Применение метода отраженных электромагнитных волн для изучения криогидрогеологических условий

Представлено петрофизическое обоснование применения метода отраженных электромагнитных волн (МОЭМВ) для дифференциации геологического разреза по электрическим свойствам, в том числе в целях исследования криолитозоны и изучения внутримерзлотных и подмерзлотных вод. Произведен анализ результатов экспериментальных работ МОЭМВ на территории нефтегазового участка недр на территории Республики Саха (Якутия) в 2023 г., включая исследование полученного распределения интервальной скорости электромагнитного сигнала с глубиной по ряду измерений. Представлен результат обработки данных в виде «виртуальной скважины» – вертикального распределения удельного электрического сопротивления с детальностью 2-5 м по глубине. Достоверность результатов МОЭМВ подтверждается их устойчивым соответствием по всем произведенным измерениям и геологической информации на глубинах не менее 500 м, в частности характеру залегания мерзлых пород и положению водонасыщенных пород. Показаны преимущества МОЭМВ такие как: чувствительность исследуемого параметра (скорости электромагнитного сигнала) к изменению физических свойств горных пород, повышенная детальность и необязательность наличия априорной геолого-геофизической информации для проведения количественной интерпретации данных измерений.

1. Алексеев С.В. (2009) Криогидрогеологические системы Якутской алмазоносной провинции / науч. ред. Е.В. Скляров. Новосибирск: Гео, 319 с.

2. Альпин Л.М., Даев Д.С., Каринский А.Д. (1985) Теория полей, применяемых в разведочной геофизике. М.: Недра, 407 с.

3. Дортман, Н.Б. (1984). Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика). Справочник геофизика. М.: Недра, 455 с.

4. Захаренко В.Н., Краковецкий Ю.К., Парначев В.П., Попов Л.Н. (2012) Об электропроводности многолетнемерзлых горных пород. Вестник Томского государственного университета, 359, с. 182-187, https://cyberleninka.ru/article/n/ob-elektroprovodnosti-mnogoletnemerzlyh-gornyh-porod

5. Зыков Ю.Д. (2007) Геофизические методы исследования криолитозоны. М.: Изд-во Моск. ун-та, 272 с.

6. Кильпио Е.Ю., Щербаков И.А. (2022) О научных результатах в области физических наук, полученных в 2020-2021 гг. Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 506, с. 3–33. https://doi.org/10.31857/S2686740022070069

7. Мельникановицкий И.М., Ряполова В.А., Хордикайнен М.А. (1982) Методика геофизических исследований при поисках и разведке месторождений пресных вод / под ред. А.А. Огильви. М.: Недра, 239 с.

8. Оцимик А.А., Буддо И.В. (2023) Изучение криогидрогеологических условий с помощью электромагнитных исследований методом малоглубинных зондирований становлением поля в ближней зоне на примере западной части Якутского артезианского бассейна. Науки о Земле и недропользование, 46(2), с. 160–181, https://doi.org/10.21285/2686-9993-2023-46-2-160-181

9. Фролов А.Д. (1998) Электрические и упругие свойства мерзлых пород и льдов, Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 515 с.

10. Хмелевской В.К., Шевнин В.А., Модин И.Н., Яковлев А.Г. (1992) Электрическое зондирование геологической среды. Часть 2. Интерпретация и практическое применение. Москва, МГУ, 200 с.

11. Хмелевской В.К. (1999) Геофизические методы исследования земной коры. Книга 2. Региональная, разведочная, инженерная и экологическая геофизика. Учебное пособие. Международный университет природы, общества и человека "Дубна", Дубна, 184 с.

12. Электроразведка: пособие по электроразведочной практике для студентов геофизических специальностей // Под ред. проф. В.К. Хмелевского, И.Н. Модина, А.Г. Яковлева. М. 2005. 311 с.

13. Baker G., Jordan T., Pardy J. (2007) An introduction to ground penetrating radar (GPR). Geological Society of America Special Papers. Vol. 432. P. 1-18. https://doi.org/10.1130/2007.2432(01)

14. Buddo I.V., Shelokhov I.A., Misyurkeeva N.V., Agafonov Y.А. (2021) Transient electromagnetic sounding in 2D, 3D, and 4D modes: sequence of geological exploration activities. Geodynamics & Tectonophysics 12 (3s), pp. 715–730, https://doi.org/10.5800/GT-2021-12-3s-0549

15. Dolgikh Y. N., Volkomirskaya L.B., Kaygorodov E.P., Sanin S.S., Kuznetsov V.I., Gulevich O.A., Reznikov A.E., Varenkov V.V. (2021) The reflected electromagnetic wave CDP method (ECDP) testing results and possibilities for the future oil and gas exploration. Proceedings of the conference «Tyumen 2021», March 2021, 2021, pp.1-6, https://doi.org/10.3997/2214-4609.202150007

16. Doyoro, Y.G., Chang, PY., Puntu, J.M., Lin DJ., Huu T.V., Rahmalia D.A., Shie MS. (2022) A review of open software resources in python for electrical resistivity modelling. Geoscience Letters, 9, 3. https://doi.org/10.1186/s40562-022-00214-1

17. Farzaneh M., Fofana I., Hemmatjou H. (2004) Electrical properties of snow. Annual Report - Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, CEIDP, pp. 611-614.

18. Glen, J. W., Paren, J. G. (1975). The Electrical Properties of Snow and Ice. Journal of Glaciology, 15(73), 15–38, https://doi.org/10.3189/S0022143000034249

19. Hou D., Wang X., Zou J. (2020) Inversion of soil resistivity by using CSAMT method. IEEE International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE), Beijing, China, pp 1-4. https://doi.org/10.1109/ICHVE49031.2020.9279948

20. Olayinka A., Yaramanci U. (2010) Assessment of the reliability of 2D inversion of apparent resistivity data. Geophysical Prospecting, 48, pp. 293-316. https://doi.org/10.1046/j.1365-2478.2000.00173.x

21. Wu Z., Liu Sh. (2013). Imaging the debris internal structure and estimating the effect of debris layer on ablation of Glacier ice. Journal of the Geological Society of India, 80. https://doi.org/10.1007/s12594-012-0211-z.