MISCELLANEOUS / Geophysics / Geophysics Methods Костицын В. И

В.К. Хмелевской, В.И. Костицын

3.17. Интерпретация результатов электроразведки

При качественной интерпретации осуществляется ви-

зуальный анализ материалов, позволяющий оценить изменения электромагнитных свойств в разрезе и выбрать априорные фи- зико-геологические модели (ФГМ) для последующей количественной интерпретации.

Количественная интерпретация состоит из расчетной,

или физико-математической части, т.е. решения обратной задачи, и геолого-геофизического истолкования результатов. Методология, или теоpия рациональной интерпретации, для всех методов ЭМЗ одинакова, а геолого-геофизическое истолкование, как и области применения, различается.

3.17.1. Качественная интерпретация электромагнитных зондирований

В результате электромагнитных зондирований полу-

чают кривые зависимостей кажущихся сопротивлений КС

При качественной интерпретации в результате визуального анализа кривых определяется, прежде всего, число слоев в разрезе. Кривые КС классифицируются по числу слоев и соотношению их УЭС. На рис. 3.4 приведена, например, двухслойная палетка, на которой имеются кривые с 1 2 и 1 2.

Кривые ВЭЗ для трехслойных разрезов по соотношению УЭС (сверху вниз) делятся на следующие типы (рис. 3.9):

3)кривые A – с возрастающими УЭС ( 1 2 3);

4)кривые Q – с убывающими УЭС ( 1 2 ).

На рисунке приведены возможные геолого-гидрогеологические разрезы, которым могут соответствовать эти кривые. Электри-

210

В.К. Хмелевской, В.И. Костицын

Для ЭМЗ в гармоническом (МТЗ, ЧЗ) или импульсном (ЗС) режимах типы кривых сохраняются. Однако у них есть особенности, например, дополнительный экстремум у левой асимптоты (ЧЗ), максимум у правой асимптоты (ЗСМ) и др.

Для качественной интерпретации площадных исследо-

ваний методом ВЭЗ используются карты типов кривых, иногда абсцисс и ординат точек перегиба, максимумов, минимумов. По профилям можно строить разрезы кажущихся сопротивлений ( к), продольных проводимостей (Sк = r/ к) для выявления хорошо проводящих слоев или поперечных сопротивлений (Tк = r к), для выделения плохо проводящих слоев. При построении этих разрезов по горизонтали проставляются точки ВЭЗ, по вертикали откладывается параметр глубинности (r, AB/2), проставляются к, Sк или Tк и проводятся изолинии.

Анализ этих материалов позволяет дать общую характеристику и определить степень изменчивости геоэлектрических разрезов в плане и по глубине. Участки, где изолинии на разрезах почти параллельны, являются горизонтально слоистыми. Точки ВЭЗ и ДЗ на них можно интерпретировать в рамках одномерных моделей.

На участках, для которых изолинии круто наклонены, находятся контакты, литологические смены пород. Кривые ВЭЗ и ДЗ здесь, как правило, искажены и их количественная интерпретация возможна в рамках двухили трехмерных моделей. Аналогичные карты и разрезы строятся по данным других ЭМЗ.

3.17.2. Физико-математическая количественная интерпретация электромагнитных зондирований

Физико-математическая количественная интерпрета-

ция электромагнитных зондирований, которая в основном сводится к решению обратной задачи, хорошо разработана для одномерных (горизонтально слоистых) моделей сред. В результате получаются параметры: послойные мощности (hi), сопротивления ( i), поляризуемости ( i) или обобщенные параметры для толщи (мощности H, продольные проводимости S = H/ i, продольные удельные сопротивления l, поперечные сопротивления

212

Электроразведка

T = H n, поперечные удельные сопротивления n). Существуют различные методы решения обратных задач: графоаналитические, палеточные и компьютерные (машинные).

1. Графоаналитические методы. В результате анализа решений прямых задач ЭМЗ получены аналитические способы расчета обобщенных параметров разреза по асимптотическим или экстремальным значениям КС на кривых ЭМЗ, получившие название графоаналитических.

Наибольшее применение находит метод S. Если кривая ЭМЗ получена для территории над разрезом с очень высоким сопротивлением в основании (например кристаллическим фундаментом), то, проведя под углом 45º (для ВЭЗ-ДЗ) или 63º (для МТЗ, ЧЗ, ЗС) к правой ветви кривой асимптоту, можно определить суммарную продольную проводимость (S) толщи над ним.

точки асимптоты.

