RU2642967C2 - Method of geoelectrical prospecting - Google Patents

Method of geoelectrical prospecting Download PDF

Info

Publication number
RU2642967C2
RU2642967C2 RU2015151145A RU2015151145A RU2642967C2 RU 2642967 C2 RU2642967 C2 RU 2642967C2 RU 2015151145 A RU2015151145 A RU 2015151145A RU 2015151145 A RU2015151145 A RU 2015151145A RU 2642967 C2 RU2642967 C2 RU 2642967C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
installation
measurements
sounding
electrode
Prior art date
Application number
RU2015151145A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015151145A (en
Inventor
Владимир Петрович Колесников
Денис Андреевич Артемьев
Татьяна Андреевна Ласкина
Сергей Владимирович Колесников
Original Assignee
Владимир Петрович Колесников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Петрович Колесников filed Critical Владимир Петрович Колесников
Priority to RU2015151145A priority Critical patent/RU2642967C2/en
Publication of RU2015151145A publication Critical patent/RU2015151145A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2642967C2 publication Critical patent/RU2642967C2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/02Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with propagation of electric current

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: method is based on the use of a multielectrode installation in the form of a cable. An inversion multielectrode installation is used for measurements, a simultaneous registration of potential difference at all diversions of each measured sounding with a fixed position of AB supply line for it. In order to perform each sounding, measurements are carried out at two fixed AB lines, series-connected during measurements: paired electrodes AB are used for the first of them, and two nearest adjacent electrodes, adjoining the paired electrodes, are used as the second AB size, connected when the signal level is below acceptable. Two additional electrodes at the ends of the measuring cable are used for extreme pickets.
EFFECT: reduced time of measurements, operability of research of the rock massif, widened interval and volume of the surveyed depths.
7 dwg

Description

Изобретение относится к многоканальным геофизическим исследованиям и предназначено для решения инженерно-геологических, шахтных, геотехнических, экологических задач, поиска полезных ископаемых и подземных вод.The invention relates to multichannel geophysical exploration and is intended to solve geotechnical, mine, geotechnical, environmental problems, search for minerals and groundwater.

Одним из базовых методов геоэлектроразведки является метод вертикального электрического зондирования (ВЭЗ). Метод основан на использовании геометрического принципа зондирования, заключающегося в повышении эффективной глубины проникновения электрического тока при увеличении расстояния между приемными и питающими электродами измерительной установки, называемого разносом установки r [1]. Метод ВЭЗ включает несколько видов измерительных установок. Основной из них является симметричная четырехэлектродная установка Шлюмберже, представляющая собой два питающих электрода А и В, с помощью которых подается в землю ток силы J, и два приемных электрода М и N, между которыми измеряется разность потенциалов ΔU (Фиг. 2а). Разносом установки является величина r=АВ/2. Одной из модификаций установки Шлюмберже является трехэлектродная установка, получаемая путем удаления одного из питающих либо приемных электродов ортогонально ее направлению на расстояние, примерно в 10 раз превышающее эффективную глубину зондирования Zэф (Zэф=2r) [1, 6 (п. 3.3.3)], или в 5 раз разнос установки r, при котором можно пренебречь влиянием удаленного электрода на результат измерений. Разносом установки r в случае трехэлектродной установки является расстояние между центром спаренных электродов и вторым (рабочим) электродом. В целом метод ВЭЗ обладает строгим физико-математическим обеспечением, позволяющим получать информацию об изменении электрических свойств геологических пород для заданного интервала глубин [2].One of the basic methods of geoelectrical exploration is the method of vertical electrical sounding (VES). The method is based on the use of the geometric principle of sensing, which consists in increasing the effective depth of penetration of electric current with increasing distance between the receiving and supply electrodes of the measuring unit, called the unit spacing r [1]. The VES method includes several types of measuring devices. The main one is the symmetric four-electrode Schlumberger installation, which consists of two supply electrodes A and B, with which a current of force J is supplied to the ground, and two receiving electrodes M and N, between which the potential difference ΔU is measured (Fig. 2a). The installation spacing is r = AB / 2. One of the modifications of the Schlumberger installation is a three-electrode installation, obtained by removing one of the supply or receiving electrodes orthogonal to its direction by a distance of about 10 times the effective sensing depth Zeff (Zeff = 2r) [1, 6 (Section 3.3.3)] , or 5 times the separation of the installation r, at which the influence of the remote electrode on the measurement result can be neglected. The separation of the installation r in the case of a three-electrode installation is the distance between the center of the paired electrodes and the second (working) electrode. In general, the VES method has strict physical and mathematical support, which allows obtaining information about changes in the electrical properties of geological rocks for a given depth interval [2].

