Способ геоэлектроразведки углеводородных залежей

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(54) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ(71) Заявитель Полоцкий государственный университет (ВУ)(73) Патентообладатель Полоцкий государственный университет (ВУ)Способ геоэлектроразведки углеводородных залежей, при котором исследуемый профиль облучают электромагнитной волной на фиксированной частоте Г, измеряют напряженность электрического поля отраженного сигнала в точках измерения исследуемого профиля и по результатам измерений определяют границу залежи, отличающийся тем, что смешивают отраженный сигнал с опорным, в качестве которого используют сигнал с частотой п, измеряют смешанный сигнал на фиксированной разностной частоте Г в диапазоне 103 О МГц, причем частоту 1 выбирают в интервале 7090 ГГЦ, по результатам измерений выделяют аномальные значения сигнала разностной частоты, по которым определяют границу углеводородной залежи.4. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М. Советское радио, 1971. С. 145-146, 5. Гололобов Д.В. Москвичев В.Н., Стадник Ю.Н. Аналитическое и экспериментальное исследование взаимодействия электромашитных волн с углеводородными залежами. Геология нефти и газа. - М. Г еоинформмарк, 1995. - Мг 3. - С. 26-30.Изобретение относится к поисковой геофизике и может быть использовано при поиске,разведке и оконтуривании углеводородных залежей.Известен способ геоэлектроразведки 1, при котором возбуждают в земле электромагнитное поле двух частот 1 и (2, выделяют в точках приема сигналы этих двух частот, измеряют амплитуды сигналов и фазовый сдвиг между ними, определяют величину нелинейных эффектов в породах, по которой судят о наличии полезных ископаемых. Недостатками известного способа являются низкая разрешающая способность и сложность технической реализации способа.Наиболее близким к предложенному является способ отраженных волн 2, при котором Исследуемый профиль облучают электромагнитной волной (ЭМВ) на фиксированной частоте д, которая выбирается в интервале частот 1,51,7 МГц, измеряют напряженность электрического поля отраженного сигнала в точках измерения исследуемого профиля и по аномальным значениям напряженности определяют границу углеводородной залежи. Недостатками известного способа являются низкая точность, обусловленная высоким уровнем помех в используемом диапазоне частот, ограничение расстояния между приемником и передатчиком, связанное с конечными чувствительностью и мощностью передатчика, большие габариты антенн, а также неоднозначность идентификации аномалий напряженности электрического поля по виду полезного ископаемого.Задачей изобретения является повышение точности и достоверности.Решение поставленной задачи в способе достигается тем, что исследуемый профиль облучают электромагнитной волной на фиксированной частоте 1, измеряют напряженность электрического поля отраженного сигнала в точках измерения исследуемого профиля и по результатам измерений определяют границу залежей, смешивают отраженный сигнал с опорным, в качестве которого используют сигнал с частотой Д, измеряют смешанный сигнал на фиксированной разностной частоте Г в диапазоне 1030 МГЦ, причем частоту 11 выбирают В интервале 79 ГГц, по результатам измерений выделяют аномальные значения сигнала разностной частоты, по которым определяют границу углеводородной залежи.Сущность изобретения заключается в следующем.Согласно 3 залежь углеводородов - объем редуцированных пород - окружающее геологическое пространство - образуют естественный электромагнитный колебательный контур излучающую систему, источником возбуждения которой является переменное электромагнитное поле Земли. Пусть сигнал излучающей системы имеет виде(г) есо 5(21 гР), (1) а возбуждающая электромагнитная волна также имеет гармонический характер 610) ЕШОЗПЙ), (2)где е(г) и е 1(1) - мгновенные значения напряженности электрического поля данных сигналов Е 1, е, ц, Р - амплитуды и частоты колебаний. Тогда на вмещающие породы над залежью воздействует сумма сигналов (1) и (2),ЕЮ 60) 610) Или после преобразования по Гильберту 4 1 . Е(г) Е, 1 - сов 27 сАРг)е, (3) С где р(с) ж, (1 к, к ) к, 1 п(21 гАР 1) АРД Р 1, е/Е,К, Ъ 1/Р. Как показано в 5, среда над залежью углеводородов обладает анизотропными свойствами,обусловленными перемещением электронно-ионного потока от залежи к дневной поверх НОСТИ. При УЧСТС СЛНбОГО ГСОМЗГНИТНОГО ПОЛЯ ДЗННОС перемещение описывается уравнением движения частиц видаВеличинами характеризующими степень нелинейного взаимодействия, являются частоты зондирующего сигнала и столкновениягде у - частота столкновения частиц без учета нелинейного эффекта.ПРИ воздействии суммы двух сигналов (3) на анизотропную среду комплексная диэлект рическая проницаемость вмещающих пород Над углеводородной залежью описывается тензором12 О с . О (б) 8 де 81 0 0 ,компоненты Которого оказываются функциями амплитуд поля ы мы 2 ы оэ- м- Ф 818(т)2 1 гч дм р а 1 (ФЧИ) Фн. 2 д (на шт 82 г. ы .