EA020745B1

EA020745B1 - Электроразведочное устройство

Info

Publication number: EA020745B1
Application number: EA201200692A
Authority: EA
Inventors: Вадим Сергеевич Потылицын; Георгий Яковлевич Шайдуров
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2015-01-30
Also published as: EA201200692A1; RU2479858C1

Abstract

Изобретение относится к области электроразведки, в частности к методам вызванной поляризации, и может быть использовано для поиска полезных ископаемых в исследуемом геологическом разрезе на основе определения коэффициента вызванной поляризации. Задачей изобретения является увеличение чувствительности прибора по измеряемому коэффициенту ВП. Электроразведочное устройство содержит дифференциальный измеритель с тремя измерительными М, N и О неполяризующимися точечными электродами. Дифференциальный измеритель содержит первый и второй усилители низкой частоты (УНЧ), коммутатор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первое и второе оперативно запоминающие устройства (ОЗУ), блок вычисления дисперсии электрического потенциала ΔU, вычитающее устройство, управляемый аттенюатор, блок вычисления дисперсии разности электрических потенциалов, делитель, блок индикации и блок управления.

Description

Изобретение относится к области электроразведки, в частности к методам вызванной поляризации, и может быть использовано для поиска полезных ископаемых в исследуемом геологическом разрезе на основе определения коэффициента вызванной поляризации.

Известно корреляционное электроразведочное устройство [авт.св. 8И №842682, МПК О01У 3/08, опубл. 30.06.1981 г.], состоящее из двухкаскадного усилителя постоянного тока с преобразованием и усилителя постоянного тока, связанного непосредственно с управляющим входом блока умножения и через запоминающий и преобразующий блоки. Выход усилителя постоянного тока с преобразованием соединен со входом двухпорогового компаратора, выход которого связан со входом блока совпадения, который подключен к одному из выходов синхронизатора и времязадающему блоку. Другой выход синхронизатора соединен через блок коммутатора с ключами усредняющего блока, подключенного к индикатору. Времязадающий блок соединен с управляющим входом запоминающего блока, а синхронизатор с преобразующим блоком.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является дифференциальный метод вызванной поляризации ВП (Шайдуров Г.Я., Козлов Ю.Н., Маркушин Я.В. Дифференциальный метод извлечения информации о потенциалах ВП из естественного электромагнитного поля Земли (ЕЭМПЗ) В: Геофизическая аппаратура № 97, Красноярск, Недра, 1991, с. 35-41), в котором используется дифференциальный измеритель с тремя неполяризующимися точечными электродами. Три измерительных М, N и О неполяризующихся точечных электрода двухканального дифференциального измерителя, последовательно расставленные на оси профиля через равные интервалы, образуют трехэлектродную измерительную линию ΜΟΝ, ориентированную поперек предполагаемого простирания искомого рудного тела, а обработке подлежат случайные сигналы χ(ΐ) и у(1), снимаемые соответственно с линий МО и ΟΝ.

Геологический разрез возбуждается внешним шумовым полем ЕЭМПЗ (естественное электромагнитное поле Земли) напряженностью Ε(ΐ), падающим параллельно границе раздела. Представим наблюдаемую реализацию сигналов на выборочной частоте ω₁ соответственно с выхода линий ОМ и ΟΝ в виде χ(ί)=υ_ιΙ1χ5Ϊη(ω;ΐ+φ_κ); (1) у0)=и_п1у5т(со1+(р_у), (2) где амплитуды и_тх, и_ту и фазы р_х, <р_у являются нестационарными случайными величинами.

Без учета пространственной нестационарности между χ(ΐ) и у(1) имеется детерминированная связь, определяемая электромагнитными параметрами исследуемого геологического разреза, так что и_тх и и_тувозникает преимущественно за счет его кажущегося сопротивления, а разность фаз Δρ= р_х-р_у - за счет потенциала ВП (вызванная поляризация).

Учитывая, что наиболее точными являются компенсационные методы измерений, и допуская, что удалось скомпенсировать разность амплитуд ~^’«у а Δφ/φχ<<1, можно получить средний относительный квадрат разности уравнений (1) и (2) в приближенном виде:

а для конечного числа η спектральных составляющих:

Таким образом, алгоритм (4), реализуемый путем измерения суммы квадратов спектральных выборок нормированной разности наблюдаемых сигналов х(1) и у(1), позволяет определять среднее приращение разности фаз Δφ₁ ², возникающей за счет неоднородности поляризуемости геологического разреза под линиями МО и ΟΝ при движении вдоль профиля наблюдений. В этом случае изменение спектрального состава поля ЕЭМПЗ во времени отразится лишь на абсолютном значении разности Δϋ;. Нормированное же значение [формула (4)] с учетом избыточности измеряемых спектральных составляющих будет более устойчивым.

Общим недостатком известных технических решений является низкая чувствительность из-за нестационарности ЕЭМПЗ и, как следствие этого, достаточный разброс показаний параметров вызванной поляризации.

Задачей изобретения является увеличение чувствительности прибора по измеряемому коэффициенту ВП.

