RU2414726C2 - Geophysical survey method and device for recording parametres of earth's natural pulsed electromagnetic field - Google Patents
Geophysical survey method and device for recording parametres of earth's natural pulsed electromagnetic field Download PDFInfo
- Publication number
- RU2414726C2 RU2414726C2 RU2009100934/28A RU2009100934A RU2414726C2 RU 2414726 C2 RU2414726 C2 RU 2414726C2 RU 2009100934/28 A RU2009100934/28 A RU 2009100934/28A RU 2009100934 A RU2009100934 A RU 2009100934A RU 2414726 C2 RU2414726 C2 RU 2414726C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- devices
- intensity
- signal
- readings
- earth
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
Abstract
Description
Изобретение относится к геофизике, а именно к области электромагнитной разведки с использованием измерений естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ), и может быть использовано для обнаружения структурных и литологических неоднородностей в земной коре, для поиска и разведки месторождений полезных ископаемых, в том числе месторождений углеводородов.The invention relates to geophysics, and in particular to the field of electromagnetic exploration using measurements of the Earth's natural pulsed electromagnetic field (EEMPZ), and can be used to detect structural and lithological heterogeneities in the earth's crust, to search and explore mineral deposits, including hydrocarbon deposits .
Известен способ магнитотеллургической разведки для поиска нефтяных и газовых месторождений [RU 1777449 С, МПК 6 G01V 3/08, опубл. 1995.03.27], согласно которому синхронные измерения компонент магнитотеллургического поля выполняют в ограниченном целевом частотном диапазоне, соответствующем перспективному стратиграфическому или глубинному интервалу разреза. При обработке по импедансным и адмитансным оценкам по нескольким независимым решениям на каждой частоте получают магнитотеллургические параметры t и m, связывающие электрические и магнитные поля в полевой и базисной точках, оценивают их почастотные погрешности. Корректируют параметры по допустимым пороговым отклонениям от среднего, рассчитывают погрешности и сравнивают их для выборок без коррекции и с коррекцией. Фиксируют выборки с минимальными погрешностями параметров на каждой частоте. В дальнейших частотах используют только эти выборки. По текущим значениям магнитотеллургических параметров в выборках с минимальными их погрешностями рассчитывают текущие значения на каждой частоте параметров ZA=t/m; Za,i=0,5t/(m-0,5) их средние значения и почастотные погрешности. По средним значениям строят частотные характеристики параметров t, m, Za, Za,i, ΔZa, а также их графики или карты на наиболее информативных частотах целевого диапазона. Получают также графики или карты интегральных характеристик параметров tu, mu на целевых частотах, представляющих произведение значений данного параметра на двух или нескольких периодах в каждой точке профиля (площади). По комплексу полученных параметров судят о наличии и распределении геоэлектрических неоднородностей в пределах изученного стратиграфического интервала разреза на площади, а по оценкам погрешностей параметров - о достоверности и точности их выявления.A known method of magnetotellurgical reconnaissance for the search for oil and gas fields [RU 1777449 C, IPC 6
Однако в этом способе не учитывается, что регистрируемые поля создаются как атмосферными, так и литосферными источниками, а в регистрируемом сигнале подавляющая доля импульсов поступает от источников, находящихся за пределами площади работ и не несет информацию о ее геологическом и геофизическом строении. Поэтому высока погрешность измерений, а способ мало пригоден для геофизической разведки нефти и газа.However, this method does not take into account that the recorded fields are created by both atmospheric and lithospheric sources, and in the recorded signal the overwhelming proportion of pulses comes from sources outside the work area and does not carry information about its geological and geophysical structure. Therefore, the measurement error is high, and the method is not very suitable for geophysical exploration of oil and gas.
Известен способ геоэлектромагнитной разведки, при котором осуществляют регистрацию сигналов естественного электромагнитного поля Земли по электрической составляющей в диапазоне сверхдлинных волн [RU 2119680 С1, МПК 6 G01V 3/08, G01V 3/11, опубл. 1998.09.27]. В процессе измерений перемещают приемную антенну параллельно поверхности земли, выделяют из всего зарегистрированного спектра, по меньшей мере, одну узкую полосу частот. Регистрацию сигналов естественного электромагнитного поля Земли проводят по регистрации его шумовой компоненты. В выделенной узкой полосе измеряют фазовый сдвиг сигнала в процессе движения приемной антенны относительно значения его же фазового сдвига в начальной точке движения. По изменению фазового сдвига судят о неоднородности в грунте.A known method of geoelectromagnetic exploration, in which the registration of signals of the natural electromagnetic field of the Earth by the electrical component in the range of extra-long waves [RU 2119680 C1, IPC 6
Это изобретение применимо для обнаружения неоднородностей на глубине, не превышающей нескольких метров, и непригодно для обнаружения месторождений нефти и газа. Регистрируемый шумовой сигнал крайне нестабилен во времени. Поэтому временные изменения фазы в процессе профильных измерений могут быть ошибочно интерпретированы как пространственные изменения, связанные с наличием неоднородности в грунте. Для уменьшения вероятности подобных ошибок требуются многократные повторные измерения одного и того же профиля.This invention is applicable for detecting inhomogeneities at a depth not exceeding several meters, and is unsuitable for detecting oil and gas fields. The recorded noise signal is extremely unstable in time. Therefore, temporary phase changes during profile measurements can be erroneously interpreted as spatial changes associated with the presence of heterogeneity in the soil. To reduce the likelihood of such errors, repeated repeated measurements of the same profile are required.
Известен способ пассивной геофизической разведки, основанный на измерении с помощью антенны крайне низкочастотных электромагнитных полей, испускаемых поверхностью Земли [AU 718742 В2, МПК 7 G01V 3/08, G01V 3/12, опубл. 2000.04.20]. По данному способу регистрацию сигнала ведут в различных узких диапазонах частот, каждая из которых соответствует определенной глубине от поверхности Земли. Перестраивая частоту приема сигнала, судят о наличии неоднородностей в земной коре и глубине залегания этой неоднородности.A known method of passive geophysical exploration, based on the measurement using the antenna of extremely low-frequency electromagnetic fields emitted by the surface of the Earth [AU 718742 B2, IPC 7
Недостатком этого способа является то, что регистрируют интегральный сигнал от всех источников и не осуществляют последующую сортировку сигнала на импульсы местного происхождения и импульсы от удаленных источников, не имеющих отношения к интересующей территории. Поэтому подавляющая доля зарегистрированного сигнала не связана с конкретной точкой площади работ и не несет информации о геологическом строении такой точки.The disadvantage of this method is that they record the integral signal from all sources and do not carry out subsequent sorting of the signal into pulses of local origin and pulses from remote sources that are not related to the territory of interest. Therefore, the overwhelming proportion of the recorded signal is not associated with a specific point in the area of work and does not carry information about the geological structure of such a point.
Известен способ геофизической разведки [Малышков С.Ю., Малышков Ю.П., Ростовцев В.Н. Картирование месторождений углеводородов по параметрам естественного импульсного электромагнитного поля Земли. В сб. Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. К созданию общей теории нефтегазоносности недр. Книга 1. М: ГЕОС, 2002. - с.350-354]. Согласно этому способу измеряют интенсивность естественного импульсного электромагнитного поля Земли и среднюю амплитуду импульсов в различных точках обследуемой территории. Интенсивность импульсного потока регистрируют в очень низком частотном диапазоне волн с преимущественным приемом сигнала в направлениях север-юг и запад-восток. Строят графики изменения измеренных характеристик вдоль профиля. К перспективным территориям, содержащим нефть или газ, относят территорию с аномально низкими значениями интенсивности потока импульсов ЕИЭМПЗ и пониженными значениями их средней амплитуды.A known method of geophysical exploration [Malyshkov S.Yu., Malyshkov Yu.P., Rostovtsev V.N. Mapping of hydrocarbon deposits by the parameters of the Earth's natural pulsed electromagnetic field. On Sat New ideas in the geology and geochemistry of oil and gas. To the creation of a general theory of oil and gas potential of the subsoil.
Известен способ поиска и картирования месторождений углеводородов [Перспективные технологии и новые разработки. http://www.sibpatent.ru/default.asp?khid=51487&code=385719&sort=1], выбранный в качестве прототипа, включающий проведение измерений интенсивности естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) в различных точках обследуемой территории, при этом измерения ведут в диапазоне очень низких частот не менее чем в двух различных направлениях приема сигнала с помощью многоканальных геофизических регистраторов, определяют пространственные вариации параметров ЕИЭМПЗ вдоль профиля работ, по которым дают геологическую интерпретацию полученных результатов, причем к перспективным территориям, содержащим нефть или газ, относят территорию с аномально низкими значениями интенсивности ЕИЭМПЗ, при этом один регистратор используют в качестве неподвижной базовой станции, а другие - в качестве маршрутных. Определение пространственных вариаций параметров ЕИЭМПЗ станции осуществляют путем удаления из показаний маршрутных станций временных вариаций ЕИЭМПЗ, измеренных базовой станцией.A known method for the search and mapping of hydrocarbon deposits [Promising technologies and new developments. http://www.sibpatent.ru/default.asp?khid=51487&code=385719&sort=1], selected as a prototype, including measurements of the intensity of the Earth's natural pulsed electromagnetic field (EEMPZ) at various points in the surveyed area, while the measurements are in the range of very low frequencies, in at least two different directions of signal reception using multichannel geophysical recorders, determine spatial variations of the EEMPZ parameters along the profile of work, which give a geological interpretation of the results, moreover, promising territories containing oil or gas include the territory with abnormally low values of the intensity of the EEMPZ, while one recorder is used as a fixed base station, and others as route ones. The spatial variations of the parameters of the EIEMPZ station are determined by removing from the readings of the route stations the time variations of the EIEMPZ measured by the base station.
В этих способах не учитывается факт, что в потоке регистрируемых импульсов всегда присутствует доля атмосфериков, импульсов, связанных с местной и тропической грозовой активностью. Атмосферики не несут информации о глубинном строении земной коры, являются помехой при выявлении структурных и литологических неоднородностей земной коры.These methods do not take into account the fact that in the stream of recorded pulses there is always a fraction of atmospherics, pulses associated with local and tropical thunderstorm activity. Atmospheres do not carry information about the deep structure of the earth's crust, they are an obstacle in revealing the structural and lithological heterogeneities of the earth's crust.
