RU1835939C - Process of geological prospecting - Google Patents

Process of geological prospecting Download PDF

Info

Publication number
RU1835939C
RU1835939C SU5002105A RU1835939C RU 1835939 C RU1835939 C RU 1835939C SU 5002105 A SU5002105 A SU 5002105A RU 1835939 C RU1835939 C RU 1835939C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
geoelectric
section
properties
elements
iii
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.П. Бубнов
А.С. Кашик
Н.И. Рыхлинский
Original Assignee
Центральная геофизическая экспедиция Миннефтегазпрома
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Центральная геофизическая экспедиция Миннефтегазпрома filed Critical Центральная геофизическая экспедиция Миннефтегазпрома
Priority to SU5002105 priority Critical patent/RU1835939C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1835939C publication Critical patent/RU1835939C/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: electric prospecting. SUBSTANCE: process consists in excitation of pulses of current in geological section with the use of grounded perpendicular electric lines and in measurement of first and second differences of potentials with the aid of system of grounded dipole and quadrupole plants. Tensor characteristic of conductance is found by measured differences. Change of geoelectrical properties of geological section is judged by changes of elements of tensor characteristic in time. EFFECT: expanded operational use, prediction of earthquakes. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электроразведке и может быть применено при исследовании изменения электропроводности во времени в стационарных пунктах наблюдений, в частности для прогноза землетрясения, контроля за экологической обстановкой и др. The invention relates to electrical exploration and can be applied in the study of changes in electrical conductivity over time at stationary observation points, in particular for earthquake prediction, environmental monitoring, etc.

Целью изобретения является повышение точности определения изменения геоэлектрических свойств разреза во времени путем измерения компонент электрического поля, их пространственных производных и формирования интерпретационных алгоритмов, защищенных от действия локальных приповерхностных неоднородностей. The aim of the invention is to improve the accuracy of determining changes in the geoelectric properties of the section over time by measuring the components of the electric field, their spatial derivatives and the formation of interpretation algorithms protected from local near-surface inhomogeneities.

Поставленная цель достигается тем, что геоэлектрический разрез последовательно возбуждается разнонаправленными электрическими линиями. В линию подается периодический сигнал тока. В пунктах наблюдения перпендикулярными установками измеряют первую и вторую разности потенциалов или их отношения. По измеренным величинам определяют элементы матрицы тензорной характеристики электропроводности. Изменение этих элементов во времени и пространстве характеризует изменение геоэлектрических свойств. The goal is achieved in that the geoelectric section is sequentially excited by multidirectional electric lines. A periodic current signal is applied to the line. In observation points perpendicular installations measure the first and second potential differences or their relations. The measured values determine the elements of the matrix tensor characteristics of electrical conductivity. A change in these elements in time and space characterizes a change in geoelectric properties.

Сущность способа заключается в следующем. В трехмерных разрезах пространственные разности потенциала связаны линейными уравнениями вида:
Δ2Ux x(I, II, III) txx x ΔUx + txy xΔ Uy + txz x ΔUz
Δ2Uy x(I, II, III) tyx x ΔUx + tyy x ΔUy + tyz x ΔUz
Δ2Uz x(I, II, III) tzx z ΔUx + tzy x ΔUy + tzz x ΔUz
Δ2Ux y(I, II, III) txx y ΔUx + txy yΔ Uy + txz y ΔUz
Δ2Uy y(I, II, III) tyx y ΔUx + tyy y ΔUy + tyz y ΔUz
Δ2Uz y(I, II, III) tzx y ΔUx + tzy y ΔUy + tzz y ΔUz
Δ2Ux z(I, II, III) txx z ΔUx + txy z ΔUy + txz z ΔUz
Δ2Uy z(I, II, III) tyx z ΔUy + tyy z ΔUy + tyz z ΔUz
Δ2Uz z(I, II, III) tzz yΔUz + tzy z ΔUy + tzz zΔUz, (1) где txx(yx, zx) x(y, z) коэффициенты, характеризующие трехмерный геоэлектрический разрез;
I, II, III линейно-независимые направления, в которых возбуждается разрез;
Δ Ux, Δ Uy, Δ Yz первые пространственные разности потенциалов в направлениях x(y, z);
Δ2Ux(y, x) x(y, z) вторые пространственные разности потенциалов в направлении x(y, z).
The essence of the method is as follows. In three-dimensional sections, the spatial differences of the potential are connected by linear equations of the form:
Δ 2 U x x (I, II, III) t xx x ΔU x + t xy x Δ U y + t xz x ΔU z
Δ 2 U y x (I, II, III) t yx x ΔU x + t yy x ΔU y + t yz x ΔU z
Δ 2 U z x (I, II, III) t zx z ΔU x + t zy x ΔU y + t zz x ΔU z
Δ 2 U x y (I, II, III) t xx y ΔU x + t xy y Δ U y + t xz y ΔU z
Δ 2 U y y (I, II, III) t yx y ΔU x + t yy y ΔU y + t yz y ΔU z
Δ 2 U z y (I, II, III) t zx y ΔU x + t zy y ΔU y + t zz y ΔU z
Δ 2 U x z (I, II, III) t xx z ΔU x + t xy z ΔU y + t xz z ΔU z
Δ 2 U y z (I, II, III) t yx z ΔU y + t yy z ΔU y + t yz z ΔU z
Δ 2 U z z (I, II, III) t zz y ΔU z + t zy z ΔU y + t zz z ΔU z , (1) where t xx (yx, zx) x (y, z) are the coefficients characterizing three-dimensional geoelectric section;
I, II, III linearly independent directions in which the incision is excited;
Δ U x , Δ U y , Δ Y z the first spatial potential differences in the directions x (y, z);
Δ 2 U x (y, x) x (y, z) are the second spatial potential differences in the x (y, z) direction.

Элементы t зависят от геоэлектрических свойств разреза, местонахождения точки наблюдения и типа источника возбуждения. Они не зависят от интенсивности и поляризации источника. Elements t depend on the geoelectric properties of the section, the location of the observation point, and the type of excitation source. They are independent of the intensity and polarization of the source.

На поверхности земли, где Uz 0, система (1) упрощается:
Δ2Ux x(I, II) txx x ΔUx + txy x ΔUy
Δ2Uy x(I, II) tyx x ΔUx + tyy x ΔUy (2)
Δ2Ux y(I, II) txx x ΔUx + txy y ΔUy
Δ2Uy y(I, II) tyx y ΔUx + tyy y Δ Uy.
On the surface of the earth, where U z 0, system (1) is simplified:
Δ 2 U x x (I, II) t xx x ΔU x + t xy x ΔU y
Δ 2 U y x (I, II) t yx x ΔU x + t yy x ΔU y (2)
Δ 2 U x y (I, II) t xx x ΔU x + t xy y ΔU y
Δ 2 U y y (I, II) t yx y ΔU x + t yy y Δ U y .

Коэффициенты t характеризуют трехмерный геоэлектрический разрез и обладают следующим свойствами. Coefficients t characterize a three-dimensional geoelectric section and have the following properties.

1. Защищены от действия локальных приповерхностных неоднородностей, возникающих вблизи возбуждающей и измерительной установок. 1. Protected from the action of local near-surface inhomogeneities arising near the exciting and measuring installations.

2. Позволяют судить о направлении максимального изменения свойства разреза в каждом пункте измерения. 2. Allow to judge the direction of the maximum change in the properties of the section at each measurement point.

На фиг. 1 сравнивается устойчивость определения традиционных параметров Ех и Еу и дифференциально-нормированных па- раметров

