RU2340918C2 - Geo-electrical prospecting method - Google Patents

Geo-electrical prospecting method Download PDF

Info

Publication number
RU2340918C2
RU2340918C2 RU2007100652/28A RU2007100652A RU2340918C2 RU 2340918 C2 RU2340918 C2 RU 2340918C2 RU 2007100652/28 A RU2007100652/28 A RU 2007100652/28A RU 2007100652 A RU2007100652 A RU 2007100652A RU 2340918 C2 RU2340918 C2 RU 2340918C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
receiving
electrical resistance
supply ground
determined
measured
Prior art date
Application number
RU2007100652/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007100652A (en
Inventor
Руслан Васильевич Улитин (RU)
Руслан Васильевич Улитин
Ольга Ивановна Федорова (RU)
Ольга Ивановна Федорова
Владимир Павлович Бакаев (RU)
Владимир Павлович Бакаев
Original Assignee
Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук (РАН)
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 Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук (РАН) filed Critical Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук (РАН)
Priority to RU2007100652/28A priority Critical patent/RU2340918C2/en
Publication of RU2007100652A publication Critical patent/RU2007100652A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2340918C2 publication Critical patent/RU2340918C2/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/30—Assessment of water resources

Abstract

FIELD: physics; measurements.
SUBSTANCE: present invention pertains to electrical prospecting using an electrical resistance technique. The invention can be used chiefly, for detecting tectonically crushed, water permeable rocks, detection of ore-bearing objects, covered by loose formations, studying the spread of industrially contaminated underground water in the geological environment etc. One supply ground connection is put at infinity. In a well, several supply ground connections are arranged at a given distance from each other. These connections are successively connected to a current source. For each connection, the potential drop between receiving ground connections are measured using a measurement grid. The apparent electrical resistance values are determined from the potential drop values. Isolines for electrical resistance for all depths where the supply ground connections are drawn up. Presence and position of geoelectric irregularities is determined from the layout of the isolines. Within the boundaries of the detected irregular regions, one of the receiving ground connections is moved around the other. The potential drop between them is measured. In the direction of the receiving line, at maximum voltage value, the spread of linear-stretched irregularities or the position of local objects with increased electroconductivity can be determined.
EFFECT: increased efficiency of detecting irregularities in the geological environment.
2 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электрической разведке по методу электросопротивления и позволяет повысить эффективность изучения верхней части геологического разреза, выявления локальных неоднородностей в коренных породах.The present invention relates to electrical exploration by the method of electrical resistance and can improve the efficiency of the study of the upper part of the geological section, the identification of local heterogeneities in bedrocks.

Область преимущественного применения предлагаемого способа: выявление тектонически раздробленных, водопроницаемых пород; обнаружение рудоносных объектов, перекрытых рыхлыми образованиями; изучение распространения в геологической среде техногенно загрязненных подземных вод и др.The area of primary application of the proposed method: identification of tectonically fragmented, permeable rocks; detection of ore-bearing objects covered by loose formations; study of the distribution in the geological environment of technologically polluted groundwater, etc.

Известен метод заряда, предназначенный для доразведки рудных месторождений, в котором одно питающее заземление относится в практическую бесконечность, другое помещается в рудное подсечение, вскрытое скважиной, а на земной поверхности по системе профилей прослеживаются линии равных потенциалов, либо изучается распределение потенциала либо его градиент. По конфигурации плана линий равных значений, либо по изменению по профилям значений потенциала либо его градиента судят о распространении на обследуемой площади рудоносной зоны [1].There is a known charging method designed for additional exploration of ore deposits, in which one supply ground is at practical infinity, the other is placed in the ore cut, opened by the well, and lines of equal potentials are traced on the earth's surface using a profile system, or the distribution of the potential or its gradient is studied. By the configuration of the plan of lines of equal values, or by the change in the profiles of the values of the potential or its gradient, the distribution of the ore-bearing zone on the examined area is judged [1].

Известный способ имеет существенные недостатки: во-первых, полученные результаты зависят от изменения мощности и электрического сопротивления перекрывающих рыхлых образований, во-вторых, экспериментальные графики потенциала или его градиента сопоставляются с теоретическими, рассчитанными для однородной среды, хотя геологическая среда неоднородна как в горизонтальном, так и вертикальном направлении [2].The known method has significant drawbacks: firstly, the obtained results depend on changes in the power and electrical resistance of the overlapping loose formations, and secondly, the experimental graphs of the potential or its gradient are compared with the theoretical ones calculated for a homogeneous medium, although the geological environment is inhomogeneous as in the horizontal, and vertical direction [2].

