Информационная система "Конференции"

Тезисы докладов

Вычислительная математика и математическое моделирование

Электроразведка – метод геофизической разведки, в котором чаще используются искусственно создаваемые поля, хотя в результате магнитных явлений или электрохимического взаимодействия различных минералов в толще горных пород возникают и естественные поля. Известны различные способы создания силовых полей, использующие как постоянный, так и переменный ток.

Существуют десятки методов электроразведки, отличающиеся по типу источника и методам регистрации полей. Приведем особенности основных известных методов.

1. Метод сопротивлений. В отечественной литературе метод вертикального электрического зондирования (ВЭЗ). Электрический ток вводится в землю посредством двух неполяризующихся электродов, а на поверхности земли измеряется разность потенциалов между двумя измерительными электродами. Чем больше расстояние между питающими электродами, тем мощнее слой, по которому течет ток, и тем больше степень усреднения измеряемых удельных сопротивлений. Точность измерений быстро уменьшается с ростом глубины исследований, вероятность ошибки существенно велика при изучении глубокозалегающих слоев. Он широко применяется для картирования зеркала грунтовых вод и для поисков рудных полезных ископаемых.

В неявном виде предполагается горизонтально слоистая модель среды при интерпретации одного ВЭЗ. Интерпретируя совокупность ВЭЗ, можем получить модель изменения проводимости слоев по профилю.

2. Метод эквипотенциальных линий. В этом методе изучаются линии равного потенциала между двумя питающими электродами. Согласно теории метода, эквипотенциальные линии можно прослеживать с высокой точностью с помощью искательной цепи, состоящей из двух электродов и прибора. Метод позволяет с достаточно высокой точностью определять форму и параметры погребенного тела, но, поскольку глубина исследований мала, его можно применять только для изучения неглубокозалегающих тел.

На использовании переменных полей основан ряд способов электроразведки. Возможно использование переменного тока в методах сопротивлений и эквипотенциальных линий. При этом преимущества и недостатки подобны тем, которые имеют место при использовании постоянного тока, за исключением того, что нет необходимости в применении неполяризующихся электродов. Более важное значение имеют породы, использующие особые, индуцирующие свойства переменного тока. В модель кроме проводимости слоев может включаться и их индуктивность.

3. Метод бесконечного длинного кабеля (БДК). В этом методе расстилается и заземляется на концах кабель длиной 2-4 км. Через кабель пропускается электрический ток частотой 100-800 Гц. Измерения проводятся вдоль профилей, ориентированных перпендикулярно кабелю, с шагом 100-200 м (длина профилей достигает 200-600 м по обе стороны от кабеля). Вертикальная составляющая магнитного поля измеряется с помощью многовитковой (1000-2000 витков) рамки диаметром 1-2 м. На каждой точке наблюдений сравниваются амплитуды и фазы индуцированного и первичных магнитных полей. Тело повышенной проводимости вызывает аномалию.

4. Дипольное индуктивное профилирование. В этом методе электроразведки используются две одинаковые по размерам многовитковые рамки диаметром 1,5-2 м, находящиеся на определенном расстоянии друг от друга. Обе рамки располагаются в горизонтальной плоскости. По одной из рамок пропускается переменный ток, а другая используется в качестве измерительного диполя. Дипольное индуктивное профилирование в основных чертах похоже на метод бесконечно длинного кабеля. Как правило, рассматривается двухслойная модель среды, при этом оценивается мощность или проводимость первого слоя.

5. Метод магнитотеллурических зондирований (МТЗ). Внутри Земли существуют естественные электрические токи как локального, так и регионального распространения. Локальные электрические токи могут возникать в результате электрохимических, метеорологических или искусственных факторов. Теллурические токи имеют глобальное распространение. Направление и интенсивность теллурических токов в данной точке изменяются во времени, но в любой заданный момент времени токи имеют приблизительно одинаковое направление на значительной площади. Низкая частота теллурических токов обеспечивает проникновение магнитотеллурического поля на большие глубины. В МТЗ одновременно по двум ортогональным направлениям регистрируются электрическая и по трём ортогональным направлениям магнитная составляющие поля. Опираясь на сравнительно сложную теорию (переменное магнитное поле связано с изменяющимся электрическим полем той же частоты уравнениями Максвелла) и располагая относительными амплитудами сигналов в некотором диапазоне частот, можно найти зависимость кажущегося сопротивления от глубины. При интерпретации рассматривается горизонтально слоистая, иногда анизотропная модель среды.

Метод МТЗ может служить дополнительным методом при интерпретации сейсмических наблюдений низкого качества или выступать как первый метод в комплексе с грави- и магниторазведкой на начальной стадии изучения осадочных бассейнов.

Геологический разрез. Реальный геологический разрез отражается в данных электромагнитных измерений в виде некоторой электрической модели, называемой геоэлектрическим разрезом. Он представляет собой вертикальный разрез горных пород, различающихся между собой по электрическим свойствам: удельному сопротивлению, диэлектрической и магнитной проницаемости. Большой интерес представляют мощные пласты относительно высокого или низкого сопротивления. Они, как правило, прослеживаются на больших площадях, и их кровля служит в данном районе опорным электрическим горизонтом.

При относительно пологом залегании горных пород тип разреза определяется по числу слоев в разрезе и соотношению их удельных сопротивлений.

Двухслойный разрез содержит один слой ограниченной мощности, подстилаемый опорным пластом бесконечно большой мощности. При этом может быть только два варианта соотношений удельных сопротивлений: р1>р2 или р1<р2, где р1,р2 – удельное сопротивление соответственно первого и второго слоев.

Трехслойный разрез состоит из двух слоев ограниченной мощности и подстилающего опорного слоя бесконечной мощности. Для трехслойного, четырехслойного и т.д. разрезов число вариантов нарастает по логарифмическому закону или в геометрической прогрессии с коэффициентом, равным двум. В связи с этим, при решении обратных задач, возникает необходимость использовать начальные приближения параметров модели.

В общем случае геоэлектрический разрез может иметь не только субгоризонтальные, но и вертикальные, наклонные границы и содержать отдельные объекты, ограниченные сложными поверхностями раздела. В этих случаях необходим переход к трехмерным моделям.

Между геологическим и геоэлектрическим разрезами существует прямая и однозначная связь. Геоэлектрический разрез объективно отражает основные черты геологического строения района. Однако это не означает, что оба разреза адекватны. Обратный переход от геоэлектрического разреза к геологическому, возможен только при наличии дополнительной информации, раскрывающей связи между электрическими свойствами выделенных слоев и их литологическим составом.

В последнее время появилось большое число работ, связанных с разработкой новых методов, направленных на обнаружение аномальных эффектов от залежей углеводородов.

В докладе, построенном на анализе отечественных и зарубежных публикаций, обращено внимание на поиск общих технологичных методов моделирования электромагнитных полей, с целью последующего подхода к решению обратных задач.

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2000, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2000, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск