromagnetic impulse survey apparatus and method |
| US7397417B2 (en) * | 2005-08-30 | 2008-07-08 | Jackson John R | Electromagnetic impulse survey apparatus and method utilizing a magnetic component electromagnetic antenna |
| US8483965B2 (en) * | 2009-12-07 | 2013-07-09 | Sky Hunter Corporation | Method and apparatus for detection of hydrocarbon deposits |
| RU2498358C1 (en) * | 2012-05-10 | 2013-11-10 | Открытое акционерное общество "Государственный оптический институт им. С.И.Вавилова" | Method for remote searching of new oil and gas deposits |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Meredith et al. | Survey of upper band chorus and ECH waves: Implications for the diffuse aurora | |
| Freund | Toward a unified solid state theory for pre-earthquake signals | |
| Zong et al. | Fast acceleration of inner magnetospheric hydrogen and oxygen ions by shock induced ULF waves | |
| Morse et al. | Equion, an equatorial ionospheric irregularity experiment | |
| Santolík et al. | Propagation of equatorial noise to low altitudes: Decoupling from the magnetosonic mode | |
| Simpson | Current and future applications of 3-D global earth-ionosphere models based on the full-vector Maxwell’s equations FDTD method | |
| Garner et al. | Magnetospheric electric fields and plasma sheet injection to low L‐shells during the 4–5 June 1991 magnetic storm: Comparison between the Rice Convection Model and observations | |
| Chu et al. | Interferometry observations of three‐dimensional spatial structures of sporadic E irregularities using the Chung‐Li VHF radar | |
| Collinson et al. | Constantly forming sporadic E-like layers and rifts in the Martian ionosphere and their implications for Earth | |
| Gu et al. | Direct evidence reveals transmitter signal propagation in the magnetosphere | |
| RU2705756C1 (en) | Method for ground-based exploration of oil deposits by means of radio-wave detection of air ion anomalies over oil deposits | |
| Wang et al. | Ionospheric modulation by storm time Pc5 ULF pulsations and the structure detected by PFISR‐THEMIS conjunction | |
| Moorcroft | Dependence of radio aurora at 398 MHz on electron density and electric field | |
| Fidani et al. | Electric and magnetic recordings by Chieti CIEN Station during the intense 2016–2017 seismic swarms in Central Italy | |
| Zou et al. | Geospace plume and its impact on dayside magnetopause reconnection rate | |
| Chen et al. | Dynamic properties of a sporadic sodium layer revealed by observations over Zhongshan, Antarctica: A case study | |
| Prech et al. | Overview of APEX Project results | |
| Hanzelka et al. | Measurability of the nonlinear response of electron distribution function to chorus emissions in the Earth's radiation belt | |
| Berthelier et al. | Lightning-induced plasma turbulence and ion heating in equatorial ionospheric depletions | |
| Gołkowski et al. | Modulation of auroral electrojet currents using dual modulated HF beams with ELF phase offset, a potential D‐region ionospheric diagnostic | |
| Shen et al. | Modulation of energetic electron precipitation driven by three types of whistler mode waves | |
| Agrawal et al. | Dual‐beam ELF wave generation as a function of power, frequency, modulation waveform, and receiver location | |
| Gao et al. | Controlling factors of artificial irregularities triggered by chemical release at low latitude ionosphere | |
| Nakamura et al. | Simultaneous Observations of EMIC‐Induced Drifting Electron Holes (EDEHs) in the Earth's Radiation Belt by the Arase Satellite, Van Allen Probes, and THEMIS | |
| Eccles | Assimilation of global-scale and mesoscale electric fields from low-latitude satellites |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200706 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210809 |