RU2544260C2 - Geoelectric survey method - Google Patents
Geoelectric survey method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2544260C2 RU2544260C2 RU2012118810/28A RU2012118810A RU2544260C2 RU 2544260 C2 RU2544260 C2 RU 2544260C2 RU 2012118810/28 A RU2012118810/28 A RU 2012118810/28A RU 2012118810 A RU2012118810 A RU 2012118810A RU 2544260 C2 RU2544260 C2 RU 2544260C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- field
- source
- geoelectric
- axis
- magnetic sensor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к наземной электроразведке методом индукционного профилирования и может быть использовано при изучении строения верхней части геологического разреза. Область преимущественного применения - обнаружение и локализация в плане геоэлектрических неоднородностей, контрастных по электропроводности в сравнении с вмещающей средой с целью поиска рудоносных объектов и рудопроявлений, для выявления погруженных проводящих образований и зон сочленения горных пород при крупномасштабных картировочных исследованиях, при решении инженерно-геологических задач по обнаружению и трассированию подземных коммуникаций (трубопроводов).The present invention relates to ground-based electrical exploration by induction profiling and can be used to study the structure of the upper part of the geological section. The field of predominant application is the detection and localization in terms of geoelectric heterogeneities that are contrasting in electrical conductivity compared with the host medium in order to search for ore-bearing objects and ore occurrences, to identify submerged conductive formations and articulation zones of rocks during large-scale mapping studies, when solving engineering and geological problems in detection and tracing of underground utilities (pipelines).
Технический результат: повышение информативности и помехоустойчивости измерений, снижение трудоемкости поисковых электроразведочных работ.Effect: increasing the information content and noise immunity of measurements, reducing the complexity of prospecting electrical exploration.
Рассматриваемые ниже электроразведочные способы восходят к методу индукции (разработанному под руководством В.Р.Бурсиана в НИФИ при ЛГУ в 30-е годы прошлого века) - методу электроразведки переменным током, основанному на изучении магнитного поля индукционных токов, возбуждаемых в горных породах источником высокочастотного гармонического электромагнитного поля [1]. Поскольку индуцированные токи распределяются в земле с неодинаковой плотностью и концентрируются преимущественно в хорошо проводящих геологических образованиях, то это неизбежно будет отражаться на морфологии вторичного магнитного поля, накладывающегося на первичное поле источника электромагнитного поля.The electrical prospecting methods discussed below go back to the induction method (developed under the direction of V.R.Bursian at the Research Institute of Nuclear Physics at the Leningrad State University in the 30s of the last century) - an alternating current electrical prospecting method based on the study of the magnetic field of induction currents excited in rocks by a high-frequency harmonic source electromagnetic field [1]. Since the induced currents are distributed in the earth with different densities and are concentrated mainly in well-conducting geological formations, this will inevitably affect the morphology of the secondary magnetic field superimposed on the primary field of the electromagnetic field source.
Известный способ электромагнитного (индукционного) профилирования методом индукции хорошо зарекомендовал себя при проведении малоглубинных поисково-разведочных работ и крупномасштабных картировочных исследований с использованием аппаратуры «Земля-2», который имеет две разновидности [2]: 1) способ последовательных перемещений, когда генераторная и приемная установки перемещаются по одному профилю; 2) способ параллельных перемещений, когда приемник и генератор располагаются на одноименных пикетах соседних профилей.The known method of electromagnetic (induction) profiling by induction has proven itself in conducting shallow exploration and large-scale mapping studies using the Earth-2 equipment, which has two varieties [2]: 1) the method of successive movements when the generator and receiver installations move along one profile; 2) a parallel movement method, when the receiver and the generator are located on the same pickets of adjacent profiles.
В обоих случаях излучающая рамка источника электромагнитного поля закреплена в вертикальной плоскости, а приемную антенну ориентируют так, чтобы горизонтальная ось вращения была точно направлена на рамку источника.In both cases, the emitting frame of the source of the electromagnetic field is fixed in a vertical plane, and the receiving antenna is oriented so that the horizontal axis of rotation is accurately directed to the frame of the source.
Измеряют амплитуды горизонтальной и вертикальной составляющей магнитного поля, а также угол наклона полного вектора магнитного поля к горизонту. По значениям соответствующих амплитуд поля вычисляют эффективное сопротивление среды ρэф и составляют план графиков ρэф, анализ которых позволяет получить представление о расположении искомых геоэлектрических неоднородностей среды. В ряде случаев по измеренным значениям элементов поля оказывается достаточным ограничиться построением в плане «электрических осей», которые приурочены к проводящим геологическим образованиям, что дает качественную информацию об их расположении.The amplitudes of the horizontal and vertical components of the magnetic field are measured, as well as the angle of inclination of the full vector of the magnetic field to the horizontal. Using the values of the corresponding field amplitudes, the effective medium resistance ρ eff is calculated and a graph of ρ eff is plotted , the analysis of which allows one to get an idea of the location of the desired geoelectric inhomogeneities of the medium. In some cases, according to the measured values of the field elements, it turns out to be sufficient to limit oneself to the construction in terms of “electric axes”, which are confined to conducting geological formations, which gives qualitative information about their location.
