RU2657128C2 - Method of a complex system for the search and exploration of hydrocarbon deposits by seismic and electromagnetic methods in the shelf area - Google Patents

Abstract

FIELD: geology.

SUBSTANCE: invention relates to the field of geology and can be used for exploration of hydrocarbon deposits in the shelf area. Method of a complex system for the search and exploration of hydrocarbon deposits by seismic and electromagnetic methods in the shelf area is claimed, which is carried out using bottom seismic stations, providing the measurement through 4 channels (3 geophones: Χ, Y, Z, and 1 hydrophone) and the registration of all types of the waves installed at the bottom along the observation line using a high-strength rope with negative buoyancy, on which the station attachment points are installed. Along the line, there are additionally installed electroprospecting stations with bottom receiving lines, that provide the measurement of the electrical component of the electromagnetic field in points near the seismic stations at a distance of not less than 5 m from the nearest station and the set ratio of the sensors installation depending on the survey scale (seismic / electroprospecting) from 20/1 to 5/1. Excitation of the seismic and electromagnetic fields is synchronized according to the minimal influence of the electromagnetic current source on geophones. Processing of all channels separately and a joint (complex) interpretation of seismic and electroprospecting data is performed, according to the results of which the presence of a hydrocarbon deposit is judged.

EFFECT: technical result is an increase in the efficiency of exploration activities.

1 cl

Description

Изобретение относится к области поисков месторождений в акваториях, в частности к поискам месторождений нефти и газа.The invention relates to the field of prospecting for deposits in water areas, in particular to the search for oil and gas fields.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при поисках месторождений на шельфе.The invention can most effectively be used in the search for deposits on the shelf.

Известно устройство (US 7649803), в котором используются донные сейсмические станции, обеспечивающие измерение по 4 каналам (3 геофона+гидрофон) и позволяющие регистрировать все типы волн. Станции расставляются на дне вдоль профиля наблюдения с помощью высокопрочной веревки с отрицательной плавучестью, на которой установлены узлы крепления станций. Узлы крепления станций располагаются на веревке на строго фиксированном расстоянии, определяемом масштабом съемки.A device is known (US 7649803), in which bottom seismic stations are used, which provide measurement over 4 channels (3 geophones + hydrophone) and allow recording all types of waves. Stations are placed at the bottom along the observation profile with the help of a high-strength rope with negative buoyancy, on which the station attachment points are installed. The attachment points of the stations are located on a rope at a strictly fixed distance, determined by the shooting scale.

Известно также устройство для электроразведочных работ (RU 2012111722), в котором электроразведочные станции с донными приемными линиями, оснащенными неполяризующимися электродами расставляются вдоль профиля наблюдения с равномерным шагом, обеспечивая измерение электрической составляющей электромагнитного поля.A device for electrical exploration (RU 2012111722) is also known, in which electrical exploration stations with bottom receiving lines equipped with non-polarizing electrodes are placed along the observation profile with a uniform step, providing measurement of the electric component of the electromagnetic field.

Прототипом может служить съемка, выполненная сейсмическими и электроразведочными методами раздельно.The prototype can be a survey performed separately by seismic and electrical exploration methods.

Однако в условиях акваторий и при наличии подводных течений выполнить такую съемку в одних и тех же точках не представляется возможным.However, in conditions of water areas and in the presence of underwater currents, it is not possible to carry out such a survey at the same points.

Поставленная задача решается с помощью донной приемной линии, оснащенной узлами крепления сейсмических станций. Линия длиной 500-1000 м состоит из кабеля с центральной грузонесущей частью, выполненной из стального троса или другого материала, например кевлара. На коренном конце приемной линии располагаются силовой узел крепления к электроразведочной станции, например карабин или разрезное звено и герметичный электрический разъем (герморазъем) для подключения к станции неполяризующихся электродов. На расстоянии 3-5 м от силового узла располагается узел крепления донной сейсмостанции, выполненный в виде звена цепи, разрезного звена или петли. Аналогичные узлы крепления сейсмостанций располагаются вдоль приемной линии с шагом 50 м. Приемные неполяризующиеся электроды (не менее двух) располагаются вдоль приемной линии в промежутках между узлами крепления сейсмостанций, на расстоянии не менее 5 м от ближайшей. Ходовой конец приемной линии оснащается вертлюгом с силовым узлом крепления к электроразведочной станции, аналогичным узлу на коренном конце.The problem is solved using the bottom receiving line, equipped with attachment points of seismic stations. A line with a length of 500-1000 m consists of a cable with a central load-bearing part made of a steel cable or other material, such as Kevlar. At the root end of the receiving line, there is a power attachment point to the electrical exploration station, for example a carbine or a split link and a sealed electrical connector (pressure seal) for connecting non-polarizing electrodes to the station. At a distance of 3-5 m from the power unit, there is a mounting unit of the bottom seismic station, made in the form of a chain link, a split link or a loop. Similar mounting points of seismic stations are located along the receiving line with a step of 50 m. Receiving non-polarizing electrodes (at least two) are located along the receiving line in the intervals between the mounting points of the seismic stations, at a distance of at least 5 m from the nearest. The running end of the receiving line is equipped with a swivel with a power unit for attachment to an electrical prospecting station, similar to the node at the root end.

