Зондирование вертикальными токами (ЗВТ)

Применение электромагнитного поля всегда вызывало большие ожидания. Ведь электромагнитные поля стали средством решения для человечества всех проблем коммуникации, навигации и локации разного рода объектов в воздушном и космическом пространствах.
Именно электромагнитное поле позволяет увидеть нам яркую картинку с любой точки земного шара на экране телевизора. только самые медленные электромагнитные поля проникают в глубины Земли. Все дело в том, что Земля, а тем более морская вода, проводник электрического тока. Переменное электромагнитное поле, проникая в проводящую толщу, неизбежно (уравнения Максвелла) индуцирует электрический ток, который обращает энергию поля в тепло, и поле быстро умирает с глубиной. И чем быстрее меняется (имеет большую частоту) первичное электромагнитное поле, тем на меньшую глубину оно проникнет.

Принципиальные особенности методики ЗВТ
Зондирования вертикальными токами (ЗВТ) являются принципиально новым методом электроразведки. Новизна эта определяется сочетанием идеи метода (использование нестационарной поперечно-магнитной состав-ляющей электромагнитного поля) с новым техническим решением (использованием в качестве источника кругового электрического диполя (КЭД) – уникального возбудителя только ТМ-поляризованного поля).
TM - поляризация магнитного вектора (Transverse Magnetic).

Принципиальные особенности методики ЗВТ
Название метода отражает физическую основу, которой является ТМ-поле, имеющее вертикальную компоненту электрического поля. Переходной ТМ-процесс возбуждается круговым электрическим дипо-лем, точнее сказать, приближенной реализацией такого источника системой радиальных токовых линий. Согласно теории на дневной поверхности горизонталь-но-слоистой среды в квазистационарном приближении магнитное поле отсутствует, а фиксируется только ради-альная компонента электрического поля. Эту ситуацию можно использовать различным способом. В практи-чески развиваемой сейчас модификации (ЗВТ-М) произ-водятся площадные наблюдения магнитного поля, само наличие которого связано с латеральными нарушениями геоэлектрического разреза.

Метод зондирования вертикальными токами (ЗВТ)

Pаспределение тока при вертикальном
электрическом зондировании

Принципиальные особенности методики ЗВТ
Источником служит гальванический круговой электрический диполь (КЭД), который создает в земле систему токов, замыкающихся в вертикальных плоскостях. Основной эффект КЭД - отсутствие нормального магнитного поля на поверхности земли при горизонтально-слоистой однородности разреза, которое возникает лишь при условии присутствия в разрезе латеральной неоднородности.
Поле в пределах контура залежи характеризуется повышенными значениями, сопровождаемыми по краям экстремумами положительного знака. Наличие сигнала указывает на присутствие в разрезе латеральной неоднородности. Время проявления максимального сигнала контролирует глубину нахождения неоднород-

Принципиальные особенности методики ЗВТ
ности. Площадной сигнал своим рельефом указывает сразу как на наличие, так и на контур выявленной неоднородности.
Роль же ТМ-процесса состоит в подавлении отклика от вмещающей толщи.
Таким образом, в методе ЗВТ-М по необходимости предусматривается площадной сбор информации (2D-электроразведка) и трехмерный подход в интерпретации - 3D.
Результаты предшествующих работ говорят о том, что сигнал ЗВТ формируется не только "залежью", но и столбом повышенного сопротивления над ней. Методика выделения сигнала от каждой залежи находится в стадии разработки.

Принципиальные особенности методики ЗВТ
Зондирования вертикальными токами с магнитным приемом (ЗВТ-М)

Принципиальные особенности методики ЗВТ
Устраивается питающая установка КЭД с радиу-сом, соответствующим глубине исследований. В упоми-наемых ниже работах по оконтуриванию залежей
радиус (или длины каждой из 8 радиальных линий) сос-тавлял 500-750 м. Идея такого источника подразумевает, что геометрия его правильная, а токи в лучах выров-нены. Что касается геометрии, то необходимая точность легко достигается на практике с помощью теодолита или нивелира. Особую проблему составляет необходимость поддерживать назначенные и равные токи (5-10 А) в лучах, причем, в импульсном режиме. Специальная электронная система следит за этим, и эта система и есть специфическая аппаратура ЗВТ.

Принципиальные особенности методики ЗВТ
Интересно, что КЭД, с другой стороны, можно рассматривать как наземный аналог вертикальной электрической линии, размещаемой в скважине или в море. Оба эти источники возбуждают поле электрического (ТМ) типа. Однако, по нескольким причинам, вертикальная линия –малопригодный источник, тогда как применение КЭД открывает новое направление в контролируемой геоэлектрике. Создаваемая им особая конфигурация вторичного тока
с участием вертикальной компоненты тока–тороидальная система обладает совершенно феноменальными свойствами, неизвестными и
невозможными в традиционных зондированиях становлением (ЗС).
.

