Способ геоэлектрозондирования

 

Изобретение относится к способу геоэлектроразведки при излучении параметров горизонтально-слоистых сред, и частности плохопроводящих. Целью изобретения является повышение, устойчивости к помехам, обусловленным изменением свойств разреза в горизонтальном направлении. В способе геоэлектрозондирования с взаимно перпен-. дикулярными линейными питающими злектродамн и приемной линией с изучением зависимости величин измеряемой составляющей электрического поля от . расстояния до линейного питающего электрода измерение cocтaвJJЯЮщиx производят на всех точках изучаемой площади при фикси эованном положении линейного питающего электрода, а затем, изменяя положение питающего электрода , повторяют измерения в тех же точках до получения данных, необходимых для построения всех кривых зондирования на изучаемой площади. При-измере- , ниях используют незаземленную приемную линию. 3 нл., 1 табл. (Л

„SU„„1239671

151) 4 С 01 Ч 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3685073/24-25 (22) 05.01.84, (46) 23.06.86. Бюл. В 23 (71) Научно-производственное объединение по рудной геофизике "Рудгеофизика" (72) Л.А.Богданов, А.С.Нахабцев, Б.Г.Сапожников и А.И.Яблучанский (53) 550.857(088.8) (56) Матвеев Б,К. Электроразведка при поисках месторождении полезных ископаемых. — M.: Недра, 1982, с. 113-119.

Там же, с. 120.

3аборовский А.И. Электроразведка. - И.: Гостоптехиздат, 1963, с. 420.

Инструкция по электроразведке.

Л.: Недра, 1984, с. 350. (54) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОЗОНДИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к способу геоэлектроразведки при излучении параметров горизонтально-слоистых сред, и частности плохопроводящих. Целью изобретения является повышение. устойчивости к помехам, обусловленным изменением свойств разреза в горизонтальном направлении. В способе геоэлектрозондирования с взаимно перпендикулярными линейными питающими электродами и приемной линией с изучением зависимости величин измеряемой составляющей электрического поля от расстояния до линейного питающего электрода измерение составляющих производят на всех точках изучаемой площади при фиксированном положении ли-, нейного питающего электрода, а затем, изменяя положение питающего электрода, повторяют измерения в тех же точках до получения данных, необходимых для построения всех кривых зондирования на изучаемой площади. При измерениях используют незаэемленную приемную линию. 3 нл. 1 табл.

1?39671

Изобретение относится к геофизической разведке и предназначается для расширения области ее применения и повышения ее геологической и экономической эффективности при решении задач по определению мощности и удель-. ного электрического сопротивления горизонтально-слоистых сред.

Цель изобретения — повьппение устойчивости к помехам, обусловленным. изменением электрических свойств геоэлектрического разреза в горизонтальном направлении.

На фиг.l изображена схема установки, реализующая предлагаемый спо- f5 соб электрозондирования (ЭЗ), и принятая система прямоугольных координат

Х, У; на фиг.2 — кривые зондирования, полученные с помощью предлагаемого и известного способов; на фиг.3. — 20 кривая вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) сопоставлена со смещенной вниз по оси ординат кривой

ЭЗ.

Установка содержит частично эазем- «5 ленную питающую линию, состоящую из гальванического заземления l незаземленного линейного питающего электрода 2 и генератора 3, подключенного к питающей линии у заземления 1, неза- 30 земленную стелющуюся приемную линию, составленную из незаземленного точечного электрода 4, незаземленного ли нейного электрода 5 и индикатора 6 на. пряжения. Исследуемая площадь, ограниченная контуром 7, содержит линии

8 профилей и точки 9 зондирования.

Начало 0 системы прямоугольных коор-, динат с осями 10 (ОХ, OY ) совмещено с точечным заземлением 1. Разнос 11 установки, обозначенный буквой r, определяется для каждой точки 9 зондирования кратчайшим расстоянием от нее до электрода 2.

Длина Р незаземленного питающего электрода 2 при заданных размерах исследуемой площади ограничивается усло. вием IE„! (Е „l, где lE>l и Е „l модули горизонтальных составляющих 50 электрического поля, перпендикулярной .(Е„) и параллельной (Е ) электроду 2 в пределах контура 7. Расчеты нормаль. ,ных полей показывают, что в большинстве практических случаев указанное SS условие приводит к следующим ограни-. чениям для координат Х, Y исследуемой площади;0,3 g «6 Х < 0,9; Y 60,8 °

Согласно этим условиям длина электрода 2 (фиг.l) для исследуемой площади размером 2х2 км составляет

3 км. Дпя частного случая (фиг.l) линии 8 пРофилей (Пр) имеют номеРа

l-XX1 точки электрозондирования— номера пикетов (ПК) 0-200, перемещаемые питающие линия 1 — 21.