Поэтому необходимы меры по снижению ошибок, вызванных присутствием атмосфериков, импульсов, зародившихся за пределами точки измерения, и импульсных помех другого происхождения. Важно учитывать, что снижение интенсивности сигнала и уменьшение амплитуды импульсов, предлагаемые в способе-прототипе в качестве критериев нефтегазоносности, часто бывают связаны не с наличием неоднородности в земной коре, а с чисто временными вариациями сигнала. Временные вариации ЕИЭМПЗ содержат как периодические вариации (полусуточные, суточные, годовые и др.), так и апериодическую компоненту. Причинами апериодических вариаций, прежде всего, являются тектонические процессы в земной коре. Движение тектонических блоков, их объединение или разъединение, проскальзывание относительно друг друга и т.д. сопровождается активизацией или подавлением потока импульсов из литосферы. Например, процессы подготовки сильного землетрясения могут нарушать ритмичность движения земной коры в течение нескольких суток в радиусе 1000 и более километров, изменять в несколько раз интенсивность регистрируемого потока импульсов. Крупные геологические неоднородности, например трансконтинентальные разломы и крупные разрывные нарушения, могут изменять интенсивность регистрируемого потока импульсов и их амплитуду на удалении десятков километров от данной неоднородности. Поэтому при изучении конкретной территории надо учитывать только импульсы «местного» происхождения. Следовательно, способы геофизической разведки, основанные на регистрации ЕИЭМПЗ, должны предусматривать специальные мероприятия по «сортировке» импульсов далекого и местного происхождения, удалению временных вариаций, выделению пространственных вариаций только тех импульсов, источниками которых являются геологические структуры, непосредственно расположенные на изучаемой территории.Therefore, measures are needed to reduce errors caused by the presence of atmospheres, pulses originating outside the measurement point, and impulse noise of a different origin. It is important to consider that a decrease in signal intensity and a decrease in pulse amplitude, proposed in the prototype method as criteria for oil and gas potential, are often associated not with the presence of heterogeneity in the earth's crust, but with purely temporary signal variations. Temporary variations of the EEEMP contain both periodic variations (semidiurnal, diurnal, annual, etc.) and an aperiodic component. The causes of aperiodic variations, first of all, are tectonic processes in the earth's crust. The movement of tectonic blocks, their combination or separation, slipping relative to each other, etc. accompanied by activation or suppression of the flow of pulses from the lithosphere. For example, the processes of preparing a strong earthquake can disrupt the rhythmic movement of the earth's crust for several days in a radius of 1000 or more kilometers, and change the intensity of the recorded pulse flow several times. Large geological heterogeneities, such as transcontinental faults and large discontinuous disturbances, can change the intensity of the recorded pulse flux and their amplitude at a distance of tens of kilometers from this heterogeneity. Therefore, when studying a specific territory, only impulses of "local" origin should be taken into account. Consequently, geophysical exploration methods based on the registration of the EIEMP should include special measures for “sorting” pulses of distant and local origin, removing temporal variations, and isolating spatial variations of only those pulses that are emitted from geological structures located directly on the study territory.
Задачей изобретения является обнаружение и картирование структурных и литологических неоднородностей земной коры на основе измерений параметров естественного импульсного электромагнитного поля Земли: геологических разломов и мест их пересечений, трещин, границ разнородных пород, углеводородных ловушек, включая ловушки неантиклинального типа, для которых существующие способы геофизической разведки малоэффективны.The objective of the invention is the detection and mapping of structural and lithological heterogeneities of the earth's crust based on measurements of the parameters of the natural pulsed electromagnetic field of the Earth: geological faults and their intersections, cracks, boundaries of dissimilar rocks, hydrocarbon traps, including non-anticline traps for which existing methods of geophysical exploration are ineffective .
Поставленная задача решена за счет того, что способ геофизической разведки, так же как в прототипе, включает проведение синхронных измерений интенсивности естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) в различных точках обследуемой территории, при этом все измерения ведут в диапазоне очень низких частот не менее чем в двух различных направлениях приема сигналов с помощью устройств для регистрации параметров ЕИЭМПЗ, причем одно неподвижное устройство используют в качестве базового, а другие - в качестве маршрутных, определяют пространственные вариации параметров ЕИЭМПЗ вдоль профиля работ путем удаления из показаний маршрутных станций временных вариаций ЕИЭМПЗ, измеренных базовым устройством, построение графиков пространственных изменений интенсивности полей вдоль профиля работ, по полученным пространственным вариациям параметров ЕИЭМПЗ дают геологическую интерпретацию полученных результатов, причем к перспективным территориям, содержащим нефть или газ, относят территорию с аномально низкими значениями интенсивности ЕИЭМПЗ.The problem is solved due to the fact that the method of geophysical exploration, as in the prototype, involves performing synchronous measurements of the intensity of the natural pulsed electromagnetic field of the Earth (EEMPZ) at various points in the investigated territory, while all measurements are carried out in the very low frequency range of not less than in two different directions of receiving signals with the help of devices for registering the EIEMP parameters, moreover, one stationary device is used as the base, and the others as route, op they make spatial variations of the EIEMP parameters along the work profile by removing from the readings of route stations the time variations of the EIEMP measured by the base device, plotting the spatial changes in field intensity along the work profile, using the spatial variations of the EIEMP parameters obtained give a geological interpretation of the results, and to promising territories containing oil or gas, belong to the territory with abnormally low values of the intensity of EEEMP.
Согласно изобретению дополнительно регистрируют момент прихода импульсов естественного импульсного электромагнитного поля Земли и их количество. При этом вначале антенны n-устройств для регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли, где n=2, 3, 4, …, устанавливают на расстоянии не более 1 м друг от друга. Для одинаковых каналов приема ориентируют антенны в одинаковых заданных направлениях пространства. Настраивают чувствительность каналов по типичному суточному ходу ЕИЭМПЗ. Сравнивая друг с другом показания устройств, выравнивают чувствительности каналов, принимающих сигналы с одинаковых направлений, регулируя коэффициенты ослабления и величины опорных напряжений. Полученные параметры настройки устройств запоминают. Затем проводят синхронные измерения временных вариаций полей всеми устройствами в течение рабочих часов, определяют средние значения интенсивности для каждого устройства и каждого направления приема сигналов, строят графики изменения средней интенсивности от времени. Сравнивая полученные графики между собой, сортируют устройства на реперные и маршрутные. В качестве реперных выбирают те устройства, показания которых близки к средним значениям показаний всех устройств. Среди реперных устройств выбирают базовое устройство, зарегистрировавшее наиболее близкие значения интенсивности сигнала к средним значениям показаний реперных устройств. Для всех устройств и каждого направления приема сигнала определяют поправки на неидентичность устройств, характеризующие изменение в течение суток или рабочих часов отношения среднего значения интенсивности сигнала данного устройства к среднему значению интенсивности сигнала по соответствующему направлению приема, базового устройства, строят графики этих зависимостей, сглаживают их скользящим окном такой длительности, чтобы они не имели острых скачков. Затем устанавливают реперные устройства, включая базовое, в выбранных точках обследуемой территории, ориентируют антенны их одинаковых каналов приема в одинаковых заданных направлениях пространства. Используя параметры, определенные при настройке, по сигналу точного времени проводят измерения в непрерывном режиме, с заданной дискретностью опроса каналов. Затем, используя маршрутные устройства, проводят профилирование, причем ориентируют их антенны в пространстве так, чтобы их ориентация совпадала с ориентацией антенн реперных устройств, а параметры настройки и измерения соответствовали ранее выбранным значениям. Используя графики поправок, в показания всех устройств вносят поправки на неидентичность, в соответствии с направлением приема сигнала и временем измерения. Определяют вариации измеренных параметров ЕИЭМПЗ вдоль профиля путем удаления из показаний маршрутных устройств временных вариаций, зарегистрированных реперными устройствами. Делают вывод о наличии геофизической аномалии на изученном профиле, картируют границы аномалий и дают геологическую интерпретацию полученных результатов. При этом наличие структурных и литологических неоднородностей оценивают по изменению интенсивности сигнала. Разрывные нарушения обнаруживают по повышенным значениям интенсивности сигнала, причем крупные и трансконтинентальные разломы повышают интенсивность сигнала в районе берегов и понижают интенсивность сигнала в осевой зоне. При картировании границ месторождений углеводородов или других полезных ископаемых сравнивают показания маршрутных устройств с показаниями реперных, которые устанавливают на продуктивной территории и считают продуктивными те территории, где регистрируемые параметры незначительно отличаются от параметров, регистрируемых реперными устройствами, остальные территории относят к малопродуктивным. По границам продуктивных и малопродуктивных территорий очерчивают границу месторождения. В случае если информация о продуктивности территории отсутствует, то проводя вышеуказанные измерения, определяют территории с максимально низкой и максимально высокой интенсивностью ЕИЭМПЗ, затем, используя другие способы геофизической разведки или бурение, определяют в одной из найденных аномальных территорий наличие нефти или газа, по полученным комплексным результатам делят оставшуюся территорию на продуктивную и непродуктивную. К продуктивным территориям относят те, где регистрируемые устройствами параметры незначительно отличаются от параметров, зарегистрированных устройствами на территориях с наличием нефти или газа. Остальные территории относят к малопродуктивным.According to the invention, the moment of arrival of the pulses of the natural pulsed electromagnetic field of the Earth and their number are additionally recorded according to the invention. In this case, at the beginning, the antennas of n-devices for recording the Earth's natural pulsed electromagnetic field, where n = 2, 3, 4, ..., are installed at a distance of no more than 1 m from each other. For the same reception channels, the antennas are oriented in the same given directions of space. The sensitivity of the channels is adjusted according to the typical daily course of the EEMPZ. Comparing with each other the readings of the devices, align the sensitivity of the channels receiving signals from the same directions, adjusting the attenuation coefficients and the magnitude of the reference voltage. The received device settings are remembered. Then, synchronous measurements of the temporal variations of the fields by all devices during the working hours are carried out, average intensity values for each device and each direction of signal reception are determined, and graphs of the average intensity change over time are plotted. Comparing the obtained graphs with each other, they sort the devices into reference and route ones. The devices whose readings are close to the average values of the readings of all devices are selected as the reference ones. Among the reference devices, the base device is selected, which registered the closest signal intensity values to the average values of the readings of the reference devices. For all devices and each direction of signal reception, corrections for the non-identity of the devices are determined, which characterize the change in the ratio of the average signal intensity of a given device to the average signal intensity in the corresponding direction of reception of the base device during the day or working hours, plot these dependencies, smooth them with a rolling a window of such a duration that they do not have sharp jumps. Then, the reference devices, including the basic one, are installed at the selected points of the investigated territory, the antennas of their identical receiving channels are oriented in the same given directions of space. Using the parameters determined during setup, the measurement of the signal in continuous mode, with a given discreteness of channel polling, is carried out according to a precise time signal. Then, using route devices, profiling is carried out, and their antennas are oriented in space so that their orientation coincides with the orientation of the antennas of the reference devices, and the settings and measurements correspond to the previously selected values. Using correction graphs, the readings of all devices are corrected for non-identity, in accordance with the direction of signal reception and the measurement time. Variations of the measured parameters of the EEMPZ along the profile are determined by removing from the readings of route devices temporary variations recorded by reference devices. They conclude that there is a geophysical anomaly on the studied profile, map the boundaries of the anomalies and give a geological interpretation of the results. In this case, the presence of structural and lithological heterogeneities is estimated by the change in signal intensity. Discontinuous faults are detected by increased signal intensities, and large and transcontinental faults increase the signal intensity in the coastal region and lower the signal intensity in the axial zone. When mapping the boundaries of hydrocarbon or other mineral deposits, route readings are compared with benchmarks that are installed on a productive territory and considered productive in those territories where the recorded parameters differ slightly from the parameters recorded by benchmarks, the remaining territories are classified as unproductive. At the borders of productive and unproductive territories, the boundary of the field is delineated. If information on the productivity of the territory is not available, then by carrying out the above measurements, the territories with the lowest and highest intensity of the EEMP are determined, then, using other methods of geophysical exploration or drilling, the presence of oil or gas is determined in one of the anomalous territories found by the complex The results divide the remaining territory into productive and unproductive. Productive territories include those where parameters recorded by devices do not differ significantly from parameters recorded by devices in territories with the presence of oil or gas. The remaining territories are classified as unproductive.