Одним из основных недостатков метода ВЭЗ является большая трудоемкость, связанная с многократной (до 15-20 раз) ручной перестановкой электродов при выполнении зондирования на каждом из пикетов наблюдений, осуществляемой при выполнении зондирования в целях увеличения глубины проникновения тока.One of the main disadvantages of the VES method is the high complexity associated with repeated (up to 15-20 times) manual rearrangement of the electrodes when performing sensing at each of the observation points, carried out when performing probing in order to increase the depth of current penetration.

В связи с этим в последние годы большое внимание уделяется созданию модификаций, позволяющих значительно повысить производительность выполнения таких работ. Одной из первоначальных модификаций, являющейся аналогом предлагаемого способа, явился способ сплошных зондирований (СЭЗ) [3], переименованный позднее в способ 2D-электротомогафии. Вслед за этим был создан способ групповых зондирований (ГЗ) [4], сочетающих ряд достоинств метода СЭЗ и классического метода ВЭЗ.In this regard, in recent years, much attention has been paid to the creation of modifications that can significantly improve the performance of such work. One of the initial modifications, which is an analogue of the proposed method, was the method of continuous sounding (SEZ) [3], later renamed the method of 2D-electrotomography. Following this, a method of group soundings (GB) was created [4], combining a number of advantages of the SEZ method and the classical VES method.

Прототипом предлагаемого технического решения является способ геоэлектроразведки для выполнения групповых зондирований геологической среды, основанный на использовании многоэлектродной установки в виде косы [4], в которой используют систему парных электродов, расположенных с постоянным шагом вдоль профиля наблюдений, выполняющих в процессе зондирования последовательно функцию как приемных, так и питающих линий в варианте трехэлектродной установки, обеспечивая, в отличие от способа СЭЗ, независимость задания длины приемной линии MN от шага между пикетами, снижение, при необходимости, переходного заземления питающей линии посредством подачи тока в землю спаренными электродами и повышение плотности наблюдений за счет получаемого дополнительного зондирования, при этом для обеспечения одинаковой максимальной глубины зондирования на всех пикетах группового электрического зондирования используют методику встречных трехэлектродных установок. Электрическое зондирование в каждой точке выполняется путем последовательного подключения питающего электрода А с заданным шагом приращения разносов Δr=rj+1-rj.The prototype of the proposed technical solution is the method of geoelectrical exploration for performing group sensing of the geological environment, based on the use of a multi-electrode installation in the form of a braid [4], which uses a system of paired electrodes located at a constant step along the observation profile, performing in the process of sounding successively as receiving and supply lines in the variant of a three-electrode installation, providing, in contrast to the SEZ method, the independence of setting the length of the receiving line MN о t step between the pickets, reducing, if necessary, the transient grounding of the supply line by supplying current to the ground by paired electrodes and increasing the density of observations due to the additional sounding obtained, in order to ensure the same maximum sounding depth at all pickets of the group electric sensing, use the method of oncoming three-electrode installations . Electrical sensing at each point is performed by sequentially connecting the supply electrode A with a given spacing increment step Δr = r j + 1 -r j .

Одним из недостатков данного метода является повышенная сложность и длительность процесса измерений, связанная с необходимостью многократного (n-кратного, n - число разносов установки) подключения источника питающей линии, требующего затрат времени на стабилизацию генерируемого тока, что ограничивает возможность применения аппаратурных комплексов, позволяющих осуществлять единовременную регистрацию генерируемого электрического поля на всех разносах установки при зондировании на каждом пикете. Можно отметить и ограниченность его практического применения ввиду использования одной фиксированной длины приемной линии, равной расстоянию между спаренными электродами, которая по мере увеличения разносов установки может снизить измеряемую разность потенциалов до величины ниже допустимой (0.1-0.5 мВ) [1, кн. 1 (с. 97)].One of the drawbacks of this method is the increased complexity and duration of the measurement process, associated with the need for multiple (n-fold, n is the number of plant spacing) connection of the supply line source, which requires time to stabilize the generated current, which limits the possibility of using hardware systems that allow simultaneous registration of the generated electric field at all plant spacings during sounding at each picket. It can also be noted that its practical application is limited due to the use of one fixed length of the receiving line equal to the distance between the paired electrodes, which, as the installation spacing increases, can reduce the measured potential difference to a value below the permissible value (0.1-0.5 mV) [1, pr. 1 (p. 97)].

