RU2410730C2 - Geoelectric survey method - Google Patents
Geoelectric survey method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2410730C2 RU2410730C2 RU2008137181/28A RU2008137181A RU2410730C2 RU 2410730 C2 RU2410730 C2 RU 2410730C2 RU 2008137181/28 A RU2008137181/28 A RU 2008137181/28A RU 2008137181 A RU2008137181 A RU 2008137181A RU 2410730 C2 RU2410730 C2 RU 2410730C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dipole
- field
- components
- medium
- coordinates
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к геоэлектроразведке на переменном токе с возбуждением электромагнитного поля в земле индуктивным способом и может быть использовано при поисках и разведке проводящих объектов в непроводящей и проводящей среде. Область преимущественного применения: поиски проводящих рудных месторождений.The present invention relates to geoelectrical exploration on alternating current with the excitation of an electromagnetic field in the earth inductively and can be used in the search and exploration of conductive objects in a non-conductive and conductive medium. Area of primary application: searches for conductive ore deposits.
Известны способы геоэлектроразведки [1, 2], в которых низкочастотное электромагнитное поле возбуждают при помощи незаземленной петли на дневной поверхности Земли, измеряют декартовые составляющие магнитной индукции по параллельным профилям на заданных высотах, измеряют реальную и мнимую компоненты ортогональных составляющих магнитной индукции относительно фазы вертикальной составляющей магнитной индукции в эпицентре незаземленной петли, определяют отклонения измеренных компонент от нормального для однородной среды значения и по их величине и знаку выделяют участки повышенной электропроводности.Known methods of geoelectrical exploration [1, 2], in which a low-frequency electromagnetic field is excited using an ungrounded loop on the Earth’s surface, measure the Cartesian components of magnetic induction by parallel profiles at given heights, measure the real and imaginary components of the orthogonal components of magnetic induction relative to the phase of the vertical component of the magnetic induction in the epicenter of an ungrounded loop, determine the deviations of the measured components from the normal value for a homogeneous medium and x magnitude and sign allocate areas of high conductivity.
Однако известным способам присущи существенные недостатки: 1) на измерения составляющих магнитной индукции в движении влияют различные виды помех: механическая вибрация, электромагнитные помехи летательного аппарата, пространственные колебания выносной системы датчиков за счет метеоусловий, 2) при измерении реальной и мнимой компонент магнитного поля требуется посадка летательного аппарата вблизи питающего кабеля с целью компенсации начальных фазовых сдвигов в измерительном аппаратурном комплексе.However, the known methods have significant disadvantages: 1) different types of interference influence the measurements of the components of magnetic induction in motion: mechanical vibration, electromagnetic interference of the aircraft, spatial vibrations of the remote sensor system due to weather conditions, 2) landing is required when measuring the real and imaginary components of the magnetic field the aircraft near the power cable in order to compensate for the initial phase shifts in the measuring instrument complex.
Наиболее близким техническим решением является способ геоэлектроразведки (метод дипольного индуктивного профилирования ДИП-А) [3], взятый нами в качестве способа - прототипа. В способе - прототипе электромагнитное поле создают переменным током в вертикальном магнитном диполе при помощи излучателя и измеряют декартовые составляющие магнитной индукции, причем излучатель и измеритель поля размещают на летательном аппарате. Основное достоинство известного способа заключается в его мобильности.The closest technical solution is the method of geoelectrical exploration (dipole inductive profiling method DIP-A) [3], taken by us as a prototype method. In the prototype method, an electromagnetic field is created by alternating current in a vertical magnetic dipole using an emitter and the Cartesian components of magnetic induction are measured, the emitter and field meter being placed on an aircraft. The main advantage of this method is its mobility.
Однако способу - прототипу, как и способам [1, 2], так же присущи те же существенные недостатки, связанные с измерением составляющих магнитной индукции в движении и обусловленные влиянием различных видов помех: механическая вибрация, электромагнитные помехи летательного аппарата, пространственные колебания выносной системы датчиков за счет метеоусловий (ветер и др.).However, the prototype method, as well as the methods [1, 2], also has the same significant disadvantages associated with measuring the components of magnetic induction in motion and due to the influence of various types of interference: mechanical vibration, electromagnetic interference of the aircraft, spatial oscillations of the remote sensor system due to weather conditions (wind, etc.).