Для осуществления предлагаемого способа на примере установки производят операции, представленные в таблице.

Подготавливают к работе питающую линию 1, раскладывая изолированный провод (незаземленный линейный электрод 2), один конец которого подключаюч через генератор 3 к гальваническому заземлению 1: незаземленI ную приемную линию с электродами 4и.5 располагают на профиле 8 в точке 9 зондирования и ориентируют перпендикулярно незаземленному питающему электроду 2. Измерения Е производят по индикатору 6 напряженйя в каждой точке 9 зондирования профилей 8, номера которых XIII, XV, XXI выбирают для линии l.по таблице, операции повторяют, последовательно перебирая положение питающих линий 2-21. По saвершению на изучаемой площади всех предусмотренных наблюдений строят кривые зондирования, откладывая на билогарифмическом бланке по оси ординат разносы ll установки, а по оси абсцисс — значение кажущегося удельного сопротивления p, вычисляемого по измеряемой величине 1Е у1 с учетом геометрии установки и специфики источника низкочастотного электрического поля. Для однородного полупространства в квазистационарном прибли- . жении величина электрического поля

Е рассматриваемой установки не зависит от частоты, если волновые процессы в питающих проводах не нарушают заметным образом их эквипотенциальности, в соответствии с теорией длинных линий условия, при которых соблюдается эквипотенциальноеть питающих проводов, а также максимально допустимые длины проводов для двух марок провода — ГСП-0,35 и

ГПМГ(, При выполи:енин условия эквит1отенциальности выражение для электрической компоненты Е> рассматриваемой установки может быть найдено иэ» вестными приемами. 1239671

J0 Р

Е

У

Y где Г ---- -„- х

2 ° 10 ((F) Ж(X-i) (1

Г .1У +х (Y*+x +x где Io — ток в питающей линии;

Lg †. длина линейного электрода

/ х=х/ь„, Y Y/L — безразмерные координаты точА ки наблюдения.

Величина I4 для реальных линий рассматриваемой установки определяет . ся выходным напряжением генератора

U и двумя последовательно включенными сопротивлениями: точечным гальва-. ническим (R ) и емкостным (Z() линейного электрода (Е©=1/N С Ьд» где . С вЂ” погонная емкость питающего проо вода; о — круговая частота; Ь) длина линейного электрода) . При этом выходное сопротивление питающей линии зависит только от величины сопротивления незаземленного электрода, так как переходное сопротивление то- 1 чечного гальванического заземления практически всегда в 5-10 раз меньше Z8. С учетом изложенного ожидаемую силу тока можно рассчитать по формуле о 2" 10 0 э Со ЬЙ ° (3 ) При соблюдении условий эквипотенциальности питающей линии величина кажущегося- удельного сопротивления установки ортогонального зондирования определяется по формуле

aU 3

P((= К т) — — — -- ) (4) »)М о где К вЂ” коэффициент установки, м;

Р „ - действующая длина приемной линии, м;

$ — поправочный коэффициент, учитывающий незаземленность приемной линии, отн. ед.

Для заземленных линий f» Ь)((, 1, для неэаземленной линии 2,„ =

= 0,5 L„» g > 1 (L — длина незаземленной приемной линии). Поправочный коэффициент определяют известным способом.

Формулу для геометрического коэффициента рассматриваемой установки можно найти известными приемами г

К= r+ (X-).„) (-(r + (Х-LA) + (Х-L„)

l (5)

Г +Х (г+Х. Х r+X+ (rr+X ) где X,r»L> выражены в метрах.

По результатам измерений и используя формулу (5) рассчиты-!

О вают значение кажущегося удельного электрического сопротивления P,(и затем строят кривые зондирования аналогично известной методике на постоянном токе. Сопоставляя наблюдаемые кривые зондирования с теоретически рассчитанными и сведенными в набор палеточными кривыми, проводят интерпретацию результатов наблюдений и определяют параметры исследуемой го-.

2р ризонтально †слоист среды.

Кривая 12 получена в зависимости от разноса питающей линии AB по предлагаемому способу (фиг.2), а кривые

13 и 14 — с помощью ортогональной ус25 тановки с неподвижной питающей линией и подвижными приемными линиями, перемещаемыми по одну (кривая 13) и дру гую (кривая 14) сторону от питающей линии.

Сопоставление кривых 12 — 14 показывает, что кривые 13 и 14 осложнены незакономерными флюктуациями, обуслов— ленными эффектом профилирования, в то время как кривая 12 лишена их.

