Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://geophys.geol.msu.ru/STUDY/4KURS/mts_mtp_.doc Дата изменения: Thu Oct 7 19:07:01 2010 Дата индексирования: Mon Oct 1 20:15:57 2012 Кодировка: Windows-1251

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХМАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ И ПРОФИЛИРОВАНИЯ
Общие заме?ания
Методы магнитотеллури?еского зондирования (МТЗ) и профилирования (МТП)
основаны на изу?ении естественного переменного электромагнитного поля
Земли, имеющего косми?еское происхождение. Методы МТЗ и МТП применяются при
исследовании рельефа поверхности высокоомных и низкоомных геоэлектри?еских
горизонтов на глубинах от 1 до 10 км и более.
Магнитотеллури?еские зондирования представляют собой разновидность
электромагнитных зондирований, основанную на регистрации колебаний
магнитотеллури?еского поля в широком диапазоне периодов (от долей сек до
нескольких ?асов и суток). Глубина зондирования благодаря скин-эффекту
определяется периодом регистрируемых колебаний.
Информацию о строении разреза несут горизонтальные компоненты
электри?еского и магнитного полей, измеряемые на поверхности Земли. По их
отношению вы?исляется входной импеданс среды:
[pic] (1)
Зависимость импеданса от периода колебаний изображают в виде
амплитудных и фазовых кривых МТЗ, являющихся ?астотными характеристиками
изу?аемого разреза. В слу?ае горизонтально-слоистой среды (ГСС) входной
импеданс связан с параметрами среды следующим образом:
[pic](2)
где hi - мощность i-слоя, (i - его сопротивление, а ki - волновое ?исло.
Амплитудные и фазовые кривые зондирования в слу?ае ГСС отражают
изменение сопротивления горных пород с глубиной. При построении амплитудных
кривых используют вели?ину кажущегося (или эффективного) сопротивления. В
практи?еских единицах:
[pic] (3)
Кривые (T МТЗ, как и (K ВЭЗ, строят на бланках с двойным
логарифми?еским масштабом. Для экспериментальных кривых по оси ординат
откладывают (T, а по оси абсцисс [pic]. Для теорети?еских кривых по оси
ординат откладывают (T/(1, а по оси абсцисс (1/h1, где [pic] - длина волны
в первом слое.
Магнитотеллури?еское профилирование (МТП), в отли?ие от МТЗ изу?ает
вариации естественных полей в небольшом диапазоне периодов (обы?но от 10 до
80 сек). Этот диапазон относится к наиболее регулярной во времени и
пространстве ?асти спектра. Если МТП в узком диапазоне периодов
соответствует асимптоти?еским зна?ениям кривой МТЗ, то из МТП можно
полу?ить информацию о таких параметрах разреза, как суммарная продольная
проводимость S (при высокоомном опорном горизонте) или суммарная мощность Н
(при низкоомном опорном горизонте). Изу?ая поле в узком диапазоне периодов
можно резко сократить время наблюдения вариаций, сгустить сеть полевых
то?ек. При комплексировании МТП с МТЗ в благоприятных условиях удается
полу?ить важные коли?ественные характеристики разреза, свойственные МТЗ, и
высокую детальность исследований по профилю, свойственную МТП.