Сущность заявляемого изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата, который выражается в повышении точности определения положения и линейных размеров трехмерных проводящих объектов, залегающих в земле, и расширении возможностей технологии поисков этих объектов без предварительного бурения поисковых скважин.The essence of the claimed invention is expressed in the aggregate of essential features sufficient to achieve a technical result, which is expressed in improving the accuracy of determining the position and linear dimensions of three-dimensional conductive objects lying in the ground, and expanding the capabilities of the technology for searching for these objects without first drilling exploratory wells.
Заявленная совокупность существенных признаков находится в прямой причинно-следственной связи с достигаемым результатом.The claimed combination of essential features is in direct causal connection with the achieved result.
Новизна предложенного способа усматривается в том, что измерения составляющих электромагнитного поля на дневной поверхности земли осуществляют многократно в одной точке, обладающей минимальным уровнем помех: механическая вибрация, электромагнитные помехи летательного аппарата, пространственные колебания выносной системы датчиков. Повышение точности измерений обеспечивается в 10 и более раз.The novelty of the proposed method is seen in the fact that the measurements of the components of the electromagnetic field on the day surface of the earth are carried out repeatedly at one point with a minimum level of interference: mechanical vibration, electromagnetic interference of the aircraft, spatial oscillations of the remote sensor system. Improving the accuracy of measurements is provided 10 times or more.
Цель предлагаемого технического решения - повышение точности измерений при площадных исследованиях.The purpose of the proposed technical solution is to increase the accuracy of measurements in areal studies.
Поставленная цель достигается тем, что в способе геоэлектроразведки низкочастотное электромагнитное поле создают переменным током в вертикальном магнитном диполе при помощи силового генераторного устройства, перемещаемых по параллельным профилям на заданной высоте, и регистрируют время и координаты точек положения излучателя. На поверхности Земли в фиксированной точке измеряют декартовые составляющие векторов напряженности электрического поля и магнитной индукции и регистрируют время измерений. По соответствующим временам регистрации поля и положения излучателя определяют координаты взаимного положения точек измерения и излучателя, находят составляющие векторов напряженности электромагнитного поля в цилиндрической системе координат и относят их значения к точкам положения излучателя. По величине отклонения полученных значений поля от нормальных для однородной среды выделяют участки среды с повышенной электропроводностью.This goal is achieved by the fact that in the method of geoelectrical exploration, a low-frequency electromagnetic field is created by alternating current in a vertical magnetic dipole using a power generator device, moved along parallel profiles at a given height, and the time and coordinates of the emitter position points are recorded. On the Earth's surface at a fixed point, the Cartesian components of the electric field and magnetic induction vectors are measured and the measurement time is recorded. According to the corresponding registration times of the field and the position of the emitter, the coordinates of the relative positions of the measurement points and the emitter are determined, the components of the electromagnetic field strength vectors in the cylindrical coordinate system are found, and their values are assigned to the emitter position points. According to the deviation of the obtained field values from normal for a homogeneous medium, sections of the medium with increased electrical conductivity are distinguished.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ. На фиг.2 приведены план и разрез математической модели трехмерного проводящего объекта, погруженного в проводящее однородное полупространство и показано положение точки измерений с координатами (xo, yo). На фиг.3-5 представлены результаты математического моделирования, поясняющие принцип реализации предлагаемого технического решения.Figure 1 shows a structural diagram of a device with which the proposed method is implemented. Figure 2 shows the plan and section of a mathematical model of a three-dimensional conductive object immersed in a conductive homogeneous half-space and shows the position of the measurement point with coordinates (x o , y o ). Figure 3-5 presents the results of mathematical modeling, explaining the principle of implementation of the proposed technical solution.
Для проведения математического моделирования использовалась программа расчета электромагнитного поля с 3D проводящими объектами в поле источника гармонического тока [4]. Параметры расчетов: момент излучателя (контура 5) М=J·S=105 А·м2, частота f=1000 Гц, высота точек положения излучателя h=100 м, удельная электропроводность среды σ=10-3 См/м. Параметры 3D-тела: размеры по осям X·Y·Z=200·400·100 м, глубина от дневной поверхности до центра тела z=200 м, расстояние от точки измерений до центра тела r=1000 м, удельная электропроводность тела σ=1 См/м.To carry out mathematical modeling, we used the program for calculating the electromagnetic field with 3D conducting objects in the field of the harmonic current source [4]. Calculation parameters: the moment of the emitter (circuit 5) M = J · S = 10 5 A · m 2 , the frequency f = 1000 Hz, the height of the points of the emitter h = 100 m, the electrical conductivity of the medium σ = 10 -3 S / m. Parameters of the 3D body: dimensions along the X · Y · Z axis = 200 · 400 · 100 m, depth from the day surface to the center of the body z = 200 m, distance from the measurement point to the center of the body r = 1000 m, electrical conductivity of the body σ = 1 cm / m.
