Influence of the probe dimensions on the display of the low-frequency dispersion of the earth’s electromagnetic properties for measure-ments in marine waters up to 100 m deep

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The purpose of the study is to show the effect of the probe dimensions on the display of the low-frequency dispersion of the geological formations’ electromagnetic properties in transient measurements by electric lines in the axial area of the source for the water areas up to 100 m deep. The study analyzes the change in the transient signal, the finite difference, and the transform (the ratio of the above two) as a function of the length of the source (a horizontal grounded electric line (AB) 50 to 2,000 m), the receiver (a three-electrode electric line (MON) 50 to 2,000 m), and the distance between their centers (spacing) 100 to 4,000 m. The values obtained from the conductive and conductive polarizing models are compared for the identical probes installed at the same depth. The grounded electric line is located within the conducting medium with a conductive polarizable base. The conducting medium is associated with the seawater thickness in the marine shelves up to 100 m deep. The conductive polarizable base is a geological environment (earth) covered with a layer of water. The polarizability of the base is registered by introducing frequency-dependent electrical resistivity by the Cole-Cole formula. The calculations show the display of different transient components associated with the transient buildup and the earth’s low-dispersion properties caused by both galvanic and eddy currents. These components manifest themselves differently for the probes with different dimensions of the source line, receiving line, and spacing. Based on the calculations, it can be argued that in the time range from 1 ms to 16 s, at the probes that have different dimensions and are immersed in the water layer up to 100 m thick, the signal changes depending on the immersion depth for “small” installations (AB of 50 and 100 m), while there is no such dependence for the rest of the probes used in the calculations (AB of 250, 500, 1,000, and 2,000 m).

About the authors

E. V. Ageenkov

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: aev@dnme.ru

A. A. Sitnikov

LLC “Siberian Geophysical Research and Production Company”

