Методическое пособие предназначено для бакалавров III курса института геологии и нефтегазовых технологий кфу по направлению 020700. 62 «Геофизика»


Скачать 320.39 Kb.
НазваниеМетодическое пособие предназначено для бакалавров III курса института геологии и нефтегазовых технологий кфу по направлению 020700. 62 «Геофизика»
страница1/3
ТипМетодическое пособие
filling-form.ru > Бланки > Методическое пособие
  1   2   3

КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

-------------------------------------------------------------------------

Институт геологии и нефтегазовых технологий

Кафедра геофизики и геоинформационных технологий

Интерпретация кривых ВЭЗ в программе IPI2WIN

Учебно-методическое пособие

КАЗАНЬ – 2014

Автор-составитель

канд. геол. мин. наук Е.В. Нугманова


Рецензент

канд. геол. мин. наук, доцент Д.И. Хасанов


Название: Учебно-методическое пособие «Интерпретация кривых ВЭЗ в программе IPI2WIN"/Е.В. Нугманова – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет, 2014. – 32 с.

Методическое пособие предназначено для бакалавров III курса института геологии и нефтегазовых технологий КФУ по направлению 020700.62 - «Геофизика». Пособие может быть использовано при проведении практических занятий в рамках раздела «Электроразведка». В пособии продемонстрированы физические основы метода, принципы интерпретации данных, обозначены условия и границы применения метода, возникающие трудности и способы их преодоления.

© Казанский федеральный

университет, 2014

© Е.В. Нугманова

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА ВЭЗ

Метод вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) является одним из старейших методов электроразведки. Первые применения метода относятся к 20-м г.г. XX века. Сравнительная простота и наглядность ВЭЗ привела к его широкому распространению и развитию во всем мире.

Идея метода ВЭЗ чрезвычайно проста. На поверхности земли собирают электроразведочную установку, которая, как правило, состоит из двух питающих и двух приемных электродов (см. Рис. 1). В качестве электродов обычно применяют металлические штыри, которые забиваются в землю. Питающие электроды принято обозначать буквами А и В, приемные – M и N. К питающим электродам подключают источник тока – например, батарею. В земле возникает электрическое поле и, соответственно, электрический ток. Силу тока в питающей линии (IAB) измеряют с помощью амперметра, включенного в цепь АВ. На приемных электродах M и N возникает разность электрических потенциалов (ΔUMN), которая измеряется с помощью вольтметра.

По результатам измерений можно судить об электрических свойствах горных пород на глубинах проникновения тока в землю. Глубина «погружения тока» зависит, в основном, от расстояния между питающими электродами А и В. По результатам выполненных измерений вычисляют кажущееся электрическое сопротивление (КС), обозначаемое ρk, и измеряемое в Ом·м: ρk = K(ΔUMN/IAB),

где, K – геометрический коэффициент (зависит от расстояний между электродами A, B, M и N), ΔUMN – разность потенциалов между приемными электродами, IAB – сила тока между питающими электродами.

Кажущееся электрическое сопротивление характеризует интегральное значение УЭС горных пород в области исследования. Область исследования располагается под центром установки и простирается от поверхности до глубин, примерно равным половине длины установки - АВ/2 (рис. 1).

Рис. 1. Схема измерений в методе ВЭЗg:\вэз для геологов\media\image2.jpeg

Если изучаемая среда однородна - с УЭС равным ρсреды, то значение полученного кажущегося сопротивления ρk будет тождественно равно ρсреды: ρk = ρ среды

Если изучаемая среда неоднородна, т.е. в области исследования располагаются горные породы с различными значениями УЭС, то значение полученного кажущегося сопротивления ρk будет больше наименьшего из УЭС пород, но меньше наибольшего: ρmin ˂ ρk ˃ ρmax.

Эффект зондирования

Для выполнения зондирования производят серию измерений, постепенно увеличивая размер питающей линии АВ. Чем больше параметр АВ/2 – тем глубже «погружается ток в землю» и тем больше глубинность исследований (рис. 2). При этом каждая следующая область исследования полностью включает в себя предыдущую. Значения АВ/2 выбирают в зависимости от требуемой глубинности исследований. Как правило, минимальные АВ/2 принимают 1-1.5 метра.

Максимальные АВ/2 редко делают больше первых километров. Таким образом, метод ВЭЗ применяют для изучения сред до глубин не более чем сотни метров. В результате описанной серии измерений получается набор значений кажущегося сопротивления, измеренных при известных АВ/2.

g:\вэз для геологов\media\image3.jpeg

Рис. 2. Эффект зондирования в методе ВЭЗ

В электроразведке параметр АВ/2 называют разносом питающей линии (или просто разносом).