Устройства для регистрации параметров естественного импульсного электромагнитного поля Земли осуществляют фильтрацию сигналов в нужной полосе частот и с нужной амплитудой, а также регистрацию момента прихода, амплитуду и форму импульсов естественного импульсного электромагнитного поля Земли. Этим обеспечивается удаление малоинформативных сигналов уже на стадии их регистрации.Devices for recording the parameters of the Earth’s natural pulsed electromagnetic field filter the signals in the desired frequency band and amplitude, as well as register the moment of arrival, the amplitude and shape of the pulses of the Earth’s natural pulsed electromagnetic field. This ensures the removal of uninformative signals already at the stage of their registration.
Выделение литосферной составляющей сигнала, уменьшение доли атмосфериков, импульсов помехи и импульсов далекого не местного происхождения достигается оптимальной настройкой чувствительности устройств.Isolation of the lithospheric component of the signal, a decrease in the fraction of atmospheres, interference pulses and pulses of far non-local origin is achieved by optimally adjusting the sensitivity of the devices.
Удаление временных вариаций полей и сортировку импульсов местного и далекого происхождения измерения осуществляют несколькими синхронно работающими устройствами для регистрации параметров естественного импульсного электромагнитного поля Земли. Их число не может быть меньше двух.The removal of temporary field variations and the sorting of pulses of local and distant origin are measured by several synchronously working devices for recording the parameters of the Earth's natural pulsed electromagnetic field. Their number cannot be less than two.
Одни устройства являются неподвижными, реперными, и регистрируют только временные вариации электромагнитных полей. С помощью других, маршрутных, устройств проводят измерения параметров импульсов, связанных как с временными, так и пространственными вариациями интенсивности ЕИЭМПЗ по маршрутам (профилям), пересекающим исследуемую территорию. Вывод о наличии или отсутствии геофизических аномалий, углеводородных ловушек и т.п. на обследуемой территории делается путем определения пространственных вариаций электромагнитных полей после удаления из показаний маршрутных устройств временных вариаций полей.Some devices are motionless, reference, and register only temporary variations in electromagnetic fields. Using other, routing, devices, pulse parameters are measured that are associated with both temporal and spatial variations of the intensity of the EEEMP along routes (profiles) crossing the territory under study. Conclusion on the presence or absence of geophysical anomalies, hydrocarbon traps, etc. in the surveyed area is done by determining spatial variations of electromagnetic fields after removing temporary field variations from the readings of route devices.
Измерения параметров ЕИЭМПЗ могут быть осуществлены одним или несколькими операторами в пешем варианте или с использованием любого вида наземного транспорта.Measurements of the EEEMP parameters can be carried out by one or several operators on foot or using any type of ground transport.
Интенсивность потока литосферных импульсов определяется двумя условиями: наличием структурных и литологических неоднородностей в земной коре вблизи устройства для регистрации естественного электромагнитного поля Земли и активностью процессов, приводящих в движение эти неоднородности и их границы.The intensity of the flow of lithospheric pulses is determined by two conditions: the presence of structural and lithological inhomogeneities in the earth’s crust near the device for recording the Earth’s natural electromagnetic field and the activity of processes that move these inhomogeneities and their boundaries.
Каждая геологическая структура обладает своей излучательной способностью. Так, например, геологические разломы отличаются от окружающего пространства повышенной интенсивностью сигнала на бортах разломов и некоторым снижением интенсивности в осевой зоне разлома, заполненной, как правило, глинкой трения. Ширина зоны с аномальными характеристиками электромагнитных полей при пересечении глубинных геологических разломов может достигать в поперечнике нескольких сотен метров. Мощные трансконтинентальные разломы создают аномальную зону шириной несколько километров и даже несколько десятков километров. Мелкие разрывные нарушения в земной коре или границы разнородных пород проявляются в виде пиков повышенной интенсивности сигнала в пределах нескольких метров или десятков метров. Границы рудных тел и их территория могут выявляться в окружающем пространстве либо повышенными, либо пониженными значениями интенсивности сигнала.Each geological structure has its own emissivity. For example, geological faults differ from the surrounding space in increased signal intensity on the sides of the faults and in a certain decrease in intensity in the axial zone of the fault, which is usually filled with friction clay. The width of the zone with anomalous characteristics of electromagnetic fields at the intersection of deep geological faults can reach several hundred meters across. Powerful transcontinental faults create an anomalous zone several kilometers wide and even several tens of kilometers. Minor discontinuous disturbances in the earth's crust or boundaries of dissimilar rocks appear as peaks of increased signal intensity within a few meters or tens of meters. The boundaries of the ore bodies and their territory can be detected in the surrounding space by either increased or decreased values of the signal intensity.
Территории перспективные по возможному содержанию углеводородов (углеводородные ловушки) имеют свои характерные признаки. Месторождение в большинстве случаев окружено «ореолом» территории с повышенной интенсивностью естественного электромагнитного поля земли. Тогда как над самим месторождением углеводородов регистрируется сигнал с более низкими значениями интенсивности потока импульсов. Эти признаки указывают, что имеющиеся в данном месте геологические структуры малоподвижны, разрывные нарушения либо отсутствуют, либо герметично запакованы. Именно такие структуры могут обеспечить возможность накопления углеводородного сырья. Бывают и исключения из этого правила, когда по одному направлению приема сигнала регистрируется снижение, а по другому направлению - возрастание характеристик регистрируемого поля.Territories promising for the possible content of hydrocarbons (hydrocarbon traps) have their own characteristic features. The deposit in most cases is surrounded by a “halo” of territory with increased intensity of the earth’s natural electromagnetic field. Whereas a signal with lower values of the pulse flow intensity is recorded above the hydrocarbon field itself. These signs indicate that the geological structures at a given location are inactive, discontinuous disturbances are either absent or hermetically sealed. It is such structures that can provide the possibility of accumulation of hydrocarbon feedstocks. There are exceptions to this rule when a decrease is recorded in one direction of signal reception, and an increase in the characteristics of the recorded field in another direction.
Поскольку регистрируемый поток импульсов определяется пространственно-временными вариациями, то в случае выполнения геофизических работ для получения информации о строении земной коры из зарегистрированного сигнала должны быть удалены временные вариации полей и оставлены только пространственные вариации.Since the recorded pulse flux is determined by spatio-temporal variations, in the case of performing geophysical work, in order to obtain information about the structure of the earth's crust, temporal field variations should be removed from the recorded signal and only spatial variations should be left.
Как показали наши многолетние исследования, временные вариации естественного электромагнитного поля Земли в диапазоне очень низких частот определяются суточными и годовыми ритмами движения земной коры. Эти ритмы имеют четкие суточные ходы, зависящие от календарной даты и географических координат местности, ее геофизических особенностей. Поэтому настройку устройств для регистрации параметров естественного импульсного электромагнитного поля Земли на оптимальную чувствительность осуществляют непосредственно в районе предстоящих полевых работ перед их началом. Для настройки используют специальные тарировочные зависимости, полученные на основе анализа наших многолетних исследований естественного импульсного электромагнитного поля Земли в различных регионах Евразии.As our long-term studies have shown, the temporal variations of the Earth’s natural electromagnetic field in the very low frequency range are determined by the diurnal and annual rhythms of the earth’s crust movement. These rhythms have clear diurnal moves, depending on the calendar date and geographical coordinates of the area, its geophysical features. Therefore, the adjustment of devices for recording the parameters of the Earth's natural pulsed electromagnetic field for optimal sensitivity is carried out directly in the area of upcoming field work before they begin. For calibration, special calibration dependencies are used, obtained on the basis of an analysis of our long-term studies of the Earth's natural pulsed electromagnetic field in various regions of Eurasia.
Преимущества предлагаемого способа по сравнению с другими известными способами геофизической разведки обусловлены двумя основными факторами.The advantages of the proposed method compared to other known methods of geophysical exploration are due to two main factors.
1. Высокой проникающей способностью электромагнитных волн в диэлектрических материалах и особенно в приземном слое атмосферы.1. High penetration of electromagnetic waves in dielectric materials and especially in the surface layer of the atmosphere.
Этот фактор обеспечивает сбор информации с больших территорий и большого объема массива горных пород, тогда как все остальные способы основаны на регистрации сигнала в некоторой точке поверхности. Следовательно, повышается вероятность обнаружения крупных геологических неоднородностей, таких как месторождения нефти и газа, даже при глубоких уровнях залегания.This factor provides for the collection of information from large areas and a large volume of rock mass, whereas all other methods are based on recording a signal at a certain point on the surface. Consequently, the likelihood of detecting large geological heterogeneities, such as oil and gas fields, is increased, even at deep levels.
2. Источниками сигналов в горных породах являются литологические и структурные неоднородности, генерирующие сигнал за счет микродвижения горных пород, вызванных естественными процессами в земной коре.2. The sources of signals in rocks are lithological and structural heterogeneities that generate a signal due to the micromotion of rocks caused by natural processes in the earth's crust.
Этот фактор обеспечивает, во-первых, экологичность метода, но что особенно важно, избирательную чувствительность к границам всевозможных геологических структур. Именно границы разнородных пород чаще всего интересуют специалистов при поиске и разведке любого месторождения. Не менее важно, что именно к областям структурных нарушений земной коры, обладающим повышенной излучательной способностью в диапазоне радиошума, приурочено большинство месторождений различных полезных ископаемых.This factor ensures, firstly, the environmental friendliness of the method, but most importantly, selective sensitivity to the boundaries of various geological structures. It is the boundaries of heterogeneous rocks that are most often of interest to specialists in the search and exploration of any field. It is equally important that it is precisely to the areas of structural disturbances of the earth's crust that have increased emissivity in the radio noise range that most deposits of various minerals are confined.
Эти два фактора обеспечивают чрезвычайно высокую чувствительность способа к различным геологическим нарушениям. Чувствительность, например, к изменению относительных деформаций земной коры может достигать 10-11, что на три порядка превышает чувствительности современных гравитационных и деформационных методов геофизики, как показано в работе [Малышков и др. Влияние литосферных процессов на формирование импульсного электромагнитного поля Земли. Прогноз землетрясений. // Вулканология и сейсмология, 1998, №1. с.92-10].These two factors provide an extremely high sensitivity of the method to various geological disturbances. The sensitivity, for example, to changes in the relative deformations of the earth's crust can reach 10 -11 , which is three orders of magnitude higher than the sensitivity of modern gravitational and deformation methods of geophysics, as shown in [Malyshkov et al. Effect of lithospheric processes on the formation of the Earth’s pulsed electromagnetic field. Earthquake forecast. // Volcanology and seismology, 1998, No. 1. p. 92-10].