Устройство содержит размещаемый на летательном аппарате силовой блок и измерительный блок, расположенный в фиксированной точке измерений на поверхности Земли. Силовой блок 1 состоит из генераторного устройства 3, устройства навигации GPS 4 и излучателя - незаземленного контура 5. Измерительный блок 2 состоит из блока датчиков 6, измерительного пульта 7, накопителя информации 8 и устройства навигации GPS 9.The device comprises a power unit placed on an aircraft and a measuring unit located at a fixed measurement point on the surface of the Earth. The
Предлагаемый способ реализуется следующим образом. На дневной поверхности Земли в фиксированной точке с координатами (хо, yo), устанавливают датчики 6 для измерений ортогональных составляющих векторов магнитной индукции BX, BY, BZ и напряженности электрического поля EX, EY. Электромагнитное поле в окружающем пространстве создают током силой J фиксированной частоты ω в контуре 5 с помощью генераторного устройства 3, размещаемого на летательном аппарате и перемещаемом в окрестности точки измерений на высоте h по параллельным профилям со скоростью V. Регистрацию времени и дискретных координат точек положения летательного аппарата выполняют с помощью устройства навигации GPS 4.The proposed method is implemented as follows. On the Earth’s surface at a fixed point with coordinates (x o , y o ), sensors 6 are installed for measuring the orthogonal components of the magnetic induction vectors B X , B Y , B Z and electric field strength E X , E Y. An electromagnetic field in the surrounding space is created by current J of fixed frequency ω in
Выходные напряжения с блока датчиков электрического и магнитного поля 6, пропорциональные BX, BY, BZ, EX, EY, поступают через пятикомпонентный аналого-цифровой преобразователь, в котором осуществляется определение компонент этих напряжений, в измерительный пульт 7 и накопитель информации 8. Координаты фиксированной точки и время измерений определяют с помощью устройства навигации GPS 9.The output voltages from the block of electric and magnetic field sensors 6, proportional to B X , B Y , B Z , E X , E Y , are supplied through a five-component analog-to-digital converter, in which the components of these voltages are determined, to the
По времени регистрации устройствами навигации GPS 4 и 9 соотносят величины измеряемого поля и положения излучателя (контура 5), определяют дискретные координаты положения излучателя (х, y) относительно неподвижной точки измерения (xo, yo). Измеренные значения поля относят к текущим точкам положения излучателя.According to the recording time, GPS 4 and 9 navigation devices correlate the measured field and the position of the emitter (loop 5), determine the discrete coordinates of the position of the emitter (x, y) relative to the fixed measurement point (x o , y o ). The measured field values relate to the current points of the position of the emitter.
Ток, протекающий в петле, возбуждает электромагнитное поле. Параметры составляющих электромагнитного поля (амплитуда и фаза) на дневной поверхности и в воздухе зависят от электропроводности горных пород. По величине отклонения полученных значений электромагнитного поля от нормальных для однородной среды выделяют участки среды с повышенной и пониженной электропроводностью.The current flowing in the loop excites an electromagnetic field. The parameters of the components of the electromagnetic field (amplitude and phase) on the surface and in the air depend on the electrical conductivity of the rocks. According to the deviation of the obtained values of the electromagnetic field from normal for a homogeneous medium, sections of the medium with increased and reduced conductivity are distinguished.
На фиг.3 приведены результаты математического моделирования вертикальной составляющей магнитной индукции Bz для однородного полупространства (слева) и для полупространства, содержащего локальный проводящий объект (справа). Различия в планах реальной и мнимой (Re и Jm) квадратур вертикальной составляющей магнитной индукции, особенно Jm Bz, обусловлены наличием объекта с повышенной электропроводностью, по сравнению с однородным полупространством.Figure 3 shows the results of mathematical modeling of the vertical component of the magnetic induction Bz for a homogeneous half-space (left) and for a half-space containing a local conductive object (right). The differences in the plans of the real and imaginary (Re and Jm) quadratures of the vertical component of magnetic induction, especially Jm Bz, are due to the presence of an object with increased electrical conductivity, compared with a homogeneous half-space.
Проводящий объект отмечается и в планах горизонтальных составляющих электромагнитного поля, однако их вид зависит от взаимного положения объекта относительно точки измерений и от выбора направлений датчиков горизонтальных составляющих поля.A conductive object is also noted in the plans of the horizontal components of the electromagnetic field, however, their appearance depends on the relative position of the object relative to the measurement point and on the choice of sensor directions of the horizontal components of the field.