Задачей создания изобретения является устранение недостатков прототипа.The objective of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как способ геоэлектроразведки для выполнения групповых зондирований геологической среды, основанный на использовании многоэлектродной установки в виде косы, и отличительных существенных признаков, таких как для измерений используют инверсионную многоэлектродную установку, осуществляют единовременную регистрацию разности потенциалов на всех разносах каждого измеряемого зондирования при фиксированном положении для него питающей линии АВ, причем для выполнения каждого зондирования ведут измерения при двух фиксированных линиях АВ, последовательно подключаемых в процессе измерений: для первой из них используют спаренные электроды АВ, а в качестве второго размера АВ, подключаемого при снижении уровня сигнала ниже допустимого, примыкающие к спаренным электродам два ближайших соседних электрода, при этом для крайних пикетов используют два дополнительных электрода на концах измерительной косы.The problem is solved using the features specified in the 1st paragraph of the claims, common with the prototype, such as the method of geoelectrical exploration for performing group soundings of the geological environment, based on the use of a multi-electrode installation in the form of a braid, and distinctive essential features, such as for measurements, are used inversion multi-electrode installation, carry out a one-time registration of the potential difference on all the spacings of each measured sounding at a fixed position for I have a supply line AB, and to perform each sounding, measurements are made with two fixed lines AB, connected in series during the measurement: for the first one they use paired electrodes AB, and adjacent to the second size AB, connected when the signal level is lower than acceptable, adjacent to the paired electrodes are the two nearest neighboring electrodes, while for the extreme pickets use two additional electrodes at the ends of the measuring braid.

Согласно пункту 2 формулы изобретения процесс съемки ведут в автоматическом режиме с помощью коммутатора переключения каналов.According to paragraph 2 of the claims, the shooting process is carried out automatically using a channel switching switch.

Перечисленная выше совокупность признаков позволяет получить следующий технический результат- сокращение времени проведения измерений, оперативность исследования массива горных пород, расширение интервала обследуемых глубин, возможность создания аппаратурных комплексов для выполнения единовременных многоканальных измерений для способа группового зондирования.The above set of features allows you to get the following technical result - reducing the time of measurements, the efficiency of the study of the rock mass, expanding the interval of the examined depths, the possibility of creating hardware systems for performing simultaneous multichannel measurements for the group sensing method.

Предлагаемый способ иллюстрируется графическими материалами, где на Фиг. 1 проиллюстрирована суть принципа взаимности. На Фиг. 2 показано использование этого принципа для преобразования традиционной (а), в инверсионную (б) измерительную установку. На Фиг. 3 показаны особенности проявления приповерхностных неоднородностей при использовании традиционной (а) и инверсионной (б) установок. На Фиг. 4 приведена схема выполнения групповых зондирований с помощью инверсионной многоэлектродной измерительной установки при числе разносов для каждого зондирования n1=5; С – область, соответствующая одинарным измерениям 3-электродной измерительной установкой; D - область перекрытия измерений прямой и встречной трехэлектродными установками (АВ-М и М-АВ), суммарное значение измеряемых значений потенциала в этой области адекватно результатам применения 4-электродной установки [2 (с. 39)]. На Фиг. 5 приведены результаты заверочных экспериментальных работ: разрезы кажущегося сопротивления, полученные методом группового зондирования традиционной (а) и инверсионной (б) измерительными установками. На Фиг. 6 дана схема процесса измерений методом сплошного зондирования традиционной (а) и инверсионной (б) установками. На Фиг. 7 приведены результаты интерпретации материалов, полученных методом сплошных зондирований: разрезы кажущегося сопротивления для традиционной (а) и инверсионной (б) измерительных установок.The proposed method is illustrated by graphic materials, where in FIG. 1 illustrates the essence of the principle of reciprocity. In FIG. Figure 2 shows the use of this principle to convert a traditional (a) into an inversion (b) measuring setup. In FIG. Figure 3 shows the features of the manifestation of near-surface inhomogeneities when using traditional (a) and inversion (b) installations. In FIG. 4 shows a diagram for performing group soundings using an inverse multi-electrode measuring device with the number of spacing for each sounding n 1 = 5; C is the area corresponding to single measurements of a 3-electrode measuring installation; D is the area of overlapping measurements with the direct and opposite three-electrode installations (AB-M and M-AB), the total value of the measured potential values in this area is adequate to the results of applying the 4-electrode installation [2 (p. 39)]. In FIG. Figure 5 shows the results of verification experimental work: sections of apparent resistance obtained by group probing using traditional (a) and inversion (b) measuring devices. In FIG. 6 is a diagram of the measurement process using the continuous sounding method of traditional (a) and inversion (b) installations. In FIG. 7 shows the results of the interpretation of materials obtained by the method of continuous sounding: sections of apparent resistance for traditional (a) and inversion (b) measuring systems.

