Способ геоэлектроразведки

 

СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, согласно которому, одновременно пропускают в среду переменный ток двух частот и Постоянный Tok заданной величины, измеряют сигнал, суммиП I гI // Ц 1 /J руют его с вспомогательньш компенJсируюищм сигнгшом, выделяют из сумi мерного сигнала гармонические сос;тавлякщие даух частот и определяют их парамет{Ял при изменяемых величинах токов, пропускаемых в среде, от л и ч а п ш ийс я тем, что, .с целью повышения томности и пройзводитепьности способа,при одном из . значений постоянного тока компенсируют измеряемый сигнал вспомогательн1Л4 сигналом до получения величины разности времен запаздывания гармоник суммарного сигнала, равной разности Четвёртейих периодов, пропускгиот постоянней ток другой величины и во время его пропускания измеряют разность времен запаздывания гармоник суммарного сигнала, определяют приращения разностей времен запаздывания гармоник при изменениях постоянного тока, по величине и знаку которых судят о нелинейных характеристиках изучаемых объектов в среде. 6 Ю S (

(f9 (И) СОЮЗ СООЕТСНИХ

СИЛ

РЕСПУЬЛИН

3(59 .G 01 Ч 3 08

ГОСУД) РСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

Н ABTOPCHONIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ согласно которому. одновременно про-. пускают в среду переменный ток двух . частот и постоянный ток заданной величины, измеряют сигнал, сумми- (21) 3472343/18-25 (22) 16 ° 07.82 (46) 07.11.83. Бюл. В 41 (72) И.Ш. Абдуллин, В.Д. Жильнийов, П.В. Кузьмин и В.И. Лемец (71) Казахский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института разведочной геофизики Научно-проиэводственного объединения "Рудгеофи-. эика" (53) 530.837 (088.8) (56) 1.. Авторское свидетельство СССР.

В 393711, кл.,G 01 V 3/06, 1970.

2. Попав В.A. и др. Некоторые ре- зультаты амплитудно-фазовых измере ний нелинейной вызванной поляриза-. ции в полевых условиях. ВИИИТИ

М 1359-76 ДЕП, 1976, с. 15-19 (про« тотип). руют его с вспомогательным компен . сирующим сигналом, выделяют из сум марного сигнала гармонические сос. тавляющие двух частот и определяют их параметры при изменяемых величинах токов, пропускаемых в среде, отличающийся тем, что, . с целью повнаения точности н производительности способа, при одном из значений постоянного тока компенсируют измеряемый сигнал вспомога- тельным сигналом до получения величины разности времен.запаздывания гармоник суммарного сигнала, равной разности четвертей- их периодов,пропускают постоянный ток другой величины и во время его пропускания из- Е меряют разность времен запаздывания гармоник суммарного сигнала, определяют приращения разностей времен запаздывания гармоник при изменениях постоянного тока, но величине и знаку которых судят о нелинейных ха- Я рактеристиках изучаемых объектов в . среде.

1053042

Изобретение относится к способам геоэлектроразведки методом вызванной поляризации (ВП) и, непосредственно, к способам определения нелинейной вызванной поляризации (НВП) на переменном токе. 5

Известен способ геоэлектроразведки, основанный на возбуждении электромагнитного поля в земле перемен" ным током и измерении сдвигов фаэ в точке приема, при котором допол- 10 нительно измеряют сдвиги фаэ при возбуждении электромагнитного поля пульсирующим током разных направлений, а по величине и знаку разности, сдвигов фаз судят о составе поляри- 15 зующихся объектов $1) . .Недостатком такого способа является низкая точность измерения нелинейности фазовых характеристик поляризующихся объектов, так как on-. 0 ределяемые в этом способе разности сдвигов фаз, обусловленные полем НВП не превышают 1% от,измеряемых сдвигов фаз,обусловленных полем ВП величина которых в этом способе обычно не . 25 более 3-5О . Таким образом, изменения сдвигов фаз за счет НВП в данном случае составляют 0,01-0,1,. тогда как для определения характеристик

НВП необходима точность измерений порядка тысячной доли градуса. Достигнуть этим способом такой точности в полевых условиях невозможно, так как мешают собственные шумы инфранизкочастотных электроразведочных измерительных каналов . с входным сопротивлением в несколько ме, гаом, флюктуации амплитуды пульси-рующего тока, создающего искусствен ное электромагнитное поле, флюктуации естественного электрического 40 поля Земли, флюктуации поля, обусловленные электрическими помехами индустриального происхождения.

Наиболее близким к изобретению по техническому решению. является 45 способ геоэлектрораэведки, при осу ществлении которого в среде одновременно пропускают переменные токи двух частот и постоянный ток за- . данной величины, измеРяют сигнал, суммируют его со вспомогательным компенсирующим сигналом, выделяют из суммарного сигнала гармонические составляющие двух частот и определяют их параметры при изменяемых величинах токов, пропускаемых в среде. По величине и знаку разности полученных разностей амплитуд в способе судят о нелинейности характерных изучаемых объектов.