Таким образом, в основу заявляемого способа положены такие физические процессы в земной коре и горных породах, которые ранее не применялись для геофизической разведки. Предложенный способ геофизической разведки совмещает в себе положительные моменты электроразведочных и сейсморазведочных способов. Так натурные исследования и апробирование способа показали его чрезвычайно высокую чувствительность к наличию разрывных нарушений в земной коре, границам разнородных пород, в том числе и к структурам, плохо различимым в методах сейсморазведки. По сравнению с сейсморазведочными способами предлагаемый способ не требует специальной подготовки профилей, взрывных работ, выполняется несколькими операторами в пешем варианте или с использованием любого вида наземного транспорта. Значительно снижается трудоемкость, себестоимость и сроки выполнения геофизических работ.Thus, the basis of the proposed method are such physical processes in the earth's crust and rocks that have not previously been used for geophysical exploration. The proposed method of geophysical exploration combines the positive aspects of electrical and seismic methods. So full-scale studies and testing of the method showed its extremely high sensitivity to the presence of discontinuous disturbances in the earth's crust, the boundaries of heterogeneous rocks, including structures that are poorly distinguishable in seismic exploration methods. Compared with seismic methods, the proposed method does not require special preparation of profiles, blasting, is performed by several operators on foot or using any type of ground transport. Significantly reduces the complexity, cost and timing of geophysical work.
На фиг.1 показана функциональная схема устройства для регистрации естественного электромагнитного поля Земли.Figure 1 shows a functional diagram of a device for recording the natural electromagnetic field of the Earth.
На фиг.2 представлена блок-схема одного из каналов устройства.Figure 2 presents a block diagram of one of the channels of the device.
На фиг.3 - блок-схема устройства управления.Figure 3 is a block diagram of a control device.
На фиг.4 показаны типичные суточные изменения интенсивности естественного импульсного электромагнитного поля Земли для различных декад и месяцев года.Figure 4 shows typical daily changes in the intensity of the natural pulsed electromagnetic field of the Earth for different decades and months of the year.
На фиг.5 - пример построения графика поправок на неидентичность устройств, где а), б) - суточные записи сигнала соответственно реперного и маршрутного устройств; в) - более подробный кусочек записи двух устройств; г) - суточный ход, зарегистрированный двумя устройствами по одному из приемных каналов; д) - соотношение сигналов (поправка на неидентичность устройств).Figure 5 is an example of constructing a graph of corrections for the non-identity of devices, where a), b) are the daily recordings of the signal of the reference and route devices, respectively; c) - a more detailed slice of the recording of two devices; d) - diurnal rate recorded by two devices on one of the receiving channels; d) - signal ratio (correction for non-identical devices).
На фиг.6 приведен пример помехи, создаваемой близко проезжающим автомобилем, а) - исходная запись сигнала, в) - после удаления выброса значений.Figure 6 shows an example of the interference caused by a closely passing car, a) the original signal recording, c) after removing the spike.
На фиг.7 - результаты профильных измерений относительной интенсивности естественного электромагнитного поля Земли в районе Урбинского надвига в Томской области в различные годы, после удаления временных вариаций.Figure 7 - the results of profile measurements of the relative intensity of the natural electromagnetic field of the Earth in the area of the thrust of the thrust in the Tomsk region in various years, after the removal of temporary variations.
На фиг.8 показано изменение интенсивности ЕИЭМПЗ по маршруту, пересекающему геологический разлом.On Fig shows the change in the intensity of the EEMP along the route crossing the geological fault.
На фиг.9 показано изменение интенсивности потока импульсов вдоль профиля, пересекающего два соседних месторождения нефти.Figure 9 shows the change in the intensity of the pulse flux along the profile crossing two adjacent oil fields.
В таблице 1 приведен образец таблицы, заполняемой в процессе статистической обработки результатов измерения для каждого i-того маршрутного устройства по отношению к каждому j-тому реперному устройству и каждому каналу приема устройств.Table 1 shows a sample table filled in during statistical processing of the measurement results for each i-th route device with respect to each j-th reference device and each device receiving channel.
В таблице 2 приведен образец таблицы, заполненной для получения итогового результата профильных изменений интенсивности ЕИЭМПЗ тремя маршрутными устройствами (4С, D6, С2) и тремя реперными устройствами (0А-базовая, 8D, BE) с последующим усреднением показаний всех станциям и одному из направлений ориентации антенн (запад-восток).Table 2 shows a sample table filled in to obtain the final result of the profile changes in the intensity of the EEMPZ with three route devices (4C, D6, C2) and three reference devices (0A-basic, 8D, BE), followed by averaging the readings of all stations and one of the orientation directions antennas (west-east).
Способ геофизической разведки реализован с помощью устройств для регистрации параметров естественного импульсного электромагнитного поля Земли (фиг.1), каждое из которых содержит антенны приема естественного импульсного электромагнитного поля Земли в направлении север-юг 1 (антенна С-Ю), в направлении запад-восток 2 (антенна З-В) и в вертикальном направлении 3 (антенна вертикальная), которые соответственно подключены к каналам приема магнитной компоненты сигнала в направлении север-юг 4 (канал 1), запад-восток 5 (канал 2), к каналу с круговой диаграммой направленности приема 6 (канал 3). Каналы 4 (канал 1), 5 (канал 2), 6 (канал 3) подключены к устройству управления 7, которое может быть подключено к последовательному порту компьютера 8 (ЭВМ).The method of geophysical exploration is implemented using devices for recording the parameters of the natural pulsed electromagnetic field of the Earth (Fig. 1), each of which contains antennas for receiving the natural pulsed electromagnetic field of the Earth in the north-
Антенны для приема естественного импульсного электромагнитного поля Земли в направлении север-юг 1 (антенна С-Ю), в направлении запад-восток 2 (антенна З-В) и в вертикальном направлении 3 (антенна вертикальная) относительно плоскости земной поверхности представляют собой магнитные ферритовые антенны, принимающие сигнал в диапазоне очень низких частот.Antennas for receiving the Earth’s natural pulsed electromagnetic field in the north-south direction 1 (antenna north-south), in the west-east direction 2 (antenna 3B) and in the vertical direction 3 (vertical antenna) relative to the plane of the earth’s surface are magnetic ferrite antennas that receive signals in the very low frequency range.
Каналы приема магнитной компоненты сигнала в направлении север-юг 4 (канал 1), запад-восток 5 (канал 2) и в вертикальном направлении 6 (канал 3) реализованы одинаково. Устройство одного из каналов показано на фиг.2.The channels for receiving the magnetic component of the signal in the north-south direction 4 (channel 1), west-east 5 (channel 2) and in the vertical direction 6 (channel 3) are implemented identically. The device of one of the channels shown in figure 2.
Выход антенны для приема естественного импульсного электромагнитного поля Земли в направлении север-юг 1 (антенна С-Ю) подключен к входу предварительного усилителя 9 (ПУС), к которому последовательно подсоединены первый аттенюатор 10 (АТТ 1), первый усилитель 11 (УС 1), полосовой фильтр 12 (ПФ), второй аттенюатор 13 (АТТ 2), второй усилитель 14 (УС 2), повторитель 15 (ПОВТ). Выход второго усилителя 14 (УС 2) через компаратор 16 (КОМП) подключен к микроконтроллеру канала 17, который подключен к первому и второму аттенюаторам 10 (АТТ 1), 13 (АТТ 2), компаратору 16 (КОМП) и повторителю 15 (ПОВТ).The antenna output for receiving the natural pulsed electromagnetic field of the Earth in the north-south direction 1 (antenna C-S) is connected to the input of the pre-amplifier 9 (CCP), to which the first attenuator 10 (ATT 1), the first amplifier 11 (CSS 1) are connected in series , a band-pass filter 12 (PF), a second attenuator 13 (ATT 2), a second amplifier 14 (US 2), a repeater 15 (POVT). The output of the second amplifier 14 (US 2) through the comparator 16 (COMP) is connected to the
Микроконтроллер 17 канала подключен шинами связи и управления каналами к управляющему микроконтроллеру 18 (фиг.3) устройства управления 7.The
Устройство управления 7 (фиг.3) содержит управляющий микроконтроллер 18, подключенный к зуммеру 19, кнопке запуска 20, оперативному запоминающему устройству 21 (ОЗУ), часам 22, контроллеру последовательного порта 23, который подключен к GPS навигатору 24. Контроллер последовательного порта 23 подключен к оперативному запоминающему устройству 21 (ОЗУ) и часам 22. Управляющий микроконтроллер 18 связан с компьютером 8 (ЭВМ).The control device 7 (figure 3) contains a
Предварительный усилитель 9 (ПУС) может быть реализован на микросхеме ОР184. Аттенюаторы 10 (АТТ 1) и 13 (АТТ 2) реализованы на микросхеме AD7528LR. Усилители 11 (УС 1) и 14 (УС 2) реализованы на микросхеме ОР184. Полосовой фильтр 12 (ПФ) может быть выполнен на микросхеме ОР184. Повторитель 15 (ПОВТ) может быть выполнен на микросхеме ОР184. Компаратор 16 (КОМП) реализован на микросхеме AD8561. В качестве микроконтроллера канала 17 использован микроконтроллер типа ADuC841BS. Управляющий микроконтроллер 18 реализован на микросхеме АТ89С52. Зуммер 19 выполнен на базе пьезоэлектрического зуммера типа EFM-260. Кнопка запуска 20 типа КМ1. Оперативное запоминающее устройство 21 (ОЗУ) выполнено на микросхеме К6Х8008С2В. Часы 22 реализованы на микросхеме DS1687. Контроллер последовательного порта 23 реализован на микросхеме АТ89С4051. В качестве GPS навигатора 24 использован навигатор серии GARMIN.Preamplifier 9 (CCP) can be implemented on the chip OR184. Attenuators 10 (ATT 1) and 13 (ATT 2) are implemented on the AD7528LR chip. Amplifiers 11 (US 1) and 14 (US 2) are implemented on the OP184 chip. Band-pass filter 12 (PF) can be performed on the chip OR184. The repeater 15 (POVT) can be performed on the chip OR184. Comparator 16 (COMP) is implemented on the AD8561 chip. As the
Устройство регистрации параметров естественного импульсного электромагнитного поля Земли работает следующим образом.A device for recording parameters of the natural pulsed electromagnetic field of the Earth works as follows.
Импульсные электромагнитные поля, генерируемые массивом горных пород в точке расположения устройства, принимаемые антеннами 1, 2, 3, поступают на входы соответствующих каналов 4, 5, 6, где происходит фильтрация импульсов в определенной полосе частот и по их амплитуде суммирование числа импульсов за заданный промежуток времени. Устройство управления 7 управляет работой всего устройства с помощью специализированной программы.Pulsed electromagnetic fields generated by a rock mass at the device location point, received by
Устройство управления 7 через последовательный интерфейс типа RS-232 или RS-485 может быть подключено к компьютеру 10 (ЭВМ) для записи программ, установки режимов измерений на стадиях настройки устройства перед началом измерений. Устройство управления 7 осуществляет прием/передачу данных из/в компьютер после завершения профильных измерений, синхронизирует работу каналов 4, 5, 6 с помощью часов 22 реального времени, программирует параметры усилительных трактов различных каналов устройства, считывает цифровые данные из каналов 4, 5, 6 и сохраняет их в ОЗУ 21.The
Управление каналами 4, 5, 6 осуществляют через последовательный высокоскоростной интерфейс. Данные измерения хранятся в оперативном запоминающем устройстве 21 (ОЗУ). Емкость ОЗУ 1 Мб. Возможно расширение ОЗУ до 4 Мб.