Чтобы устранить последнюю зависимость, измеренные горизонтальные составляющие векторов электромагнитного поля BX, BY, EX, EY, пересчитывают в составляющие векторов в цилиндрической системе Br, Bφ, Er, Еφ относительно координат точки измерения по формуламTo eliminate the last dependence, the measured horizontal components of the electromagnetic field vectors B X , B Y , E X , E Y are converted into the vector components in the cylindrical system B r , B φ , E r , E φ relative to the coordinates of the measurement point using the formulas
где 
Использование цилиндрических координат обладает существенным преимуществом перед прямоугольными координатами. Поскольку излучатель в виде вертикального магнитного диполя создает на поверхности однородного полупространства только составляющие электромагнитного поля Br и Еφ, то составляющие Bφ и Er являются чисто аномальными, непосредственно связанными с наличием в среде проводящих объектов.The use of cylindrical coordinates has a significant advantage over rectangular coordinates. Since the emitter in the form of a vertical magnetic dipole creates on the surface of a homogeneous half-space only the components of the electromagnetic field B r and E φ , the components B φ and E r are purely anomalous, directly related to the presence of conducting objects in the medium.
Результаты расчетов радиальных Br и азимутальных Bφ составляющих магнитного поля для однородного полупространства (слева) и полупространства, содержащего локальный проводящий объект (справа), приведены на фиг.4. На фиг.5 приведены результаты расчетов радиальных Er и азимутальных Еφ составляющих электрического поля для однородного полупространства (слева) и полупространства, содержащего локальный проводящий объект (справа), с прежними параметрами расчетов фиг.3. Как видно из приведенных данных, локальный проводящий объект особенно четко отмечается в планах аномальных составляющих Bφ и Er как в реальной Re, так и мнимой Jm квадратурах поля.The calculation results of the radial B r and azimuthal B φ components of the magnetic field for a homogeneous half-space (left) and a half-space containing a local conductive object (right) are shown in Fig. 4. Figure 5 shows the results of calculations of the radial E r and azimuthal E φ components of the electric field for a homogeneous half-space (left) and a half-space containing a local conductive object (right), with the previous calculation parameters of figure 3. As can be seen from the above data, the local conductive object is especially clearly marked in the plans of the anomalous components B φ and Er both in real Re and imaginary Jm field quadratures.
Измерения электромагнитного поля на дневной поверхности Земли в фиксированной точке исключают влияние помех за счет механической вибрации и пространственных колебаний выносной системы датчиков, а удаленность от источника поля существенно уменьшает электромагнитные помехи летательного аппарата. Предлагаемый способ позволяет осуществлять поиски рудных месторождений на больших неосвоенных, труднодоступных (заболоченных, покрытых лесом) районах, где нет поисковых необсаженных скважин и невозможна посадка вертолета вблизи петли с током.Measurements of the electromagnetic field on the Earth’s surface at a fixed point exclude the influence of interference due to mechanical vibration and spatial vibrations of the remote sensor system, and the distance from the field source significantly reduces the electromagnetic interference of the aircraft. The proposed method allows you to search for ore deposits in large undeveloped, inaccessible (swampy, forested) areas where there are no search open holes and it is impossible to land a helicopter near a loop with a current.
Анализ современного уровня техники показал, что предлагаемое техническое решение соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень" и может быть промышленно реализовано при использовании существующих технических средств.Analysis of the current level of technology has shown that the proposed solution meets the criteria of "novelty" and "inventive step" and can be industrially implemented using existing technical means.
Источники информацииInformation sources
1. Человечков А.И., Байдиков С.В., Иванов Н.С., Ратушняк А.Н., Уткин В.И. Способ геоэлектроразведки. Патент РФ 2250479, 2005. БИ №11.1. Man A.I., Baidikov S.V., Ivanov N.S., Ratushnyak A.N., Utkin V.I. The method of geoelectrical exploration. RF patent 2250479, 2005. BI No. 11.
2. Человечков А.И., Уткин В.И., Ратушняк А.Н., Иванов Н.С., Байдиков С.В., Астафьев П.Ф. Способ геоэлектроразведки. Патент РФ 2248016, 2005. БИ №18.2. Man A.I., Utkin V.I., Ratushnyak A.N., Ivanov N.S., Baidikov S.V., Astafiev P.F. The method of geoelectrical exploration. RF patent 2248016, 2005. BI No. 18.