Компенсация амплитуд производится на одной и на другой частоте, затем определяется разность оставшихся минимальных амплитуд после компенсации. По этой разности вычисляется двухчастотный фазовый inapaMerp, но 65 дополнительно необходимо определить действительную составляющую первичного рабочего сигнала или выполнить нормирование относительно ее мнимой составляющей. Перечисленные три операции с амплитудами сигналов выполняются прн каждом изменении величины ! постоянного тока, которых минимум два (2Д .

Недостатками известноГо способа являются .низкая производительность и недостаточно высокая точность измерения параметров НВП. Эти недостатки обусловлены большим количеством (не менее шести) компенсационно-измерительных операций и необходимостью проведения их во время переходного процесса НВП.

Проведенными наблюдекиями пара .метров НВП в лабораторных и полевых условиях установлено, что после изменения величины постоянного тока величины параметров поля НВП изменяются во времени. Для получения характеристик НВП,необходимо определять их в различные моменты времени после переключения тока. Поскольку в известном способе при каждом измерении необходимо повторять. все операции, то для получения сведений о переходной характеристике НВП потребуется б и повторений операции, где n — количество точек на переходной характеристике НВП, интересующих исследователя. Это увеличивает трудоемкость работ.

Наиболее быстрые изменения НВП происходят в ближайшие интервалы времени к моменту изменения постоянного тока. Поскольку несколько компенсационных операций необходимо выполнять во время быстрых изменений НВП, то на ранних временах переходного процесса бпределение значений HBII осуществляется с низкой точностью.

Целью изобретения является повышение производительности и точности способа.

Поставленная цель достигается согласно способу геоэлектроразведки, в котором одновременно пропускают в среду переменный ток двух частот и постоянный ток заданной величины, измеряют сигнал, суммируют его со вспомогательным компенсирующим сигналом, выделяют из суммарного сигнала гармонические составляющие двух частот и определяют их параметры . при изменяемых величинах токов,пропускаемых в среде, дополнительно при одном из значений постоянного тока компенсируют измеряемый сигнал вспомогательным сигналом до получения величины разности времен запаздывания гармоник суммарного сигнала, равной разности четвертей их периодов, М ропускают постоянный ток

1053042 другой величины и во время его пропускания измеряют разность времен запаздывания гармоник суммарного сиг нала, после чего определяют приращения разностей времен запаздывания гармоник суммарного сигнала при изменениях постоянного тока, по величине и знаку которых судят о нелинейных характеристиках изучаемых ,объектов в среде.

Такие приращения возникают из-за изменения соотношения действительной и мнимой компонент гармоник суммарного сигнала при включении и изменении постоянной составляющей тока в среде.

На чертеже представлена структурная схема устройства для осуществле.— ния способа. . Предлагаемый способ увеличивает производительность измерений и снижа ет трудоемкость эа счет того, что в нем отсутствует необходимость многократных операций регулирования вспомогательного сигналадля компенсации гармбник рабочего при каждом новом значении величины постоянного тока,. пропускаемого в среде. Операция компенсации производится один раз и только по одному параметру

1 .сигнала.

Повышение точности измерений НВП достигается: тем, что после момента, изменения величины постоянного тока компенсационные операции не производятся. Это позволяет определять переходную временную характеристику НВП на ближних временах с большей точностью. Кроме того, в данном способе точность повышается за счет измерения разности времен запаздывания гармонических составляющих, которая представляет собой временной интервал, а временные интервалы, как известно, подвергаются измерению со значительно меньшей относительной погрешностью, чем величины напряжений (амплитуд), Установка для осуществления способа состоит из генератора переменного тока 1, заземленной питающей линии 2-3, соединенной с выходом генератора 1, заземленной приемной линии 4-5, резистора 6, включенного последовательно к входу измерителя 7 и в приемную линию, вспомогательной заземленной приемной линии 8-9, подключенной к входу блока передачи компенсирующего сигнала 10, выход которого нагружен на резистор 6.

Кроме этого, в другом варианте исполнения установка дополнительно содержит источник постоянного тока 11 и дополнительную заземленную питающую линию 12-13.

В качестве генератора 1 могут быть использованы генераторные установки злектроразведочных станций

Ю .ИНФАЗ-ВП, ВП-Ф в сочетании с полупроводниковыми выпрямителями ток а, а также генератор станции СВП-74.

В качестве измерителя 7 можно применять любые измерители интервалов времени, в том числе частотомеры в сочетании с усилителями гармоник сигнала, а также измерители станций ИНФАЗ-ВП, ВП-Ф и ЭВП-203.

Последний позволяет измерять раз10 ность времен запаздывания первой и третьей гармоник с относительной погрешностью (к длительности периода гармоник) «+ +2,8 10 . В качестве блока передачи ком15 пенсирующего сигнала 10 можно при-, . менять выносной предусилитель станции ЭВА-203, содержащий следующие основные узлы: входной модулятор, демодулятор, регулятор амплитуды сигнала. Принцип работы его аналогичен работе блока передачи компенсирующего сигнала, который входит в состав аппаратуры для двухчастотных квазикомпенсационных амплитудно-фазовых измерений вызванной поляризации.

