К оглавлению

Опыт применения дифференциальных установок при морских электроразведочных работах на банке Макарова

О.В. НАЗАРЕНКО

При картировании круто падающих отложений, отличных по своему удельному электрическому сопротивлению от вмещающей среды и перекрытых наносами или илами небольшой мощности, могут быть использованы дифференциальные электроразведочные установки. Установки этого типа отличаются таким взаиморасположением питающих и измерительных электродов, при котором регистрируемая разность потенциалов оказывается равной нулю всякий раз, когда установка располагается в пределах горизонтально однородной среды независимо от удельного сопротивления последней и силы тока в питающей линии.

В практике полевой электроразведки известны дифференциальные установки двух типов: установка MAN с питающим электродом А в центре измерительной линии MN (рис. 1, а) и установка A₁MNA₂ с питающими электродами А₁ и А₂, симметрично удаленными от электродов М и N вдоль оси установки (рис. 1, б). Обе эти установки несколько неудобны в техническом отношении, поскольку при их применении необходимо относить питающий электрод В достаточно далеко от измерительной линии (с тем, чтобы можно было бы пренебречь его влиянием на результаты наблюдений).

В 1954-1956 гг. автором были предложены дифференциальные установки, обладающие преимуществами по сравнению с известными ранее. У одной из них - у установки A₁MBNA₂, названной комбинированной (рис. 1, г), оба питающих электрода расположены вблизи измерительных и поэтому она более удобна в техническом отношении. Как показывают результаты измерения на моделях, эта установка может оказаться весьма эффективной при выделении тонких пластов высокого сопротивления (С этой точки зрения вызывает определенный интерес опробование комбинированной дифференциальной установки при каротажных исследованиях.). Вторая установка, получившая наименование «экранированной», отличается от известной установки MAN наличием дополнительных питающих электродов A₁ и А₂, симметрично расположенных вдоль оси установки и присоединяемых к тому же полюсу источника тока, что и центральный электрод А₀ (рис. 1, в). Наличие экранирующих электродов А₁ и А₂ приводит к существенному увеличению наблюдаемой разности потенциалов между точками М и N, что в конечном счете эквивалентно увеличению глубины исследования.

Методика дифференциального электропрофилирования сводится к регистрации аномальных кривых разности потенциалов вдоль системы прямолинейных профилей, ориентированных вкрест простирания предполагаемой неоднородности (например, трассируемого пласта повышенного сопротивления) и к последующей корреляции идентичных аномалий по площади для определения планового положения изучаемого объекта.

Первые опыты по применению дифференциальных установок в морских условиях были поставлены в 1952 г. В.Ф. Печерниковым и И.Г. Медовским (ВНИИГеофизика) на участке Каякент-Дербент (Дагестан). В результате исследований, выполнявшихся с помощью установки MAN, здесь удалось оконтурить гряды известняков в сводовой части антиклинали Инчхе-море.

В последующие годы разработка методики дифференциального электропрофилирования осуществлялась геофизическим отделом АзНИИ по добыче нефти. Наиболее интересными и результативными были опытные работы 1956 г., выполненные на участке банки Макарова (северная часть Бакинского архипелага).

Как известно, банка Макарова представляет собой подводный грязевой вулкан, приуроченный к далекой морской периклинали известной на суше Карачухур-Зыхской складки. Скважина глубокого бурения, заложенная здесь в 1952 г., вскрыла в верхах разреза мощный комплекс грязевулканических отложений, перекрывающих продуктивную толщу на глубине порядка 1600 м. Мелкое картировочное бурение с баркасов позволило установить наличие грязевулканического покрова, границы которого из-за небольшого объема работ удалось наметить лишь ориентировочно.

В 1956 г. АзНИИ по добыче нефти на участке банки Макарова были поставлены опытные электроразведочные работы, задача которых состояла в оконтуриванни зоны распространения грязевулканических отложений, намеченной картировочным бурением. Исследования выполнялись методом дифференциального профилирования (ДП).

По данным каротажа, дополненным результатами непрерывных вертикальных дипольных зондирований, геоэлектрические условия района работ были более или менее благоприятны для применения дифференциальных установок, поскольку удельное сопротивление грязевулканических отложений в 2,5-3 раза превышало сопротивление окружающих илов.

В процессе работ были поочередно использованы установки A₁MNA₂ и A₁MBNA₂. Их небольшие размеры (MN=40 м и A₁M = 20 м) позволяли исследовать лишь самые верхние части разреза - до глубин порядка первых десятков метров. Наблюдения велись на прямолинейных профилях длиною 4,5-5,0 км при расстоянии между соседними профилями порядка 250-300 м. Сеть профилей была намечена в соответствии с результатами предварительных работ методом осевого дипольного профилирования (Осевое профилирование выполнялось для изучения более глубоких частей разреза.).