Вначале сигнал с антенны 1 поступает на предварительный усилитель 9 (ПУС), где происходит согласование по сопротивлению антенны с первым аттенюатором 10 (АТТ 1). В первом аттенюаторе 10 (АТТ 1) происходит ослабление амплитуды сигнала с сохранением его формы. Величину ослабления можно ступенчато регулировать в процессе настройки устройства регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли (256 ступеней ослабления). Установку нужной ступени ослабления сигнала выполняет микроконтроллер канала 17 по команде с компьютера 8 (ЭВМ) через устройство управления 7, по команде оператора в процессе настройки устройства. После усиления первым усилителем 11 (УС 1) аналоговый сигнал поступает на вход полосового фильтра 12 (ПФ), который пропускает только сигнал в заданной полосе частот. Далее аналоговый сигнал в нужной полосе частот поступает на второй каскад усиления, состоящий из второго аттенюатора 13 (АТТ 2) и второго усилителя 14 (УС 2), где происходит последующее уменьшение амплитуды сигнала со ступенчатой регулировкой ослабления сигнала с помощью микроконтроллера канала 17. С выхода второго усилителя 14 (УС 2) усиленный и отфильтрованный аналоговый сигнал поступает на повторитель 15 (ПОВТ) и компаратор 16 (КОМП). Компаратор 16 (КОМП) сравнивает амплитуду поступивших сигналов с величиной опорного напряжения и формирует на выходе прямоугольные импульсы, в случае если поступившие сигналы превышают по амплитуде величину опорного напряжения. Регулировку опорного напряжения компаратора 16 (КОМП) производят с клавиатуры компьютера 8 (ЭВМ) при помощи микроконтроллера канала 17 на стадии настройки устройства. Регулировкой опорного напряжения удаляют импульсы с малой амплитудой. Они, как правило, представляют шумы аппаратурного происхождения, техногенные помехи, а также малоинформативные флуктуационные шумы природного происхождения. С компаратора 16 (КОМП) прямоугольные импульсы поступают на встроенные счетчики микроконтроллера канала 17, происходит подсчет числа импульсов, принятых антеннами 1, 2, 3, в заданный дискрет времени. С выхода второго усилителя 14 (УС 2) усиленный и отфильтрованный аналоговый сигнал поступает на повторитель 15 (ПОВТ), который предназначен для согласования выхода усилителя 14 (УС 2) с входом встроенного АЦП микроконтроллера канала 17. С помощью АЦП оцифровывают аналоговый сигнал измеряемого параметра ЕИЭМПЗ. Этот оцифрованный сигнал либо запоминают, либо определяют и запоминают амплитуду импульса. Таким образом, микроконтроллер канала 17 обеспечивает регистрацию текущего времени, количество импульсов и величину амплитуды первого импульса, пришедшего на данный канал в данный дискрет времени. С микроконтроллера канала 17 вышеперечисленная информация о ЕИЭМПЗ поступает в управляющий микроконтроллер 18 устройства управления 7. Устройство управления 7 с помощью последовательного интерфейса типа RS-232 или RS-485 осуществляет прием/передачу данных между компьютером 8 (ЭВМ) и устройством управления, осуществляет предварительную обработку аналоговых сигналов, синхронизирует работу всех измерительных каналов, программирует параметры усилительных трактов, считывает цифровые данные из каналов в буферную память, выполняет оцифровку аналоговых сигналов, поступающих из измерительных каналов.First, the signal from the
Таким образом, на выходе устройства регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли в памяти компьютера 8 (ЭВМ) формируется файл, содержащий следующую информацию: календарную дату и текущее время, номер канала, число импульсов, пришедших на данный канал за один дискрет времени (1 сек, 10 сек, 1 мин и т.п.), устанавливаемый оператором перед началом измерений, амплитуду первого импульса, пришедшего на данный канал в данный дискрет времени, а также 128 оцифрованных значений формы первого импульса, зарегистрированного в данный дискрет времени.Thus, at the output of the device for recording the natural pulsed electromagnetic field of the Earth, a file is generated in the computer memory 8 (computer) containing the following information: calendar date and current time, channel number, number of pulses received on this channel in one time discrete (1 second, 10 sec, 1 min, etc.), set by the operator before starting the measurement, the amplitude of the first pulse that came to this channel in a given time discrete, as well as 128 digitized values of the shape of the first pulse recorded in this scratch of time.
Часы 22 осуществляют привязку времени прихода импульсов ЕИЭМПЗ к единому мировому времени. Установку часов осуществляют при помощи GPS навигатора 24 либо в момент запуска устройства, либо в момент нажатия кнопки запуска 20.
Зуммер 19 включается в момент нажатия кнопки запуска 20 и выключается после автоматического выключения устройства через заданное оператором время измерения на данном пикете. Своим звуковым сигналом он оповещает оператора о работе станции в режиме измерений.The buzzer 19 turns on at the moment the
Для каналов 4 (канал 1), 5 (канал 2), 6 (канал 3) разработана своя программа, которую загружают во встроенное электрически перепрограммируемое ПЗУ собственного микроконтроллера канала 17. Это позволяет быстро менять алгоритмы сбора и предварительной обработки данных.A separate program has been developed for channels 4 (channel 1), 5 (channel 2), 6 (channel 3), which are loaded into the built-in electrically reprogrammable ROM of
Рассмотрим пример выполнения профильных измерений в районе Урбинского надвига в Томской области.Consider the example of performing profile measurements in the area of the Urbin thrust in the Tomsk region.
Использовали шесть устройств для регистрации параметров естественного импульсного электромагнитного поля Земли. Антенны 1, 2, 3 этих устройств устанавливали на расстоянии не более одного метра друг от друга. С помощью компаса для одинаковых каналов приема 4, 5, 6 ориентировали антенны в одинаковых заданных направлениях пространства. Кнопкой запуска 20 включали все устройства, по сигналу точного времени с помощью часов 22, используя GPS навигатор 24.Six devices were used to record the parameters of the Earth's natural pulsed electromagnetic field.
В течение нескольких минут производили измерения интенсивности сигнала (количество импульсов за 1 сек (10 сек, 1 мин и т.п.) наблюдений). Результаты измерений запоминали в устройстве в виде файла и выводили на экран компьютера в виде таблицы замеров. При этом использовали специализированные программы, разработанные для данных устройств.Within several minutes, the signal intensity was measured (the number of pulses per 1 sec (10 sec, 1 min, etc.) of observations). The measurement results were stored in the device as a file and displayed on a computer screen in the form of a measurement table. At the same time, specialized programs developed for these devices were used.
Затем осуществляли настройку каналов 4 (канал 1), 5 (канал 2), 6 (канал 3) каждого устройства на оптимальную чувствительность. При этом учитывали, что ритмичное движение земной коры, связанные с ним процессы генерации электромагнитных сигналов могут быть выявлены только при оптимальной чувствительности устройств для регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли.Then, channels 4 (channel 1), 5 (channel 2), 6 (channel 3) of each device were tuned for optimal sensitivity. At the same time, it was taken into account that the rhythmic movement of the earth's crust, the processes of generating electromagnetic signals associated with it can be detected only with the optimal sensitivity of the devices for recording the Earth's natural pulsed electromagnetic field.
Такие оптимальные чувствительности выявлены нами в результате многолетних наблюдений за вариациями ЕИЭМПЗ в различных регионах Евразии.We have identified such optimal sensitivities as a result of many years of observing the variations of the EEEMP in various regions of Eurasia.
Чувствительность выбирали в соответствии с местными геофизическими условиями так, чтобы регистрируемая интенсивность сигнала была близка по своим значениям к интенсивности «типичного» суточного хода (фиг.4).The sensitivity was chosen in accordance with local geophysical conditions so that the recorded signal intensity was close in its values to the intensity of the "typical" diurnal course (Fig. 4).
На фиг.4 показаны типичные изменения интенсивности ЕИЭМПЗ в течение суток для различных декад различных месяцев года, полученные нами на основании многолетних наблюдений за вариациями ЕИЭМПЗ в Прибайкалье.Figure 4 shows typical changes in the intensity of the EEEPA during the day for various decades of different months of the year, obtained by us on the basis of long-term observations of the variations of EEEPA in the Baikal region.
При настройке чувствительности после нескольких минут работы каждого устройства для регистрации параметров естественного импульсного электромагнитного поля Земли определяли среднеминутные значения интенсивности потока импульсов (количество импульсов, зарегистрированных за одну минуту наблюдений). Полученные значения сравнивали с соответствующими значениями интенсивности на фиг.4. Если зарегистрированная интенсивность была меньше, чем должна быть в соответствующую декаду, месяц года и соответствующий час измерений, то чувствительность устройства повышали, если больше - снижали. Повышение или снижение чувствительности устройства осуществляли с клавиатуры компьютера 8 (ЭВМ) путем изменения опорного напряжения на компараторе 16 (КОМП) и/или изменения ступеней ослабления на аттенюаторах 10 (АТТ 1) и 13 (АТТ 2). Повторяя эту операцию, добивались, чтобы разница между измеряемыми и представленными на фиг.4 значениями интенсивности не отличалась более чем в два-три раза. После настройки устройств на оптимальную чувствительность переходили ко второму этапу: настройке идентичности всех устройств для регистрации параметров естественного импульсного электромагнитного поля Земли. Такая настройка необходима и должна выполняться с особой тщательностью, поскольку качество геофизической информации в определяющей мере зависит от идентичности реперных и маршрутных устройств.When adjusting the sensitivity after several minutes of operation of each device, the average minute values of the intensity of the pulse flux (the number of pulses recorded in one minute of observations) were determined to record the parameters of the Earth's natural pulsed electromagnetic field. The obtained values were compared with the corresponding intensity values in figure 4. If the recorded intensity was less than it should be in the corresponding decade, month of the year, and the corresponding hour of measurements, then the sensitivity of the device was increased, if more, it was reduced. Increasing or decreasing the sensitivity of the device was carried out from the keyboard of a computer 8 (computer) by changing the reference voltage on the comparator 16 (COMP) and / or changing the attenuation steps on the attenuators 10 (ATT 1) and 13 (ATT 2). Repeating this operation, it was ensured that the difference between the measured and the intensity values shown in FIG. 4 did not differ by more than two to three times. After adjusting the devices for optimal sensitivity, we proceeded to the second stage: adjusting the identity of all devices for recording the parameters of the Earth's natural pulsed electromagnetic field. Such adjustment is necessary and must be done with great care, since the quality of geophysical information to a certain extent depends on the identity of reference and route devices.
Это связано, во-первых, с тем, что в структуре ЕИЭМПЗ значительную долю составляют не только импульсы атмосферного происхождения (атмосферики), но и импульсы, пришедшие от удаленных геофизических источников. Такие импульсы, возникшие за пределами интересующей территории, не несут информации о геологическом строении точки наблюдения и должны быть устранены из рассмотрения на стадиях обработки полученных результатов. Существенная неидентичность маршрутных и реперных устройств приведет к тому, что один и тот же импульс от одного и того же далекого источника будет регистрироваться разными устройствами по-разному. Это приведет к ошибкам при распознавании импульсов местного происхождения и, как следствие, к понижению точности способа.This is due, firstly, to the fact that not only impulses of atmospheric origin (atmosphere), but also impulses coming from remote geophysical sources make up a significant share in the structure of the EEEMP. Such impulses arising outside the territory of interest do not carry information about the geological structure of the observation point and should be eliminated from consideration at the stages of processing the results. The significant non-identity of the route and reference devices will lead to the fact that the same impulse from the same distant source will be recorded by different devices in different ways. This will lead to errors in the recognition of pulses of local origin and, as a consequence, to a decrease in the accuracy of the method.
