Автор: Пользователь скрыл имя, 19 Марта 2013 в 12:32, курсовая работа
Электрическая разведка, или электроразведка, является одним из основных разделов разведочной геофизики – науки, относящейся к циклу наук о Земле и занимающейся изучением геологического строения земной коры и глубинных зон нашей планеты. Методы электроразведки широко применяются как при геологоструктурных исследованиях и геологическом картировании, так и при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых.
Федеральное агентство по образованию
Тюменский Государственный Нефтегазовый Университет
Институт Геологии и Нефтегазодобычи
Кафедра прикладной геофизики
Курсовая работа
На тему:
Способы обработки и результаты исследований методом ЧЗ-ВП на территории Среднего Приобья.
Выполнил:
Студент группы ГФН-10
Пестов Д.А.
Проверил:
Доктор геолого -
минералогических наук,
профессор кафедры ПГ
Дмитриев А.Н.
г. Тюмень, 2012
Темы №20-27 (способы обработки) выполняются по следующей
схеме:
а) введение с формулировкой задачи по курсовой работе;
б) теоретические основы метода;
в) способы обработки полевых измерений;
г) графическое представление
д) заключение.
Введение
Электрическая разведка, или электроразведка, является одним из основных разделов разведочной геофизики – науки, относящейся к циклу наук о Земле и занимающейся изучением геологического строения земной коры и глубинных зон нашей планеты. Методы электроразведки широко применяются как при геологоструктурных исследованиях и геологическом картировании, так и при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых.
Электроразведка объединяет физические методы исследования геосфер Земли, поисков и разведки полезных ископаемых, основанные на изучении электрических и электромагнитных полей, существующих в Земле либо в силу естественных космических, атмосферных, физико-химических процессов, либо созданных искусственно. Используемые поля могут быть: установившимися, т.е. существующими свыше секунды (постоянными и переменными, гармоническими или квазигармоническими с частотой от миллигерц (1 мГц = 10-3 Гц) до петагерц (1 ПГц = 1015 Гц)) и неустановившимися, импульсными с длительностью импульсов от микросекунд до секунд. С помощью разнообразной аппаратуры измеряют амплитудные и фазовые составляющие напряженности электрических (Е) и магнитных (Н) полей. Если напряженность и структура естественных полей определяется их природой, интенсивностью, а также электромагнитными свойствами горных пород, то для искусственных полей она зависит и от мощности источника, частоты или длительности, а также способов возбуждения поля. Основными электромагнитными свойствами горных пород являются удельное электрическое сопротивление (УЭС), электрохимическая активность, поляризуемость, диэлектрическая и магнитная проницаемости. Электромагнитные свойства геологических сред, вмещающей среды, пластов, объектов, а также геометрические параметры последних служат основой для построения геоэлектрических разрезов. Геоэлектрический разрез над однородным по тому или иному электромагнитному свойству полупространством принято называть нормальным, а над неоднородным - аномальным. На выделении аномалий и основана электроразведка.
Предметом исследования электроразведки является литосфера, и прежде всего её верхняя оболочка – земная кора.
Задачи электроразведки: региональные исследования земной коры на суше и под дном океанов; поисково-разведочные работы на нефть и газ, рудные, нерудные полезные ископаемые и уголь; изучение геологической среды с
инженерно-геологическими, гидрологическими, мерзлотно-гляциологическими, почвенно-мелиоративными, техногенными и другими целями.
Зондирование – это изучение геоэлектрического разреза по вертикали, то есть на глубину. В электроразведке существует два принципа зондирования: геометрический и частотный. Электрические зондирования в методе сопротивлений являются типичным представителем геометрических зондирований, то есть глубинность их исследований зависит от расстояния между приемными и питающими электродами, чем больше это
расстояние – тем больше глубинность.
В данной работе нас интересует один из методов электроразведки – метод ЧЗ ВП (частотное зондирование с регистрацией вызванной поляризации), способы его обработки и результаты исследований на территории Среднего Приобья.
Частотным зондированием называют дипольное индукционное зондирование, основанное на изучении элементов переменного электромагнитного поля в дальней зоне при изменяющейся частоте поля. Существенной особенностью данной модификации заключается в том, что во время зондирования разнос диполей остается неизменным, а частота изменяется дискретно (или непрерывно) от высоких значений до инфранизких. Таким путем осуществляется «задавливание» вихревых электрических токов вглубь Земли (основаны на принципе скин-эффекта). К геологическим задачам, решаемым частотным зондированием, относится как картирования поверхности фундамента платформенных областей, так и расчленение осадочной толщи для поисковых и инженерно-геологических целей.
Метод вызванной поляризации основан на образовании вторичных поверхностных зарядов в горной породе при пропускании через неё постоянного или низкочастотного переменного тока. Существуют два основных варианта изучения поля ВП – импульсный и частотный. В первом из них изучают временные характеристики электрического поля после выключения постоянного тока в заземленной питающей линии. К недостаткам импульсного варианта надо отнести низкую производительность измерений и сильное влияние электрических помех.
В частотном варианте метода ВП изучают либо амплитудные, либо фазовые характеристики электрического поля заземленных источников,
питаемых током инфранизкой частоты (0,1-10 Гц). Этот вариант имеет ряд достоинств:
- Высокая помехозащищенность измерительной аппаратуры.
- Простая техника измерений.
- Высокая производительность полевых наблюдений по сравнению с импульсным вариантом.
