2.1.3.3 Електророзвідка

Електрометричний метод розвідки базується на вивченні розподілу в земній корі порід з різною електропровідністю.

При нафтогазопошукових роботах електророзвідка використовується для розв’язання таких геологічних завдань:

а) виявлення і вивчення великих структурних елементів і окремих структурних зон;

б) пошуки похованих структурних піднять, покритих наносами і акваторією;

в) виявлення і трасування зон тектонічних порушень тощо.

Об’єктами досліджень при електророзвідці переважно є осадові товщі та горизонти, що відрізняються високим (нескінчено високим) опором: соленосні, сульфатні, карбонатні, а також кристалічні породи фундаменту.

В залежності від виду використовуваного електричного струму і технікою проведення польових робіт розрізняють два основних методи електророзвідки: електропрофілювання та електрозондування.

Електропрофілювання базується на вимірах уявних питомих електричних опорів в горизонтальній площині уздовж прямолінійного маршруту на земній поверхні при фіксованому взаємному розташуванні живильних та вимірювальних електродів. Глибинність дослідження визначається розмірами установки. Сприятливими умовами для успішного проведення електропрофілювання є: круте падіння крил складок, зон порушень контактів порід, помітна різниця в питомих опорах товщ, відносна простота електричного розрізу, велика протяжність об’єкта вивчення порівняно з глибиною залягання. Щільність мережі спостережень залежить від масштабу зйомки і вибирається звичайно так, щоб картований об’єкт перетинався не менш як трьома профілями навхрест простягання. Результати польових вимірів зображаються у вигляді графіків уявних опорів уздовж маршрутів і карт ізоом, які використовуються для вирішення тих чи інших геологічних задач. Суттєво спотворюють результати електророзвідки і затруднюють ведення польових спостережень складний рельєф денної поверхні і наявність блукаючих електричних полів, що збуджуються в надрах промисловими електричними установками.

Електрозондування базується на вивченні геоелектричного розрізу по вертикалі шляхом вимірів уявних питомих опорів в точці зондування на земній поверхні при різних розносах живильних електродів. При більших розносах електродів електричний струм проникає на більшу глибину і відображає геологічну будову більш глибинних частин розрізу. Проводячи виміри питомих опорів з використанням розносів, які послідовно збільшуються, одержують уявлення про вертикальний геологічний розріз того комплексу порід, над яким проводяться електричні виміри.

Звичайно використовуються дві основні модифікації електрозондування, які розрізняються взаємним розташуванням живильних та вимірювальних електродів: вертикальне електричне зондування (ВЕЗ) і дипольне електричне зондування (ДЕЗ).

При ВЕЗ використовується симетричне розташування електродів, причому в центрі знаходяться вимірювальні, а по краях – живильні електроди. В процесі зондування живильні електроди розносяться в протилежні сторони, що викликає збільшення глибинності досліджень. Результатом зондування є крива ВЕЗ – графік залежності уявного питомого опору від величини розносів живильних електродів, що відображає основні елементи геоелектричного розрізу. Інтерпретація кривих ВЕЗ проводиться шляхом порівняння їх з теоретично розрахованими кривими. При цьому з допомогою палеток або аналітичних формул визначають істинні опори і товщини основних геоелектричних горизонтів. Кінцеві результати представляють у вигляді геолого-геофізичних розрізів і структурних карт за опорними горизонтами.

При ДЕЗ використовується установека з попарно зближеними вимірювальними і живильними електродами (диполями). Збільшення глибинності вивчення досягається збільшенням розносів між диполями. Максимальні розноси повинні в 5–10 раз перевищувати глибину, що вивчається. Порядок обробки ДЕЗ той же, що і ВЕЗ. Перевагою ДЕЗ в порівнянні з ВЕЗ є значно менші розміри живильних ліній, можливість виконання робіт по криволінійних профілях і можливість оцінки кута нахилу електричних горизонтів.

Глибинність електрозондування здебільшого до 2 км, похибка визначення глибин ±10%, а в складних умовах ±25%. Сприятливими умовами для успішного проведення електрозондування є: пологі форми складчастості, наявність одного опорного геоелектричного горизонту і відсутність в розрізі проміжних екрануючих горизонтів високих або низьких опорів. Спотворюють результати електрозондування такі самі фактори, як і при електропрофілюванні.

