Возможности магнитометрической съемки в непрерывном режиме при исследовании нефтеперспективного участка

Применение в геофизических исследованиях современной высокочувствительной магнитометрической аппаратуры позволяет повысить качество работ, увеличить скорость и удешевить получение фактической информации о пространственных и временных изменениях геомагнитных полей. Процессорный оверхаузеровский магнитометр POS, разработанный на физико-техническом факультете УГТУ-УПИ имеет следующие метрологические характеристики [1]:
- стабильность на уровне 0.02 нТл в год;
- порог чувствительности 0.002 нТл;
- частота опроса одно измерение в секунду;
- работоспособность в ураганных градиентах до 10000 нТл/м;
- математическая (процессорная) обработка сигнала прецессии [2];
- возможность оценки точности измерения с помощью параметра качества QMC[3].
Магнитометр POS оснащается полевым накопителем данных, с простым и удобным интерфейсом, позволяющим сохранять и передавать результаты измерений на компьютер. К данному накопителю по стандартному интерфейсу NMEA может быть подключен портативный приемник спутниковой системы
позиционирования (GPS). Реализована возможность синхронизации часов накопителя данных с всемирным временем (с помощью GPS), и с часами вариационной станции, в качестве которой может быть использован аналогичный магнитометр POS.
Для наиболее полной реализации возможностей высокочувствительной аппаратуры нами разработана методика ее использования [4], включающая в себя:
- регистрацию вариации геомагнитного поля аналогичным магнитометром POS при условии электронной синхронизации часов пешеходного и вариационного магнитометра;
- спутниковое определение координат точек измерения, которое предполагает два варианта работы: измерения по предварительно подготовленной сети с определением координат пикетов или измерения непосредственно в движении (в непрерывном режиме);
- обработку результатов магнитометрической съемки (введение поправки за вариацию и пересчет координат в прямоугольную систему) с применением специального программного обеспечения SURV [5].
Сопряжение магнитометра с приемником спутниковой системы позиционирования позволяет существенно повысить эффективность и оперативность выполнения магнитных съемок. При этом каждое измерение магнитного поля сопровождается привязкой точки наблюдения к географическим координатам.
Спутниковая технология определения координат точек измерения обеспечивает:
- высокую точность измерений и производительность;
- получение результатов в единой системе координат;
- всепогодность (отсутствие влияния осадков, температуры, возможность работы в темное время суток).
При выборе модели приемника GPS, используемого совместно с
магнитометром, можно руководствоваться следующими критериями:
- приемлемая для данной задачи точность позиционирования;
- компактность, легкость в транспортировке;
- простота подключения;
- цена комплекта.
Геодезические приемники GPS, обладающие максимальной точностью позиционирования (до нескольких мм в дифференциальном режиме), менее удобны в транспортировке, достаточно дороги и требуют дополнительной обработки данных, поэтому рассмотрена возможность применения совместно с магнитометром портативных навигационных приемников GPS. Вопросы применимости их в геофизических работах рассмотрены в частности в [6] и [7].
Использование спутниковой топопривязки позволяет избежать предварительной разбивки сети наблюдений, а в случае ее наличия - реализовать режим непрерывного сбора данных на съемочном маршруте, не только в пунктах сети, но и между ними. Данные записываются через дискретные промежутки времени непосредственно в движении.
Регистрация координат одновременно с измерениями позволяет провести экспресс-картирование интересующего участка, а затем провести детальную съемку аномальных областей, вернувшись по записанным координатам.
В наибольшем объеме (420 км профилей через 1 км) методика непрерывных измерений была опробована во время проведения магниторазведочных работ на перспективном на углеводороды Западно-Байкаловском лицензионном участке.
Магнитометрическая съемка осуществлена автором в рамках комплексных геофизических изысканий, проведенных НПГЭ Горного Института РАН (г. Пермь) по заказу ООО ФГеоКонсалтинг» (г. Тюмень). На участке также были выполнены гравиметрическая съемка и определение значений превышения пунктов гравиметрических наблюдений. Высотные данные использованы нами при интерпретации магнитометрических измерений.
Общее время, затраченное на магнитную съемку, составило 30 рабочих дней, следует также отметить, что аппаратура POS показала хорошую работу при температуре до -30 °С.
В полевых работах нами были использованы приемники Garmin GPS II+ и III+, подключенные к магнитометру.
На рис. 1 приведено сопоставление рядового и контрольного измерений в непрерывном режиме на фрагменте профиля общей длиной 15 км. Расхождение связано с несовпадением точек измерения поля при рядовом и контрольном проходе. Требуемая детальность съемки на данном объекте составляла 50 м
(измерения на пикетах указаны точками), и из графика видно что, несмотря на погрешности, связанные с определением координат при движении, непрерывный режим позволяет получить дополнительную информацию и точнее выявлять геологические структуры, в частности в верхней части разреза.

На рис. 2 приведена общая карта магнитного поля участка, точками указаны пункты измерений.
Для интерпретации результатов магнитометрической съемки использована методика и программное обеспечение решения трехмерной обратной задачи магнитометрии на основе адаптивного метода Adm-3d [8]. Используется слоисто-блочная модель, составленная из прямоугольных параллелепипедов. Размеры и количество параллелепипедов в плане во всей области модели одинаковы и определяются сетью наблюдений. В данном случае выбран размер ячеек 250Ч250 м, для этой цели измеренные значения поля были пересчитаны на сетку этого размера с помощью метода Kriging. Вертикальные размеры ячеек задаются границами слоев. В модели задано три слоя: верхняя граница первого слоя совпадает со значениями превышений рельефа, границы остальных слоев параллельны верхней.
Рисунок 2. Карта магнитного поля Западно-Байкаловского участка, полученная магнитометром POS, сопряженным с навигатором Garmin,обозначения осей – километры, линиями обозначены профиля, по котором проводились измерения.Мощности слоев 1-3 составили 500 м, 1000 м, 1500 м, и самого нижнего –1000 м. Таким образом, геометрия системы является фиксированной, известнофактическое поле в заданном множестве точек (координаты с учетом рельефа) а неизвестными в задаче являются значения магнитной восприимчивости блоков. Система уравнений, связывающая магнитные поля от каждого блока в каждойточке наблюдения с измеренным полем решается адаптивным методом [9]. Метод не накапливает ошибок и позволяет решать как недоопределенные, так ипереопределенные системы алгебраических уравнений большой размерности [10].Графическое представление исходного магнитного поля использованногодля расчета показано на рис. 3а, вычисленное поле от модели – на рис. 3б,разностное поле – 3в.

На рисунке 3г приведена карта рельефа участка.Вычисленные значения магнитной восприимчивости слоев моделиприведены в графическом виде на рисунках 4а - 4г.Полученное предварительное решение показывает, что наблюдаемыемагнитные аномалии вызваны объектами, расположенными на глубинах 3-4 км (блочная модель представлена на рис 5).

Более детальную информацию о магнитных свойствах разреза можно получить, применяя при построении модели данные бурения и результаты сейсмических исследований [11].Таким образом, технология наземной магнитометрической съемки, с использованием современной отечественной высокочувствительной аппаратуры и с применением спутниковой топопривязки в непрерывном режиме позволяет оперативно получать качественные и надежные исходные данные для интерпретации на основе современных методов. Автор благодарен В.А. Кочневу (ин-т вычислительного моделирования СО РАН), автору программы ADM-3d, за выполнение расчета по данной модели и ряд ценных замечаний.