Известен способ мелкомасштабного заряда, предназначенный для обследования крупных рудных полей и выделения в их пределах отдельных рудных объектов. Как в методе заряда, одно питающее заземление относится в практическую бесконечность, а второе устраивается в рудном подсечении, вскрытом скважиной. Поскольку планшеты работ методом мелкомасштабного заряда имеют значительные размеры, то с помощью двух приемных заземлений по системе профилей измеряют распределение электрического потенциала, реже градиента потенциала [2].A known method of small-scale charge, designed to survey large ore fields and the allocation within them of individual ore objects. As in the charge method, one supply ground refers to practical infinity, and the second is arranged in the ore section, opened by the well. Since the plates of work by the small-scale charge method are significant, then using two receiving grounding along the profile system, the distribution of the electric potential is measured, less often the potential gradient [2].

Известный способ имеет существенные недостатки: во-первых, при измерениях электрического потенциала требуется применение длинных измерительных линий, что в районах с высоким уровнем помех затрудняет выполнение работ, во-вторых, интерпретация экспериментальных данных чрезвычайно сложна и субъективна, так как требует привлечения большого объема геологической и геофизической информации.The known method has significant drawbacks: firstly, when measuring electric potential, the use of long measuring lines is required, which makes it difficult to perform work in areas with a high level of interference, and secondly, the interpretation of experimental data is extremely complex and subjective, since it requires the involvement of a large amount of geological and geophysical information.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ погруженных электродов, в котором одно питающее заземление относят в практическую бесконечность, другое размещают в скважине даже при отсутствии рудного подсечения, а на поверхности земли, используя два приемных заземления, по системе профилей изучают распределение градиента электрического потенциала.The closest in technical essence to the proposed one is the method of immersed electrodes, in which one supply ground is carried to practical infinity, the other is placed in the borehole even in the absence of ore cutting, and on the surface of the earth, using two receiving ground, the distribution of the electric potential gradient is studied using a profile system .

Способ-прототип имеет существенные недостатки: искажающее влияние неоднородных как по мощности, так и по электрическому сопротивлению покровных рыхлых образований; влияние вертикальных контактов горных пород [2].The prototype method has significant disadvantages: the distorting effect of heterogeneous both in power and in electrical resistance of loose loose formations; the effect of vertical rock contacts [2].

Целью предлагаемого способа является повышение эффективности выявления тектонически раздробленных, водопроницаемых пород; обнаружение рудоносных объектов, перекрытых рыхлыми образованиями; изучение распространения в геологической среде техногенно загрязненных подземных вод.The aim of the proposed method is to increase the detection efficiency of tectonically fragmented, permeable rocks; detection of ore-bearing objects covered by loose formations; study of the distribution in the geological environment of technologically polluted groundwater.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе геоэлектроразведки, в котором используют первое питающее заземление, отнесенное в практическую бесконечность и подключенное к одной из клемм электрического тока, и второе питающее заземление, помещенное в скважину и подключенное к другой клемме источника электрического тока, и два приемных заземления, подключенных к измерительному прибору для измерения на поверхности земли падения электрического напряжения между ними по системе профилей, заключающийся в том, что в нем используют несколько питающих заземлений, помещенных в скважине на заданном расстоянии друг от друга, поочередно подключаемых к клемме источника электрического тока, и при каждом подключении скважинного питающего заземления измеряют падение электрического напряжения между приемными заземлениями, расположенными вдоль профиля наблюдений, определяют значения кажущегося электрического сопротивления и по распределению кажущегося электросопротивления на площади наблюдений и разрезах судят о наличии и положении геоэлектрических неоднородностей. В пределах выявленных аномальных участков одно из приемных заземлений перемещают по окружности относительно второго приемного заземления на заданный угол до тех пор, пока абсолютное значение измеряемого электрического напряжения не достигнет максимального значения, и по направлению приемной линии в области максимума измеряемого напряжения судят о простирании геоэлектрической неоднородности.This goal is achieved by the fact that in the proposed method of geoelectrical exploration, in which they use the first supply ground, referred to practical infinity and connected to one of the terminals of the electric current, and the second supply ground, placed in the well and connected to the other terminal of the electric current source, and two grounding receptacles connected to a measuring device for measuring on the earth's surface the voltage drop between them according to the profile system, which consists in the fact that it uses they use several supply grounding, placed in the well at a predetermined distance from each other, alternately connected to the terminal of the electric current source, and each time the downhole supply ground is connected, the voltage drop between the receiving grounding located along the observation profile is measured, the apparent electrical resistance values are determined, and the distribution of apparent electrical resistance over the observation area and sections are judged on the presence and position of geoelectric heterogeneities of the notes. Within the detected abnormal areas, one of the receiving grounding is moved around the circumference relative to the second receiving grounding at a predetermined angle until the absolute value of the measured voltage reaches the maximum value, and the geoelectric heterogeneity is judged in the direction of the receiving line in the region of the maximum of the measured voltage.