Figure 00000001
/Ex;
Figure 00000002
/Ey
txx x; tyx y; tyy y. Разрез состоит из полупространства, содержащего сферу повышенного сопротивления. Моделируется профилирование установкой меньшего радиуса сферы. Модель возбуждается заземленным диполем постоянного тока, азимуты которого 0,30 и 60о. Графики компонент электрического поля существенно зависят от поляризации источника. Гораздо более устойчивы графики отношений пространственной производной поля к напряженности. Не зависимы от поляризации источника элементы дифференциальной матрицы. В такой модели изменение поляризации возбуждающего тока может происходить из-за возникновения неоднородности вблизи источника. Неоднородность исказит значения Е и Δ Е/Е, но не действует на t.In FIG. 1 compares the stability of the determination of traditional parameters E x and E y and differentially-normalized parameters
Figure 00000001
/ E x ;
Figure 00000002
/ E y
t xx x ; t yx y ; t yy y . The section consists of a half-space containing a sphere of increased resistance. Profiling is simulated by installing a smaller sphere radius. The model is excited by a grounded DC dipole, the azimuths of which are 0.30 and 60 ° . The graphs of the components of the electric field substantially depend on the polarization of the source. The graphs of the relations of the spatial derivative of the field to tension are much more stable. The elements of the differential matrix are independent of the source polarization. In such a model, a change in the polarization of the exciting current can occur due to the appearance of inhomogeneity near the source. Inhomogeneity will distort the values of E and Δ E / E, but does not affect t.

На фиг. 2 показано, как с помощью круговых диаграмм дифференциально-нормированной характеристики можно определить градиенты неоднородности трехмерного геоэлектрического разреза. Двухслойная проводящая модель содержит выступ высокоомного основания, осложненный проводящим каналом. Модель возбуждается двумя перпендикулярными заземленными диполями, расположенными на поверхности и генерирующими синусоидальные импульсы тока с частотой 0,25 Гц. Не закрашены диаграммы, полученные из поверхности одномерного двухслойного разреза. Это окружности: свойства разреза одинаковы во всех горизонтальных направлениях. Радиус окружностей уменьшается с удалением от источника возбуждения. Закрашены диаграммы на поверхности трехмерного разреза. Направление максимальных осей указывает на направление максимальной неоднородности. Площадь диаграмм уменьшается при уменьшении неоднородности. В стороне от неоднородности диаграммы для одномерной и трехмерной модели совпадают. In FIG. Figure 2 shows how, using pie charts of a differential-normalized characteristic, one can determine the inhomogeneity gradients of a three-dimensional geoelectric section. The two-layer conductive model contains a protrusion of a high-resistance base, complicated by a conductive channel. The model is excited by two perpendicular grounded dipoles located on the surface and generating sinusoidal current pulses with a frequency of 0.25 Hz. The diagrams obtained from the surface of a one-dimensional two-layer section are not filled over. These are circles: the properties of the section are the same in all horizontal directions. The radius of the circles decreases with distance from the source of excitation. Charts are painted on the surface of a three-dimensional section. The direction of the maximum axes indicates the direction of maximum heterogeneity. The area of the diagrams decreases with a decrease in heterogeneity. Aside from the heterogeneity, the diagrams for the one-dimensional and three-dimensional models coincide.

На фиг.3 показана схема датчиков возбуждения и приема сигналов на поверхности Земли. Возбуждение осуществляется последовательно перпендикулярными электрическими линиями I-I и II-II. Регистрация сигнала производится девятиэлектродной измерительной установкой. Например, для того чтобы воспользоваться системой (2) необходимо сигнал Δ Ux снять с электродов 4 и 6; сигнал Δ Uy с электродов 2 и 8; сигнал Δ2Ux с электродов 4-6; сигнал Δ2Uy с электродов 1, 7, 3 и 9.Figure 3 shows a diagram of the sensors for the excitation and reception of signals on the surface of the Earth. Excitation is carried out sequentially by perpendicular electric lines II and II-II. The signal is recorded by a nine-electrode measuring device. For example, in order to use system (2), it is necessary to remove the signal Δ U x from electrodes 4 and 6; a signal Δ U y from electrodes 2 and 8; signal Δ 2 U x from electrodes 4-6; the signal Δ 2 U y from the electrodes 1, 7, 3 and 9.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Для практического определения коэффициентов, например, системы (2) необходимо при двух линейно независимых положениях источника (положения I, II), измерить первые и вторые пространственные разности потенциалов и определить коэффициенты t. For the practical determination of the coefficients, for example, of system (2), it is necessary for two linearly independent positions of the source (positions I, II) to measure the first and second spatial potential differences and determine the coefficients t.