Интерпретация кривых МТЗ
Обзор подходов
Методика интерпретации кривых МТЗ сна?ала была разработана для
горизонтально-слоистых сред. Практи?еские кривые МТЗ, полу?енные в условиях
горизонтально-неоднородных сред, отли?аются от кривых для ГСС. Эти отли?ия
называются искажениями кривых МТЗ. При интерпретации полевых данных,
неизбежно приходится иметь дело с искаженными кривыми, и процент таких
кривых может быть довольно высок. Однако вопросы выявления и анализа
искажений, ка?ественной и коли?ественной интерпретации искаженных кривых
выходят за пределы данной зада?и.
Коли?ественную интерпретацию кривых МТЗ в рамках модели ГСС выполняют
с помощью следующих способов: 1) асимптоти?еских; 2) алгебраи?еских или
дифференциальных трансформаций; 3) палето?ных; 4) по координатам
экстремальных то?ек; 5) методом подбора на ЭВМ.
Идея первого способа состоит в том, ?то в слу?ае опорного горизонта
высокого удельного сопротивления кривая (T имеет восходящую ветвь,
наклоненную под 63(. Проводя касательную к этой асимптоте По пересе?ению
этой асимптоты с горизонтальными линиями (T=10 или (T=1, можно определить
вели?ину суммарной продольной проводимости S до высокоомного основания
разреза.
Идея второго способа состоит в преобразовании кривой [pic] в кривую,
как можно более близкую к (ИСТИН = f (HИСТИН) или SИСТИН = f (HИСТИН).
[pic]
Рис.1. Двухслойная палетка кривых МТЗ.
В основе третьего способа лежит графи?еское совмещение практи?еских
кривых МТЗ с теорети?ескими кривыми.. Многослойные кривые интерпретируют по
?астям, используя принцип эквивалентных замен. Практи?еские результаты
интерпретации могут быть полу?ены в пределах действия принципа
эквивалентности. Эти пределы практи?еской неоднозна?ности в оценке
параметров промежуто?ных слоев могут быть определены с помощью номограмм
эквивалентности Б.К.Матвеева. Установлено, ?то на переменном токе принцип
эквивалентности проявляется в более узких пределах, ?ем на постоянном токе.
Кроме того, для разрезов типа K и Q вместо принципа эквивалентности по Т2
на переменном токе действует эквивалентность по h2, то есть зна?ение
сопротивления промежуто?ного высокоомного слоя по?ти не влияет на оценку
мощности этого слоя.
Четвертый способ интерпретации основан на теорети?еских и
экспериментальных связях координат характерных то?ек кривых МТЗ с
параметрами разреза. Подробнее он будет рассмотрен ниже.
Интерпретация на ЭВМ наиболее распространена в настоящее время. С
помощью ЭВМ параметры геоэлектри?еского разреза находятся путем
минимизации функционала невязки:
[pic]
характеризующего среднеквадрати?ное отклонение экспериментальной кривой (T
от модельной кривой (Tq. Минимизацию выполняют корректируя параметры модели
q. На?альные зна?ения q (нулевое приближение) выбирают с использованием
имеющейся геолого-геофизи?еской информации.

Интерпретация кривых МТЗ по асимптотам и характерным то?кам
Этапы интерпретации
Эти способы интерпретации с?итаются наиболее простыми. Наиболее
приемлемы они на разрезах типа Н с проводящим вторым слоем и непроводящим
основанием. В этом слу?ае интерпретация состоит из следующих этапов:
1. Определение суммарной продольной проводимости S надопорной толщи.
2. Определение удельного сопротивления опорного горизонта и периодов ТМИН
соответствующих минимуму кривых (Т.
3. Уто?нение границ главного и дополнительного интервалов МТП.
4. В благоприятных условиях по минимуму кривых (Т определяется среднее
продольное сопротивление (l надопорной толщи.
5. Определение суммарной мощности надопорной толщи.
Определение S по МТЗ.
Наиболее просто вели?ина S определяется по восходящей ветви кривых (Т, если
она наклонена к оси абсцисс под углом 63( ((N = (). В этом слу?ае: [pic]
или [pic] где [pic] и [pic] - абсциссы то?ки пересе?ения линии S с линиями
(Т=1 Ом(м и (Т=10 Ом(м. Если интерпретируемая кривая МТЗ имеет ?еткий
минимум, то вели?ина S может быть приближенно оценена как [pic] , (Tмин,
rмин) - координаты то?ки минимума кривой МТЗ
Определение удельного сопротивления опорного горизонта.
Если восходящая ветвь кривой (Т наклонена к оси абсцисс под углом 63(,
то полагают, ?то (N=(. При меньших углах наклона восходящей ветви вели?ину
(N оценивают путем коли?ественной интерпретации.
Определение среднего продольного сопротивления (L надопорной толщи.
В благоприятных условиях (L может быть определено по ординате минимума
кривой МТЗ rL=Prмин, где P - коэффициент, зависящий от соотношения
параметров разреза (таблица ниже).
Поправо?ные множители P
для определения (L по (мин
|h2/h1|(2/(1 |P |
|1-2 |1/9-1/3|0.825|
| |9 | |
|2-5 |1/4-1/3|1 |
| |9 | |
|5-10 |2/3-1/3|1.15 |
| |9 | |
|>10 |2/3-1/3|1.3 |
| |9 | |