На фиг.1-2 показаны схемы предлагаемых установок. Первое питающее заземление (В) отнесено в практическую бесконечность. На фиг.1 питающее заземление A1-An размещено на заданном расстоянии друг от друга в скважине; М и N - приемные заземления; ΔUMN1 - падение электрического напряжения, измеряемого вдоль профиля наблюдений; 1 - блок переключения питающих заземлений; 2 - источник электрического тока; 3 - измерительный прибор. Стрелками на фиг.2 показано перемещение по окружности приемных заземлений N2-Ni; ΔUMni - положение приемной линии при максимальном абсолютном значении измеряемого падения электрического напряжения.Figure 1-2 shows a diagram of the proposed installations. The first supply ground (B) is put into practical infinity. In Fig.1, the supply ground A 1 -A n is placed at a predetermined distance from each other in the well; M and N - receiving grounding; ΔU MN1 is the voltage drop measured along the observation profile; 1 - block switching power supply grounding; 2 - source of electric current; 3 - measuring device. The arrows in figure 2 shows the movement around the circumference of the receiving ground N 2 -N i ; ΔU Mni is the position of the receiving line at the maximum absolute value of the measured voltage drop.

Предлагаемый способ осуществляется с серийно выпускаемой промышленностью аппаратурой ЭРА, ЭРА-ЗНАК следующим образом. При наличии на обследуемом участке земной поверхности скважины, даже не вскрывшей рудного подсечения, размещают в скважине серию питающих заземлений (А1-Аn), расположенных на заданном расстоянии (по глубине) друг от друга и подключаемых к блоку коммутации, которое осуществляет подключение каждого из питающих заземлений к одной из клемм источника электрического тока. Другое питающее заземление (В) относят в практическую бесконечность, т.е. на такое расстояние, чтобы соблюдалось условие: АВ в 10-15 раз больше расстояния между приемными заземлениями. Питающее заземление В подключают к другой клемме источника электрического тока. Приемные заземления М и N подключают к измерительному прибору. При подсоединении клеммы источника электрического тока к питающему заземлению A1 измеряют падение электрического напряжения ΔUMN(A1). Затем к клемме источника электрического тока подключают заземления А2, А3...Аn и измеряют падения электрического напряжения ΔUMN(A2)...ΔUMN(Аn). После выполнения указанных измерений приемные заземления перемещают по профилю с шагом равным MN и все операции повторяют. По полученным результатам находят значения кажущегося электрического сопротивления ρк(А1)...ρк(Аn) по известному выражению ρк=к·|ΔUMN|/I. Здесь к - геометрический коэффициент установки; |ΔUMN| - абсолютное значение напряжения между приемными заземлениями; I - ток, стекающий с питающих заземлений.The proposed method is carried out with commercially available equipment ERA, ERA-SIGN as follows. If there is a well on the surveyed area of the earth’s earth’s surface that doesn’t even reveal ore cross-section, a series of supply groundings (A 1 -A n ) located at a given distance (in depth) from each other and connected to a switching unit that connects each from the supply ground to one of the terminals of the electric current source. Another supply ground (B) is carried to practical infinity, i.e. such a distance that the condition is met: AB is 10-15 times greater than the distance between the receiving ground. The supply ground B is connected to another terminal of the electric current source. The receiving earths M and N are connected to the measuring device. When connecting the terminals of the electric current source to the supply ground A 1, the voltage drop ΔU MN (A 1 ) is measured. Then, the grounding A 2 , A 3 ... A n is connected to the terminal of the electric current source, and the voltage drops ΔU MN (A 2 ) ... ΔU MN (A n ) are measured. After performing these measurements, the receiving grounding is moved along the profile with a step equal to MN and all operations are repeated. From the results obtained, the values of the apparent electrical resistance ρ k (A 1 ) ... ρ k (A n ) are found from the well-known expression ρ k = k · | ΔU MN | / I. Here k is the geometric coefficient of the installation; | ΔU MN | - the absolute value of the voltage between the receiving grounding; I is the current flowing from the supply ground.