При комплексных исследованиях требуется оценить возможное влияние источников сигнала на первичные преобразователи поля - источника упругих волн на электроды и генераторного диполя на гидрофоны и геофоны.In complex studies, it is necessary to evaluate the possible effect of signal sources on primary field transducers - a source of elastic waves on electrodes and a generator dipole on hydrophones and geophones.

При измерении электромагнитных полей в электроразведке, как правило, используются неполяризующиеся или металлические электроды. И те и другие являются бароустойчивыми, поэтому продольные упругие волны, генерируемые сейсмоисточником, не будут оказывать на них влияния. Это же в полной мере относится и к возникающим в среде волнам смещения.When measuring electromagnetic fields in electrical exploration, as a rule, non-polarizing or metal electrodes are used. Both of them are bar-resistant, therefore, longitudinal elastic waves generated by the seismic source will not affect them. The same fully applies to displacement waves arising in the medium.

Анализ опытно-методических показывает, что электромагнитное поле не оказывает влияния на гидрофоны. Возможно лишь воздействие электромагнитного поля на геофоны, представляющие из себя индукционные катушки.An analysis of the experimental methodological shows that the electromagnetic field does not affect the hydrophones. Only the effect of an electromagnetic field on geophones, which are induction coils, is possible.

Измерительный датчик сейсмической станции представляет собой катушку медного провода с эффективной площадью примерно 0.6 м². Минимальный уровень сигналов, регистрируемых геофонами, находится около 0.1 мкВ. Любой внешний сигнал, превышающий данный уровень, может считаться помехой при измерении упругих колебаний. Во время включения и выключения тока за счет становления поля в катушке возникает электродвижущая сила.The seismic station measuring sensor is a coil of copper wire with an effective area of approximately 0.6 m ² . The minimum level of signals recorded by geophones is about 0.1 μV. Any external signal exceeding this level can be considered a hindrance when measuring elastic vibrations. During the switching on and off of the current due to the formation of a field in the coil, an electromotive force arises.

В качестве упрощенной модели среды для оценки влияния импульсов тока генераторного электрода на геофоны была выбрана модель двухслойной горизонтально-слоистой среды, приближенной к мелководным районам Печорского моря: с удельными электрическими сопротивлениями (УЭС) первого слоя ρ₁=0,3 Ом⋅м, второго - ρ₂=4 Ом⋅м. Глубина моря полагалась равной 20 м.As a simplified model of the medium for assessing the effect of the current pulse of the generator electrode on the geophones, we chose a model of a two-layer horizontally layered medium close to the shallow areas of the Pechora Sea: with electrical resistivity (resistivity) of the first layer ρ ₁ = 0.3 Ohm⋅, the second - ρ ₂ = 4 Ohm⋅m. The depth of the sea was assumed to be 20 m.

Возбуждение электромагнитного поля в среде осуществляется посредством горизонтальной генераторной линии длиной около 500 м, в которой формируются прямоугольные импульсы тока порядка 500 А.The electromagnetic field in the medium is excited by means of a horizontal generator line with a length of about 500 m, in which rectangular current pulses of the order of 500 A are formed.

По результатам эксперимента белый фон соответствует уровню в 0,1 мкВ. Расчеты показали, что по крайней мере в квадрате со стороной, равной двойной длине генераторной линии, наводимые сигналы превышают заданный порог.According to the results of the experiment, the white background corresponds to a level of 0.1 μV. The calculations showed that, at least in a square with a side equal to the double length of the generator line, the induced signals exceed a predetermined threshold.