Во-вторых, возможны ошибки за счет неточной привязки часов 22 к единому времени. Расхождения различных устройств по времени могут привести к тому, что один и тот же импульс будет зарегистрирован разными устройствами в разные дискреты времени, а затем интерпретирован как два различных импульса, что также увеличит ошибку при выделении импульсов местного происхождения.Secondly, errors are possible due to inaccurate binding of
Для уменьшения вероятности подобных ошибок в устройствах предусмотрен блок 24 (GPS навигатор), который обеспечивает более точную привязку всех устройств к единому мировому времени. Вторым назначением GPS навигатора 24 является автоматическое определение географических координат точки измерения, что повышает качество получаемой геофизической информации.To reduce the likelihood of such errors in the devices, a block 24 (GPS navigator) is provided, which provides a more accurate binding of all devices to a single world time. The second purpose of the
Точную настройку идентичности приема сигналов всеми устройствами осуществляли с использованием специализированной настроечной программы, сущность работы которой заключается в том, что в процессе настройки оператор видит на экране компьютера 8 (ЭВМ) показания сразу нескольких устройств для регистрации параметров естественного импульсного электромагнитного поля Земли в реальном времени. Изменяя коэффициенты ослабления на аттенюаторах 10 (АТТ 1) и 13 (АТТ 2) и опорное напряжение в компараторах 16 (КОМП), постепенно улучшали идентичность показаний различных устройств.The exact identity of the reception of signals by all devices was carried out using a specialized tuning program, the essence of which is that during the setup process the operator sees on the computer screen 8 (computer) the readings of several devices for recording the parameters of the Earth's natural electromagnetic pulsed field in real time. Changing the attenuation coefficients on the attenuators 10 (ATT 1) and 13 (ATT 2) and the reference voltage in the comparators 16 (COMP), gradually improved the identity of the readings of the various devices.
Процесс настройки иллюстрирует фиг.5, где на фиг.5 (а) и (б) показаны записи интенсивности сигнала на компьютере 8 (ЭВМ) двумя устройствами для регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли (устройства С2 и 0А), установленными рядом друг с другом для их настройки на оптимальную чувствительность и идентичность. В данном случае настройку осуществляли в конце августа. Видна идентичность регистрируемого суточного хода для обоих устройств. Зарегистрированный суточный ход аналогичен приведенному на фиг.4 типичному суточному ходу для последней декады августа (снижение интенсивности сигнала в утренние часы и повышение в ночное и послеполуденное время суток). Больший разброс точек на фиг.5 по сравнению с фиг.4 связан с тем, что при построении фиг.4 использовали измерения, усредненные по нескольким годам и по десяти дням каждой декады, тогда как на фиг.5 приведены однократные измерения в течение одних суток. При настройке важно не столько количественное, сколько качественное совпадение показаний настраиваемых устройств с типичными суточными ходами. Но что особенно важно, так это максимально возможное не только качественное, но и количественное совпадение показаний различных устройств между собой.The tuning process is illustrated in Fig. 5, where Figs. 5 (a) and (b) show the signal intensity records on a computer 8 (computer) by two devices for recording the Earth's natural pulsed electromagnetic field (devices C2 and 0A), installed next to each other to tune them to optimal sensitivity and identity. In this case, the adjustment was carried out in late August. The identity of the recorded daily course for both devices is visible. The registered daily diurnal is similar to that shown in Fig. 4 of the typical daily diurnal for the last ten days of August (a decrease in signal intensity in the morning and an increase in the night and afternoon). The larger scatter of points in Fig. 5 compared with Fig. 4 is due to the fact that, when constructing Fig. 4, measurements averaged over several years and ten days of each decade were used, while Fig. 5 shows single measurements for one day . When setting up, it is important not so much quantitative as qualitative coincidence of the readings of customizable devices with typical daily moves. But what is especially important is the maximum possible not only qualitative, but also quantitative coincidence of the readings of various devices with each other.
Идентичность устройств по чувствительности проверяли не только по числу зарегистрированных импульсов за некоторый дискрет времени, но и путем сравнения момента прихода отдельных импульсов. На фиг.5 (в) показаны примеры записи сигнала двумя устройствами в направлении запад-восток по каналу 5 (канал 2) за произвольно взятые 400 секунд измерений. Для наглядности показания устройства 0А умножены на минус единицу. Видно, что эти устройства регистрируют импульсы в один и тот же момент времени, и их число отличается незначительно. Такая идентичность записей обеспечивает при последующем анализе полевых измерений достаточно качественное удаление временных вариаций и выделение пространственных отличий в «излучательных» свойствах различных точек пространства обследуемой территории.The sensitivity of the devices was checked not only by the number of recorded pulses for a certain time interval, but also by comparing the moment of arrival of individual pulses. Figure 5 (c) shows examples of signal recording by two devices in the west-east direction on channel 5 (channel 2) for randomly taken 400 seconds of measurements. For clarity, the readings of the device 0A are multiplied by minus one. It can be seen that these devices register pulses at the same time, and their number differs slightly. Such an identity of the records provides for the subsequent analysis of field measurements a sufficiently high-quality removal of temporal variations and the allocation of spatial differences in the "radiative" properties of various points in the space of the investigated territory.
Оставшуюся после настройки разницу в показаниях различных устройств устраняли путем введения поправок по заранее полученным графикам поправок. Необходимость таких поправок связана с тем, что при изготовлении аппаратуры не может быть достигнута абсолютная идентичность приемных антенн, полос принимаемых частот, характеристик фильтров, усилителей, компараторов и других элементов и блоков устройств. Поэтому разницу в показаниях, оставшуюся после их настройки, учитывают при окончательной обработке результатов измерения.The difference in the readings of the various devices remaining after adjustment was eliminated by introducing corrections according to previously obtained correction schedules. The need for such amendments is due to the fact that in the manufacture of equipment the absolute identity of the receiving antennas, the bands of the received frequencies, the characteristics of the filters, amplifiers, comparators and other elements and units of the devices cannot be achieved. Therefore, the difference in the readings remaining after their adjustment is taken into account during the final processing of the measurement results.
Для получения графика поправок на неидентичность устройств все ранее установленные устройства для регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли запускали на работу в непрерывном режиме измерений. Дискретность опроса каналов устанавливали такой же, какой она будет в дальнейшем при проведении последующих измерений. Результаты измерений для каждого устройства фиксировали в виде файла в компьютере 8 (ЭВМ), содержащего номер устройства, календарную дату, текущее время, номер канала, число импульсов, пришедших на данный канал за один дискрет времени, амплитуду первого импульса, пришедшего на данный канал в данный дискрет времени.To obtain a schedule of corrections for the non-identity of devices, all previously installed devices for registering the Earth's natural pulsed electromagnetic field were put into operation in a continuous measurement mode. The discreteness of the interrogation of channels was set to the same as it will be in the future during subsequent measurements. The measurement results for each device were recorded as a file in computer 8 (computer) containing the device number, calendar date, current time, channel number, the number of pulses received on this channel in one time discrete, the amplitude of the first pulse received on this channel in given discrete time.
В таком режиме проводили синхронные измерения временных вариаций полей всеми устройствами в течение суток или в течение заранее определенных рабочих часов с таким расчетом, что именно в эти рабочие часы впоследствии будут выполняться профильные измерения.In this mode, synchronous measurements of time variations of the fields by all devices were carried out during the day or during predefined working hours so that it is during these working hours that profile measurements will subsequently be performed.
Принимали решение о длительности будущих измерений tизм на одной физической точке (пикете) исследовательских профилей. Обычно длительность измерений tизм составляет 3-5 минут.They made a decision about the duration of future measurements t ISM at one physical point (picket) of research profiles. Typically, the measurement duration t ISM is 3-5 minutes.
Полученные во время синхронных измерений записи временных вариаций полей делили на последовательность отрезков длительностью tизм и определяли средние значения интенсивности Iср..изм i для каждого устройства и каждого направления приема сигнала в каждый такой отрезок времени. Строили графики изменения средней интенсивности сигнала Iср. изм i, зарегистрированных данным устройством в такой отрезок времени, от времени суток или рабочих часов:Records of time variations of fields obtained during synchronous measurements were divided into a sequence of segments of duration t ISM and average values of intensity I cf were determined . . ISM i for each device and each direction of signal reception at each such time interval. We plotted changes in the average signal intensity I cf. ISM i recorded by this device in such a period of time from the time of day or working hours:
Iср. изм i=f(tизм i),I cf. ISM i = f (t ISM i ),
где tизм i - текущее время внутри суток или внутри рабочих часов (фиг.5 (г));where t ism i is the current time inside the day or inside business hours (Fig. 5 (g));
i - номер пикета или отрезка времени.i is the number of the picket or the length of time.
Сравнивали между собой полученные таким способом графики и сортировали устройства по их дальнейшему предназначению: либо на «реперные», либо на «маршрутные», с приблизительно равным числом тех и других устройств. В качестве реперных выбирали те устройства, которые в течение суток или в течение промеренных рабочих часов показывали наиболее близкие значения интенсивности сигнала к средним значениям показаний всех устройств.The graphs obtained in this way were compared with each other and the devices were sorted according to their further purpose: either “reference” or “route”, with an approximately equal number of those and other devices. As the reference, we selected those devices that during the day or during the measured working hours showed the closest signal intensity values to the average values of the readings of all devices.
Среди выбранных реперных устройств выбирали одно «базовое» устройство с самыми близкими значениями интенсивности сигнала, регистрируемого этим устройством, к средним значениям показаний всех устройств вместе взятых.Among the selected reference devices, one “basic” device was selected with the closest signal intensities recorded by this device to the average values of the readings of all devices combined.
Для каждого устройства и каждого направления приема сигнала с помощью компьютера 8 (ЭВМ) рассчитывали и строили графики поправок Кi на неидентичность устройств, аналогичные графику, приведенному на фиг.5 (д), и отражающие разницу в показаниях данного i-того устройства и соответствующих показаний базового устройства в определенное время суток или рабочих часов:For each device and each direction of signal reception using a computer 8 (computer), we calculated and built graphs of corrections K i for the non-identity of devices, similar to the graph shown in Fig. 5 (e), and reflecting the difference in the readings of this i-th device and the corresponding indications of the basic device at a specific time of the day or working hours:
Ki=f(t),K i = f (t),
где Кi=Icp. изм i(t)/Iср. изм. баз.(t),where K i = I cp. var i (t) / I cf. rev. bases (t)
Iср. изм баз(t) - среднее значение интенсивности сигнала по соответствующему направлению приема для базового устройства в данный интервал времени суток или рабочих часов.I cf. ISM bases (t) - the average value of the signal intensity in the corresponding direction of reception for the base device in a given time interval of the day or working hours.