Метод телуричних струмів (ТС) базується на вивченні природних телуричних струмів, що виникають в надрах в результаті дії на іоносферу потоку заряджених частинок від сонця або фізико-хімічних процесів в земній корі. В основі методу лежить одночасне спостереження короткоперіодичних змін напруженості електричної складової природного електромагнітного поля в двох точках. Одна з них (базисна станція) при всіх вимірах залишається на місці, а друга (польова станція) переміщується на площі вздовж прямолінійних маршрутів навхрест простягання структур, що вивчаються. Порівняння напруженості поля в цих точках визначає відносну напруженість поля. Основним матеріалом спостережень над полем телуричних струмів є телурограми – криві, що показують характер зміни в часі відносних напруженостей поля. В результаті обробки телурограм вираховують параметр поля, що дорівнює відношенню амплітуд варіацій на польовій та базисній точках, і будують карти розподілу параметра поля на площі досліджень. Такі графіки і карти відображають рельєф поверхні опорного горизонту високого опору, дозволяючи одержувати по ньому якісне уявлення. При використанні інших досліджень (електрозондування, каротажу або сейсморозвідки) можливий перехід до визначення глибини залягання опорного горизонту. Глибинність методу 2–3 км. Метод характеризується високою продуктивністю і застосовується переважно при регіональному вивченні платформних областей, а в сприятливих умовах – і для пошуків локальних структур, особливо соляних куполів. Суттєва перевага методу ТС перед методами ВЕЗ і ДЕЗ полягає в можливості досліджень відкладів між проміжними горизонтами високого опору, які екранують постійний електричний струм. Крім того, цей метод можна використовувати в важкодоступних районах, оскільки він не потребує громіздких живильних ліній, а вимірювальна апаратура порівняно невелика.

Метод магнітотелуричногопрофілювання (МТП) базується на вивченні варіацій магнітотелуричного поля Землі. При цьому одночасно ведеться реєстрація горизонтальних складових електричного та магнітного полів земних струмів в польовій і базисній точках з деяким постійним періодом, що коливається від кількох секунд до кількох хвилин. В результаті обробки матеріалів будуються профілі та карти поздовжньої електричної провідності осадової товщі, що залягає вище опорного горизонту високого опору, які дають уявлення про рельєф поверхні останнього. Зміною діапазону частот досягається глибина досліджень від сотень метрів до перших кілометрів. Добрі результати метод дає при вивченні рельєфу поверхні кристалічного фундаменту, перекритого осадовими відкладами. Для кількісної інтерпретації одержаних даних необхідна додаткова інформація про величину середнього поздожнього опору надопорної товщі. Її одержують шляхом комплексування цього методу з бурінням, сейсморозвідкою і електрозондуванням. Найбільший ефект метод МТП дає при регіональних маршрутних і площових дослідженнях масштабу 1:1 000 000 – 1:500 000. В більш великих масштабах він використовується як допоміжний для одержання опорних значень сумарної поздовжньої провідності, необхідних для інтерпретації даних методу телуричних струмів, з допомогою яких виконується основний обсяг досліджень.

Метод магнітотелуричного зондування (МТЗ) базується на реєстрації в одному пункті варіацій горизонтальних компонентів телуричного і геомагнітного полів з періодами від частки секунд (при розвідувальних роботах) до кількох годин (при глибинних дослідженнях). За відношенням амплітуд варіацій взаємно перпендикулярних електричного і магнітних компонентів різних періодів розраховується уявний опір і будуються криві МТЗ – залежність уявного опору від періоду варіацій. Ці криві характеризують будову геоелектричного розрізу. Сумарну повздовжню провідність, товщину окремих горизонтів і глибину залягання опорного високоомного горизонту визначають шляхом порівняння з теоретичними палетками або за аналітичними формулами. Глибина проникнення магнітотелуричного поля залежить від його частоти. Низькочастотні складові поля проникають на більшу глибину, ніж високочастотні компоненти і відображають геологічну будову більш глибоких горизонтів. Глибина досліджень методом МТЗ може досягати 12–15 км при похибці ±10%.

МТЗ дає добрі результати при вивченні рельєфу кристалічного фундаменту під осадовими відкладами, а також при вивченні вертикального розрізу горизонтально шаруватих або пологопадаючих структур. Метод МТЗ використовують також з метою одержання параметричних даних для наступної постановки робіт методом електропрофілювання.