Несмотря на высокую результативность метода индукции на стадии поисково-разведочных работ в масштабе 1:10000 и крупнее, следует отметить высокую трудоемкость вышеприведенных способов его реализации, что препятствовало их широкому распространению. Во-первых, необходимо в каждом пункте наблюдений очень точно сориентировать наклон приемной антенны по отношению к горизонту в процессе проведения измерений, а также ее ориентацию на вертикально расположенную генераторную рамку во избежание помехи в регистрируемом сигнале, вызванной индукцией первичного поля. Во-вторых, точность измерения аномальных составляющих поля, влияющая на результативность поисково-разведочных работ, сильно снижается в условиях пересеченной местности, когда наличие рельефа и растительного покрова препятствует «взаимному визированию» генераторной и приемной антенн, поскольку они разнесены между собой на конечное расстояние. Кроме того, при электромагнитном профилировании с большими разносами может возникать также дополнительная помеха в измеряемом сигнале из-за высокочастотных вариаций естественного магнитного поля Земли.Despite the high efficiency of the induction method at the stage of exploration on a scale of 1: 10000 and larger, it should be noted the high complexity of the above methods for its implementation, which prevented their widespread distribution. First, it is necessary at each observation point to very accurately orientate the inclination of the receiving antenna with respect to the horizon during the measurement process, as well as its orientation to the vertically located generator frame in order to avoid interference in the recorded signal caused by the induction of the primary field. Secondly, the accuracy of the measurement of anomalous field components, which affects the effectiveness of prospecting and exploration, is greatly reduced in rough terrain, when the presence of topography and vegetation prevents “mutual sighting” of the generator and receiver antennas, since they are spaced apart by a finite distance. In addition, with electromagnetic profiling with large spacings, additional interference may also occur in the measured signal due to high-frequency variations of the Earth’s natural magnetic field.
Известен способ дипольного индуктивного профилирования, применяемый для поисков рудных месторождений и геоэлектрического картирования горных пород [3], в котором измерения проводят при последовательном перемещении (вдоль профиля) или параллельном перемещении (по соседним профилям) генераторной и приемной установок с постоянным расстоянием между источником электромагнитного поля и приемным магнитным датчиком. При измерениях применяют аппаратуру дипольного электромагнитного профилирования (например, ДЭМП-СЧ разработки «ЦКБ Геофизика», г.Красноярск), позволяющую регистрировать амплитуды вертикальной (Hz) и радиальной (Hr) составляющих электромагнитного поля [4]. По измеренным значениям амплитуд либо по их отношению вычисляют эффективное сопротивление ρэф среды и по распределению значений ρэф вдоль профиля измерений судят о наличии геоэлектрической неоднородности в изучаемом разрезе. Для выявления хорошо проводящих рудных объектов анализируют графики абсолютных значений измеренных величин, либо соответствующих им магнитных чисел. Недостатком данного способа является техническая сложность получения и обработки данных измерений при разновысотном (из-за неровностей рельефа) положении генераторной и приемной установок при учете поправок от первичного поля источника. Кроме того, на результаты интерпретации оказывают помехообразующее влияние покровные отложения при их повышенной проводимости, что снижает эффективность применения данного способа.A known method of dipole inductive profiling, used to search for ore deposits and geoelectric mapping of rocks [3], in which the measurements are carried out with successive movement (along the profile) or parallel movement (along adjacent profiles) of the generator and receiver installations with a constant distance between the source of the electromagnetic field and a receiving magnetic sensor. In the measurements, dipole electromagnetic profiling equipment is used (for example, DEMP-SCh developed by TsKB Geofizika, Krasnoyarsk), which allows recording the amplitudes of the vertical (Hz) and radial (Hr) components of the electromagnetic field [4]. From the measured values of the amplitudes or from their ratio, the effective resistance ρ eff of the medium is calculated and the distribution of ρ eff along the measurement profile is used to judge the presence of geoelectric heterogeneity in the studied section. To identify well-conducting ore objects, they analyze the graphs of the absolute values of the measured values, or the corresponding magnetic numbers. The disadvantage of this method is the technical complexity of obtaining and processing measurement data at different height (due to uneven terrain) position of the generator and receiver units when taking into account corrections from the primary field of the source. In addition, the interpretation results are interfered with by the deposition of deposits with increased conductivity, which reduces the effectiveness of this method.