На рис. 3.10 по правой асимптоте S = 330 (1/Ом). Зная S и определив среднее продольное сопротивление этой толщи ( l), например по параметрическим ЭМЗ у скважин, путем анализа связей перед асимптотой с l (обычно k m in l ) и другими спо-

собами можно рассчитать глубину залегания высокоомного горизонта H S l . В рассматриваемом нами примере (рис. 3.10)

H 3500 м.

Существует и ряд других графоаналитических приемов определения различных параметров разреза.

2. Палеточные методы. Палеточные методы интерпретации, применяющиеся в электроразведке долгие годы, основаны на использовании альбомов для кривых трехслойных разрезов (палеток), различных для разных ЭМЗ и рассчитанные для гори- зонтально-слоистых моделей сред. Сущность палеточных способов сводится к последовательному совмещению выстроенной на кальке кривой по полевым наблюдениям с теоретическими

213

В.К. Хмелевской, В.И. Костицын

кривыми. Они должны быть построены в одинаковом логарифмическом масштабе. Добившись наилучшего совмещения по индексам совпавшей теоретической кривой и палетки, определяем мощность (h1) и удельное электрическое сопротивление ( 1) первого (верхнего) слоя, относительные значения мощности

При интерпретации кривых для многослойных разрезов

с помощью так называемых вспомогательных палеток разрезы последовательно (сверху-вниз) разбиваются на трехслойные. Для этого сначала два верхних слоя заменяются одним эквивалентным, т.е. таким фиктивным слоем мощностью hэ1 и сопро-

тивлением э1 , чтобы электромагнитное поле на земной поверхности оставалось тем же. Далее три верхних слоя заменяются новым эквивалентным с мощностью hэ 2 и сопротивлением э2 и так далее. Используя трехслойные теоретические палетки,

полученные эквивалентные кривые интерпретируют как обычные трехслойные.

В результате интерпретации кривых ЭМЗ с помощью альбомов палеток получается набор физико-геометрических параметров: h1 , 1 , hэ1 , hэ2 , э2 ,..., 2 , 3 ,..., 2 , 3 ,..., по которым можно определить приближенные послойные значения мощностей и сопротивлений:

Они близки к истинным лишь при 3 – 5, а с уменьшением погрешности в определении послойных параметров разреза резко возрастают. Это объясняется некорректностью реше-

214

В.К. Хмелевской, В.И. Костицын

Рис. 3.11. Номограмма-палетка для интерпретации кривых ВЭЗ, ДЭЗ, ДАЗ

1. Полевая многослойная кривая разбивается на двухслойные, и самая левая из них (I – II) накладывается на двухслойную палетку. Соблюдая параллельность осей координат палетки и бланка с полевой кривой, добиваются наилучшего ее совмещения с одной из теоретических. На бланк переносится крест па-

216

В.К. Хмелевской, В.И. Костицын

3.Машинные методы интерпретации. Интерпретация ЭМЗ с помощью современных компьютеров производится с большей точностью, объективностью и скоростью. Существует множество алгоритмов решения обратной задачи ЭМЗ. Наибольшее распространение получили алгоритмы разных вариантов подбора.

Принципы интерпретаци:

1.В ходе предварительной интерпретации (качественной,

алучше, с помощью номограмм-палеток) получается априорная информация о геоэлектрическом разрезе: число слоев, примерные значения мощностей и сопротивлений.

2.Выбираются те или иные методы и программы решения прямых задач ЭМЗ, которые отличаются точностью и временем счета, этапами ввода дополнительной информации, для их реализации можно использовать различные персональные компьютеры и др. Для получения априорных параметров модели решается прямая задача и теоретическая кривая сравнивается с кривой, полученной при полевых исследованиях.

3.Достижение наилучшего совпадения полевой кривой с теоретическими, у которых постепенно меняются параметры. Методом последовательных приближений получают минимум среднеквадратического отклонения или логарифмической невязки кажущихся сопротивлений на всех параметрах глубинности.

4.В минимизируемый функционал невязки вводится стабилизатор решения с учетом всех дополнительных геологогеофизических сведений о районе исследований: минимальные и максимальные мощности, электромагнитные свойства слоев и т.д.

5.Выдаются наиболее точные значения параметров геоэлектрического разреза с учетом априорных данных.

3.17.3. Геолого-геофизическая количественная интерпретация электромагнитных зондирований

Неоднозначность решения обратных задач ЭМЗ приво-

дит к существованию множества эквивалентных решений. Для маломощных слоев, когда их мощность сравнима с мощностью

218