Для удобного представления результатов наблюдений строят график зависимости ρk (в Ом·м) от разноса (в м). Такой график называется кривой зондирования или кривой ВЭЗ. Кривые зондирования принято строить не в обычном (линейном) масштабе, а на билогарифмических бланках (рис. 3) По обеим осям такого бланка откладываются не значения ρk (Ом·м) и АВ/2 (м), а их логарифмы (рис. 3).

g:\вэз для геологов\media\image4.jpeg

Рис. 3. Пример кривой ВЭЗ

Кривая ВЭЗ качественно отображает изменения УЭС горных пород с глубиной – левая часть графика отвечает приповерхностным слоям, чем

дальше вправо, тем больше глубинность. В данном случае, на рисунке изображена 3-х слойная кривая ВЭЗ.
Рис. 4. Типы двухслойных кривых ВЭЗ

Типы кривых ВЭЗ

Рис. 5. Пример двухслойной кривой ВЭЗ

Двухслойные кривые ВЭЗ могут быть двух типов ρ1> ρ2 (рис. 4а), ρ1< ρ2 (рис. 4б). Отдельно можно выделить тип кривой, когда ρ2→∞, тогда правая ветвь кривой стремиться к асимптоте под углом 45° (рис. 4в). Необходимо отметить, что угол восхождения кривой ВЭЗ не может быть больше 45°, в противном случае измерения выполнены неверно или же есть какая-то помеха. Пример двухслойной кривой на билогарифмическом бланке представлен на рисунке 5.
Для трехслойных геоэлектрических разрезов, в зависимости от соотношения параметров слоев, выделяют 4 типа трехслойных кривых, которые маркируются латинскими буквами H, K, Q и A. (рис.6, 7).

c:\users\ильмир\downloads\вэз\рис 6.png

Рис. 6. Типы трехслойных кривых ВЭЗ

Рис. 7. Пример трехслойной кривой ВЭЗ

Рис. 8. Маркировка четырехслойных кривых ВЭЗ. а.– HK, б. – HA.

Многослойные кривые маркируются несколькими буквами на основании разделения их на трехслойные кривые. Например, четырехслойные кривые могут быть HK (Рис. 8а), или HA (рис. 8б.), а пятислойные HAA и т.д.

Прямая и обратная задача

Необходимо сказать, что переход от разреза представленного (аппроксимированного) некоторой моделью к кривой зондирования называется решением прямой задачи ВЭЗ. Решение прямой задачи выполняется с помощью палеток или специальных компьютерных программ и производится быстро и точно. Обратная процедура, т.е. переход от кривой зондирования к соответствующей ей модели разреза называется обратной задачей ВЭЗ. Решение обратной задачи значительно труднее прямой задачи. С математической точки зрения говорят о неустойчивости и неоднозначности обратной задачи, что и определяет возникающие сложности при выполнении расчетов. Существует много способов решения обратных задач. Одним из них является метод подбора.

Метод подбора – способ поиска модели строения разреза, подходящей для имеющейся кривой зондирования, когда выбор модели осуществляют путем подбора нужного варианта.

Схема метода:

1. мы имеем кривую ВЭЗ, полученную в полевых условиях. Такую кривую принято называть экспериментальной. Нам необходимо подобрать модель среды, которой соответствует такая же кривая (или максимально близкая), как полученная в поле.

2. проводится анализ экспериментальной кривой, оценивается число слоев, соотношения сопротивлений слоев, примерные глубины границ.

3. выбирается модель начального приближения (МНП). Желательно, чтобы МНП была близка к реальной ситуации, как минимум модель не должна явно противоречить кривой ВЭЗ – например, если кажущееся сопротивление растет с увеличением разноса (кривая «идет вверх»), то и УЭС слоев должно возрастать с глубиной. Параметры модели можно представить по-разному: в виде таблицы или в виде ломаной линии на том же бланке, что и кривая ВЭЗ (рис. 9). Для этого по оси кажущихся сопротивлений откладывают УЭС слоев, а по оси АВ/2 – глубины границ. В этом случае, на ломаной линии горизонтальные участки отмечают слои с УЭС, а вертикальные участки отмечают положения границ.

c:\users\ильмир\downloads\вэз\рис 8.png

Рис. 9. Экспериментальная кривая ВЭЗ и модель начального приближения

4. Для модели начального приближения решается прямая задача - рассчитывается кривая ВЭЗ. Такую кривую принято называть теоретической (рис.10).