Задача решается тем, что в заявляемом электроразведочном устройстве, содержащем дифференциальный измеритель с тремя измерительными неполяризующимися точечными электродами, согласно изобретению дифференциальный измеритель содержит первый и второй усилители низкой частоты (УНЧ), неинвертирующие входы которых подключены соответственно к измерительным М и N неполяризующимся точечным электродам, инвертирующие входы первого и второго УНЧ объединены и подключены к измерительному Ο неполяризующемуся точечному электроду, а выходы первого и второго

- 1 020745

УНЧ соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами коммутатора, выход которого соединен с сигнальным входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), первое оперативно запоминающее устройство (ОЗУ), сигнальный вход которого соединен с первым выходом двухканального АЦП, первый выход первого ОЗУ соединен с входом блока вычисления дисперсии электрического потенциала Δυ_Μ0, а второй выход первого ОЗУ соединен с первым входом вычитающего устройства, второе ОЗУ, сигнальный вход которого соединен со вторым выходом двухканального АЦП, управляемый аттенюатор, первый вход которого соединен с выходом второго ОЗУ, а выход управляемого аттенюатора соединен со вторым входом вычитающего устройства, блок вычисления дисперсии разности электрических потенциалов, вход которого соединен с выходом вычитающего устройства, второй выход блока вычисления дисперсии разности электрических потенциалов соединен со вторым входом управляемого аттенюатора, делитель, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления дисперсии электрического потенциала Δυ_Μ0, а второй вход делителя соединен с первым выходом блока вычисления дисперсии разности электрических потенциалов, и блок индикации, вход которого соединен с выходом делителя, а также блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход блока управления соединен с управляющим входом АЦП, а третий и четвертый выходы блока управления соединены с управляющими входами первого и второго ОЗУ соответственно.

На чертеже представлена блок-схема заявленного электроразведочного устройства.

Электроразведочное устройство содержит дифференциальный измеритель с тремя измерительными М, N и О неполяризующимися точечными электродами. Дифференциальный измеритель содержит первый 1! и второй 1₂ усилители низкой частоты (УНЧ), коммутатор 2, аналого-цифрового преобразователь (АЦП) 3, первое 4₁ и второе 4₂ оперативно запоминающие устройства (ОЗУ), блок 5 вычисления дисперсии электрического потенциала Δυ_Μ0, вычитающее устройство 6, управляемый аттенюатор 7, блок 8 вычисления дисперсии разности электрических потенциалов, делитель 9, блок индикации 10 и блок управления 11. Неинвертирующий вход первого 11 УНЧ подключен к измерительному М неполяризующемуся точечному электроду, а неивертирующий вход второго 1₂ УНЧ подключен к измерительному N точечному электроду. Инвертирующие входы первого 1ι и второго 1₂ УНЧ объединены и подключены к измерительному О неполяризующемуся точечному электроду. Выходы первого 1ι и второго 1₂ УНЧ соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами коммутатора 2, выход которого соединен с сигнальным входом АЦП 3. Сигнальный вход первого 4₁ ОЗУ соединен с первым выходом АЦП 3. Первый выход первого 41 ОЗУ соединен с входом блока 5 вычисления дисперсии электрического потенциала Δυ_Μ0, а второй выход первого 4₁ ОЗУ соединен с первым входом вычитающего устройства 6. Сигнальный вход второго 4₂ ОЗУ соединен со вторым выходом АЦП 3. Первый вход управляемого аттенюатора 7 соединен с выходом второго 4₂ ОЗУ, а выход управляемого аттенюатора 7 соединен со вторым входом вычитающего устройства 6. Вход блока 8 вычисления дисперсии разности электрических потенциалов соединен с выходом вычитающего устройства 6. Второй выход блока 8 вычисления дисперсии разности электрических потенциалов соединен со вторым входом управляемого аттенюатора 7. Первый вход делителя 9 соединен с выходом блока 5 вычисления дисперсии электрического потенциала Δυ_Μ0, а второй вход делителя 9 соединен с первым выходом блока 8. Вход блока индикации 10 соединен с выходом делителя 9. Первый выход блока управления 11 соединен с управляющим входом коммутатора 2, второй выход блока управления 11 соединен с управляющим входом АЦП 3, а третий и четвертый выходы блока управления 11 соединены с управляющими входами первого 41 и второго 42 ОЗУ соответственно.

Электроразведочное устройство работает следующим образом.

Геологический разрез возбуждается внешним шумовым полем ЕЭМПЗ напряженностью Ε(ΐ), падающим параллельно границе раздела.

Три измерительных М, N и О неполяризующихся точечных электрода дифференциального измерителя, последовательно расставленные на оси профиля через равные интервалы, образуют трехэлектродную измерительную линию Μ0Ν, ориентированную поперек исследуемого геологического разреза. Δυ_Μ0 и Δυ_0Ν, обусловленные протеканием теллурических токов в исследуемом геологическом разрезе, снимаются соответственно с линий МО и 0Ν. Сигналы Δυ_Μ0 и Δυ_0Ν усиливаются в первом 1₁ и втором 1₂ УНЧ соответственно.