Предлагаемый в данной заявке новый метод основан на использовании принципа взаимности [5]. Согласно принципу взаимности источник, помещенный в точку А, вызывает в точке М значение потенциала электрического поля UМА, такое же, как и значение потенциала UАМ в точке А, образующегося при помещении источника в точку М независимо от характера пространственного изменения физических свойств среды (Фиг. 1). То есть при взаимной замене питающего и приемного электродов (Фиг. 1) выполняется соотношениеThe new method proposed in this application is based on the use of the principle of reciprocity [5]. According to the reciprocity principle, a source placed at point A causes at the point M the value of the potential of the electric field U MA , the same as the value of potential U AM at point A, formed when the source is placed at point M, regardless of the nature of the spatial change in the physical properties of the medium ( Fig. 1). That is, with the mutual replacement of the supply and receiving electrodes (Fig. 1), the ratio

Figure 00000001
Figure 00000001

При выполнении измерений с традиционной установкой (Фиг. 2а) измеряемое значение разности потенциала между точками М и N определяется по формулеWhen performing measurements with a traditional setup (Fig. 2a), the measured value of the potential difference between points M and N is determined by the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

При этом точка записи соответствует положению приемных электродов MN [2].In this case, the recording point corresponds to the position of the receiving electrodes MN [2].

Используя принцип взаимности (1), соотношение (2) можно переписать в виде:Using the reciprocity principle (1), relation (2) can be rewritten in the form:

Figure 00000003
Figure 00000003

Полученное соотношение (3) соответствует измерительной установке, приведенной на Фиг. 2б.The resulting relation (3) corresponds to the measuring setup shown in FIG. 2b.

Сопоставление соотношений (2) и (3) показывает, что принцип взаимности (1) обеспечивает выполнение соотношения ΔU1=ΔU2. То есть вместо измерительной установки (Фиг. 1) можно использовать ее инверсионный аналог (Фиг. 2).A comparison of relations (2) and (3) shows that the reciprocity principle (1) ensures that ΔU 1 = ΔU 2 . That is, instead of the measuring installation (Fig. 1), you can use its inverse analogue (Fig. 2).

Из этого вытекает два важных вывода:This leads to two important conclusions:

1. Ввиду независимости выполнения принципа взаимности от строения и физического состояния геологической среды проявление неоднородности, расположенной в точке записи, должно быть идентичным при измерениях с обычной и инверсионной установками. В частности, проявление Р-эффекта, который обычно связывается с наличием локальной неоднородности вблизи приемной линии MN (Фиг. 3а) [2], в случае инверсионной установки отождествляется с положением этой неоднородности вблизи питающей линии АВ (Фиг. 3б). То есть природа Р-эффекта связана не с функциональным назначением электрода (приемный-питающий), а с соотношением размеров спаренных электродов и их расположением относительно локальной неоднородности. Аналогичный вывод может быть получен и для известного С-эффекта [2], отображающего наличие неоднородности вблизи отдельного питающего электрода.1. In view of the independence of the principle of reciprocity from the structure and physical state of the geological environment, the manifestation of the heterogeneity located at the recording point should be identical when measuring with conventional and inverse installations. In particular, the manifestation of the P-effect, which is usually associated with the presence of local heterogeneity near the receiving line MN (Fig. 3a) [2], in the case of an inversion installation is identified with the position of this heterogeneity near the supply line AB (Fig. 3b). That is, the nature of the P-effect is not associated with the functional purpose of the electrode (receiving-feeding), but with the ratio of the sizes of the paired electrodes and their location relative to local inhomogeneity. A similar conclusion can be obtained for the well-known C-effect [2], which displays the presence of heterogeneity near a separate supply electrode.