Email: aas@dnme.ru

E. N. Vodneva

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: ven21@mail.ru

References

  1. Леонтьев О.К. Дно океана. М.: Мысль, 1968. 320 с.
  2. Маловицкий Я.П., Гагельганц А.А., Коган Л.И.. Морские геофизические исследования. М.: Недра, 1977. 375 с.
  3. Пат. № 150184, СССР, МПК G01V3/02. Устройство для морской электроразведки / О.В. Назаренко. Заявл. 13.11.1961; опубл. 01.01.1962. Бюл. № 18.
  4. Ваньян Л.Л. О теоретических кривых морского электрического зондирования донной установкой // Прикладная геофизика: сб. ст. Вып. 15. М.: Гостоптехиздат, 1956. С. 83–90.
  5. Терёхин Е.И. Теоретические основы электрического зондирования с установкой, погруженной в воду // Прикладная геофизика: сб. ст. Вып. 18. М.: Гостоптехиздат, 1958. С. 78–102.
  6. Edwards R.N., Law L.K., Wolfgram P.A., Nobes D.C., Bone M.N., Trigg D.F., et al. First results of the MOSES experiment: sea sediment conductivity and thickness determination, Bute Inlet, British Columbia, by magnetometric offshore electrical sounding // Geophysics. 1985. Vol. 50. Iss. 1. P. 153–161. https://doi.org/10.1190/1.1441825
  7. Edwards R.N., Nabighian M.N. The magnetometric resistivity method // Electromagnetic methods in applied geophysics. Vol. 2, Application, Parts A and B. Oklahoma: Society of Exploration Geophysicists, 1991. P. 47–104.
  8. Сочельников В.В. Основы теории естественного электромагнитного поля в море. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 216 с.
  9. Chave A.D., Constable S.C., Edwards R.N. Electrical exploration methods for the seafloor // Electromagnetic methods in applied geophysics. Vol. 2, Application, Parts A and B. Oklahoma: Society of Exploration Geophysicists, 1991. P. 931–966.
  10. Constable S., Srnka L.J. An introduction to marine controlled-source electromagnetic methods for hydrocarbon exploration // Geophysics. 2007. Vol. 72. Iss. 2. P. WA3–WA12. https://doi.org/10.1190/1.2432483
  11. Eidesmo T., Ellingsrud S., Macgregor L.M., Constable S., Sinha M.C., Johansen S.E., et al. Sea bed logging (SBL), a new method for remote and direct identification of hydrocarbon filled layers in deepwater areas // First Break. 2002. Vol. 20. Iss. 3. P. 144–152.
  12. Могилатов В.С. Эффективная электроразведка в море: CSEM и другие методы // Геофизика. 2015. № 6. С. 38–42.
  13. Sainson S. Electromagnetic seabed logging. Cham: Springer International Publishing, 2017. 549 p.
  14. Вишняков А.Э., Паняев В.П., Яневич М.Ю., Богородский М.М. Методика, технология и аппаратура морских электроразведочных работ при прямых поисках нефти и газа // Аппаратура для исследования геомагнитного поля. М.: Изд-во ИЗМИРАН, 1983. С. 110–117.
  15. Вишняков А.Э., Лисицын Е.Д., Яневич М.Ю. Влияние временных параметров вызванной поляризации залежей углеводородов на переходные процессы электромагнитного поля // Техника и методика геофизических исследований Мирового океана: сб. науч. тр. Л.: Севморгеология, 1988. С. 124–132.
  16. Вишняков А.Э., Каминский В.Д., Лисицын Е.Д., Пискарев А.Л., Савченко Н.В., Черкашёв Г.А.. Детальное картирование глубоководных донных осадков буксируемым геофизическим комплексом // Доклады Академии наук. 1992. Т. 324. № 1. С. 77–80.
  17. Петров А.А. Возможности метода становления электрического поля при поисках углеводородов в шельфовых зонах // Геофизика. 2000. № 5. С. 21–26.
  18. Легейдо П.Ю., Мандельбаум М.М., Рыхлинский Н.И. Дифференциально-нормированный метод электроразведки при прямых поисках залежей углеводородов // Геофизика. 1995. № 4. С. 42–45.
  19. Легейдо П.Ю., Мандельбаум М.М., Рыхлинский Н.И. Информативность дифференциальных методов электроразведки при изучении поляризующихся сред // Геофизика. 1997. № 3. С. 49–56.
  20. Veeken P.C.H., Legeydo P.J., Davidenko Yu.A., Kudryavceva E.O., Ivanov S.A., Chuvaev A. Benefits of the induced polarization geoelectric method to hydrocarbon exploration // Geophysics. 2009. Vol. 74. Iss. 2. P. B47–B59. https://doi.org/10.1190/1.3184802
  21. Жуган П.П., Ситников А.А., Агеенков Е.В., Иванов С.А., Мальцев C.Х. Аппаратура, устройства и системы наблюдений для решения нефтегазопоисковых и инженерногеологических задач на акваториях электроразведочными методами ДНМЭ и НДЭМЗ // Приборы и системы разведочной геофизики. 2017. Т. 60. № 2. С. 42–49.
  22. Агеенков Е.В., Ситников А.А., Пестерев И.Ю. Проявление разных типов вызванной поляризации в электромагнитных измерениях заземленной линией // Геофизика. 2018. № 2. С. 37–43.
  23. Агеенков Е.В., Ситников А.А., Пестрев И.Ю., Попков А.В. О проявлении процессов индукционного становления и вызванной поляризации при работе с осевой и симметричной электрическими установками // Геология и геофизика. 2020. Т. 61. № 7. С. 976–991. https://doi.org/10.15372/GiG2019151
  24. Агеенков Е.В., Ситников А.А., Пестрев И.Ю., Владимиров В.В. Электрическое поле на поверхности проводящей поляризующейся среды при использовании симметричных и экваториальных установок // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология. 2019. № 2. С. 93–99.
  25. Агеенков Е.В., Ситников А.А., Пестерев И.Ю., Попков А.В., Воднева Е.Н. Переходный процесс на заземленных линиях над поляризующейся землей // Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. География. Геология. 2019. Т. 5. № 3. С. 288–305.
  26. Агеенков Е.В., Ситников А.А., Пестерев И.Ю., Попков А.В., Воднева Е.Н. Переходный процесс на заземленных линиях, помещенных в водный слой над поляризующейся землей // Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. География. Геология. 2019. Т. 5. № 2. С. 332–348.
  27. Воднева Е.Н., Агеенков Е.В., Ситников А.А. Проявление низкочастотной дисперсии электромагнитных свойств земли в измерениях переходного процесса на морских акваториях глубиной до 100 м // Науки о Земле и недропользование. 2019. Т. 42. № 4. С. 461–475. https://doi.org/10.21285/2686-9993-2019-42-4-461-475
  28. Агеенков Е.В., Воднева Е.Н., Ситников А.А. Влияние продолжительности импульса и времени измерения переходного процесса на проявление низкочастотной дисперсии электромагнитных свойств земли в измерениях на акваториях с глубиной до 100 м // Науки о Земле и недропользование. 2020. Т. 43. № 1. С. 49–58. https://doi.org/10.21285/2686-9993-2020-43-1-49-58

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).