Сейсмоэлектрический метод - Seismoelectrical method

В сейсмоэлектрический метод (который отличается от электросейсмического физического принципа) основан на генерации электромагнитные поля в почвах и скалах сейсмические волны. Этот метод все еще находится в стадии разработки, и в будущем он может найти применение, например, для обнаружения и определения характеристик флюидов под землей по их электрическим свойствам, среди прочего, обычно связанных с флюидами (пористость, коэффициент пропускания, физические свойства).

Операция

Когда сейсмическая волна встречает границу раздела, она создает разделение зарядов на границе раздела, формируя электрический диполь. Этот диполь излучает электромагнитную волну, которая может быть обнаружена антеннами на поверхности земли.

Поскольку сейсмический (п или же сжатие ) волны воздействуют на материалы земли, происходят четыре геофизических явления:

  1. Удельное сопротивление материалов земли модулируется сейсмической волной;
  2. Электрокинетические эффекты, аналогичные потенциалам течения, создаются сейсмической волной;
  3. Пьезоэлектрические эффекты создаются сейсмической волной; и
  4. Высокочастотные, звуковые и высокочастотные радиочастотные импульсные отклики генерируются в сульфидных минералах (иногда называемых RPE).

Основное применение электросейсмического метода - измерение электрокинетический эффект или потоковый потенциал (пункт 2, выше). Электрокинетические эффекты инициируются звуковыми волнами (обычно P-волнами), проходящими через пористую породу, вызывающими относительное движение скелета породы и жидкости. Движение ионной жидкости через капилляры в породе происходит с катионами (или, реже, анионами), преимущественно прилипающими к стенкам капилляров, так что приложенное давление и результирующий поток жидкости относительно матрицы породы создают электрический диполь. В неоднородном пласте сейсмическая волна генерирует колебательный поток жидкости и соответствующее колебательное электрическое и электромагнитное поле. Результирующая электромагнитная волна может быть обнаружена парами электродов, размещенными на поверхности земли.

Однако продольные волны, движущиеся через твердое тело, содержащее некоторую влагу, также создают электрическое явление, называемое косейсмическими волнами.[1] Косейсмические волны распространяются с P-волнами и не чувствительны к электрическим свойствам геологической среды. Дипольная антенна не может отличить электрокинетический сигнал от косейсмического сигнала, поэтому она записывает их оба, и косейсмические волны должны быть удалены при обработке полевых данных, чтобы иметь возможность фактически интерпретировать электрокинетический эффект. [2]

На данный момент не существует стандартного метода работы в полевых условиях, но в научных исследованиях массив из нескольких дипольных антенн размещается вдоль прямой линии для регистрации сейсмоэлектрических волн, а группа геофонов размещается между дипольными антеннами для регистрации прихода сейсмических волн. Геофоны необходимы для подавления косейсмических волн от сейсмоэлектрического сигнала, чтобы можно было выделить и изучить электрокинетический эффект.[3]

Ограничения

Электросейсмический метод очень чувствителен к электрическому культурному шуму, а также имеет те же источники шума, что и метод отраженной сейсмики, которые включают колебания грунта, кратные волны и случайный шум. Сейсмоэлектрический метод также имеет очень низкое отношение сигнал / шум, поскольку затухание электромагнитных волн внутри земли составляет 1 / r ^ 3, что теоретически ограничивает глубину его исследования до трехсот метров.[4] Типичные электросейсмические сигналы находятся на уровне микровольт. Электросейсмический сигнал пропорционален давлению сейсмической волны. Таким образом, можно увеличить сигнал, используя более сильные сейсмические источники.[5]

Электрокинетический эффект создается несколькими видами контрастов между слоями, такими как контрасты пористости, потенциальные контрасты, контрасты вязкости и контрасты насыщенности жидкостей, среди прочего.[2] Возможные причины электронного кинетического эффекта между слоями все еще остаются предметом изучения. При нынешних знаниях и технологиях действительно трудно определить без дополнительных данных (таких как данные скважины или другие геофизические данные с места), какие электрокинетические преобразования производятся, и необходимы дальнейшие исследования, чтобы правильно интерпретировать электрокинетические данные. Тем не менее, у электрокинетического эффекта есть многообещающее будущее в приповерхностной и скважинной геофизике.

Примеры успешных полевых исследований

Распространение сейсмических волн в пористых породах связано с небольшой переходной деформацией горная матрица и поровое пространство, которое может вызывать электромагнитные поля наблюдаемой амплитуды, если поры насыщены. Ожидается, что измерения сейсмоэлектрического поля помогут локализовать проницаемые слои в пористых породах и предоставят информацию о неэластичный характеристики. Однако этот теоретический потенциал для гидрогеологических применений пока подтверждается лишь очень ограниченным числом успешных полевых исследований. Как следствие, сейсмоэлектрический метод пока еще далек от повседневного использования.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Прайд, С., Хаартсен, М.В., 1996. Электросейсмические волновые свойства. J. Acoust. Soc. Am.100, 1301–1315
  2. ^ а б Зисерман, Ф., Жунио, Л., Уорден, С., и Гарамбуа, С. (2015). «Скважинный сейсмоэлектрический каротаж с использованием источника поперечных волн: возможное применение для утилизации CO2?». Международный журнал по контролю за парниковыми газами, 10.1016 / j.ijggc.2014.12.009, 89-102.
  3. ^ Дюпюи, Дж. К., Батлер, К. Е., Кепич, А. В., 2007. Сейсмоэлектрическая визуализация вадозной зоны песчаного водоносного горизонта. Геофизика 72, A81 – A85.
  4. ^ Томпсон А. и Гист Г., 1993, Геофизические приложения электрокинетического преобразования: The Leading Edge, 12, 1169-1173.
  5. ^ Dean T, Dupuis C, Herrmann R, Valuri J (2012) Грубый подход к улучшению качества сейсмоэлектрических данных. Ежегодное собрание SEG в Лас-Вегасе, расширенные тезисы технической программы SEG, стр. 1–6.

дальнейшее чтение