2. Ввиду полной тождественности традиционной и инверсионной установок сохраняется и положение точки записи, которая в случае инверсионной установки (Фиг. 3б) должна соответствовать положению спаренных питающих электродов АВ.2. In view of the complete identity of the traditional and inversion installations, the position of the recording point is preserved, which, in the case of an inversion installation (Fig. 3b), must correspond to the position of the paired supply electrodes AB.

Все это обосновывает возможность создания новой модификации групповых зондирований.All this justifies the possibility of creating a new modification of group soundings.

На Фиг. 4 приведена схема выполнения групповых зондирований с помощью инверсионной многоэлектродной измерительной установки при числе разносов установки n1=5, где А, В - питающие электроды; М, N - приемные электроды; С - область одинарных измерений 3-электродной измерительной установкой); D - область перекрытия измерений прямой и встречной трехэлектродными установками (суммарное значение потенциала на каждом разносе совместного измерения этими установками соответствует значениям потенциала 4-электродной установки [2 (с. 39)]). В качестве электрода N используется приемный электрод, удаленный от точки записи на расстояние, примерно в 5 раз превышающее расстояние до электрода М в перпендикулярном относительно оси установки направлении.In FIG. 4 shows a diagram for performing group soundings using an inverse multi-electrode measuring installation with the number of plant spacing n 1 = 5, where A, B are the supply electrodes; M, N - receiving electrodes; C is the area of single measurements with a 3-electrode measuring device); D is the region of overlapping measurements with the forward and backward three-electrode installations (the total potential value at each joint measurement gap by these installations corresponds to the potential values of the 4-electrode installation [2 (p. 39)]). As the electrode N , a receiving electrode is used, remote from the recording point by a distance approximately 5 times greater than the distance to the electrode M in the direction perpendicular to the axis of the installation.

Общие условия проведения процессаGeneral process conditions

Общая схема предлагаемого способа группового зондирования с использованием многоканальной инверсионной измерительной установки (ГИЗ) показана на Фиг. 4. Она отображает систему спаренных электродов, расположенных равномерно вдоль линии измерений с шагом Δx (Фиг. 4а), которые используются в процессе измерений для формирования как питающих (АВ), так и приемных (MN) линий (Фиг. 4б). Зондирование на каждом пикете выполняется при фиксированном положении питающих электродов АВ, с измерением разности потенциалов между изменяемым по расстоянию приемным электродом М, в интервале заданного числа разносов ri, (i=1, n1), и фиксированным электродом N. Разносом r в данном случае является расстояние от центра питающей линии АВ до приемного электрода М. В качестве действующих разносов в зависимости от требуемой детальности съемки выбирается набор М, включающий либо один из спаренных электродов, либо каждый из них (это задается в управляющей программе коммутатора). В рассматриваемой иллюстрации, для упрощения раскрытия сути съемки, приведен вариант использования одного (первого по ходу) из спаренных электродов.The general scheme of the proposed method of group sensing using a multichannel inverse measuring installation (GIZ) is shown in FIG. 4. It displays a system of paired electrodes located evenly along the measurement line with a step Δx (Fig. 4a), which are used in the measurement process to form both supply (AB) and receiving (MN ) lines (Fig. 4b). Sensing at each picket is performed at a fixed position of the supply electrodes AB, with the measurement of the potential difference between the distance-variable receiving electrode M, in the range of a given number of spacings r i (i = 1, n 1 ), and a fixed electrode N . The difference r in this case is the distance from the center of the supply line AB to the receiving electrode M. As the active differences, depending on the required shooting detail, a set M is selected that includes either one of the paired electrodes or each of them (this is specified in the control program of the switch) . In this illustration, to simplify the disclosure of the essence of the survey, the use of one (the first along the way) of the paired electrodes is given.