Известен способ, относящийся к электроразведке методом индукционного зондирования [5], предназначенный для изучения геоэлектрического строения верхней части разреза, трассирования зон тектонически нарушенных пород и обследования площадок под строительство при инженерных изысканиях. Устройство для осуществления способа представляет собой перемещаемую по вертикали раму-ферму с жестко фиксированным расположением на одном конце источника электромагнитного поля, а на другом - приемного магнитного датчика, исключающего на него прямое воздействие первичного поля. При этом генераторная петля источника расположена в вертикальной плоскости, а приемный магнитный датчик нацелен на регистрацию вертикальной составляющей напряженности вторичного поля от исследуемого геологического разреза. Несмотря на хорошую информативность способа при проведении зондирования среды в отдельных пунктах, он не предназначен для выполнения профилирования, поскольку несущая штанга устройства должна быть закреплена неподвижно относительно поверхности Земли, а перемещение рамы-фермы проводится исключительно по вертикали.A known method related to electrical exploration by induction sensing [5], designed to study the geoelectric structure of the upper part of the section, tracing zones of tectonically disturbed rocks and survey sites for construction during engineering surveys. A device for implementing the method is a vertically movable frame-farm with a rigidly fixed arrangement at one end of the electromagnetic field source, and at the other end of the receiving magnetic sensor, which excludes direct exposure to the primary field. In this case, the generator loop of the source is located in a vertical plane, and the receiving magnetic sensor is aimed at recording the vertical component of the secondary field intensity from the studied geological section. Despite the good informational content of the method when conducting sensing of the medium at individual points, it is not intended to perform profiling, since the support rod of the device must be fixed motionless relative to the Earth's surface, and the frame-frame is moved exclusively vertically.
Между тем, в наземной электроразведке, осуществляемой с помощью контролируемого источника поля, есть способы, основанные на принципах получения и методике изучения так называемой «чистой аномалии» [6], не связанной с первичным полем установки, а обусловленной только различием электрофизических параметров вмещающей среды и искомого аномалиеобразующего объекта. Эти способы первоначально появились в индуктивной электроразведке на переменном токе (в частности, электромагнитном профилировании методом индукции) при поисково-картировочных исследованиях и несколько позднее стали развиваться применительно к решению инженерно-геологических задач.Meanwhile, in surface electrical exploration carried out using a controlled field source, there are methods based on the principles of obtaining and the methodology for studying the so-called “pure anomaly” [6], which is not related to the primary field of the installation, but only due to the difference in the electrophysical parameters of the surrounding medium and desired anomaly-forming object. These methods initially appeared in inductive electrical prospecting on alternating current (in particular, electromagnetic profiling by induction) during prospecting and mapping studies and somewhat later began to develop in relation to solving engineering and geological problems.
Так, например, известно устройство для малоглубинного индукционного профилирования, предназначенное для обнаружения и трассирования заглубленных трубопроводов и других инженерных коммуникаций [7], в котором источник электромагнитного поля (вертикально расположенная излучающая рамка) и его приемник (две ортогональные рамки в горизонтальной и вертикальной плоскостях) разнесены между собой на расстояние, которое может регулироваться. К достоинству способа следует отнести возможность проведения фазочувствительных измерений вторичного магнитного поля благодаря двум приемным магнитным датчикам (один из которых служит для передачи опорного сигнала первичного поля), но одновременно это и усложняет процесс измерения полезного сигнала, особенно на высоких частотах, поскольку требуется точная настройка раздвижной конструкции устройства.So, for example, a device for shallow induction profiling is known, designed to detect and trace buried pipelines and other utilities [7], in which the electromagnetic field source (vertically located emitting frame) and its receiver (two orthogonal frames in horizontal and vertical planes) spaced apart by a distance that can be adjusted. The advantage of the method should include the possibility of phase-sensitive measurements of the secondary magnetic field due to two receiving magnetic sensors (one of which serves to transmit the reference signal of the primary field), but at the same time this complicates the process of measuring the useful signal, especially at high frequencies, since it requires precise adjustment of the sliding device design.
Устройство содержит жесткую несущую раму, состоящую из двух частей (подвижной и неподвижной), на одном конце которой размещен источник электромагнитного поля, на другом размещены два ортогональных датчика магнитного поля, предназначенных для осуществления фазочувствительных измерений вторичного магнитного поля, обусловленного наличием высокопроводящих заглубленных объектов типа подземных трубопроводов. Однако, поскольку излучающая рамка источника расположена в вертикальной плоскости, то на вторичное электромагнитное поле токов, индуцируемых в проводящих трубопроводах, будет накладываться также «нормальное» электромагнитное поле от разреза среды, играющее роль помехи в измеряемом сигнале. Поэтому, при обнаружении рудных объектов, не отличающихся большой контрастностью по электропроводности от вмещающей среды, помехоустойчивость способа оставляет желать лучшего. Кроме того, при выполнении измерений необходимо регулировать расстояние между источником электромагнитного поля и приемным магнитным датчиком в зависимости от глубины залегания выявляемой геоэлектрической неоднородности, что увеличивает трудоемкость поисковых электроразведочных работ.The device contains a rigid supporting frame, consisting of two parts (movable and fixed), at one end of which an electromagnetic field source is located, at the other end there are two orthogonal magnetic field sensors designed for phase-sensitive measurements of the secondary magnetic field due to the presence of highly conductive buried objects such as underground pipelines. However, since the source emitting frame is located in a vertical plane, a “normal” electromagnetic field from the medium cut will also be superimposed on the secondary electromagnetic field of the currents induced in the conducting pipelines, which plays the role of interference in the measured signal. Therefore, when detecting ore objects that do not differ in high contrast in electrical conductivity from the surrounding medium, the noise immunity of the method leaves much to be desired. In addition, when performing measurements, it is necessary to adjust the distance between the source of the electromagnetic field and the receiving magnetic sensor, depending on the depth of the detected geoelectric heterogeneity, which increases the complexity of prospecting electrical exploration.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению и свободным от отмеченных выше недостатков является способ геоэлектроразведки [8], принятый за прототип и предназначенный для изучения строения верхней части геологического разреза на основе регистрации азимутальной (относительно источника) составляющей магнитного поля в процессе перемещения устройства вдоль профиля измерений.Closest to the proposed invention and free from the above drawbacks is the method of geoelectrical exploration [8], adopted as a prototype and designed to study the structure of the upper part of the geological section based on registration of the azimuthal (relative to the source) component of the magnetic field in the process of moving the device along the measurement profile.