Регистрация аномальной кривой ΔU производилась непрерывно при равномерном перемещении судна по профилю со скоростью около 10-12 км в час; в качестве регистрирующего прибора использовался стандартный электроразведочный осциллограф ЭО-2 со специально отбалансированными гальванометрами. Осциллограмма снабжалась марками времени и отметками гидрографических точек, которые в дальнейшем использовались для определения ее горизонтального масштаба. Сила тока I в питающей цепи составляла в среднем 10-12 а (при напряжении 120-150 в); разность потенциалов ΔU между измерительными электродами М и N в зависимости от геоэлектрических условий, достигала 15-20 мв. В процессе выполнения наблюдений установки буксировались по дну моря (рис. 2); при измерениях по схеме A₁MNA₂ электрод В («бесконечность») располагался вблизи судна на расстоянии около 150-200 м от линии MN. Как правило, профиль ДП проходился дважды. При повторном прохождении осциллографировался фон естественного поля, который при необходимости мог быть исключен из дифференциальной записи.

Производительность работ методом ДП в основном определялась скоростью движения судна и в среднем составляла 25-30 км профиля в день.

После обработки осциллограмм идентичные по своей форме аномалии коррелировались от профиля к профилю.

Описанным способом были получены две корреляционные схемы для участка съемки площадью около 12 км², расположенного в непосредственной близости от скважины № 1 на банке Макарова. Поскольку обе схемы отличаются друг от друга лишь в несущественныхдеталях, ограничимся описанием одной из них, а именно схемы, составленной по результатам профилирования установкой A₁MNA₂. При рассмотрении этой схемы (рис. 3) можно отметить следующее.

Как правило, характер аномальных кривых определяется наличием на каждой из них двух положительных экстремумов, приуроченных к участкам профиля длиною около 200-300 м, расстояние между экстремумами по средним профилям планшета (профили №16^a, 17, 17^a и 2) составляет примерно 1200 м. Амплитуда аномалий по этим профилям достигает 2-3 мв/а. К югу от профиля № 2 обе аномалии сближаются, сливаются в одну и быстро затухают. К северу от профиля № 16^a расстояние между аномальными участками резко сокращается до 300-400 м, причем характер записи усложняется незначительными по протяженности и локализованными в пределах небольших участков аномалиями второго порядка. Севернее профиля № 15^а обе аномалии сливаются и постепенно затухают.

На корреляционной схеме четко отмечается узкая зона аномалий, в пределах которой (в юго-восточной ее части) располагается скважина глубокого бурения. Эта зона имеет форму правильного кольца, несколько сжатого на севере двумя участками аномалий второго порядка.

Характер аномалий, а также данные картировочного бурения позволяют сделать вывод о том, что кольцевая аномальная зона оконтуривает участок распространения грязевулканических отложений, обладающих несколько большим удельным электрическим сопротивлением по сравнению с окружающими илами. Причины возникновения аномалий второго порядка, локализованных на отдельных незначительных по протяженности участках в северной части планшета, следует, по-видимому, искать в наличии здесь грубого обломочного материала, вынесенного вулканом на дно моря. Весьма вероятно, что эти аномалии в той или иной мере связаны также с фильтрационными полями, которые обусловлены деятельностью вулкана, в пользу такого предположения свидетельствует интенсивное грифонообразование, наблюдавшееся в процессе выполнения работ на восточном участке аномалий.

Полученные данные свидетельствуют о целесообразности применения метода дифференциального электропрофилирования при картировании донных отложений. Учитывая высокую производительность работ, а также незначительную стоимость аппаратуры и оборудования, не приходится сомневаться, что применение метода ДП в комплексе с крелиусным бурением (при резком уменьшении объема последнего) существенным образом снизит себестоимость морских картировочных исследований в целом.

АзНИИ по добыче нефти

Рис. 1. Дифференциальные установки различных типов.

а-установка MAN; б - установка A₁MNA₂ (вертикаль-ного поля); в - установка A₁MA₀NA₂ (экранированная); г - установка A₁MBNA₂ (комбинированная).

Рис. 2. Схема выполнения непрерывного дифференциального профилирования в морских условиях.

Рис. 3. Корреляционная схема по данным непрерывного профилирования дифференциальной установкой A₁MNA₂ (район банки Макарова).

1 - графики ΔU/I ; 2 - линии корреляции характерных участков записи; 3 - участки усложненной записи; 4 - скважины.