Выполнив такие измерения на обследуемой площади, строят планы изолиний кажущегося электрического сопротивления для различных глубин, соответствующих положениям питающих заземлений A1...An. Каждая неоднородность, обладающая повышенной электропроводностью по сравнению с вмещающими породами, отметится на указанных планах областью пониженных значений кажущегося электрического сопротивления геологической среды.Having made such measurements on the surveyed area, they build plans of isolines of apparent electrical resistance for various depths corresponding to the positions of the supply grounding A 1 ... A n . Each heterogeneity, which has increased electrical conductivity compared with the host rocks, will be marked on these plans by a region of lower values of the apparent electrical resistance of the geological environment.

При выполнении исследований по отдельным профилям, учитывая различную глубину размещения питающих заземлений A1...An, строят распределение кажущегося электрического сопротивления пород в разрезе и судят о положении неоднородности в зависимости от глубины.When performing studies on individual profiles, taking into account the different depth of distribution of the supply grounding A 1 ... A n , the distribution of the apparent electrical resistance of the rocks in the section is constructed and the position of the heterogeneity depending on the depth is judged.

На аномальных участках, выявленных как при площадных исследованиях, так и при работах на отдельных профилях, одно из приемных заземлений, расположенное вдоль профиля наблюдений, перемещают по окружности, центром которой является второе питающее заземление, а радиус равен MN. Перемещение осуществляют на заданный угол в одном направлении (фиг.2). При каждом положении подвижного приемного заземления измеряют падение электрического напряжения. Перемещение подвижного приемного заземления производят до достижения максимального абсолютного значения падения напряжения. Полученное в этом случае направление линии MN указывает положение геоэлектрической неоднородности. Например, при присутствии в геологическом разрезе линейно вытянутой неоднородности, имеющей по сравнению с вмещающей средой повышенную электропроводность, направление приемной линии MN, при котором фиксируется максимальное значение падения электрического напряжения между приемными заземлениями, соответствует простиранию зоны повышенной электропроводности, а направления приемных линий, полученных в различных пунктах наблюдений, укажут на положение неоднородности в геологической среде.In the anomalous areas identified both during on-site studies and when working on separate profiles, one of the receiving grounding, located along the observation profile, is moved around a circle whose center is the second supply ground, and the radius is MN. The movement is carried out at a given angle in one direction (figure 2). At each position of the movable receiving ground, the voltage drop is measured. Moving the movable receiving ground is performed until the maximum absolute value of the voltage drop is reached. The direction of the MN line obtained in this case indicates the position of the geoelectric heterogeneity. For example, in the presence of a linearly elongated heterogeneity in the geological section, which has increased electrical conductivity compared to the enclosing medium, the direction of the receiving line MN, at which the maximum value of the voltage drop between the receiving earthing is fixed, corresponds to the extension of the zone of increased electrical conductivity, and the directions of the receiving lines obtained in various observation points will indicate the position of heterogeneity in the geological environment.

Таким образом, преимущество предлагаемого способа состоит в повышении эффективности выявления неоднородностей как верхней части разреза, так и в коренных породах в различных геологических условиях, обнаружения рудоносных зон и локальных объектов, так как конечный результат исследований основан на получении представлений о важнейших параметрах геологической среды - ее электрических характеристиках.Thus, the advantage of the proposed method is to increase the efficiency of detecting heterogeneities both in the upper part of the section and in bedrock in various geological conditions, in detecting ore-bearing zones and local objects, since the final result of the research is based on obtaining ideas about the most important parameters of the geological environment - its electrical specifications.

Claims (2)

