Способ геоэлектроразведки и устройство для его осуществления

 

Союз Советскик

Соцнвлнстическик

Республик (и) 1000979 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву— (22) Заявлено 22.04.81. (2l ) 3278602/18-25 (51)М. Кл. с присоединением заявки М—

C 01 Ì 3/00

Гесударетаеевй кемктвт

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 28.02. 83. Бвллетены|й 8 (53) УДК550. 837 (088.8) пе дамам язааретеккя н втармтяк

Дата опубликования описания 28.02.83, (72) Авторы изобретения

В. А. Попов, В. В. Сушкевич, Л. 3. Бобровников, и Л, И. Орлов

Московский ордена Трудового Красного Знамени разведочный институт им. Серго Орджоник (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕОКИ И УСТРОЙСТВО

Д. И ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в геоэлектроразведке при проведении работ методом вызванной поляризации (ВП) на постоянном токе и индуктивными методами разведки. 5

Известен способ геоэлектроразведки, при котором возбуждают в земле электромагнитное поле вначале импульсом постоянного тока длительностью до несколь- |о ких минут и более, измеряют сигнал ВП после выключения импульса тока, затем возбуждают переменное электромагнитное поле переменным током, пропускаемым через незаземленную петлю, измеряют переменное электромагнитное поле и по полученным данным судят о геологическом строении исследуемого учасгка, и

Устройство для осуществления этого способа содержит генератор постоянного тока, соединенный через выключатель с двумя выходными шинами устройства, 2 генератор переменного тока, соед |пенный с двумя другими выходными шинйми устройства, приемный датчик электрического поля, соединенный с измерителем нестационарных сигналов, и приемный датчик магнитного поля, соединенный с измерителем гармонических сигналов Г1 1 .

Недостатки известного устройстванизкая производительность работ, обусловленная поочередными измерениями нестационарных и гармонических сигналов, большие энергозатраты, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ геоэлектроразведки, при котором пропускают ток через две полупетли с двумя заземлениями, возбуждают первичное электромагнитное попе, измеряют вторичное электромагнитное поле и по результатам измерений судят о свойствах исследуемой среды.

Устройство QB$3 oc tet tE. c I 33ttt. 1 tlt53 сп ос оба содержит генератор тока, выклк |а10009 тель, заземления, соединенные через полупетли с полюсами генератора тока, измеритель Ã2 3 .

Недостатком известного технического решения являются повышенные энергозатраты в случае проведения измерений на постоянном токе и при индуктивной электрорвзведке, обусловленные необходимостью поочередного возбуждения s земле постоянного и переменного элект- 10 ромвгнитного поля.

Пель изобретения — уменьшение энер гозатрат и повышение производительно. сти.

Указанная цель достигается тем, что 1$ в способе геоэлектроразведки, заклкчающемся в том, что пропусканхг через две полупетли с двумя заземлениями ток, восьбуждаюг первичное электромагнитное поле, измеряют вторичное электрбмагннтное ур поле и по результатам измерений судят о свойствах исследуемой среды, пропускают постоянный ток через две полупетли поочередно, производя переключения с определенной частотой таким образом, что при переключениях ток от одного заземления к другому протекает в одном направлении, измеряют в точке, охватываемой полупетлями, вторичное электромагнитное поле на частоте, равной частоте Зб переключения, судят по результатам из-мерений о величине проводимости среды, выключают ток в обоих полупетлях и после выбранного заранее промежутка времени измеряют в области, прилегающей

3$ к петлям, поле вызванной поляризации и по результатам измерений судят о величине поляризуемости среды.

Кроме того, измеряют поле вызванной поляризации вдоль профиля, соеди46 няющего заземления при симметричном расположении полупетель, Устройство для осуществления способа, содержащее генератор тока, выключатель, заземления, соединенные через полупетли и шины с полюсами генерато4$ ра тока, измеритель, дополнительно содержит переключатель, при этом первое заземление соединено с одним полюсом генератора тока через выключатель и первую шину, а второе заземление соединено с другим полюсом генератора тоха через две полупетли, охватывающие исследуемую область, переключатель и вторую шину.

На чертеже представлена блок-схема устройства для геоэлектроразведки.

Устройство содержит генератор 1 гока, выключатель 2„заземления 3 и 4, 79 4 шины 5 и 6, полупетли 7 и 8, переключатель 9, измеритель 10, при этом заземление 3 соединено с полюсом плюс генератора 1 тока через выключатель

2 и шину 5, заземление 4 соединено

1 с полюсом минус генератора 1 через полупетли 7 и 8, переключатель 9 и шину 6. Измеритель 10 помещен в исследуемой области, охватываемой полупетлями 7 и 8.

Ф

Способ осуществляется следуккцим образом.

Электромагнитное поле в земле возбуждают постоянным током, пропускаемым в землю через два заземления 3 и 4. Длительность импульса постоянного тока определяется заданным режимом измерения ВП в пределах от нескольких десятков секунд до нескольких минут.