Среднеобская нефтегазоносная
область выявляется в центральной
части Западно-Сибирской провин
Характерной особенностью разреза платформенных мезозойско-кайнозойских отложения является преобладание морских и прибрежно-морских отложений, наличие в валанжинских и готеривских отложениях, выдержанных на значительное расстояние пластов песчаников и разделяющих их глинистых перемычек. Общая мощность осадочного платформенного чехла в пределах области 2500-300 м.
Среднеобская нефтегазоносная область подразделяется на три района: Верхнесалымский, Сургутский и Нижневартовский, в каждом из которых открыты месторождения нефти.
Промышленные залежи нефти выявлены в тюменском, мегионском и вартовском комплексах. Преобладают многозалежные месторождения.
Теоретические основы метода
Метод частотного электромагнитного зондирования (ЧЗ) основан на изучении электрической или магнитной составляющих электромагнитного поля, созданного в земле или электрическим диполем АВ, или петлей, которые питаются переменным током с постепенно изменяющейся частотой. В методе частотных зондировании используют дипольные установки (чаще всего экваториальные). Однако в методе ЧЗ расстояние r между питающим АВ и приемным MN диполями может оставаться постоянным.
Изменение глубины исследования в методе ЧЗ достигается за счет явления скин-эффекта. Оно заключается в том, что чем выше частота колебаний электромагнитного поля, тем сильнее оно затухает с глубиной. Таким образом, на высоких частотах поле охватывает приповерхностную часть среды, а по мере понижения частоты оно проникает все глубже и начинает нести информацию о нижних слоях разреза
Частотные зондирования могут применяться как для глубинных
(первые километры) исследований, так и для изучения разрезов на сравнительно небольшую (до первых сотен метров) глубину. В первом случае зондирования выполняются в диапазоне частот 10^(-1)–10^3 Гц (низкочастотные ЧЗ), во втором случае – в диапазоне 10^3–10^6 Гц (высокочастотные ЧЗ).
Глубиной проникновения электромагнитного поля в землю ( ) называется расстояние, на котором амплитуда волны уменьшается в раз.
где - среднее сопротивление горных пород, а Т - период колебаний электромагнитного поля. Следующее важное следствие, вытекающее из формулы (1), заключается в том, что глубина проникновения
электромагнитного поля в землю тем больше, чем выше сопротивление горных пород. В изоляторе поле распространяется сколь угодно далеко,
практически не затухая, а в хорошем проводнике стремится к нулю. Таким образом открывается возможность не изменяя расстояния между источником и приемником изучать свойства среды на различной глубине изменяя частоту поля.
Методика ЧЗ сводится к измерению тока I в линии AB и напряжения на приемном электрическом диполе Ex и магнитном диполе Hz. По этим параметрам рассчитывают кажущееся сопротивление на переменном токе
где kE, kH — коэффициенты установок, зависящие от расстояния между диполями, размеров диполей, частоты поля и числа витков в генераторной и приемной петлях.
В результате выполнения
ЧЗ на логарифмических бланках строят
кривые ЧЗ для электрической и
магнитной составляющих. По вертикали
откладывают кажущееся
глубинности, - . Кривые ЧЗ, хотя и похожи кривые ВЭЗ, но содержат дополнительные экстремумы, обусловленные структурой поля, а не влиянием слоев. Кроме амплитудных значений напряженности можно изучать разности фаз между Ex, Hz и опорной фазой тока (φE и φH).
Измерение двух компонент поля и двух сдвигов фаз делает интерпретацию кривых ЧЗ более точной, чем при ДЗ. В результате интерпретации определяют сопротивления и мощности отдельных горизонтов в разрезе.
Для случая, когда источником является электрический диполь АВ с моментом тока в диполе Р, компоненты электромагнитного поля над однородным полупространством равны:
где - компонента электромагнитного поля, параллельная линии АВ;
- компоненты электромагнитного поля, перпендикулярные линии АВ;
- вертикальная составляющая магнитного поля;
Для случая, когда источником является вертикальный магнитный диполь, компоненты электромагнитного поля над однородным полупространством равны:
где -вертикальная составляющая магнитного поля;
- тангенсальная составляющая электрического поля;
Как видно из вышеприведенных формул, все компоненты поля зависят от электрических параметров разреза. Значит, измерив на поверхности земли компоненты электромагнитного поля мы можем найти значения .
Для детального анализа
компонент электромагнитного
, тогда в поле электрического диполя АВ:
а в поле магнитного диполя:
Таким образом мы видим, что электрические компоненты в ближней зоне имеют зависимость от параметров разреза, а магнитные нет. (В случае петли легко показать, что мнимая часть компоненты Hz во много раз меньше действительной. Разнос стремиться к нулю и частота стремится к нулю. Первый член в формуле - первичное магнитное поле петли). Зависимость электрических компонент от параметров разреза в ближней зоне широко используется в различных модификациях геометрических электрических зондирований на постоянном токе (ВЭЗ, ДЭЗ и т.д.).
Пренебрегая более малыми величинами при >>1 (дальняя зона), получаем в случае питающего диполя АВ:
а в случае питающего магнитного диполя:
Как мы видим из формул, в дальней зоне все компоненты электромагнитного поля имеют связь с параметрами разреза и их можно использовать для определения удельного электрического сопротивления. В дальней зоне источника электромагнитная волна, распространяющаяся в проводящей земле полностью затухает, и сохраняется только электромагнитная волна идущая по воздуху, без поглощения. Для частот, используемых при проведении ЧЗ можно считать, что она одновременно возбуждает вторичные волны на поверхности раздела земля-воздух, т.е. действую законы плоской волны.