ы 2 2 ь 31 ( 1) (Ош (7)г(т)е(11)1 03180 к,где е,с - диэлектрическая проницаемость и проводимость вмещающих пород го - диэлектрическая проницаемость вакуумаМ - концент ация частиц 1-го со та. 1 П И Если мощная воздеиствующая волна (Ке 1) несет некоторый сигнал, то соответственноэтому сигналу оказывается промодулированной частота столкновения 0 (особенно при Кр 1), что повлияет на распространяющуюся в среде слабую е(1) волну и наоборот. При этом слабая волна воспримет эту модуляцию б.Численные исследования компонентов тензора (7) при воздействии сигнала е 1(с) с час тотами 102 1011 Гц дляег 5-10 о 0,01 См/м Мс 1015 1017 м 3 показали, что максимальное проявление нелинейного эффекта взаимодействия сигнала (3) со средой оказывается в диапазоне частот 1030 МГЦ, когда частота зондирующего сигнала Ц близка или выше частоты столкновений между электронами и ионами.Таким образом, за счет регистрации напряженности поля на комбинационной частоте Г 11 1 Грош, где Дыр - отраженная волна (использование нелинейного преобразования зондирующего сигнала и сигнала естественной излучающей системы в условиях анизотропии среды - использование комбинации Г АРсм(3)), повышается достоверность определения границы и точность оконтуривания залежи.На фиг. 1 изображено устройство для реализации предложенного способа фиг. 2 график зависимости отношения измеренного И базового сигналов от расстояния вдоль профиля.Устройство, реализующее способ, состоит (фиг. 1) из антенных датчиков 1 и 2, генератора 3, делителя сигнала 4, смесителя 5 и приемника 6. Выход генератора 3 соединен со входом делителя 4. Выход 1 делителя 4 соединен со входом антенного датчика 1, а выход 2 делителя подключен ко входу 2 смесителя 5. Выход антенного датчика 2 соединен со входом 1 смесителя 5. Выход смесителя 5 соединен со входом приемника б.В качестве антенных датчиков 1 и 2 в диапазоне частот 7,090 ГГЦ можно использовать рупорные антенны или другие направленные излучатели. В качестве генератора 3 можно использовать стандартный источник СВЧ излучения соответствующего диапазона частот. В качестве делителя 4 можно использовать стандартные мостовые СВЧ соединения.Приемник 6 выполняется по супергетеродинной схеме и настраивается на дискретную частоту из диапазона 10,О 300 МГЦ.Устройство работает следующим образом. Сигнал с частотой 11, вырабатываемый генератором 3, поступает на вход делителя 4, гдепроисходит ДСЛСНИС сигнала на ДВЕ С равными амплитудами. Сигнал С ВЫХОДЗ 1 ДСЛИТЕЛЯ поступает на первый ЗНТСННЫЙ датчик 1, который облучает ИССЛЭДУСМЫЙ УЧЗСТОК поверхностисигналом СВЧ. Отраженный от поверхности сигнал принимается вторым антенным датчиком 2. Первый и второй антенные датчики устанавливают на фиксированной высоте от поверхности земли либо непосредственно на ней. В смесителе 5 происходит смешивание двух сигналов с частотами т и Дыр, в результате чего на вход приемника 6 поступает сигнал с амплитудой А и частотой 52.Измерения производят в контрольных точках геопрофиля. По скачку регистрируемого сигнала определяют границу углеводородной залежи.Пример реализации способа. Частота зондирующего сигнала-т 8,5 ГГц. Первый и второй антенные датчики выполнены в виде рупорных антенн с раскрывом (100 х 15 О)мм. Приемник вьптолнен по супергетеродинной схеме и имеет две дискретные частотыг) 30 МГц . На фИГ. 2 ПРИВСДСНЫ результаты экспериментальных ИССЛСДОВЗНИЙ ЗЗВИСИМОСТЬ ОТНОШС ния Э А/Е (Е - амплитуда собственного излучения вмещающих пород) от расстояния вдоль профиля г, где точки и крестики соответствуют реальным значениям отношения э на частотахГ) и Г) соответственно. Как видно из графика, граница залежи располагается на пикетеНе 29, так как величина Э в этой точке имеет минимальное значение. Эффект нелинейного взаимодействия сигналов проявляется в снижении амплитуды А, что приводит к уменьшению отношения Э до значений 0,53 и 0,5. Вне контура эффект отсутствует и величина 8 близка к 1 - отклонение составляет АЗ 1 0,2 в контрольных точках г 2 32.Предлагаемые способ и устройство были апробированы в работах Центральной нефтегазовой геофизической экспедиции ПО Беларусгеология. Результаты представленных измерений подтверждены данными сейсморазведки и скважного бурения.Использование предлагаемого способа геоэлектроразведки углеводородных залежей обеспечивает по сравнению с существующими аналогами следующие преимущества1. Повышение точности определения границ углеводородных залежей2. Однозначность определения скоплений углеводородов при использовании эффекта нелинейного взаимодействия сигналов в условиях анизотропии3. Выбор конкретных частот при ведении разведки4. Существенное снижение массы и габаритов устройства геоэлекгроразведки5. Повышение мобильности устройств разведки 6. Повышение производительности работ при поисках углеводородов.Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.