Например,
t x x x

Figure 00000003
Figure 00000004

Возбуждение разреза осуществляется перпендикулярными заземленными электрическими линиями АВ размером 1-2 км. Токовые импульсы генерируются используемыми при стационарных работах источниками периодических сигналов силой в несколько сотен ампер. Используются три частоты возбуждения ω12= 0,1ω13=0,1ω2 такие, что ω1 в данных геоэлектрических условиях обеспечивает изучение разреза на глубину в 2-3 км.For example,
t x x x
Figure 00000003
Figure 00000004

The section is excited by perpendicular grounded electric lines AB 1-2 km in size. Current pulses are generated by sources of periodic signals with a power of several hundred amperes used in stationary work. Three excitation frequencies are used: ω 1 ; ω 2 = 0,1ω 1 ; ω 3 = 0,1ω 2 such that ω 1 under given geoelectric conditions provides a study of the section to a depth of 2-3 km

Выполняются площадные измерения. Последовательно от каждой из возбуждающих линий регистрируются сигналы ΔUx, ΔUy, Δ2Ux, Δ2Uy.Areal measurements are performed. Sequentially from each of the exciting lines are recorded signals ΔU x , ΔU y , Δ 2 U x , Δ 2 U y .

Стационарные пункты наблюдений располагаются с учетом геосейсмических особенностей района исследования. Измерения выполняются 4-6 раз в сутки. Stationary observation points are located taking into account the geoseismic features of the study area. Measurements are performed 4-6 times a day.

Объектом изучения данным способом являются аномальные изменения во времени элементов тензорной характеристики электропроводности, которые могут быть вызваны, в частности, изменением напряжений горных пород, предшествующим землетрясению; изменением экологической обстановки при закачке промышленных отходов; извлечением полезных ископаемых при эксплуатации месторождений и др. The object of study by this method is the anomalous changes in time of the elements of the tensor characteristics of electrical conductivity, which can be caused, in particular, by changes in rock stresses preceding an earthquake; environmental changes during the injection of industrial waste; mineral extraction during the exploitation of deposits, etc.

Интерпретационным параметром являются аномальные (на 10 и более) изменения во времени и пространстве коэффициентов t, полярных диаграмм этих коэффициентов и их частотных или пространственных трансформаций. The interpretation parameter is anomalous (by 10 or more) changes in time and space of the coefficients t, polar diagrams of these coefficients and their frequency or spatial transformations.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа по сравнению с известными заключаются в том, что повышение точности определения изменений геоэлектрических свойств разреза приведет к существенному уменьшению негативных последствий геодинамических процессов и экологического загрязнения. The technical and economic advantages of the proposed method compared to the known ones are that increasing the accuracy of determining changes in the geoelectric properties of the section will significantly reduce the negative consequences of geodynamic processes and environmental pollution.

Claims (1)

СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, включающий возбуждение заземленной электрической линией периодически разночастотных импульсов тока, измерение на площади в стационарных пунктах первой разности потенциалов электрического поля, по которой судят о свойствах разреза, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения изменения геоэлектрических свойств разреза во времени, дополнительно возбуждают импульсы тока в линейно независимых направлениях, в указанных направлениях дополнительно измеряют первые и вторые разности потенциала электрического поля, по измеренным разностям определяют элементы матрицы тензора геоэлектрических свойств разреза, исходя из системы уравнений:
Figure 00000005

Figure 00000006

Figure 00000007

Figure 00000008

Figure 00000009

Figure 00000010

Figure 00000011

Figure 00000012

Figure 00000013

где Δ2v x(y,z) x(y,z) (I,II,III) конечные разности потенциала при линейно независимых положениях I, II, III,
t x(y,z) xx(yx, zx) коэффициент, характеризующий трехмерный геоэлектрический разряд,
строят полярные диаграммы этих элементов, а о геоэлектрических свойствах разреза судят по аномальным отклонениям во времени и пространстве элементов матрицы Z и полярных диаграмм.
METHOD OF GEOELECTRIC EXPLORATION, including excitation of periodically different frequency pulses of current by a grounded electric line, measurement of the first difference in electric field potentials on the area at stationary points, by which the properties of the section are judged, characterized in that, in order to improve the accuracy of determining the change in the geoelectric properties of the section over time, additionally excite current pulses in linearly independent directions, in the indicated directions the first and second potential differences are additionally measured electric field, the measured differences determine the matrix elements of the tensor of geoelectric properties of the section, based on the system of equations:
Figure 00000005