1. Способ геоэлектроразведки, использующий первое питающее заземление, отнесенное в практическую бесконечность, подключенное к одной из клемм источника электрического тока, и второе питающее заземление, помещенное в скважину и подключенное к другой клемме источника электрического тока, а также два приемных заземления, подключенных к измерительному прибору для измерения на поверхности земли падения электрического напряжения между ними по системе профилей, отличающийся тем, что в нем используют несколько питающих заземлений, помещенных в скважине на заданном расстоянии друг от друга, поочередно подключаемых к клемме источника электрического тока, и при каждом подключении скважинного питающего заземления измеряют падение электрического напряжения между приемными заземлениями, расположенными вдоль профиля наблюдений, определяют значения кажущегося электрического сопротивления, и по распределению кажущегося электросопротивления на площади наблюдений и в разрезах судят о наличии и положении геоэлектрических неоднородностей.1. The method of geoelectrical exploration, using the first supply ground, referred to practical infinity, connected to one of the terminals of the electric current source, and the second supply ground, placed in the well and connected to the other terminal of the electric current source, as well as two receiving ground connected to the measuring a device for measuring on the earth's surface the voltage drop between them along a system of profiles, characterized in that it uses several supply grounding, placed in the well at a predetermined distance from each other, alternately connected to the terminal of the electric current source, and at each connection of the downhole power supply ground, the voltage drop between the receiving grounding located along the observation profile is measured, the apparent electrical resistance values are determined, and the apparent electrical resistance distribution over the area is determined observations and in sections judge the presence and position of geoelectric heterogeneities. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в нем одно из приемных заземлений перемещают по окружности относительно второго приемного заземления на заданный угол до тех пор, пока абсолютное значение измеряемого электрического напряжения не достигнет максимального значения, и по направлению приемной линии в области максимума измеряемого напряжения уточняют положение геоэлектрической неоднородности.2. The method according to claim 1, characterized in that one of the receiving earthing is moved around the circumference relative to the second receiving earthing by a predetermined angle until the absolute value of the measured voltage reaches the maximum value, and in the direction of the receiving line in the maximum measured voltage specify the position of the geoelectric heterogeneity.
RU2007100652/28A 2007-01-09 2007-01-09 Geo-electrical prospecting method RU2340918C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007100652/28A RU2340918C2 (en) 2007-01-09 2007-01-09 Geo-electrical prospecting method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007100652/28A RU2340918C2 (en) 2007-01-09 2007-01-09 Geo-electrical prospecting method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007100652A RU2007100652A (en) 2008-07-20
RU2340918C2 true RU2340918C2 (en) 2008-12-10

Family

ID=40194561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007100652/28A RU2340918C2 (en) 2007-01-09 2007-01-09 Geo-electrical prospecting method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2340918C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466430C2 (en) * 2011-01-12 2012-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Method of electrical exploration using cylindrical probe
RU2632998C1 (en) * 2016-07-29 2017-10-11 Общество с ограниченной ответственностью "Геологический центр СПбГУ" Method of detecting contamination in soils and groundwaters

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
САКОВЦЕВ Г.П., РЕДКОЗУБОВ А.А. Методы скважинной электроразведки при поисках и разведке рудных месторождений. - М.: Недра, 1968, с.7, 23. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466430C2 (en) * 2011-01-12 2012-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Method of electrical exploration using cylindrical probe
RU2632998C1 (en) * 2016-07-29 2017-10-11 Общество с ограниченной ответственностью "Геологический центр СПбГУ" Method of detecting contamination in soils and groundwaters

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007100652A (en) 2008-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dahlin et al. Measuring techniques in induced polarisation imaging
Arjwech et al. Application of 2D electrical resistivity tomography to engineering projects: Three case studies.
CN111781651B (en) Karst detection method combining three geophysical prospecting methods and two geological methods
Cardimona zywvutsrqponmlihgfed
CN206378448U (en) Polluted Soil detection arrangement of measuring-line structure based on comprehensive geophysical prospecting methods
CN105607130A (en) Method for detecting hole peripheral karst or cavity by using drilling and high-density electrical method
Feng‐Shan et al. APPLICATION OF HIGH‐DENSITY RESISTIVITY METHOD IN DETECTING WATER‐BEARING STRUCTURES AT A SEABED GOLD MINE
RU2340918C2 (en) Geo-electrical prospecting method
Wang et al. Detection of shallow buried water-filled goafs using the fixed-loop transient electromagnetic method: A case study in Shaanxi, China
Kirsch et al. Geoelectrical methods
AKHMETOV et al. Geophysical survey of earthen dam using the electrical prospecting methods
Buselli et al. Minesite groundwater contamination mapping
RU2427007C2 (en) Method of combining three-electrode, vertical and unipolar electrical sounding
RU2332690C1 (en) Method of geological prospecting
Zhang et al. Discussion on monitoring and characterising group drilling pumping test within a massive thickness aquifer using the time-lapse transient electromagnetic method (TEM).
Bisdorf Electrical techniques for engineering applications
RU2568986C1 (en) Method of geological monitoring
Igboama et al. Review of geoelectrical methods in geophysical exploration
KR102403250B1 (en) Data collection device for electric resistivity exploration and its method
RU2581768C1 (en) Method for geoelectric prospecting
CN114970661B (en) Historical legacy solid waste attribute investigation method and system
Zawawi et al. Detection of fractured aquifer using combination of resistivity and induced polarization analysis
Kang et al. Laboratory experiments for hazardous ground prediction ahead of a TBM tunnel face based on resistivity and induced polarization
RU2679269C1 (en) Method of ground areal geophysical researches by methods of electrical exploration for providing cathode protection of gas pipelines
Bery Enhancement in resistivity resolution based on data amalgamation technique

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100110

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120210

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140110