В связи с тем, что азимутальная составляющая Нφ отсутствует в нормальном поле при возбуждении горизонтально-слоистого полупространства вертикальным магнитным диполем, то наличие в разрезе локальной геоэлектрической неоднородности неизбежно отразится на появлении чистой аномалии в измеряемой составляющей Нφ, пространственно приуроченной к аномалиеобразующему объекту.Due to the fact that the azimuthal component of Hφ is absent in the normal field upon excitation of a horizontally layered half-space by a vertical magnetic dipole, the presence of a local geoelectric inhomogeneity in the section will inevitably affect the appearance of a pure anomaly in the measured component of Hφ spatially confined to the anomaly-forming object.
Однако при достаточно больших размерах плеча установки возникают дополнительные технические трудности по сохранению жесткости конструкции при проведении профилирования, чтобы обеспечить требуемую взаимную ориентацию источника электромагнитного поля и приемного магнитного датчика во избежание помехи в измеряемом сигнале, наведенной первичным полем.However, with sufficiently large dimensions of the arm of the installation, additional technical difficulties arise in maintaining structural rigidity during profiling in order to provide the required mutual orientation of the electromagnetic field source and the receiving magnetic sensor in order to avoid interference in the measured signal induced by the primary field.
По этой же причине, в условиях значительных неровностей рельефа местности, может снизиться чувствительность установки к локальным неоднородностям среды и помехозащищенность измеряемого сигнала от влияния нормального поля при разновысотном положении генераторной рамки источника и приемного магнитного датчика, поскольку они разнесены по горизонтали на конечное расстояние между собой.For the same reason, in conditions of significant irregularities in the terrain, the sensitivity of the installation to local inhomogeneities of the medium and the noise immunity of the measured signal from the influence of the normal field at different height positions of the generator frame of the source and the receiving magnetic sensor may decrease, since they are horizontally spaced apart by a finite distance between themselves.
Целью предлагаемого технического решения является повышение помехоустойчивости и информативности способа на основе увеличения чувствительности установки к локальным геоэлектрическим неоднородностям при регистрации обусловленного ими аномального эффекта во вторичном поле и общем снижении трудоемкости поисковых электроразведочных работ.The aim of the proposed technical solution is to increase the noise immunity and information content of the method based on increasing the sensitivity of the installation to local geoelectric heterogeneities when registering the anomalous effect caused by them in the secondary field and the overall reduction in the complexity of prospecting electrical exploration.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе геоэлектроразведки, в котором используют источник электромагнитного поля и совмещенный с его осью приемный магнитный датчик, индукционное профилирование осуществляется исходя из принципа обнаружения «чистой аномалии», связанной с исследуемой неоднородностью среды. При этом взаимная ориентация источника электромагнитного поля и приемного магнитного датчика такова, что вклады первичного поля источника и нормального вторичного электромагнитного поля от геологического разреза (в отсутствии неоднородности) в измеряемой составляющей напряженности магнитного поля близки к нулю.This goal is achieved by the fact that in the proposed method of geoelectrical exploration, which uses an electromagnetic field source and a receiving magnetic sensor combined with its axis, induction profiling is carried out on the basis of the principle of detecting a "pure anomaly" associated with the studied heterogeneity of the medium. Moreover, the mutual orientation of the electromagnetic field source and the receiving magnetic sensor is such that the contributions of the primary field of the source and the normal secondary electromagnetic field from the geological section (in the absence of heterogeneity) in the measured component of the magnetic field are close to zero.
Теория способа базируется на известном решении задачи о возбуждении однородного (в присутствии локальных объектов) или горизонтально-слоистого полупространства контролируемым источником электромагнитного поля [3].The theory of the method is based on the well-known solution to the problem of exciting a homogeneous (in the presence of local objects) or horizontally layered half-space by a controlled source of an electromagnetic field [3].