В слу?ае трехслойного разреза типа H может быть предложена более
то?ная формула [pic], которая применима при известном (2. Зна?ения q=1.2
при (2=1-2 и q=1.15 при (2>2.
Если на ?асти кривых минимум не выражен, вели?ина (L может быть
определена по корреляционной связи между нею и S (по графику,
представляющему зависимость (L(S)). Формула Гуммеля говорит о линейной
связи между этим вели?инами. Вместе с тем из-за логнормального
распределения, которое, как известно, характерно для вели?ин, применяемых в
электроразведке, вполне возможен какой-то вариант линейной связи между
логарифмами этих вели?ин. Такую связь следует опробовать, если
предположение о линейной связи (L(S) приводит к противоре?ию с
геологи?ескими данными и здравым смыслом.
Определение суммарной мощности H надопорной толщи.
В слу?ае опорного горизонта (основания разреза) высокого
сопротивления, суммарная мощность надопорной толщи определяется по формуле
Гуммеля [pic](размерность - метры). Для определения H (размерность -
километры) используются также приближенные формулы Т.Н.Завадской [pic]или
Г.Д.Цекова [pic], где (2 - сопротивление второго слоя в разрезе типа H, а С
- коэффициент, зависящий от (2 и (2: при ((4, С=1, при, (2<4, 1 Мощность 1-го слоя высокого сопротивления
В разрезах типа H (и А) эту вели?ину находят по ниспадающей ветви
кривой МТЗ. Если сопротивление подстилающего (2-го) проводящего слоя равно
0, то: [pic], где [pic] - абсцисса и ордината любой то?ки на ниспадающей
под 63( амплитудной кривой МТЗ. В слу?ае более пологой нисходящей ветви ((2
не равно 0), мощность 1-го слоя можно оценить по двухто?е?ной формуле Б. К.
Матвеева: [pic]
Обработка данных МТП
Результаты МТП обы?но представляют в виде совокупности зна?ений
импедансов Z или (T в некотором интервале периодов. В МТП этот интервал
зна?ительно уже (от 10 до 80 сек), ?ем в МТЗ.
Наибольшее применение МТП находит при изу?ении разрезов с высокоомным
опорным горизонтом (трехслойные разрезы типа Н и A, или многослойные,
сводящиеся к разрезам типа Н и A), когда сопротивление основания
зна?ительно превосходит среднее продольное сопротивление надопорной толщи.
В этом слу?ае основным параметром, полу?аемым в результате интерпретации
МТП является суммарная продольная проводимость S, определяемая по главной
формуле МТП [pic] или [pic] (последнее - при непроводящем основании).
Зна?ение (N при необходимости определяется по опорным МТЗ. Главная формула
МТП обеспе?ивает удовлетворительную то?ность определения S (не хуже 10%) в
интервале периодов, существенно превышающих Тмин, а именно T/TMIN ( 2.3, то
есть если период, на котором выполняются измерения МТП, лежит в области
правой асимптоты кривой МТЗ.
Кроме главной формулы иногда используется дополнительная формула МТП
[pic] (при непроводящем основании), по которой вели?ину S можно определить
при ТМТП, близком к Тмин. Формула применима (см. рисунок) если 1 По зна?ениям SМТП строят графики и карты, дающие представление о
тектонике исследуемого района. В слу?ае высокоомного основания максимумы S
отве?ают прогибам фундамента, а минимумы S - поднятиям.
Чтобы определить у?астки профиля, на которых следует использовать ту
или иную формулу, можно построить по данным МТЗ на том же профиле график
изменения отношения T/Tмин по профилю.
[pic]
Рис.2. Кривая МТЗ типа Н и линия S.
Зная среднее продольное сопротивление надопорной толщи и
закономерности его изменения на изу?аемой площади, можно определить глубины
залегания опорного горизонта (для разрезов типа Н и А) в каждой то?ке МТП
по формуле Гуммеля. Информацию о (L и его изменениях по площади полу?ают из
опорных МТЗ, или из структурных скважин или данных сейсморазведки (в
последних слу?аях определяется (L по известному Н и измеренному S) с
использованием корреляционной связи между (L и S (см. раздел 'Интерпретация
данных МТЗ'). Кроме того, для определения Н можно по данным МТЗ
непосредственно установить корреляционную связь между Н и S. Эта связь
будет, скорее всего, линейной (см., впро?ем, заме?ания о связи (L и S в
разделе 'Интерпретация данных МТЗ').

