nznistuНауки о Земле и недропользованиеEarth sciences and subsoil use2686-99932686-7931Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Irkutsk National Research Technical University"10.21285/2686-9993-2020-43-1-49-58nznistu-91Research ArticleГеология, поиски и разведка месторождений полезных ископаемыхGeology, Prospecting and Exploration of Mineral DepositsВлияние продолжительности импульса и времени измерения переходного процесса на проявление низкочастотной дисперсии электромагнитных свойств земли в измерениях на акваториях с глубиной до 100 мInfluence of the pulse duration and transient measurement time on the display of the low-frequency dispersion of the earth’s electromagnetic properties for marine waters up to 100 m deepАгеенковЕ. В.AgeenkovE. V.

ведущий геофизик Амакинской комплексной геофизической партии

678170, г. Мирный, ул. Вилюйская, 7б, Россия

Leading Geophysicist, Amakinskaya complex geophysical party

7b Vilyuiskaya St., Mirny 678170, Russia

aev@dnme.ruВодневаЕ. Н.VodnevaE. N.

ведущий инженер

664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3, Россия

Leading Engineer

3 Ulan-Batorskaya St., Irkutsk 664033, Russia

ven21@mail.ruСитниковА. А.SitnikovA. A.

генеральный директор

664044, г. Иркутск, ул. Щапова, 9, Россия

CEO

9 Shapova St., Irkutsk 664044, Russia

aas@dnme.ruВилюйская геологоразведочная экспедиция АК «АЛРОСА» (ПАО)РоссияVilyui Geophysical Survey Expedition, PJSC “ALROSA”Russian FederationЛимнологический институт СО РАНРоссияLimnological Institute, SB RASRussian FederationООО «Сибирская геофизическая научно-производственная компания»РоссияLLC “Siberian Geophysical Research and Production Company”Russian Federation2020080920204314958Copyright © Агеенков Е.В., Воднева Е.Н., Ситников А.А., 20202020Агеенков Е.В., Воднева Е.Н., Ситников А.А.Ageenkov E.V., Vodneva E.N., Sitnikov A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nznj.ru/jour/article/view/91

Цель данного исследования заключалась в отображении влияния продолжительности импульса и времени измерения переходного процесса на проявление низкочастотной дисперсии электромагнитных свойств геологических образований в измерениях переходного процесса электрическими линиями на акваториях с глубиной не более 100 м. Было проанализировано изменение сигнала переходного процесса Δ U ( t ), конечной разности сигнала переходного процесса Δ2 U ( t ) и трансформанты P 1( t ) - отношения этих величин - в зависимости от продолжительности импульса тока и продолжительности времени измерения переходного процесса для установки, состоящей из источника - горизонтальной заземленной электрической линии (AB) длиной 500 м - и приемника - трехэлектродной электрической линии (MON) длиной 500 м. Сигналы, рассчитанные для проводящей среды, сравнивались с сигналами, рассчитанными для проводящей среды с проводящим поляризующимся основанием. Проводящая среда ассоциируется с толщей морской воды в шельфовых областях с глубинами моря до 100 м и неполяризующимися геологическими слоями. Проводящее поляризующееся основание - это геологические образования, которым свойственна вызванная поляризация. Учет поляризуемости основания осуществлен введением частотно зависимого удельного электрического сопротивления формулой Коула - Коула. Сделанные расчеты показывают, что для изучения поляризационного процесса и поляризационных свойств геологической среды, перекрытой водной толщей, оптимальным условием измерений будет использование более продолжительных импульсов и регистрация сигнала до больших времен. Оптимальным условием измерений будет возбуждение переходного процесса импульсами продолжительностью не менее 4 с и регистрация сигнала в течение не менее 4 с. Для практических измерений, проходящих при буксировании установки, продолжительность времени импульсов и времени измерений влияет на количество измеренных переходных процессов в единице длины линии профиля. Соответственно, приходится ограничивать время импульса и измерений, чтобы улучшить возможности статистического выделения полезного сигнала на фоне помех. Но эти ограничения в то же время должны позволить зарегистрировать и проявление процесса гальванически вызванной поляризации в общем сигнале. Сигнал вызванной поляризации начинает преобладать в сигнале переходного процесса на более поздних временах.

The purpose of the study is to define the influence of the pulse duration and the transient measurement time on the display of the low-frequency dispersion of the electromagnetic properties of the geological formations in the transient measurements by electric lines for marine waters not more than 100 m deep. The study has analyzed the transient signal change Δ U ( t ), finite difference Δ2 U ( t ) and transforms P 1( t ) (the ratio of the above values) as functions of the pulse duration and transient measurement time. The analysis has been conducted with a probe consisting of a source (a horizontal grounded electric line (AB) 500 m long, and a receiver (a three-electrode electric line (MON) 500 m long). The signals calculated for the conducting medium have been compared with the ones calculated for the conducting medium with a conducting polariziable base. The conducting medium is associated with the marine water mass in the shelf areas up to 100 m deep and non-polarizable geological layers. The conducting polarizable base includes geological formations that are characterized with induced polarization. The registration of the base polarization has been realized by introducing frequency-dependent electrical resistivity with the Cole-Cole formula. The calculations show that the optimum condition for the investigation of the polarization process and polarization properties of the geological environment covered with the water mass, is the use of longer-lasting pulses and signal registration till large time values. The optimum measurement condition is inducing the transient process with the pulses with the duration of not less than 4 s, and registering the signal for not less than 4 s. During the practical measurements taking place when towing the probe, the pulse duration and measurement time influence the number of the measured transients in a unit of the profile line length. Correspondingly, the pulse duration and measurement time have to be limited in order to enhance the possibility of the statistical enhancing of the useful signal. At the same time, these limitations should allow registering the display of the galvanic-induced polarization process in the general signal. The induced-polarization signal becomes predominating in the transient at later stages.