3. Электроразведка. Справочник геофизика (книга первая). М.: Недра, 1989, с.416-418.3. Electrical exploration. Handbook of geophysics (first book). M .: Nedra, 1989, p. 416-418.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008137181/28A RU2410730C2 (en) | 2008-09-16 | 2008-09-16 | Geoelectric survey method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008137181/28A RU2410730C2 (en) | 2008-09-16 | 2008-09-16 | Geoelectric survey method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008137181A RU2008137181A (en) | 2010-03-27 |
| RU2410730C2 true RU2410730C2 (en) | 2011-01-27 |
Family
ID=42137900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008137181/28A RU2410730C2 (en) | 2008-09-16 | 2008-09-16 | Geoelectric survey method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2410730C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5610523A (en) * | 1991-05-06 | 1997-03-11 | Elliot; Peter J. | Method and apparatus of interrogating a volume of material beneath the ground including an airborne vehicle with a detector being synchronized with a generator in a ground loop |
| RU2250479C2 (en) * | 2002-10-25 | 2005-04-20 | Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук (РАН) | Method of geophysical prospecting by electric means |
| RU2251718C1 (en) * | 2004-01-28 | 2005-05-10 | Барабанов Вячеслав Юрьевич | Device for conducting aerial prospecting by electric methods |
-
2008
- 2008-09-16 RU RU2008137181/28A patent/RU2410730C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5610523A (en) * | 1991-05-06 | 1997-03-11 | Elliot; Peter J. | Method and apparatus of interrogating a volume of material beneath the ground including an airborne vehicle with a detector being synchronized with a generator in a ground loop |
| RU2250479C2 (en) * | 2002-10-25 | 2005-04-20 | Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук (РАН) | Method of geophysical prospecting by electric means |
| RU2251718C1 (en) * | 2004-01-28 | 2005-05-10 | Барабанов Вячеслав Юрьевич | Device for conducting aerial prospecting by electric methods |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Электроразведка. Справочник геофизика, под ред. А.Г.ТАРХОВА. - М.: Недра, 1980, с.215-216. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008137181A (en) | 2010-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8030934B2 (en) | Method for hydrocarbon reservoir mapping and apparatus for use when performing the method | |
| CN101520517B (en) | Method for accurately evaluating targets containing oil gas in clastic rock basin | |
| US8947093B2 (en) | Electromagnetic survey using naturally occurring electromagnetic fields as a source | |
| US20100026304A1 (en) | Method and Apparatus for Analysing Geological Features | |
| EA004172B1 (en) | Remote reservoir resistivity mapping | |
| EA022910B1 (en) | Method for conducting electromagnetic survey | |
| JP2024534768A (en) | SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING AND DEFINING CONDUCTIVE BODY LOCATED ON AND/OR BELOW THE SEA FLOOR - Patent application | |
| Schneider et al. | Inversion of geo-magnetic full-tensor gradiometer data | |
| RU2733095C2 (en) | Method of three-dimensional objects searching by tm-polarization geoelectrics methods | |
| AU2016203396B2 (en) | Magnetometer signal sampling within time-domain EM transmitters and method | |
| US10001580B2 (en) | Method and system for broadband measurements using multiple electromagnetic receivers | |
| Szarka | Geophysical mapping by stationary electric and magnetic field components: a combination of potential gradient mapping and magnetometric resistivity (MMR) methods | |
| RU2410730C2 (en) | Geoelectric survey method | |
| Brinon et al. | Rapid 1D/3D inversion of shallow resistivity multipole data: Examples in archaeological prospection | |
| RU2657366C2 (en) | Method for search for offshore hydrocarbon deposits | |
| RU2568986C1 (en) | Method of geological monitoring | |
| RU2248016C1 (en) | Geophysical electric prospecting method | |
| RU2710099C1 (en) | Geo-electric prospecting method | |
| RU2156987C2 (en) | Method for inductive vertical sounding | |
| RU2276389C2 (en) | Method for geo-electro-surveying and device for realization of said method | |
| RU2836618C1 (en) | Method of geoelectrical prospecting with optimization of observation system | |
| RU2528115C1 (en) | Method for geoelectric prospecting in man-made infrastructure environment | |
| RU2250479C2 (en) | Method of geophysical prospecting by electric means | |
| Schaa | Rapid approximate 3D inversion of transient electromagnetic data | |
| Zhou et al. | Divergence of tipper real induction vector in tensor frequency-domain ground-airborne electromagnetic method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150917 |