Длина измерительной косы при числе разносов зондирующей установки n1 и шаге между пикетами Δx (расстояние между центрами парных электродов) равна L=2n1⋅Δx+2(Δx-AB) (при четном числе разносов), либо L=(2n1-1)Δx+2(Δx-AB) (в случае нечетного числа разносов). Расстояние между парными электродами, соответствующее длине питающей линии АВ, выбирается в соответствии с условием АВ<2Δх. Максимальный разнос зондирующей установки, равный n1⋅Δr, обеспечивает предельно возможную для данной установки эффективную глубину зондирования Z≈0.5 n1⋅Δr, одинаковую на всех пикетах исследуемого разреза. Количество разносов установки n1 выбирается исходя из требуемой эффективной глубины зондирования геологической среды и шага между пикетами согласно соотношению

Figure 00000004
при выполнении двух условий: AB≤2Δx и L=4Zmax.The length of the measuring switch with the number of spacing of the probe installation n 1 and the distance between the pickets Δx (distance between the centers of the pair of electrodes) is L = 2n 1 ⋅Δx + 2 (Δx-AB) (for an even number of spacings), or L = (2n 1 - 1) Δx + 2 (Δx-AB) (in the case of an odd number of spacing). The distance between the paired electrodes corresponding to the length of the supply line AB is selected in accordance with the condition AB <2Δx. The maximum separation of the probe installation, equal to n 1 ⋅Δr, provides the maximum probing depth Z≈0.5 n 1 ⋅Δr maximum possible for this installation, which is the same at all points of the studied section. The number of plant spacing n 1 is selected based on the required effective depth of sounding of the geological environment and the step between the pickets according to the ratio
Figure 00000004
when two conditions are met: AB≤2Δx and L = 4Z max .

В итоге групповой съемки с использованием трехэлектродной установки получается 2n1 (при четном числе разносов n1), либо 2n1+1 (при нечетном числе разносов) зондирований.As a result of a group survey using a three-electrode setup, 2n 1 (with an even number of spacing n 1 ) is obtained, or 2n 1 +1 (with an odd number of spacing) soundings.

В целях получения информации об изучаемом разрезе до предельно возможной и одинаковой для всей совокупности групповых зондирований исследуемой глубины, применяется методика измерений с использованием встречных установок. В соответствии с данной методикой при выполнении зондирований в пределах первой половины длины косы используется прямая трехэлектродная установка АВ-М, а после достижения последним питающим электродом М границы измерительной косы, - обратная трехэлектродная установка М'-АВ (Фиг. 4б).In order to obtain information about the studied section to the maximum possible and the same for the entire set of group soundings of the studied depth, a measurement technique is used using counter-settings. In accordance with this technique, when performing soundings within the first half of the length of the streamer, a direct three-electrode installation AB-M is used, and after the last supply electrode M reaches the boundary of the measuring streamer, a reverse three-electrode installation M'-AB is used (Fig. 4b).

Для поддержания величины изменяемого сигнала в допустимых пределах, определяемых точностью измерительной аппаратуры, используется, при необходимости, вариант повышения уровня сигнала за счет увеличения размера питающей линии АВ, являющейся в случае инверсионной установки функциональным аналогом приемной линии (Фиг. 2). Для этого предусмотрено использование двух фиксированных АВ, последовательно подключаемых в процессе измерений: на первом (начальном) этапе используются спаренные электроды АВ, а при снижении измеряемого сигнала ниже допустимого уровня - примыкающие к спаренным электродам АВ два соседних электрода. В связи с этим для крайних пикетов используются два дополнительных электрода на концах измерительной косы (электроды 0 и 21 (Фиг. 4а, б)).To maintain the magnitude of the variable signal within the permissible limits determined by the accuracy of the measuring equipment, an option is used, if necessary, to increase the signal level by increasing the size of the supply line AB, which, in the case of an inversion installation, is a functional analog of the receiving line (Fig. 2). To do this, it is planned to use two fixed ABs, connected in series during the measurement process: at the first (initial) stage, paired AB electrodes are used, and when the measured signal drops below an acceptable level, two adjacent electrodes adjacent to the paired AB electrodes are used. In this regard, for extra pickets, two additional electrodes are used at the ends of the measuring braid (electrodes 0 and 21 (Fig. 4a, b)).

Весь процесс съемки рассмотренной инверсионной измерительной установкой выполняется в автоматическом режиме с помощью коммутатора переключения каналов, обеспечивая возможность единовременной регистрации совокупности значений регистрируемого сигнала ΔU на заданных разносах электрического зондирования.The entire process of shooting the considered inverse measuring setup is performed automatically using a channel switching switch, providing the possibility of simultaneous registration of the set of values of the recorded signal ΔU at given spacings of electric sensing.