Сглаживали полученные таким способом графики поправок на неидентичность устройств скользящим окном такой ширины (длительности), чтобы полученные графики Кi сгл=f(t) не имели острых скачков в течение всего рабочего времени (фиг.5 (д), жирная кривая).Smooth the correction graphs obtained in this way for device non-identity with a sliding window of such width (duration) so that the obtained graphs K i sm = f (t) do not have sharp jumps during the entire working time (Fig. 5 (e), bold curve).
Запоминали результаты сглаживания в виде графиков или таблиц или вносили эти таблицы в специализированные программы для автоматической обработки результатов полевых измерений.We memorized the smoothing results in the form of graphs or tables, or entered these tables into specialized programs for automatically processing the results of field measurements.
Выполнив такие подготовительные операции, начинали обследование интересующей территории путем проведения профильных или площадных измерений.Having completed such preparatory operations, they began examining the area of interest by conducting profile or area measurements.
Выставляли параметры каждого устройства в соответствии с параметрами, определенными в процессе настройки.The parameters of each device were set in accordance with the parameters determined during the setup process.
Затем устанавливали все реперные устройства (в данном примере их было 3), включая и базовое, в одной из выбранных точек (репере) обследуемой территории, ориентировали антенны по сторонам света с помощью компаса. Часы 22 всех устройств выставляли по GPS навигатору 24 с привязкой к единому мировому времени путем нажатия кнопки запуска 20.Then all the reference devices were installed (in this example there were 3), including the basic one, in one of the selected points (reference points) of the surveyed area, the antennas were oriented to the cardinal points using a compass.
Запускали реперные устройства в непрерывном режиме измерений с заданным дискретом опроса каналов, в данном примере 1 раз в сек. С маршрутными устройствами переходили на первый пикет (физическую точку) профиля. Ориентировали антенны 1, 2, 3 в пространстве с помощью компаса. Привязку к единому мировому времени осуществляли по команде, нажимая кнопку запуска 20. Проводили измерения всеми маршрутными устройствами в течение ранее выбранного отрезка времени tизм (5 минут) и с заданной дискретностью опроса каналов приема.The reference devices were launched in a continuous measurement mode with a given discrete sampling of channels, in this example, 1 time per second. With route devices we switched to the first picket (physical point) of the profile. Oriented
После завершения измерений в первой физической точке перемещали маршрутные устройства на следующую физическую точку (пикет) и вновь проводили измерения аналогичным образом.After completing the measurements at the first physical point, the route devices were moved to the next physical point (picket) and measurements were again carried out in a similar way.
Измеренные значения запоминали с помощью оперативного запоминающего устройства 21 (ОЗУ).The measured values were stored using random access memory 21 (RAM).
По завершению профильных измерений на всех пикетах с помощью компьютера 8 (ЭВМ), используя специально разработанные программы, осуществляли статистическую обработку полученных результатов и вычисляли пространственные вариации измеренных параметров ЕИЭМПЗ вдоль профиля.Upon completion of the profile measurements at all pickets using a computer 8 (computer), using specially designed programs, we carried out statistical processing of the results and calculated the spatial variations of the measured EEMPZ parameters along the profile.
Использовали следующую последовательность обработки.The following processing sequence was used.
Для первого маршрутного устройства и одного из его каналов (например, для канала приема в направлении запад-восток 5 (канал 2) строили зависимость изменения интенсивности сигнала от времени измерения на данном пикете, начиная от момента запуска устройства с помощью кнопки запуска 20 на данном пикете (tнач. изм i), до момента окончания измерений (tоконч. изм i). Определяли дисперсию результатов измерений на данном пикете и доверительный интервал. Если в построенной зависимости обнаруживали явные выбросы (отдельные значения, зарегистрированные в некоторый непродолжительный момент времени, превышали в несколько раз доверительный интервал), то такие значения расценивали как «подозрительные» (фиг.6 (а), 145-146 секунды измерения), требующие дополнительного анализа. Дополнительный анализ сводился к тому, что просматривали аналогичные участки показаний реперных устройств для этих же моментов времени между tнач. изм i и tоконч. изм i для каналов с такой же ориентацией. Если в показаниях реперных устройств подобных выбросов не обнаруживали, то такие аномальные отсчеты в показаниях маршрутного устройства удаляли или заменяли на средние значения интенсивности сигнала на данном пикете для данного маршрутного устройства, рассчитанные без учета выбросов (фиг.6 (б)).For the first route device and one of its channels (for example, for the west-
Таким же образом проверяли качество результатов измерений всех реперных устройств путем сравнения их показаний между собой и с показаниями маршрутных устройств. Случайные выбросы удаляли.In the same way, the quality of the measurement results of all reference devices was checked by comparing their readings with each other and with the readings of route devices. Random emissions were removed.
Затем строили таблицы замеров на данном профиле. В таблице 1 приведен пример выделения пространственных вариаций ЕИЭМПЗ для маршрутного устройства 4С по отношению к базовому устройству 0А по каналу приема в направлении запад-восток. Для этого по показаниям маршрутного устройства определяли время измерения на данном пикете и заполняли столбец 2. По времени измерения и соответствующему графику поправок на неидентичность устройств определяли значение поправки для данного устройства 4С и данного канала по отношению к базовому устройству 0А (столбец 3). В приведенном примере с 14 часов до 16 часов 30 минут значение поправки практически не менялось, поэтому приведены одни и те же средние значения поправки для этого времени суток. Таким же образом определяли поправки для соответствующего реперного устройства и заполняли столбец 4. В приведенном примере сравнивают показания маршрутного устройства 4С с базовым устройством 0А. Поправка на неидентичность для базового устройства всегда равна единице.Then we built measurement tables on this profile. Table 1 shows an example of the allocation of spatial variations of the EEEMP for the route device 4C with respect to the base device 0A along the reception channel in the west-east direction. To do this, according to the indications of the route device, the measurement time at this picket was determined and
Затем определяли средние значения интенсивности сигнала на данном пикете для определенного маршрутного устройства и определенного канала приема (в приведенном примере для устройства 4С и канала приема в направлении запад-восток, столбец 5), средние значения интенсивности сигнала, зарегистрированные в это же время соответствующим каналом базового или реперного устройства (столбец 6). Корректировали показания данного канала данного устройства с учетом их неидентичности (столбец 7). Поправку вносили путем деления всех значений, занесенных в столбец 5, на значения поправок на неидентичность (столбец 3) как для маршрутного, так и реперного устройства по отношению к базовому устройству (столбцы 7, 8).Then we determined the average values of the signal intensity at this picket for a specific route device and a specific receive channel (in the example for the 4C device and the receive channel in the west-east direction, column 5), average signal intensities recorded at the same time by the corresponding channel of the base or reference device (column 6). Corrected the readings of this channel of this device taking into account their non-identity (column 7). The correction was made by dividing all the values listed in
Рассчитывали пространственные отклонения вариаций ЕИЭМПЗ на данном пикете относительно реперной территории путем удаления из показаний маршрутного устройства временных вариаций, зарегистрированных реперным устройством. Для этого из скорректированных средних значений интенсивности сигнала маршрутного устройства на данном пикете (табл.1, столбец 7) вычитали средние значения показаний базового устройства (табл.1, столбец 8) или скорректированные значения соответствующего канала соответствующего реперного устройства. Полученные значения заносили в столбец 9.We calculated the spatial deviations of the EEMPZ variations at this picket relative to the reference territory by removing from the testimony of the route device the time variations recorded by the reference device. For this, the average values of the readings of the base device (table 1, column 8) or the adjusted values of the corresponding channel of the corresponding reference device were subtracted from the adjusted average values of the signal strength of the route device at this picket (table 1, column 7). The obtained values were entered in
Также определяли профильные вариации интенсивности ЕИЭМПЗ по всем остальным маршрутным устройствам по отношению к базовому устройству и всем реперным устройствам и заполняли таблицу 2 столбцы 2-10. В таблице 2 представлены результаты измерений пространственных вариаций интенсивности ЕИЭМПЗ по каналу приема в направлении запад-восток тремя маршрутными устройствами 4С, D6, С2 и тремя реперными устройствами 0А - базовое, 8D и BE. Находили средние значения профильных вариаций интенсивности потока импульсов ЕИЭМПЗ по определенному направлению приема сигнала по всем измерениям (табл.2, столбец 11). Аналогичную обработку выполняли по другим направлениям приема сигнала, строили итоговые зависимости профильных вариаций интенсивности ЕИЭМПЗ.We also determined the profile variations in the intensity of the EEMPZ for all other route devices with respect to the base device and all reference devices and filled in table 2, columns 2-10. Table 2 presents the results of measurements of spatial variations in the intensity of the EEMPZ along the west-east reception channel by three route devices 4C, D6, C2 and three reference devices 0A - basic, 8D and BE. The average values of the profile variations in the intensity of the EIEMP pulse stream were found in a certain direction of signal reception for all measurements (Table 2, column 11). A similar processing was performed in other directions of signal reception, and the final dependences of the profile variations in the intensity of the EEEP were constructed.
Анализировали пространственные вариации ЕИЭМПЗ по данному профилю по всем направлениям приема сигнала. Делали вывод о наличии геофизической аномалии на изученном профиле, картировали границы аномалии, делали геологическую интерпретацию полученных результатов.We analyzed the spatial variations of the EIMPZ along this profile in all directions of signal reception. We made a conclusion about the presence of a geophysical anomaly on the studied profile, mapped the boundaries of the anomaly, made a geological interpretation of the results.
Для проверки воспроизводимости результатов этот маршрут проходили несколько раз. На фиг.7 представлены некоторые результаты этих измерений. Применялись различные способы удаления временных вариаций. Поэтому кривые можно сравнивать только качественно. Из фиг.7 видно, что в районе 12 пикета по каналу приема в направлении запад-восток наблюдается аномалия электромагнитных полей в виде резкого снижения интенсивности естественного импульсного электромагнитного поля Земли.To check the reproducibility of the results, this route was passed several times. Figure 7 presents some of the results of these measurements. Various methods have been used to remove temporal variations. Therefore, the curves can only be compared qualitatively. From Fig. 7 it is seen that in the
Качественная настройка и хорошая идентичность реперных и маршрутных устройств обеспечивают четкое выявление аномалии даже в разные дни, в летние и осенние месяцы, в том числе и в дни грозовой активности, при наличии глубокого снежного покрова почвы. Это обеспечивается тем, что атмосферики, возникающие в момент разряда молнии, регистрируются в одинаковой степени и реперными и маршрутными устройствами и поэтому хорошо удаляются при выявлении пространственных вариаций ЕИЭМПЗ.High-quality tuning and good identity of reference and route devices provide a clear identification of anomalies even on different days, in the summer and autumn months, including on days of thunderstorm activity, in the presence of deep snow cover of the soil. This is ensured by the fact that the atmospheres arising at the moment of lightning discharge are recorded to the same extent by both reference and route devices and, therefore, are well removed when spatial variations of the EEEMP are detected.
Представленная на графиках (фиг.7) геофизическая аномалия, вероятнее всего, связана с одним из разрывных нарушений в земной поверхности, оперяющих границу Урбинского надвига. На местности указанная аномалия была приурочена к длинному логу, обрамленному с одной стороны пологим спуском, а с другой стороны высоким берегом с крутым протяженным подъемом.Presented on the graphs (Fig. 7), the geophysical anomaly is most likely associated with one of the discontinuous disturbances in the earth's surface that extend across the boundary of the Urba thrust. On the terrain, this anomaly was confined to a long ravine, framed on one side by a gentle slope, and on the other hand by a high bank with a steep long rise.