Подключение измерительного О неполяризующегося точечного электрода к инвертирующим входам первого 1₁ и второго 1₂ УНЧ, позволяет снизить влияние синхронной помехи, в частности промышленной помехи 50 Гц.

По управляющему сигналу блока управления 11 коммутация линий МО и 0Ν осуществляется посредством коммутатора 2 с частотой переключения (.=2/Г,, где Г, - частота дискретизации электрического потенциала.

С выхода первого 1₁ УНЧ усиленный электрический потенциал Δυ_Μ0 через коммутатор 2 поступает на вход АЦП 3. Отсчет усиленного электрического потенциала Δυ_Μ0ι записывается в память первого 4!

ОЗУ. Затем происходит коммутация линий, и отсчет усиленного электрического потенциала Δυ_0Νι запи_ п сывается в память второго 4₂ ОЗУ. По истечению интервала измерения & η отсчетов электрических

- 2 020745 потенциалов Δυ_ΜΟι и Δυ_ΟΝι извлекаются из памяти первого 4! и второго 4₂ ОЗУ соответственно.

С выхода первого 4! ОЗУ η отсчетов электрических потенциалов Δυ_ΜΟι поступают на вход блока 5 _σ 2 вычисления дисперсии электрического потенциала Δυ_Μ0, где вычисляется значение дисперсии .

Одновременно η отсчетов электрических потенциалов Δυ_ΜΟι поступают на первый вход вычитающего устройства 6. С выхода второго 4₂ ОЗУ η отсчетов электрических потенциалов Δυ_0Νι поступают на первый вход управляемого аттенюатора 7, где умножаются на управляемый коэффициент К. Полученные отсчеты ΚΔυ_ΟΝι поступают на второй вход вычитающего устройства 6, где вычисляется разность электрических потенциалов Δυ_ΜΟι-ΚΔυ_ΟΝι. Разность электрических потенциалов Δυ_ΜΟι-ΚΔυ_ΟΝι поступает на вход блока 8 вычисления дисперсии разности электрических потенциалов, где вычисляется значение σ² σ² дисперсии Полученные величины дисперсий ^Δί'^ιΛ И поступают на первый и второй входы делителя 9 соответственно, где вычисляется значение коэффициента ВП по формуле (5)

где η - количество отсчетов сигнала.

Для того, чтобы минимизировать разность между Δυ_ΜΟι и ΚΔυ_ΟΝι по амплитуде, обусловленную нестационарностью ЕЭМПЗ, и как следствие, разбросом сигналов Δυ_ΜΟ и Δυ_ΟΝ, снимаемых с линий МО и ΟΝ соответственно, посредством управляемого аттенюатора 7, на второй вход которого поступает значение дисперсии разности электрических потенциалов подбирают значение управляемого коэффициента К из условия:

В результате данной подборки коэффициента Κ в отсутствие рудного тела в исследуемом геологическом разрезе на входе блока индикации 10 полученное значение коэффициента ВП приблизительно равно нулю (ц_ВП«0). В противном же случае о наличии рудного тела в исследуемом геологическом разрезе судят по ненулевому значению коэффициента ВП (ц_ВП+0).

Использование данного прибора позволяет достичь чувствительность по коэффициенту ВП порядка 1%, по сравнению с чувствительностью по коэффициенту ВП прототипа порядка 10-30%.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Электроразведочное устройство, содержащее дифференциальный измеритель с тремя измерительными неполяризующимися точечными электродами, отличающееся тем, что дифференциальный измеритель содержит первый и второй усилители низкой частоты (УНЧ), неинвертирующие входы которых подключены соответственно к измерительным М и Ν неполяризующимся точечным электродам, инвертирующие входы первого и второго УНЧ объединены и подключены к измерительному О неполяризующемуся точечному электроду, а выходы первого и второго УНЧ соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами коммутатора, выход которого соединен с сигнальным входом аналогоцифрового преобразователя (АЦП), первое оперативно запоминающее устройство (ОЗУ), сигнальный вход которого соединен с первым выходом двухканального АЦП, первый выход первого ОЗУ соединен с входом блока вычисления дисперсии электрического потенциала Δυ_ΜΟ, а второй выход первого ОЗУ соединен с первым входом вычитающего устройства, второе ОЗУ, сигнальный вход которого соединен со вторым выходом двухканального АЦП, управляемый аттенюатор, первый вход которого соединен с выходом второго ОЗУ, а выход управляемого аттенюатора соединен со вторым входом вычитающего устройства, блок вычисления дисперсии разности электрических потенциалов, вход которого соединен с выходом вычитающего устройства, второй выход блока вычисления дисперсии разности электрических потенциалов соединен со вторым входом управляемого аттенюатора, делитель, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления дисперсии электрического потенциала Δυ_ΜΟ, а второй вход делителя соединен с первым выходом блока вычисления дисперсии разности электрических потенциалов, и блок индикации, вход которого соединен с выходом делителя, а также блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход блока управления соединен с управляющим входом АЦП, а третий и четвертый выходы блока управления соединены с управляющими входами первого и второго ОЗУ соответственно.