Получаемые в результате съемки значения электрического поля (разности потенциалов

Figure 00000005
) содержат информацию, соответствующую как области одинарных измерений 3-электродной измерительной установкой (область С), так и области двойных измерений, полученных прямой и встречной трехэлектродными установками (область D). Суммарное значение измеренных значений поля, во втором случае, соответствует результатам измерений 4-электродной установкой. Совокупность этих параметров и их сравнительный анализ дают возможность заверки качества получаемых материалов и расширения информационных возможностей метода за счет оценки степени латеральной неоднородности изучаемой среды и выделения локальных неоднородностей [1 (с. 101)].The resulting values of the electric field (potential difference
Figure 00000005
) contain information corresponding to both the region of single measurements by a 3-electrode measuring device (region C) and the region of double measurements obtained by direct and counter three-electrode installations (region D). The total value of the measured field values, in the second case, corresponds to the measurement results of the 4-electrode installation. The combination of these parameters and their comparative analysis make it possible to verify the quality of the materials obtained and expand the information capabilities of the method by assessing the degree of lateral heterogeneity of the medium under study and highlighting local heterogeneities [1 (p. 101)].

К преимуществам предлагаемого способа по сравнению с прототипом относятся:The advantages of the proposed method compared to the prototype include:

1) повышение оперативности съемки за счет возможности одновременной регистрации измеряемого сигнала с помощью многоканальной аппаратуры на всех разносах выполняемого зондирования при фиксированном положении питающей линии АВ, по сравнению с прототипом, требующим последовательного подключения питающих электродов на каждом из разносов, и связанных с этим повышенных (в n1-1 раз, где n1 - число разносов установки) затрат времени на стабилизацию подаваемого в землю тока;1) increasing the efficiency of shooting due to the possibility of simultaneous recording of the measured signal using multichannel equipment on all the spacings of the sounding performed at a fixed position of the supply line AB, compared with the prototype, which requires the serial connection of the supply electrodes on each of the spans, and associated with this increased ( n 1 -1 times, where n 1 is the number of plant spacing) time spent on stabilization of the current supplied to the ground;

2) возможность поддержания величины регистрируемого сигнала в допустимых пределах за счет увеличения размера АВ инверсионной установки, обеспечивая повышение глубины зондирования;2) the ability to maintain the value of the recorded signal within acceptable limits by increasing the size of the AV inverse installation, providing an increase in the sounding depth;

3) возможность выполнения зондирования с использованием спаренных электродов в качестве питающих АВ и приемных MN линий применяемой в методе зондирования дипольной измерительной установкой [1, кн. 1 (с. 96-97)].3) the ability to perform sensing using paired electrodes as supplying AV and receiving MN lines used in the sensing method with a dipole measuring setup [1, book. 1 (p. 96-97)].

Следует отметить, что использование предложенного варианта инверсионной измерительной установки расширяет функциональные и экономические возможности зондирования, сохраняя основные ранее обоснованные достоинства ее прототипа [4].It should be noted that the use of the proposed version of the inverse measuring installation expands the functional and economic capabilities of sounding, while maintaining the basic previously justified advantages of its prototype [4].

Кроме того, предлагаемый способ позволяет повысить эффективность применения и ряда аналогов данного метода, за счет следующих факторов: а) возможности получения и пошагового контроля (визуального, либо численного) в процессе съемки методом СЭЗ каждого из получаемых графиков зондирования, позволяя осуществлять оперативное выявление и устранение причин возможного сбоя измеряемых значений (Фиг. 6а, б); в) отсутствия необходимости создания и использования специальных программ конвертации наблюдаемых данных, получаемых по методике сплошных зондирований в графики кривых зондирования (ВЭЗ); г) возможности проведения интерпретации материалов, получаемых методом СЭЗ непосредственно с помощью системы программ ЗОНД [2].In addition, the proposed method allows to increase the efficiency of the application of a number of analogues of this method, due to the following factors: a) the possibility of obtaining and step-by-step control (visual or numerical) in the process of shooting by the SEZ method of each of the obtained sounding schedules, allowing for rapid identification and elimination reasons for a possible failure of the measured values (Fig. 6a, b); c) there is no need to create and use special programs for converting observed data obtained by the method of continuous sounding into graphs of sounding curves (VES); d) the possibility of interpreting materials obtained by the SEZ method directly using the PROBE program system [2].