шельфстановление электромагнитного полявызванная поляризацияпереходный процессформула Коула - Коулааквальная геоэлектрикаshelftransient electromagnetic methodinduced polarizationCole-Cole modelaquatic geoelectricReferencesМаловицкий Я.П., Гагельганц А.А., Коган Л.И. [и др.]. Морские геофизические исследования. М.: Недра, 1977. 375 с.Malovitskii YaP, Gagel'gants AA, Kogan LI, et al. Marine geophysical survey. Moscow: Nedra; 1977. 375 p. (In Russ.)Sainson S. Electromagnetic seabed logging. Cham: Springer International Publishing, 2017. 549 p.Sainson S. Electromagnetic seabed logging. Cham: Springer International Publishing; 2017. 549 p.Ситников А.А., Агеенков Е.В., Иванов С.А., Жуган П.П., Мальцев С.Х. Аппаратура, устройства и системы наблюдений для решения нефтегазопоисковых и инженерно-геологических задач на акваториях электроразведочными методами ДНМЭ и НДЭМЗ // Приборы и системы разведочной геофизики. 2017. Т. 60. № 2. С. 42–49.Sitnikov AA, Ageenkov EV, Ivanov SA, Zhugan PP, Maltsev SKh. Equipment, devices and surveying systems to solve the problems of oil and gas exploration and engineering geology in water areas with application of DNME and NDEMS electrical prospecting methods. Pribory i sistemy razvedochnoi geofiziki = Devices And Systems of Exploration Geophysics. 2017;60(2):42–49. (In Russ.)Моисеев В.С. Метод вызванной поляризации при поисках нефтеперспективных площадей. Новосибирск: Наука, 2002. 135 с.Moiseev VS. IP method for oil prospecting. Novosibirsk: Nauka; 2002. 135 p. (In Russ.)Chave A.D., Constable S.C., Edwards R.N. Electrical exploration methods for the seafloor // Electromagnetic methods in applied geophysics / eds. M.N. Nabighian. Tulsa: Society of Exploration Geophysicists, 1991. P. 931–966.Chave AD, Constable SC, Edwards RN. Electrical exploration methods for the seafloor. In: Nabighian MN (eds.). Electromagnetic methods in applied geophysics. Tulsa: Society of Exploration Geophysicists; 1991. p.931–966.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.Vishnyakov AE, Lisitsyn ED, Yanevich MYu. The influence of IP time parameters of hydrocarbon deposits on the transient processes of the electromagnetic field. In: Tekhnika i metodika geofizicheskikh issledovanii Mirovogo okeana = Technique and methodology of geophysical research of the World ocean. Leningrad: Sevmorgeologiya; 1988. p.124–132. (In Russ.)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.Ageenkov EV, Sitnikov AA, Pesterev IYu, Popkov AV, Vodneva EN. Transient process on the surface of conductive polarizable Earth on grounded electrical lines. Uchenye zapiski Krymskogo federal'nogo universiteta imeni V.I. Vernadskogo. Geografiya. Geologiya. 2019;5(3):288–305. (In Russ.)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.Ageenkov EV, Sitnikov AA, Pesterev IYu. Display of induce polarization different types in electromagnetic measurements by the line. Geofizika = The Russian Geophysics Journal. 2018;2:37–43. (In Russ.)Водневa 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- 475Vodneva EN, Ageenkov EV, Sitnikov AA. Manifestation of the low-frequency dispersion of the earth electromagnetic properties in transient measurements for marine waters up to 100 m deep. Earth sciences and subsoil use. 2019;42(4):461–475. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/2686-9993-2019-42-4-461-475Петров А.А. Возможности метода становления электрического поля при поисках углеводородов в шельфовых зонах // Геофизика. 2000. № 5. С. 21–26.Petrov AA. TEM potential in prospecting for hydrocarbons in offshore zones. Geofizika = The Russian Geophysics Journal. 2000;5:21–26. (In Russ.)Легейдо П.Ю., Мандельбаум М.М., Рыхлинский Н.И. Дифференциально-нормированный метод электроразведки при прямых поисках залежей углеводородов // Геофизика. 1995. № 4. С. 42–45.Legeido PYu, Mandel'baum MM, Rykhlinskii NI. Differentially-normed method of electrical prospecting for HC exploration. Geofizika = The Russian Geophysics Journal. 1995;4:42–45. (In Russ.)Легейдо П.Ю., Мандельбаум М.М., Рыхлинский Н.И. Информативность дифференциальных методов электроразведки при изучении поляризующихся сред. Геофизика. 1997. № 3. С. 49–56.Legeido PYu, Mandel'baum MM, Rykhlinskii NI. Informativeness of differential methods of electrical prospecting in polarizable medium research. Geofizika = The Russian Geophysics Journal. 1997;3:49–56. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.