В качестве источника постоянного тока 11 могут применяться батареи сухих элементов, аккумуляторов, генераторы постоянного тока, например, электроразведочной станции

СГЭ-72.

Установка работает следующим об разом.

С помощью генератора 1 через питающую линию 2-3 в среде пропускают переменный ток прямоугольной формы.

Ток такой формы содержит нечетные гармоники (первую, третью, пятую и т.д.). Измеритель 7 выделяет из сигнала нечетные гармоники и измеряет времена запаздывания между ними.

Приемная линия 4-5 расположена в зоне ранее выявленной аномалии вызванной поляризации. На вход измерителя

7 с линии 4-5 через компенсационный резистор 6 подается рабочий сигнал.

Вспомогательная приемная линия 8-9 установлена на местности эа пределами аномалии ВП ("в нормальном поле"); Вспомогательный компенсационный сигнал с линии 8-9 .поступает на вход блока 10, с помощью которого осуществляется гальваническая развязка между линиями 4-5 и. 8-9 и регулировка амплитуды вспомогательного компенсирующего сигнала, падение напряжения которого создается на резисторе 6 и компенсирует напряжение принимаемого. рабочего сигнала, поступающего с приемной линии 4-5.

При компенсации соотношение амплитуды и фазы вспомогательного сигнала подбирают таким, чтобы амплитуда суммарного сигнала на входе измерителя уменьшилась. Компенсация

1053042

Составитель.Л. Воскобойников

Редактор Н. Джуган . Техред A.Бабинец Корректор Ю. Макаренко

Заказ 88бб/44 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 осуществляется до получения времени запаздывания двух нечетных гармоник, равного разности четвертей периодов.

В случае применения первой и третьей гармоник сигнала эта разность равна половине периода третьей гармоники. 5

Затем изменяют режим работы генератора 1 так, чтобы в среде через ту же питающую линию 2-3 проходил ток в форме периодически следующих друг эа другом прямоугольных однополяр- 10 ных импульсов со скважностью 2 и той же частотой, что и у ранее пропускавшегося переменного тока..Ток такой .импульсной формы имеет постоянную составляющую и те же нечетные 15 гармоники. При этом, из-за нелинейности процессов вызванной поляризации измейяется соотношение между действительной и мнимой компонентами гармоник рабочего сигнала, соответственно изменяются действительные и мнимые компоненты гармоник суммарного сигнала, что приводит к сдвигу . фаз этих гармоник, а значит и к из-. менению измеряемой, Разности времен запаздывания.

Так, если изменение амплитуд действительной Ьоставляющей гармоник суммарного сигнала составляет по

1% от исходных, то это приведет к сдвигу фаз на величину 0,57 . Это соответствует изменению разности времени запаздывания на 3,17 ° 10 пе- . риода третьей гармоники.

Известно, что периоды низкочас- тотных сигналов. можно измерять с 35 относительной погрешностью 10,применяя известные технические решения, основанные на использовании кварцеsoro резонатора.

Таким образом, отклонение параметров поля ВП в 1% может быть из-* мерено с относительной погрешностью порядка нескольких процентов, что обеспечивает достаточно высокукг точность измерений для определения 45 параметров НВП.

После измерения времени запазды.вания гармоник при одной полярности импульсного тока меняют полярность импульсов тока в линии 2-3 на противоположное (постоянная составляющая тока так же меняет знак) и при этом значении тока измеряют время запаздывания гармоник.

Во втором варианте генератор 1 вырабатывает только переменный ток, а изменение постоянной составляющей тока в среде осуществляется изменением постоянного тока дополнительного источника 11 в дополнительной линии 12-13, например путем изменения его полярности. О нелинейности характеристик поляризующегося объекта судят по знаку и величине

I приращения Ь t „„JL t - ь Йо, где

ht+ и ht - значения времен запаздывания гармоник при пропускании пульсирующего тока положительной полярности и при пропускании,только переменного тока, или по. знаку и величине приращения Ь tнвп = Ь t+- Ь t ° где 6 t и ht — значения времен запаздывания при пропускании пульсирующего тока положительной и отрицательной полярности.

Отрицательный знак приращения характерен для.графитовых месторождений, а положительный — для сульфидных. Величина приращения характеризует обычно структуру рудного объекта и тем больше, когда рудное тело имеет большие размеры проводящих включений.

Результаты работ на моделях, а также в реальных условиях на рудопроявлениях показали, что изобретение позволяет определять нелинейность характеристики объектов при плотностях тока в 5-10 раз ниже относительно известного, а на один замер после включения постоянного тока требуется в 3-5 раз меньше времени.

Способ предназначен для классификации и разбраковки. аномалий вызванной поляризации, выявленных по-. исковыми площадными съемками, позволяет получить дополнительные сведения о минералогическом составе и структуре поляризующихся рудных объектов и, благодаря этому, сокра- щает объем дорогостоящего проверочного бурения скважин в аномальных зонах.