В основе предлагаемого технического решения с использованием источника электромагнитного поля и совмещенного с его осью приемного магнитного датчика лежит изучение морфологии первичного электромагнитного поля, возбуждаемого незаземленным контролируемым источником в ближней зоне [3]. В частности, для горизонтально расположенной круговой петли, питаемой от генератора переменного тока заданной частоты, силовые линии возбуждаемого магнитного поля (как первичного, так и наведенного вторичного нормального поля от горизонтально-слоистого разреза) лежат в меридиональных плоскостях, проходящих через ось симметрии источника. Следовательно, если разместить приемный магнитный датчик на оси петли так, чтобы исключить на него прямое воздействие источника электромагнитного поля, а также влияние на него вторичного нормального поля, то он будет регистрировать чисто аномальный эффект от локальных неоднородностей среды на фоне горизонтально-слоистого разреза. В качестве аналога приемного магнитного датчика может выступать замкнутый контур меньших размеров (по сравнению с генераторной петлей) и расположенный в вертикальной плоскости (проходящей через ось симметрии источника), в котором регистрируется наводимая ЭДС, обусловленная аномальным магнитным полем от системы токов, индуцируемых в проводящих геологических образованиях или в подземных объектах (коммуникациях) техногенного происхождения.The basis of the proposed technical solution using an electromagnetic field source and a receiving magnetic sensor combined with its axis is the study of the morphology of the primary electromagnetic field excited by an ungrounded controlled source in the near zone [3]. In particular, for a horizontally positioned circular loop fed from an alternating current generator of a given frequency, the lines of force of the excited magnetic field (both primary and induced secondary normal fields from the horizontally layered section) lie in the meridional planes passing through the axis of symmetry of the source. Therefore, if the receiving magnetic sensor is placed on the axis of the loop so as to exclude the direct influence of the electromagnetic field source and the influence of the secondary normal field on it, then it will register a purely anomalous effect from local inhomogeneities of the medium against the background of a horizontally layered section. An analogue of the receiving magnetic sensor can be a closed loop of smaller sizes (as compared to the generator loop) and located in a vertical plane (passing through the axis of symmetry of the source), in which the induced emf due to the anomalous magnetic field from the system of currents induced in conducting geological formations or in underground objects (communications) of technogenic origin.
Предлагаемый способ менее трудоемок и более информативен по сравнению с прототипом, а также позволяет обоснованно решить вопрос о точке записи, отнеся последнюю к центру генераторной петли, поскольку он совпадает с проекцией приемного магнитного датчика на горизонтальную плоскость, в которой расположен источник электромагнитного поля.The proposed method is less time-consuming and more informative compared to the prototype, and also allows you to justifiably solve the issue of the recording point by referring the latter to the center of the generator loop, since it coincides with the projection of the receiving magnetic sensor on the horizontal plane in which the electromagnetic field source is located.
При необходимости более детального изучения строения среды методом индукционного зондирования, выбор местоположения источника электромагнитного поля целесообразно осуществлять, исходя из морфологии аномальной составляющей поля, измеренной на заданной сети точек его регистрации описанным выше способом. Для снижения неоднозначности интерпретации результатов зондирования при неоднородном строении верхней части разреза, целесообразно применять оригинальный способ геоэлектроразведки [5], основанный на выполнении измерений при нескольких заданных высотах при одновременном подъеме источника электромагнитного поля и приемного магнитного датчика относительно горизонта.If you need a more detailed study of the structure of the medium by induction sensing, it is advisable to choose the location of the source of the electromagnetic field based on the morphology of the anomalous component of the field, measured on a given network of points of its registration as described above. To reduce the ambiguity in interpreting the results of sounding in the heterogeneous structure of the upper part of the section, it is advisable to use the original method of geoelectrical exploration [5], based on measurements at several given heights while raising the source of the electromagnetic field and the receiving magnetic sensor relative to the horizon.
Сущность изобретения: используют источник электромагнитного поля и совмещенный с его осью приемный магнитный датчик, установленные и закрепленные между собой таким образом, чтобы в измеряемом сигнале вклады первичного поля источника и нормального вторичного поля, возбуждаемого в изучаемом горизонтально-слоистом разрезе, были близки к нулю, а измеряемая составляющая магнитного поля характеризовала чисто аномальный эффект от исследуемой неоднородности.The inventive uses a source of electromagnetic field and a receiving magnetic sensor combined with its axis, mounted and secured to each other so that in the measured signal the contributions of the primary field of the source and the normal secondary field excited in the studied horizontally layered section were close to zero, and the measured component of the magnetic field characterized a purely anomalous effect from the investigated inhomogeneity.
Возбуждают изучаемую область геосреды переменным магнитным полем, создаваемым током, протекающим в горизонтально расположенной незаземленной петле, подключенной к генератору.The studied area of the geomedium is excited by an alternating magnetic field created by a current flowing in a horizontally located ungrounded loop connected to a generator.