Принципиальные особенности методики ЗВТ

Принципиальные особенности методики ЗВТ
Измерительный комплекс включает компактные индукционный датчик и измеритель переходного сигнала - стандартные элементы аппаратуры МПП или
ЗСБ. Комплекс (один или несколько) свободно переме-щается по площади с использованием спутниковой пространственно-временной привязки к источнику.
Удаление от источника до 5 радиусов источника. Таким образом, при закрепленном источнике радиусом 750 м может быть оперативно исследована площадь до 50 кв.км. Площадной сигнал ЗВТ, свободный от фона вмещающей среды и целиком обязанный латеральным неоднородностям, с которыми связан пространственно, обладает высокой визуализирующей способностью.
Необходимо учитывать влияние рельефа поверхности.

Дальнейшее развитие метода видится в совершенствовании интерпретационного программного обеспечения, в создании более мощных зондирующих установок, которые позволят с одной точки зондирования опоисковывать более 400 кв.км, в развитии системы площадных наблюдений (например, регистрация сигналов с летательного аппарата.

Очень интересны перспективы метода в морских условиях, где он
радикально решает извечную проблему морской электроразведки –
экранирующее действие слоя морской воды.
Проблема решается именно применением ТМ-поляризованного поля.

Предлагается разместить сложную,
масштабную электро-разведочную питающую и, частично, приемную конфигурации на
дрейфующем льду, и в течении долгого времени повторять реализацию системы
наблюдения, подра-зумевая перемещение всей установки относительно дна арктического
бассейна.

На льду располагается (один раз и очень тщательно) питающая в импульсном режиме установка кругового электрического диполя. Установка заземляется в центре и по концам радиальных питающих линий через отверстия во льду. Электроды заземлений могут быть глубоко погружены в море. Радиус КЭД (длина радиальной линии) может достигать 10-20 км. Система наблюдения складывается из электрических приемников в виде
фиксированных, заземленных в воде, горизонтальных и вертикальных линий, а также из площадной, оперативно выполняемой мобильными индуктивными датчиками системы измерений магнитного поля.

Применение метода ЗВТ-М
Экспериментальные полевые электроразве-дочные работы по оконтуриванию залежей методом ЗВТ (в основном, ЗВТ-М) начались летом 1999 г. Работы были организованы силами ТНГ-"Казаньгеофизика" ОАО «Татнефтегеофизика» (ныне – ТНГ- «ГРУПП») совместно с компанией «ЗаВеТ-ГЕО» (г. Новосибирск) – российским представителем международной геофизической компании ЕМТЕК. Среди различных задач экспериментальных работ ЗВТ ставилась также геолого-геофизическая задача по определению границ залежей УВ. С этой целью работы проводились на Шуганской, Удобновской, Агбязовской и Краснооктябрьской залежах.

Применение метода ЗВТ-М
ЗВТ довольно широко опробован на рудных и нефтегазовых объектах. В Татарстане уже несколько лет результаты ЗВТ принимаются геофизиками и геологами в качестве данных для уточнения зон распространения углеводородов. Велик интерес к методу и за рубежом. В Австралии определяли рудное месторождение, и в других странах, при использовании ЗВТ для поиска рудных и нефтяных месторождений(Финляндия, Италия, США). Метод привлекался (2010г.) для участия в экологическом проекте в США (штат Вайоминг) в целях мониторинга закачки углерода под землю.
В настоящее время готовится ряд проектов для широкого внедрения ЗВТ. На метод ЗВТ получены 6 российских патентов и 2 патента США.

Результаты метода ЗВТ-М
При нефтепоисковом применении ЗВТ с индуктивным магнитным приемом (ЗВТ-М) обнаружился довольно непонятный, хотя и крайне благоприятный экспериментальный факт. В целом ряде залежи нефти проявляют себя в площадном сигнале ЗВТ областью повышенных значений ЭДС одного
знака (измерения dBz/dt индуктивным датчиком). Контур отмечался сменой знака.
На рисунке представлены некоторые результаты. Площадной сигнал ЗВТ своим рельефом (красные зоны –
положительные значения сигналов) указывает на залежи и сопутствующие им зоны миграции углеводородов. Эти результаты верифицированы сопоставлением с другими методами.

Результаты метода ЗВТ-М
Особенно интересно сопоставление с данными геохимических исследований на поверхности, а также с существующим и последующим бурением.

Сопоставление результатов электроразведки с обобщенным
контуром залежей нефти в карбоне
Примеры применения методики ЗВТ

Красно-Октябрьское поднятие. Площадной сигнал

3-D модель участка

Примеры применения методики ЗВТ

Примеры применения методики ЗВТ

Шадкинское поднятие
В пределах Шадкинской структуры, выявленной сейсморазведочными работами, пробурена скважина глубокого бурения No 635, давшая промышленный приток нефти из терригенных отложений тиманского горизонта верхнего девона. По результатам обработки электроразведочных исследований
методом ЗВТ получен контур нефтяной залежи, который позволил уточнить прогноз сделанный на основе сейсморазведочных работ.

3D – представление результатов ЗВТ в виде серии временных разрезов.
(по материалам «ТНГ-Казаньгеофизика», 2009)