Пример интерпретации данных МТЗ/МТП
В платформенном районе проведены рекогносцирово?ные исследования
методами МТЗ и МТП с целью прослеживания кровли палеозойского фундамента.
Полу?ено 5 то?ек МТЗ, отстоящих друг от друга на 50 км по профилю,
ориентированному с запада на восток. В промежутках между МТЗ с шагом 10 км
выполнено 16 то?ек МТП на периоде Т=80 с ([pic]).
На пикете 50 профиля МТЗ/МТП расположена опорная скважина, разрез по
данным бурения и каротажа - трехслойный, первый слой мощностью 1 км
представлен известняками и пес?аниками с удельным сопротивлением 32 Ом(м,
второй - толщей переслаивания песков и глин, насыщенной минерализованными
водами, мощностью 2 км, удельным сопротивлением 2 Ом(м, а третий -
высокоомными (более 1000 Ом(м) метаморфизованными породами палеозойского
фундамента. На основе геологи?еских сведений о строении разреза можно
предполагать, ?то мощность первого слоя и сопротивления слоев в разрезе
выдержаны в пределах профиля.
Кривые МТЗ и график импеданса МТП представлены на рисунке.
Интерпретация кривых МТЗ проводится по асимптотам и характерным то?кам.
(заметим, ?то эти кривые НЕ могут быть подобраны в рамках горизонтально-
слоистой модели).
Все кривые имеют тип Н с выраженную правую асимптоту, составляющей
угол 63( с осью периодов. Поэтому сопротивление основания разреза можно
с?итать бесконе?но большим.
Суммарная продольная проводимость определяется по периоду пересе?ения
правой асимптоты с уровнем rТ=10 Ом(м. Для определения среднего продольного
сопротивления на то?ках 100, 150, 200, имеющих выраженный минимум,
используются координаты этого минимума. На то?ке 50 для этого используются
данные по скважине. Рас?ет сделан по формуле для известного по данным
бурения (2=2 Ом(м. На то?ке 0 минимума нет, поэтому для нее среднее
продольное сопротивление устанавливается по линейной регрессии
(L(S)=2.404(10-3(S+0.721, полу?енной по соответствующему графику.
Мощность надопорной толщи определена по формуле Гуммеля.
Мощность первого слоя может быть установлена по кривым на то?ках 150 и
200, имеющим наиболее выраженные минимумы, с применением двухто?е?ной
формулы Матвеева. На пикете 50 мощность первого слоя известна по данным
бурения. На пикетах 0 и 100 мощность первого слоя принята равной среднему
по известным зна?ениям.
[pic]
Для более детального отслеживания кровли основания разреза используются
данные МТП. Для рас?ета суммарной продольной проводимости по данным МТП
использованы главная и дополнительная формулы МТП. Соотношение периодов МТП
и минимума кривой МТЗ меняется по профилю. На фрагменте 0-80 ТМТП/Тмин>4,
здесь обязательно применение главной формулы МТП. На фрагменте 140-200
ТМТП/Тмин<2.3, здесь обязательно применение дополнительной формулы МТП. На
остальной ?асти профиля применимы обе формулы, при рас?ете использована
главная формула.
Оценка глубины кровли основания разреза (мощности надопорной толщи)
выполнена по линейной регрессии Н(S)=7.635?S-3901, полу?енной по графику
Н(S) по результатам интерпретации данных МТЗ.
По результатам интерпретации данных МТЗ/МТП полу?ен трехслойный
геоэлектри?еский разрез.
В основании разреза залегают метаморфи?еские породы удельным
сопротивлением свыше 1000 Ом(м. Кровля основания падает с запада на восток
от глубины около 1 км до глубины 15 км. На фрагменте 40-100 имеется
сводообразное поднятие кровли от глубины 6-7 км на краях фрагмента до
глубины 3-3.5 км на пикетах 60-70. Незна?ительное поднятие отме?ается также
на пикетах 140-150 (только по данным МТП).
На основании залегает пес?ано-глинистый слой удельным сопротивлением 2
Ом(м Низкое сопротивление объясняется насыщенностью пород слоя
минерализованной водой. Мощность слоя изменяется от сотен метров на западе
до 13-14 км на востоке. На фрагменте 40-100 (поднятие кровли основания)
мощность слоя сокращается от 4-6 км по краям до 2-2.5 км в середине
фрагмента над самым поднятым у?астком кровли.
С поверхности разрез перекрыт слоем известняков и пес?аников
сопротивлением 32 Ом(м мощностью 1-1.5 км.

Порядок выполнения работы
1. Построить кривые МТЗ и график импеданса МТП по профилю.
2. Определить S надопорной толщи.
3. Определить (L по кривой у скважины.
4. Определить (L по кривым с выраженным минимумом. Зна?ение (2 взять по
скважине.
5. Определить зависимость (L от S , определить по ней (L для кривой МТЗ без
минимума.
6. Определить суммарную мощность надопорной толщи по формуле Гуммеля.
7. Оценить h1 по кривым с выраженной левой ниспадающей ветвью h1 по формуле
Матвеева.
8. Построить график ТМТП/Тмин> по профилю, установить интервалы применения
формул МТП, оценить S по данным МТП, построить график S по профилю.
9. По расс?итанным S определить одним из способов мощность надопорной
толщи.
10. Построить геоэлектри?еский разрез по результатам интерпретации.
11. Провести 1D интерпретацию в программе ipi_mts
(http://geophys.geol.msu.ru/ipi_mts/ipi_mts.htm)
12. На геоэлектри?еском разрезе показать результаты 1D интерпретации.
13. Сравнить зна?ения S надопорной толщи по асимптотам и по результатам 1D
интерпретации.

От?етный материал
Графика - кривые МТЗ, графики импеданса и S по МТП, графики, использованные
для установления связей между вели?инами, геоэлектри?еский разрез.
Пояснительная записка.

Пример оформления графики и образец текста пояснительной записки приведены
в разделе 'Пример интерпретации данных МТЗ/МТП'.