Профилирование осуществляют путем горизонтального смещения установки относительно поверхности Земли вдоль профиля, параллельного оси приемного магнитного датчика и проходящего вкрест простирания предполагаемых геоэлектрических неоднородностей среды. В отличие от прототипа [8], в предлагаемом способе источник электромагнитного поля и приемный магнитный датчик разнесены по вертикали, но по-прежнему ориентированы так, чтобы исключить прямое влияние индукции первичного магнитного поля на приемный контур магнитного датчика.Profiling is carried out by horizontal displacement of the installation relative to the Earth’s surface along a profile parallel to the axis of the receiving magnetic sensor and passing across the strike of the alleged geoelectric inhomogeneities of the medium. Unlike the prototype [8], in the proposed method, the electromagnetic field source and the receiving magnetic sensor are spaced vertically, but are still oriented so as to exclude the direct influence of the primary magnetic field induction on the receiving circuit of the magnetic sensor.
Физическое моделирование профилирования с макетом описываемой установки над локальными проводящими объектами показало, что при такой реализации способа и проведении измерений на ряде профилей наблюдается непосредственно над модельным объектом ярко выраженный экстремум в значениях аномального сигнала, а его форма и морфологические особенности несут информацию о расположении и некоторых характеристиках проводящего объекта, что существенно повышает информативность измерений при поисковых электроразведочных работах.Physical modeling of profiling with a model of the described setup over local conductive objects showed that with this method and measurements on a number of profiles, a pronounced extremum in the values of the anomalous signal is observed directly above the model object, and its shape and morphological features carry information about the location and some characteristics a conductive object, which significantly increases the information content of measurements during prospecting electrical exploration.
На практике этот вариант реализуется, если в качестве источника электромагнитного поля использовать незаземленную, горизонтально установленную круговую петлю, питаемую переменным током заданной частоты, а расположенный на ее оси приемный магнитный датчик установлен так, что его ось ориентирована перпендикулярно направлению вектора напряженности магнитного поля источника электромагнитного поля, то есть датчик чувствителен только к горизонтальной составляющей аномального магнитного поля. Проводя измерения при смещении установки параллельно оси приемного датчика вдоль профиля (или по заданной сети точек регистрации поля) и выполняя последующую интерпретацию данных измерений, можно получить экспресс-информацию о наличии (и локализации в плане) предполагаемой геоэлектрической неоднородности.In practice, this option is realized if an ungrounded, horizontally installed circular loop is used as the electromagnetic field source, powered by an alternating current of a given frequency, and the receiving magnetic sensor located on its axis is installed so that its axis is oriented perpendicular to the direction of the magnetic field vector of the electromagnetic field source , that is, the sensor is sensitive only to the horizontal component of the anomalous magnetic field. By taking measurements when the installation is offset parallel to the axis of the receiving sensor along the profile (or along a given network of field registration points) and performing a subsequent interpretation of the measurement data, one can obtain express information about the presence (and localization in plan) of the alleged geoelectric heterogeneity.
Взаимное повысотное расположение источника электромагнитного поля и приемного магнитного датчика определяется характером решаемой инженерно-геологической задачи и спецификой поискового объекта неоднородности среды.The mutual elevation location of the electromagnetic field source and the receiving magnetic sensor is determined by the nature of the engineering and geological problem being solved and the specificity of the search object for the heterogeneity of the medium.
На фиг. 1а приведена условная схема установки для реализации предлагаемого способа в варианте размещения приемного магнитного датчика над генераторной петлей, где 1 - источник электромагнитного поля (генераторная петля, питаемая переменным током); 2 - приемный магнитный датчик; 3 - ось симметрии источника электромагнитного поля; стрелкой обозначено направление оси магнитного датчика. Такой вариант размещения рекомендуется для поисков локальных сильнопроводящих объектов, расположенных вблизи поверхности Земли. При проведении геоэлектрического картирования или поиске заглубленных объектов (особенно в условиях профилирования по пересеченной местности), а также для увеличения чувствительности установки к объектам неоднородности среды целесообразно располагать приемный магнитный датчик под генераторной петлей как можно ближе к поверхности Земли для обеспечения большей амплитуды полезного сигнала (фиг. 1б, где обозначения те же, что и на фиг. 1а).In FIG. 1a is a schematic diagram of an installation for implementing the proposed method in the embodiment of placing a receiving magnetic sensor above a generator loop, where 1 is an electromagnetic field source (generator loop powered by alternating current); 2 - receiving magnetic sensor; 3 - axis of symmetry of the source of the electromagnetic field; the arrow indicates the direction of the axis of the magnetic sensor. This placement option is recommended for searches of local strongly conductive objects located near the Earth's surface. When conducting geoelectric mapping or searching for buried objects (especially in conditions of profiling over rough terrain), as well as to increase the sensitivity of the installation to heterogeneous objects, it is advisable to place a receiving magnetic sensor under the generator loop as close to the Earth's surface as possible to ensure a larger amplitude of the useful signal (Fig. 1b, where the designations are the same as in Fig. 1a).
Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Переменный ток заданной частоты от генератора подается на источник электромагнитного поля 1. В среде возбуждается электромагнитное поле, являющееся суперпозицией нормального поля изучаемого однородного или горизонтально-слоистого разреза и аномального, обусловленного локальной геоэлектрической неоднородностью среды. Приемный магнитный датчик 2 чувствителен только к горизонтальной составляющей аномального магнитного поля. Сигнал с приемного магнитного датчика относится непосредственно к пункту наблюдений (точка записи) и характеризует меру интенсивности аномального эффекта во вторичном поле от исследуемой геоэлектрической неоднородности среды. После выполнения измерений на одном пункте наблюдений, установку перемещают на заданное расстояние в другой пункт (сохраняя направленность приемного датчика в неподвижной системе координат), где проводится очередное измерение аномальной составляющей магнитного поля.The proposed method is implemented as follows. An alternating current of a given frequency from the generator is supplied to the electromagnetic field source 1. An electromagnetic field is excited in the medium, which is a superposition of the normal field of the studied homogeneous or horizontally layered section and the anomalous one due to the local geoelectric heterogeneity of the medium. The receiving magnetic sensor 2 is sensitive only to the horizontal component of the anomalous magnetic field. The signal from the receiving magnetic sensor relates directly to the observation point (recording point) and characterizes the measure of the intensity of the anomalous effect in the secondary field from the studied geoelectric heterogeneity of the medium. After taking measurements at one observation point, the installation is moved a predetermined distance to another point (keeping the direction of the receiving sensor in a fixed coordinate system), where the next measurement of the anomalous component of the magnetic field is carried out.
При фиксированном расположении приемного магнитного датчика на оси генераторной петли не требуется регулировка его ориентации при переходе к очередному пункту наблюдений, чтобы обеспечить требуемую ортогональность оси датчика к вектору напряженности первичного магнитного поля в точке измерения, что упрощает проведение профилирования по сравнению с теми способами, когда источник и приемник поля перемещаются по отдельности.With a fixed location of the receiving magnetic sensor on the axis of the generator loop, it is not necessary to adjust its orientation when moving to the next observation point in order to ensure the required orthogonality of the sensor axis to the primary magnetic field strength vector at the measurement point, which simplifies profiling compared to those when the source and receiver fields are moved individually.
Источники информацииInformation sources
1. Заборовский А.И. Электроразведка. - М.: Гостоптехиздат, 1963. - 424 с. 1. Zaborovsky A.I. Electrical intelligence. - M .: Gostoptekhizdat, 1963 .-- 424 p.
2. Вешев А.В., Ивочкин В.Г., Игнатьев Г.Ф. Электромагнитное профилирование. - Л.: Недра, 1971. - 216 с. 2. Veshev A.V., Ivochkin V.G., Ignatiev G.F. Electromagnetic profiling. - L .: Nedra, 1971. - 216 p.
3. Электроразведка. Справочник геофизика. Кн. первая. - М.: Недра, 1989. - 438 с. 3. Electrical exploration. Handbook of geophysics. Prince first one. - M .: Nedra, 1989 .-- 438 p.
4. Вешев А.В. Электропрофилирование на постоянном и переменном токе. - Л.: Недра, 1980. - 391 с. 4. Veshev A.V. Electro-profiling on direct and alternating current. - L .: Nedra, 1980 .-- 391 p.
5. Патент RU №2179325, класс G01V 3/08. Бюл. №4, 10.02.2002.5. Patent RU No. 2179325, class G01V 3/08. Bull. No. 4, 02/10/2002.
6. Тархов А.Г. Об электроразведочных методах чистой аномалии // Известия АН СССР. Сер. Геофизическая. 1957. №8. С.979-989.6. Tarkhov A.G. About electrical prospecting methods of pure anomaly // News of the USSR Academy of Sciences. Ser. Geophysical. 1957. No. 8. S.979-989.
7. Патент SU №1746227, класс G01V 3/11. Бюл. №25, 07.07.1992.7. SU patent No. 1746227, class G01V 3/11. Bull. No. 25, 07/07/1992.