Приведем пример обнаружения геологического разлома. Измерения проводились в Красноярском крае. Маршрут пересекал активированный разлом неясной морфологии и кинематики, выявленный на основе дешифрирования авиа- и космических снимков. Расстояние между пикетами составляло 50 метров. Время измерений на каждом пикете составляло не менее 5 минут (300 сек). Дискретность считывания показаний составляла 1 секунду. Поэтому на каждом пикете выполнено не менее 300 замеров интенсивности ЕИЭМПЗ.We give an example of the detection of a geological fault. The measurements were carried out in the Krasnoyarsk Territory. The route was crossed by an activated fracture of unclear morphology and kinematics, identified on the basis of deciphering aerial and satellite images. The distance between the pickets was 50 meters. The measurement time at each picket was at least 5 minutes (300 seconds). Readability was 1 second. Therefore, at each picket, at least 300 measurements of the intensity of the EEMP were performed.
На фиг.8 представлены результаты измерений интенсивности потока импульсов ЕИЭМПЗ. Как видно из приведенных рисунков, наблюдается достаточно сложное пространственное изменение импульсного потока с несколькими максимумами по обоим направлениям приема сигнала.On Fig presents the results of measurements of the intensity of the flow of pulses EIEMP. As can be seen from the above figures, a rather complicated spatial change in the pulse flow with several maxima in both directions of signal reception is observed.
Наиболее значимая аномалия выделяется на участке между 65 и 95 пикетами. Именно на этом участке маршрут пересекает активированный разлом, разделяющий неотектонические блоки.The most significant anomaly stands out between 65 and 95 pickets. It is at this section of the route that the activated fault crosses, separating the neotectonic blocks.
Использование ЕИЭМПЗ для поиска месторождений углеводородов основано на том, что многие месторождения полезных ископаемых, в том числе и месторождения углеводородов, приурочены к зонам повышенной неоднородности земной коры, к зонам геологических разломов и их пересечений. Именно такие зоны по результатам наших многолетних исследований являются источниками полей ЕИЭМПЗ повышенной интенсивности. Во-вторых, сами структурно-литологические ловушки обладают повышенной неоднородностью на водонефтяном и газонефтяном контактах. В то же время ловушки должны представлять собой закрытые системы, способные накапливать и удерживать углеводородное сырье. При наличии системы многочисленных разрывных нарушений, всегда имеющихся в земной коре, герметичность ловушек возможна только при условии малой подвижности бортов трещин относительно друг друга и, соответственно, низкой эффективности механоэлектрических преобразований.The use of the EEEMP to search for hydrocarbon deposits is based on the fact that many mineral deposits, including hydrocarbon deposits, are confined to zones of increased heterogeneity of the earth's crust, to zones of geological faults and their intersections. According to the results of our many years of research, these are precisely these zones that are the sources of high intensity EEMPF fields. Secondly, the structural lithological traps themselves have increased heterogeneity at the water-oil and gas-oil contacts. At the same time, traps should be closed systems capable of accumulating and retaining hydrocarbon feedstocks. In the presence of a system of numerous discontinuous faults that are always present in the earth's crust, the tightness of traps is possible only under the condition of low mobility of the crack sides relative to each other and, accordingly, low efficiency of mechanoelectric transformations.
Следовательно, территория, перспективная по возможному содержанию углеводородов, должна выделяться в окружающем ее пространстве излучающим ореолом и внутренней зоной «молчания». Зона пониженного уровня электромагнитных полей, должна располагаться непосредственно над самим месторождением углеводородов.Consequently, a territory promising for a possible hydrocarbon content should be distinguished in the surrounding space by a radiating halo and an internal zone of “silence”. The zone of low level of electromagnetic fields should be located directly above the hydrocarbon field itself.
Проверка возможности применения предлагаемого способа проводилась на нескольких месторождениях нефти и газа в Томской области, в Красноярском крае и в Удмуртии. Приведем пример использования предлагаемого способа для определения границ двух нефтяных месторождений в Удмуртии. Работы проводились в ноябре 2008 года.Testing the applicability of the proposed method was carried out at several oil and gas fields in the Tomsk region, in the Krasnoyarsk Territory and in Udmurtia. Here is an example of using the proposed method for determining the boundaries of two oil fields in Udmurtia. The work was carried out in November 2008.
При выполнении данных исследований использовали одновременно двадцать устройств для регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли. Десять устройств функционировали в качестве реперных (неподвижных) и десять устройств в качестве маршрутных. Все реперные устройства находились в центре непродуктивной территории. Результаты измерений представлены на фиг.9. Видно, что продуктивная территория месторождений 1 и 2 выделяется пониженными значениями интенсивности сигнала по сравнению с непродуктивными территориями. При этом по мере приближения к центру месторождения (углеводородной ловушки) интенсивность сигнала снижается все больше и больше. Поэтому по результатам данных измерений можно оценивать не только границы месторождений, но и продуктивность отдельных участков данного конкретного месторождения. Границы водонефтяных контактов (ВНК) этих месторождений показаны вертикальными линиями.When performing these studies, twenty devices were simultaneously used to register the Earth's natural pulsed electromagnetic field. Ten devices functioned as reference (motionless) and ten devices as route. All benchmarks were in the center of unproductive territory. The measurement results are presented in Fig.9. It can be seen that the productive territory of
Claims (1)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009100934/28A RU2414726C2 (en) | 2009-01-13 | 2009-01-13 | Geophysical survey method and device for recording parametres of earth's natural pulsed electromagnetic field |
PCT/RU2010/000007 WO2010082868A1 (en) | 2009-01-13 | 2010-01-14 | Geophysical exploration method and device for recording parameters of the natural pulsed electromagnetic field of the earth |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009100934/28A RU2414726C2 (en) | 2009-01-13 | 2009-01-13 | Geophysical survey method and device for recording parametres of earth's natural pulsed electromagnetic field |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009100934A RU2009100934A (en) | 2010-07-20 |
RU2414726C2 true RU2414726C2 (en) | 2011-03-20 |
Family
ID=42339984
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009100934/28A RU2414726C2 (en) | 2009-01-13 | 2009-01-13 | Geophysical survey method and device for recording parametres of earth's natural pulsed electromagnetic field |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2414726C2 (en) |
WO (1) | WO2010082868A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2593274C2 (en) * | 2011-04-18 | 2016-08-10 | Институту Пресбитериану Маккензи | Method and system for determining time changes in retransmission and propagation of signals used for measuring distance, synchronising actuators and georeferencing |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015088466A1 (en) | 2014-06-26 | 2015-06-18 | Burkynskyy Igor Borisovich | Geophysical exploration method |
CN107085240B (en) * | 2017-03-30 | 2020-01-10 | 湖南科技大学 | Slope magnetofluid detection system and method |
CN107422386A (en) * | 2017-04-20 | 2017-12-01 | 上海艾都能源科技有限公司 | A kind of intelligent electrical method physical prospecting instrument |
CN117233850B (en) * | 2023-10-19 | 2024-01-26 | 中国地质调查局成都地质调查中心(西南地质科技创新中心) | Magnetotelluric signal processing method and system |
CN117312898B (en) * | 2023-11-27 | 2024-03-15 | 山东省煤田地质规划勘察研究院 | Ore finding prediction method and system based on multiple K-means clustering analysis |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6191587B1 (en) * | 1996-04-26 | 2001-02-20 | Anthony Charles Leonid Fox | Satellite synchronized 3-D magnetotelluric system |
RU12342U1 (en) * | 1999-02-23 | 2000-01-10 | Саратовский научно-исследовательский институт кардиологии при Саратовском государственном медицинском университете Минздрава России | MONITORING MIDDLE ARTERIAL PRESSURE |
RU2352961C2 (en) * | 2006-07-13 | 2009-04-20 | Институт мониторнинга климатических и экологических систем | Method for determination of attitude position and parameters of inner core motion |
RU2334254C1 (en) * | 2007-03-22 | 2008-09-20 | Александр Карпович Сараев | Earth crust electromagnetic sounding system |
-
2009
- 2009-01-13 RU RU2009100934/28A patent/RU2414726C2/en not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-01-14 WO PCT/RU2010/000007 patent/WO2010082868A1/en active Application Filing
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
http://www.sibpatent.ru/default.asp?khid=51487&code=385719&sort=1,2004. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2593274C2 (en) * | 2011-04-18 | 2016-08-10 | Институту Пресбитериану Маккензи | Method and system for determining time changes in retransmission and propagation of signals used for measuring distance, synchronising actuators and georeferencing |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009100934A (en) | 2010-07-20 |
WO2010082868A1 (en) | 2010-07-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Clinton et al. | The Marsquake catalogue from InSight, sols 0–478 | |
Foti et al. | Guidelines for the good practice of surface wave analysis: a product of the InterPACIFIC project | |
RU2414726C2 (en) | Geophysical survey method and device for recording parametres of earth's natural pulsed electromagnetic field | |
Ekström | Global detection and location of seismic sources by using surface waves | |
Valoroso et al. | Active faults and induced seismicity in the Val d’Agri area (Southern Apennines, Italy) | |
US7248052B2 (en) | Electric power grid induced geophysical prospecting method and apparatus | |
Sanina et al. | The Mikhnevo small aperture array enhances the resolution property of seismological observations on the East European Platform | |
Kapetanidis et al. | Estimation of arrival-times in intense seismic sequences using a Master-Events methodology based on waveform similarity | |
Park | MASW horizontal resolution in 2D shear-velocity (Vs) mapping | |
CN101852864B (en) | Method for processing mass seismic data by using surface consistent statistical spectrum analysis technology | |
WO2015088466A1 (en) | Geophysical exploration method | |
CN112180444B (en) | Detection method and device for stratum velocity structure and storage medium | |
Fischer et al. | Detection capability of seismic network based on noise analysis and magnitude of completeness | |
Adushkin et al. | Remote detection of aftershock activity as a new method of seismic monitoring | |
Ross et al. | An algorithm for automated identification of fault zone trapped waves | |
US7663971B2 (en) | Resonance scattering seismic method | |
Kitov et al. | Detection, estimation of magnitude, and relative location of weak aftershocks using waveform cross-correlation: The earthquake of August 7, 2016, in the town of Mariupol | |
Galluzzo et al. | Statistical moments of power spectrum: A fast tool for the classification of seismic events recorded on volcanoes | |
RU2491580C1 (en) | Method of measuring geophysical characteristics using successive inversion of geoelectric data with additional time filter | |
RU2758582C1 (en) | Method for detecting a complex earthquake precursor | |
RU2217778C2 (en) | Hydrocarbon prospecting method | |
Hudson et al. | From slab to surface: Earthquake evidence for fluid migration at Uturuncu volcano | |
Woessner et al. | Theme IV—Understanding seismicity catalogs and their problems | |
Shaydurov et al. | Field-work automation of hydrocarbon exploration using a passive seismic-electric method | |
Gaždová et al. | Shear wave velocities inferred from surface wave dispersion beneath the Příbram array in the Czech Republic |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120114 |