5. Производится сравнение двух кривых: экспериментальной и теоретической. Как правило, кривые сильно различаются (рис. 10).

c:\users\ильмир\downloads\вэз\рис 9.png

Рис.10 Экспериментальная кривая, модель начального приближения и теоретическая кривая от МНП

6. В модель начального приближения вводятся поправки, таким образом, чтобы приблизить рассчитываемую теоретическую кривую к полевой. После каждого корректирования модели рассчитывается новая теоретическая кривая, кривые сравниваются, определяются новые поправки и т.д. (рис. 11).

c:\users\ильмир\downloads\вэз\рис 10.png

Рис. 11. Пример последовательного изменения модели

Задача обработчика – совместить теоретическую (определяемую моделью) и полевую кривую.

Корректировку модели продолжают до получения приемлемой точности подбора. Считается, что допустимое расхождение кривых не должно быть больше погрешности полевых измерений. Максимально допустимая погрешность полевых измерений в электроразведке - 5 %.

После окончания подбора можно сказать, что созданная модель «адекватна» изучаемому разрезу – т.е. дает такую же кривую зондирования, что и полученная в поле и, возможно, описывает реальную ситуацию.

Эквивалентность моделей

Когда мы говорили о сложностях решения обратной задачи, например о неоднозначности получаемых решений, в частности имелось в виду следующее. Одной и той же кривой зондирования, как правило, соответствует не одна единственная модель, а целый ряд возможных моделей. Этот эффект носит название эквивалентность геоэлектрических разрезов.

Эквивалентность характерна для моделей с количеством слоев больше 2-х. Как правило, эффект проявляется для промежуточного слоя повышенного или пониженного сопротивления.

Практически это значит, что интерпретатор не может выбрать правильную модель из набора возможных. Отсутствуют объективные критерии выбора. Также можно сказать, что для таких слоев по кривой ВЭЗ невозможно корректно определить одновременно УЭС слоя и его мощность (рис. 12).

c:\users\ильмир\downloads\вэз\рис 11.png

Рис.12. Пример кривой зондирования и

соответствующих ей трех разных моделей

Для получения правильного результата следует откуда-нибудь «взять» значения УЭС либо мощности слоя. С этой целью принято, параллельно с выполнением ВЭЗ, проводить работы по определению УЭС типичных горных пород района работ. Также применяют данные бурения и выполняют измерения в скважинах (электрокаротаж).

Разрез кажущегося сопротивления

Разрез кажущегося сопротивления является формой представления результатов измерений методов ВЭЗ. Если сделано одно-два зондирования, то проблем нет – строятся кривые ВЭЗ. А если отработан профиль длиной в несколько десятков или сотен точек? Тогда делают так:

- берут бланк, подобный бланку для построения геологических разрезов, по горизонтальной оси откладываются пикеты профиля в метрах, а по вертикальной оси значения разноса АВ/2.

- на таком бланке каждая кривая ВЭЗ представляется в виде вертикального ряда точек (каждая на соответствующем разносе) с приписанными к ним значениями ρk.

- по полученному «полю» замеров проводят изолинии равных значений ρk (рис. 13).

Верхняя часть полученного разреза отвечает малым разносам и малым глубинам, а нижняя часть, соответственно, большим разносам и большим глубинам.

c:\users\ильмир\downloads\вэз\рис 14.png

Рис. 13. Построение разреза кажущегося сопротивления

Применение ВЭЗ в комплексе с бурением

Разберем производственную ситуацию: на профиле наблюдения выполнены несколько точек зондирований. На всех них в результате измерений получена трехслойная кривая ВЭЗ, причем для 2-го слоя имеет место описанный выше эффект эквивалентности.

Для корректного решения задачи подбора разреза, необходимо знать либо значения УЭС второго слоя, либо значения мощностей слоя.

Для решения проблемы на месте выполнения ВЭЗ №1 бурится скважина №1. Тогда,

- имея значения мощности слоя 2 по данным бурения на пикете 1, мы решаем задачу подбора кривой ВЭЗ и определяем УЭС второго слоя (рис 14).

- далее, нам необходимо обработать данные ВЭЗ на пикетах, где скважин нет. Выдвигается предположение-гипотеза, что электрические свойства второго слоя (ρ2) не значительно изменяются вдоль профиля (это верно в подавляющем большинстве случаев).

- тогда, для решения неоднозначности со 2-ым слоем на пикетах 2, 3 и т.д., примем значение УЭС этого слоя равным значению, полученному только что на пикете 1. Для этих пикетов, зная ρ2, определяем h2 и получаем положения границ в разрезе.

c:\users\ильмир\downloads\вэз\рис 12.png

Рис.14. Схема применения ВЭЗ в комплексе с бурением
2. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ КРИВЫХ ВЭЗ В ПРОГРАММЕ IPI2WIN

Программа IPI2Win разработана специалистами МГУ (Бобачев А.А., Шевнин В.А., Модин И.Н.) с использованием системы программирования Delphi 5 фирмы Borland Int. Программа IPI2Win разработана для автоматической и полуавтоматической (интерактивной) интерпретации данных различных модификаций вертикальных электрических зондирований, в том числе традиционными установками. Программа IPI2Win предназначена для использования на персональных компьютерах с операционной системой Windows ’95/’98/NT/2000/XP.