8. Патент RU №2276389, класс G01V 3/08. Бюл. №13, 10.05.2006 (прототип).8. Patent RU No. 2276389, class G01V 3/08. Bull. No. 13, 05/10/2006 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012118810/28A RU2544260C2 (en) | 2012-05-04 | 2012-05-04 | Geoelectric survey method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012118810/28A RU2544260C2 (en) | 2012-05-04 | 2012-05-04 | Geoelectric survey method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012118810A RU2012118810A (en) | 2013-11-10 |
| RU2544260C2 true RU2544260C2 (en) | 2015-03-20 |
Family
ID=49516791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012118810/28A RU2544260C2 (en) | 2012-05-04 | 2012-05-04 | Geoelectric survey method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2544260C2 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2807777A (en) * | 1945-05-24 | 1957-09-24 | Doll Henri-Georges | Coil assembly for geophysical prospecting |
| SU577497A1 (en) * | 1976-01-04 | 1977-10-25 | Куйбышевский Авиационный Институт Им. Академика С.П.Королева | Electromagnetic metal detecting set |
| US4348639A (en) * | 1979-05-18 | 1982-09-07 | Triple Dee Electronics Inc. | Transmitter-receiver loop buried metal object locator with switch controlled reference voltage |
| RU2093862C1 (en) * | 1995-03-06 | 1997-10-20 | Институт геофизики Уральского отделения РАН | Inductive method of determination of variations of electric resistance of geological medium |
| RU2179325C2 (en) * | 1999-11-30 | 2002-02-10 | Институт геофизики Уральского отделения РАН | Method of geological electric prospecting and gear for its realization |
| RU2276389C2 (en) * | 2004-07-15 | 2006-05-10 | Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук (РАН) | Method for geo-electro-surveying and device for realization of said method |
| JP2007298300A (en) * | 2006-04-27 | 2007-11-15 | Chubu Regional Bureau Ministry Of Land Infrastructure & Transport | Metal detector and metal detection method |
-
2012
- 2012-05-04 RU RU2012118810/28A patent/RU2544260C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2807777A (en) * | 1945-05-24 | 1957-09-24 | Doll Henri-Georges | Coil assembly for geophysical prospecting |
| SU577497A1 (en) * | 1976-01-04 | 1977-10-25 | Куйбышевский Авиационный Институт Им. Академика С.П.Королева | Electromagnetic metal detecting set |
| US4348639A (en) * | 1979-05-18 | 1982-09-07 | Triple Dee Electronics Inc. | Transmitter-receiver loop buried metal object locator with switch controlled reference voltage |
| RU2093862C1 (en) * | 1995-03-06 | 1997-10-20 | Институт геофизики Уральского отделения РАН | Inductive method of determination of variations of electric resistance of geological medium |
| RU2179325C2 (en) * | 1999-11-30 | 2002-02-10 | Институт геофизики Уральского отделения РАН | Method of geological electric prospecting and gear for its realization |
| RU2276389C2 (en) * | 2004-07-15 | 2006-05-10 | Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук (РАН) | Method for geo-electro-surveying and device for realization of said method |
| JP2007298300A (en) * | 2006-04-27 | 2007-11-15 | Chubu Regional Bureau Ministry Of Land Infrastructure & Transport | Metal detector and metal detection method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012118810A (en) | 2013-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6603313B1 (en) | Remote reservoir resistivity mapping | |
| USRE40321E1 (en) | Remote reservoir resistivity mapping | |
| Xue et al. | Deep sounding TEM investigation method based on a modified fixed central-loop system | |
| Huang et al. | Characterization of UXO-like targets using broadband electromagnetic induction sensors | |
| Helwig et al. | Vertical dipole CSEM: technology advances and results from the Snøhvit field | |
| Chen et al. | Using SOTEM method to detect BIF bodies buried under very thick and conductive quaternary sediments, Huoqiu Deposit, China | |
| Bosch et al. | Improved karst exploration by VLF‐EM‐gradient survey: comparison with other geophysical methods | |
| Keydar et al. | Application of seismic diffraction imaging for detecting near-surface inhomogeneities in the Dead Sea area | |
| Tezkan et al. | Mapping of buried faults using the 2D modelling of far-field controlled source radiomagnetotelluric data | |
| Gürer et al. | A VLF survey using current gathering phenomena for tracing buried faults of Fethiye–Burdur Fault Zone, Turkey | |
| Ramananjaona et al. | 2.5 D inversion of CSEM data in a vertically anisotropic earth | |
| RU2544260C2 (en) | Geoelectric survey method | |
| Zhang et al. | Response characteristics of gradient data from the frequency-domain controlled-source electromagnetic method | |
| RU2276389C2 (en) | Method for geo-electro-surveying and device for realization of said method | |
| RU2657366C2 (en) | Method for search for offshore hydrocarbon deposits | |
| Becken et al. | Semi-Airborne electromagnetic exploration using a scalar magnetometer suspended below a multicopter | |
| Lahti | Audiomagnetotelluric (AMT) measurements: A new tool for mineral exploration and upper crustal research at the Geological Survey of Finland | |
| RU2502092C2 (en) | Method and apparatus for induction frequency probing | |
| Muravyev et al. | Geophysical complex for prospecting of alluvial gold deposits in the Magadan region | |
| RU2497156C2 (en) | Method for offshore inductive aeroelectrosurvey based on geomagnetic field variations | |
| RU2568986C1 (en) | Method of geological monitoring | |
| Cardador et al. | Experimental evaluation of hydrocarbon detection with the Long-Offset Time-Domain Electromagnetic Method in the Cretaceous carbonates of the Tampico–Misantla basin, Mexico | |
| RU2794698C1 (en) | Method for detecting electromagnetic geophysical disturbances from moving sources | |
| Ingerov et al. | Particularities of 5-component magnetotelluric soundings application for mineral exploration | |
| Johnson et al. | A novel ground electromagnetic system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190505 |