Figure 00000006

Figure 00000007

Figure 00000008

Figure 00000009

Figure 00000010

Figure 00000011

Figure 00000012

Figure 00000013

where Δ 2 v x (y, z) x (y, z) (I, II, III) finite potential differences for linearly independent positions I, II, III,
t x (y, z) xx (yx, zx) coefficient characterizing a three-dimensional geoelectric discharge,
construct polar diagrams of these elements, and the geoelectric properties of the section are judged by anomalous deviations in time and space of the elements of the matrix Z and polar diagrams.
SU5002105 1991-07-25 1991-07-25 Process of geological prospecting RU1835939C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5002105 RU1835939C (en) 1991-07-25 1991-07-25 Process of geological prospecting

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5002105 RU1835939C (en) 1991-07-25 1991-07-25 Process of geological prospecting

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1835939C true RU1835939C (en) 1995-06-27

Family

ID=30442109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5002105 RU1835939C (en) 1991-07-25 1991-07-25 Process of geological prospecting

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1835939C (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2469358C1 (en) * 2011-08-11 2012-12-10 Лев Григорьевич Голубчиков System for monitoring local surface earthquake precursors

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1287079, кл. G 01V 3/06, 1985. *
Авторское свидетельство СССР N 851304, кл. G 01V 3/02, 1979. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2469358C1 (en) * 2011-08-11 2012-12-10 Лев Григорьевич Голубчиков System for monitoring local surface earthquake precursors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Aizebeokhai 2D and 3D geoelectrical resistivity imaging: Theory and field design
Sørensen Pulled array continuous electrical profiling
RU2284555C1 (en) Method of naval geological survey based onto focusing of electric current (versions)
CN103995301A (en) Method and device for evaluating total organic carbon content in shale gas reservoir
Mehanee et al. A rapid technique for estimating the depth and width of a two-dimensional plate from self-potential data
JI et al. A study on solution of transient electromagnetic response during transmitting current turn‐off in the ATTEM system
RU2236028C1 (en) Method for marine geoelectrical exploration (alternatives)
Garré et al. Geophysical methods for soil applications
RU1835939C (en) Process of geological prospecting
RU2594112C2 (en) System for exploration of oil and gas in complex-structure areas with developed salt-dome tectonics with mapping of roof of salt and subsalt deposits and computer-process system therefor
Murali et al. Comparison of anomalous effects determined using telluric fields and time domain IP technique (test results)
Bataleva Processing, analysis and interpretation of time-frequency series for magnetotelluric monitoring
RU2235347C1 (en) Method for geoelectrosurveying (variants)
Troiano et al. Application of principal component analysis to geo-electrical recordings
RU2229735C1 (en) Process of electric logging of cased well
RU2568986C1 (en) Method of geological monitoring
RU2231089C1 (en) Process of geoelectric prospecting
LUO et al. Feasibility of natural source induced polarization
RU2721475C1 (en) Method for direct search for hydrocarbons using geoelectrics
RU2351958C1 (en) Method of sea geo-electro-survey with electrical focusing (versions)
RU2657366C2 (en) Method for search for offshore hydrocarbon deposits
RU2279106C1 (en) Method for geo-electro-surveying with focusing of electric current (variants)
Maniak et al. Apparatus for the Measurement of Electromagnetic Activity of Landslides
Rizzo et al. Deep geophysical investigation in urban area: Ferrara city example
SU1233071A1 (en) Method of geoelectroprospecting

Legal Events

Date Code Title Description
REG Reference to a code of a succession state

Ref country code: RU

Ref legal event code: MM4A

Effective date: 20100726