При этом цель, через которую постоянный ток подводится к заземлениям 3 и

4, многократно переключают следующим образом. Вначале, в течение 20 -200мс постоянный ток пропускак г в первой полупетле 7, причем ток течет по цепи

"плкс генератора 1 постоянного тока— выходная шина 5 — заземление 3 — заземление 4 — полупетля 7 — выходная шина 6 — "минус" генератора 1 постоянного тока. Затем производят перключение переключателя 9 и в течение точно такого же промежутка времени постоянный ток пропускают через вторую полупетлю 8 (первая полупетля 7 при этом отключена), причем ток течет по цепи плюс генератора 1 постоянного тока— выходная шина 5 — заземление 3 - заземление 4 — полупетля 8 - выходная шина 6 — "минус" генератора 1 постоянного тока. Далее указанные циклы повторяются многократно в течение всего промежутка времени пропускания в землю постоянного тока. Благодаря гому, что ток пропускают поочередно через первую полупетлю 7 и через вторую полупетлю 8, в земле возбуждается пере-менное магнитное поле с час готой, равной частоте переключателя полупетель (в приведенном примере частота равна 2,5—

2 5 Гц) . Вертикальная компонента магнитного поля имеет максимальную амплитуду и представлена первичным и вторичным полями, а горизонтальная компонента имеет очень малую амплитуду и представлена вторичным полем. Измерителем 10 производят измерение переменного магнитного поля с частотой, равной частоте перключения полупетель, и по измеренным параметрам судят о проводимости

5 Мбдй79 6

20

55 среды и ее магнитной проницаемости точсно так же, как это осуществляется в известном способе индуктивной электроразведки методом незаэемленной петли.

Прохождение постоянного тока, вводимого в землю через заземления 3 и 4, не вызывает появления вторичного переФ менного магнитного поля электрического типа, что обеспечивает такую же разрешакщую способность измерений, как и метод незаземленной петли.

По истечении,заданного промежутка времени постоянный ток вь1ключают посредством выключателя 2 и через интер вал времени от единицы миллисекунд до единиц-десятков секунд, как и в обычном методе ВП, измеряют вторичное поле

ВП в точке измерений, по величине ко-торого судят о поляризуемости среды.

Измерения наиболее целесообразно выполнять вдоль профиля, соединяющего заземления 3 и 4, при симметричном расположении полупетель 7 и 8.

Устройство для осуществления предлагаемого способа работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает постоянный ток. После того, квк включается выключатель 2 и подключает "плюс" генератора 1 через выходную шину 5 к заземлению 3, также включается переключат

9 и подключает минус" генератора 1 через выходную шину 6 устройства к полупетле 7. При этом постоянный ток протекает по полуплете 7 or заземления 3 к заземлению 4. Далее выключатель 2 остается в замкнутом состоянии, а переключатель 9 подключает "минус генератора 1 к полупетле 8. При этом постоянный ток протекает по второй полупетле 8 от заземления 3 к заземлению 4; Таким образом, несмотря нв переключение полупетель, ток в земле всегда имеет одну и ту же полярность и течет, как уже было указано выше, от заземления 3 к заземлению 4. Переключение производится с частотой от единиц до десятков-сотен Герц. В течение времени переключения измеряется амплитуда переменного магнитного поля и амплитуда сигнала постоянного электрического поля в конце импульса пропусквния тока в землю. По окончании заданного промежутка времени выключатель 2 размыкается, и постоянный ток прекршцает поступать в землю. Через интервал времени от единиц миллисекунд до де сятков секунд после выключения изме25

45 ритель 10 измеряет амплитуду сигнв; ла вторичного поля ВП.

Технико-экономическая эффективность заключается в снижении энергозатрат на выполнение полевых работ и увеличении производительности работ благодаря тому, что so время пропускания постоянного тока в землю этим же током возбуждается и переменное магнитное поля, и дополнительные энергоэатраты на возбуждение переменного магнитного поля. исключается. Кроме того, время пропускания постоянного тока в землю используется для измерения переменного поля, что позволяет сократить время наблюдений в одной точке.

Ф ормул а из о бретения

1. Способ геоэлектроразведки, заключающийся в том, что пропускают через две полупетли с двумя заземлениями ток, возбуждают первичное электромагнитное поле, измеряют вторичное электромагнитное поле и по результатам измерений судят о свойствах исследуемой среды, отличающийся тем, что, с целью уменьшения затрат энергии и повышения производительности, пропус:кают постоянный ток через abc полупетли поочередно, производя переключения с определенной частотой таким образом, что при переключениях ток от одного заземления к другому протекает в одном направлении, измеряют в точке, охввтываемой полупетлями, вторичное электромагнитное поле HB частоте, равной частоте переключения, судят по результатам измерений о величине проводимости среды, выключают ток в обеих полупетлях и после выбранного заранее промежутка ремени измеряют в области, прилегаюшей к петлям, поле вызванной, поляризации и по результатам измерений судят о величине поляриэуемости среды.

2. Способ по п. 1, î r л и ч а ю,— шийся тем, что измеряют поле выэ ванной поляризации вдоль профиля, соединяющего заземления при симметричном расположении полупетель., 3. Устройство для осуществления способа по пп. 1 и 2. содержащее генератор тока, выключатель, заземления, соединенные через полупетли и шины с полюсами генератора тока, измеритель, отличающееся тем,чтооно дополнительно содержит переключатель, при этом первое заземление соединено с одним полюсом генератора тока через выключатель и первую шину, а второе заземление соединено с другим полюсом генератора тока через две полупетли, охватываюшие исследуемую область, переключатель и вторую шину.

100бй79 8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Якубовский Ю. В. Электроразведка. М., Недра", 1980, с. 266-267, с. 319-322.

2. Хмелевской В. К. Краткий курс разведочной геофизики. Изд-во МГУ, 1967, с. 108 {прототип).

Составитель В. Попадько

Редактор Н. Кешеля Техред М.Коштура Корректор Г. ð

Заказ 1381/50 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4