35 В итоге геологическая эффективность интерпретации кривой 12 существенно выше.

Для той же точки зондирования, что и на фиг.2 приведены кривая зондиро40 ванин 15 (фиг.3), полученная с по- мощью установки ВЭЗ на постоянном токе, и кривая 16, полученная смещением вниз по оси ординат кривой 12 (фиг.2) до наилучшего совпадения с кривои 15.

Сравнение кривых 12 и 15 (фиг,3) свидетельствует об их практической идентичности, что подтверждает отсутствие искажений кривой 12 вследствие эффекта профилирования. Совпадение кривых 15 и 1б говорит об эквивалентности смещенных разносов ортого нальной установки разносам AB/2 установки вертикального электрического

55 зондирования.

Совпадающим точкам кривых отвечают разносы r, в 2,7 раза меньше разносов АВ/2. Отсюда можно сделать вывод

123967

Значение АО м для соответствующих Пр и питающих линий

Объем наблюдений, пог. км

Линия

Перемещающая питающая лиHpI HpV

HpIX HpXIII HpXVII HpXXI ния

200

1400

5 о большей глубинности способа ЭЗ по сравнению с известными, так как одни и те же результаты зондирования можно получить с помощью способа при разносах r, в 2,7 раза меньших разносов

АВ/2.

Геологическая эффективность предлагаемого способа повышается путем существенного снижения эффекта профилирования с помощью известного ме- 10 тода ВЭЗ на постоянном токе с четырехэлектродной симметричной установкой ANNB. По предлагаемому способу изменение расстояния между приемным и генераторным устройствами осущест- 35 вляется посредством перемещения генераторного устрЬйства — точечного и линейного электродов питающей линии. Для повышения производительности съемки и снижения трудозатрат при 20 подготовке и ликвидации питающей линии изменен порядок операций при исследовании методом ЭЗ всей изучаемой .площади. Вместо последовательного перебора разносов ЭЗ на каждой точ- 25 ке зондирования разносы изменяются одновременно для всех точек зондирования на изучаемой площади при каждом новом цикле наблюдений, начинающимся с изменения положенИя питающей ЗО линии. Кроме того, используются известные незаземленные приемные линии. и известная частично заземленная питающая линия с возбуждением на переменном токе. ДГ

Применение предлагаемого способа незаземленной приемной линии и незаземленного линейного питающего электрода, питаемого током низкой часто- @1 ты, позволяет выполнять ЭЗ в природ. ных условиях, неблагоприятных для устройства заземлений (в том числе зимой по снежно-ледовому покрову

1 б озер, болот и сельскохозяйственных угодий, недоступных для исследования в летний период), и обеспечивает повышение производительности труда в связи с упрощением операций по подготовке и ликвидации питающих линий и за счет воэможности одновременного испопьзования нескольких измерительных приборов.

Формула изобретения

Способ геозлектрозондирования с использованием взаимно перпендикулярных одного линейного питающего электрода и по крайней мере одной приемной линии, предусматривающий измерение разности потенциалов в приемной линии при пропускании тока в питаюшем электроде при заданном взаимном расположении приемной линии и питающего электрода, изменение этого расположения, измерение вновь разности потенциала для расчета по результатам наблюдений кажущегося удельноro электрическоro сопротивления, построение кривой этого параметра, сопоставляя которую с теоретическими кривыми зондирования определяют параметры исследуемого геоэлектрического разреза, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости к помехам, обусловленным изменением электрических свойств геоэлектрического разреза в горизонтальном направ. пении, при фиксированных положениях приемной линии повторяют измерения разности потенциалов в приемных линиях на всей площади измерения для изменяющихся положений питающего линейного электрода до получения данных„ достаточных для построения всех кривых зондирования на излучаемой площади.

1600 2000 2400 .6.!239671

Продолжение таблицы

Значение АО м для соответствующих Пр и питающих линий

Объем наблюдений, пог.

Линия

Пр

Перемещающая питающая линия!

lpIX ПрХШ llpXVII IlpXXI!

IpI IIpV

800

1400 10

600 1000

VII

300

VII

500

400 800

1Х

800

400

500

l 00 . 300

1000 !2

200 200

1000 600

300 100 500

Х11

800 8

Хl l l

800

400 400

500

IXV

300

2400 1000 600

XVI

100

2000

800

XVII I

19

1400! 000

2400 1000 1600

500 100

600 200

600 10

500 4

400 6

3g0 2

200 6 !

0О 2

1239671

1239671 И

1фЮ

Составитель Л.Воскобойников Техред Л.Олейник Корректор О.Луговая

Редактор Н.Рогулич

Заказ 3393/47 Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно."полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная, 4