Полученные оценки показывают, что при синхронизации импульсов тока (экспериментально и/или теоретически) с сейсмическим сигналом возможна минимизация влияния тока на геофоны, поскольку максимумы возникающей помехи по времени будут находиться в интервалах прохождения прямой волны от источника упругих волн до сейсмической станции. Для малых глубин (менее 20 м) возбуждение аэромагнитного поля в среде производится за 0,02 с до сигнала с сейсмического преобразователя.The estimates obtained show that when synchronizing current pulses (experimentally and / or theoretically) with a seismic signal, it is possible to minimize the effect of current on geophones, since the maxima of the resulting noise in time will be in the intervals of the passage of a direct wave from the source of elastic waves to the seismic station. For shallow depths (less than 20 m), the aeromagnetic field in the medium is excited 0.02 s before the signal from the seismic transducer.

Таким образом, в состав измерительной части комплексной автоматизированной системы сбора (обработки) сейсмических и электромагнитных данных должны входить донные сейсмические и электроразведочные модули. Соотношение сейсмических и электромагнитных модулей должно быть в пределах от 20:1 до 5:1 в зависимости от масштаба сейсмической съемки.Thus, the measuring part of an integrated automated system for collecting (processing) seismic and electromagnetic data should include bottom seismic and electrical exploration modules. The ratio of seismic and electromagnetic modules should be in the range from 20: 1 to 5: 1, depending on the scale of the seismic survey.

Технический результатTechnical result

Как показывает опыт, комплексирование сейсмических и электроразведочных данных позволяет повысить в два раза коэффициент успешности бурения. Поэтому насущной задачей является разработка технических решений, позволяющих совместить в пределах одного профиля технологии сейсмических и электроразведочных работ. Такая модификация уменьшает стоимость работ по сравнению с раздельной съемкой на профиле.Experience shows that combining seismic and electrical exploration data can double the drilling success rate. Therefore, the urgent task is to develop technical solutions that allow combining seismic and electrical exploration technology within the same profile. This modification reduces the cost of work compared with separate shooting on the profile.

Claims (1)

Способ комплексной системы поиска и разведки месторождений углеводородов сейсмическими и электромагнитными методами в шельфовой зоне, осуществляемый с использованием донных сейсмических станций, обеспечивающих измерение по 4 каналам, представленным 3 геофонами: Χ, Y, Z, и 1 гидрофоном, и регистрацию всех типов волн, устанавливаемых на дне вдоль профиля наблюдения с помощью высокопрочной веревки с отрицательной плавучестью, на которой установлены узлы крепления станции, отличающийся тем, что вдоль профиля дополнительно устанавливают электроразведочные станции с донными приемными линиями, обеспечивающими измерение электрической составляющей электромагнитного поля в пунктах рядом с сейсмическими станциями на расстоянии не менее 5 м от ближайшей станции и заданной кратностью установки датчиков в зависимости от масштаба съемки, определяемой соотношением сейсмических датчиков к электроразведочным от 20/1 до 5/1, производят синхронизацию возбуждения сейсмического и электромагнитного полей по минимальному влиянию электромагнитного источника тока на геофоны, выполняют обработку всех каналов раздельно и комплексную интерпретацию сейсмических и электроразведочных данных, по результатам которой судят о наличии залежи углеводородов.The method of an integrated system for the search and exploration of hydrocarbon deposits by seismic and electromagnetic methods in the shelf zone, carried out using bottom seismic stations, providing measurement over 4 channels represented by 3 geophones: Χ, Y, Z, and 1 hydrophone, and recording all types of waves established by at the bottom along the observation profile with the help of high-strength rope with negative buoyancy, on which the station's attachment points are installed, characterized in that additionally an electric cable is installed along the profile electrical exploration stations with bottom receiving lines, providing measurement of the electric component of the electromagnetic field at points near seismic stations at a distance of at least 5 m from the nearest station and a given sensor installation ratio depending on the survey scale, determined by the ratio of seismic sensors to electrical exploration from 20/1 to 5/1, synchronize the excitation of seismic and electromagnetic fields according to the minimum influence of an electromagnetic current source on geophones, perform about processing of all channels separately and a comprehensive interpretation of seismic and electrical exploration data, which are used to judge the presence of a hydrocarbon deposit.