IPI2Win предназначена для одномерной интерпретации данных ВЭЗ по одному профилю наблюдений. Предполагается, что пользователь программы – специалист-геофизик, который ставит целью интерпретации как удовлетворительный подбор кривых, так и решение геологической задачи. Нацеленность на геологический результат является отличительной особенностью программы IPI2Win по сравнению с распространенными программами автоматического решения обратной задачи. Особое внимание уделено интерактивной интерпретации и используемому при этом дружественному интерфейсу пользователя. Удобная система управления позволяет интерпретатору выбрать из множества эквивалентных то решение, которое окажется наилучшим как с геофизической (т. е. обеспечит минимальную невязку подбора), так и с геологической (т. е. обеспечит геологическую значимость геоэлектрического разреза) точки зрения. Подход к интерпретации, реализованный в IPI2Win, основан на выборе концепции геологического строения по профилю и позволяет наилучшим образом использовать априорную информацию в сложных геологических ситуациях.
  1   2   3

Похожие:

Методическое пособие предназначено для бакалавров III курса института геологии и нефтегазовых технологий кфу по направлению 020700. 62 «Геофизика» iconУчебно-методическое пособие по дисциплине «Бюджетное планирование и прогнозирование»
Учебно-методическое пособие предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению 38. 03. 01 «Экономика» профиль «Финансы и кредит»...

Методическое пособие предназначено для бакалавров III курса института геологии и нефтегазовых технологий кфу по направлению 020700. 62 «Геофизика» iconМетодические указания для практических занятий бакалавров по направлению...
Учебно-методическое пособие составлено в соответствии с программой дисциплины «Маркетинг» и предназначено для практических занятий...

Методическое пособие предназначено для бакалавров III курса института геологии и нефтегазовых технологий кфу по направлению 020700. 62 «Геофизика» iconУчебно-методическое пособие по дисциплине «Расходы бюджета»
Учебно-методическое пособие предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению 38. 03. 01 «Экономика» профиль «Финансы и кредит»...

Методическое пособие предназначено для бакалавров III курса института геологии и нефтегазовых технологий кфу по направлению 020700. 62 «Геофизика» iconФгбоу впо «Кубанский государственный аграрный университет» Н. В....
Учебно-методическое пособие предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 030900. 62 Юриспруденция,...

Методическое пособие предназначено для бакалавров III курса института геологии и нефтегазовых технологий кфу по направлению 020700. 62 «Геофизика» iconУчебно-практическое пособие Рекомендовано Редакционно-издательским...
Учебно-практическое пособие предназначено для студентов очной и заочной форм обучения по направлению подготовки бакалавров 030901....

Методическое пособие предназначено для бакалавров III курса института геологии и нефтегазовых технологий кфу по направлению 020700. 62 «Геофизика» iconУчебно-методическое пособие предназначено для студентов 4-го курса...
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов 4-го курса специальностей «Сестринское дело» и«Лабораторная диагностика»...

Методическое пособие предназначено для бакалавров III курса института геологии и нефтегазовых технологий кфу по направлению 020700. 62 «Геофизика» iconУчебно-методическое пособие для учащихся заочной школы юных техников,...
Предлагаемое методическое пособие представляет собой сборник заданий к первой части учебного курса «Программирование в системе Turbo...

Методическое пособие предназначено для бакалавров III курса института геологии и нефтегазовых технологий кфу по направлению 020700. 62 «Геофизика» iconВзгляд на экологию
Учебно-методическое пособие предназначено для работы в группах бакалавров и специалистов 2 курса экологического факультета и состоит...

Методическое пособие предназначено для бакалавров III курса института геологии и нефтегазовых технологий кфу по направлению 020700. 62 «Геофизика» iconМетодическое пособие по ведению дневника и составлению «отчета студента»...
Методическое пособие предназначено для студентов 6 курса, обучающихся по специальности «Лечебное дело»

Методическое пособие предназначено для бакалавров III курса института геологии и нефтегазовых технологий кфу по направлению 020700. 62 «Геофизика» iconУчебное пособие для студентов по направлению подготовки бакалавров 080200. 62 «Менеджмент»
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 080200. 62 «Менеджмент», по профилю...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:


Все бланки и формы на filling-form.ru




При копировании материала укажите ссылку © 2019
контакты
filling-form.ru

Поиск