Предлагаемый метод группового зондирования многоэлектродной инверсионной установкой позволяет оперативно и с наименьшими трудозатратами выполнять следующие виды исследований: а) изучение массива горных пород, залегающих в интервале глубин от земной поверхности до первых сотен метров; б) осуществление зондирования геологической среды в условиях ограниченного пространства (шахтные работы); в) выполнение опережающей разведки впереди забойного пространства, г) проведение высокоточных мониторинговых наблюдений в пределах участка профиля, соответствующего длине косы измерительной установки и др.The proposed method of group sensing with a multi-electrode inversion installation allows you to quickly and with the lowest labor costs carry out the following types of studies: a) study of an array of rocks lying in the depth interval from the earth's surface to the first hundreds of meters; b) the implementation of sounding of the geological environment in a confined space (mine work); c) performing advanced reconnaissance ahead of the bottomhole space; d) conducting highly accurate monitoring observations within the profile section corresponding to the length of the streamer of the measuring installation, etc.

Для обработки и интерпретации результатов исследований может использоваться система программ «ЗОНД» (свидетельство РФ №2005610058).For processing and interpretation of research results, the "PROBE" program system can be used (RF certificate No. 2005610058).

Способ апробирован при решении гидрогеологических задач на одном из участков Пермского края.The method was tested in solving hydrogeological problems in one of the sections of the Perm region.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Электроразведка: Справочник геофизика. В 2-х кн. /Под ред. В.К. Хмелевского и В.М. Бондаренко. Кн. I, М.: Недра, 1989, с. 95-110, 174-177.1. Electrical Exploration: A Handbook of Geophysics. In 2 kn. / Ed. VK. Khmelevsky and V.M. Bondarenko. Prince I, M .: Nedra, 1989, p. 95-110, 174-177.

2. Колесников В.П. Основы интерпретации электрических зондирований. – М.: Научный мир, 2007. - 248 с.2. Kolesnikov V.P. Fundamentals of the interpretation of electrical sounding. - M .: Scientific World, 2007 .-- 248 p.

3. Бобачев А.А., Модин И.Н., Перваго Е.В., Шевнин В.А. Многоэлектродные электрические зондирования в условиях горизонтально-неоднородных сред. Разведочная геофизика. - М., 1996. 50 с.3. Bobachev A.A., Modin I.N., Pervago E.V., Shevnin V.A. Multi-electrode electrical sensing in conditions of horizontally heterogeneous media. Exploration Geophysics. - M., 1996. 50 p.

4. Способ геоэлектроразведки. Патент на изобретение №2545309, 24.02.2015 г. (прототип).4. The method of geoelectrical exploration. Patent for invention No. 2545309, February 24, 2015 (prototype).

5. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. - М.: Наука, 1977. - 736 с.5. Tikhonov A.N., Samarsky A.A. Equations of mathematical physics. - M .: Nauka, 1977 .-- 736 p.

6. РСН 64-87. Электроразведка в строительстве.6. RSN 64-87. Electrical exploration in construction.

Claims (1)

Способ геоэлектроразведки для выполнения групповых зондирований геологической среды основанный на использовании многоэлектродной установки в виде косы, отличающийся тем, что для измерений используют инверсионную многоэлектродную установку, осуществляют единовременную регистрацию разности потенциалов на всех разносах каждого измеряемого зондирования при фиксированном положении для него питающей линии АВ, причем для выполнения каждого зондирования ведут измерения при двух фиксированных линиях АВ, последовательно подключаемых в процессе измерений: для первой из них используют спаренные электроды АВ, а в качестве второго размера АВ, подключаемого при снижении уровня сигнала ниже допустимого, примыкающие к спаренным электродам два ближайших соседних электрода, при этом для крайних пикетов используют два дополнительных электрода на концах измерительной косы.The method of geoelectrical exploration for performing group soundings of the geological environment based on the use of a multielectrode installation in the form of a braid, characterized in that the measurements use an inverse multielectrode installation, carry out a simultaneous recording of the potential difference on all the spacings of each sensing being measured at a fixed position for the supply line AB for it, and for each sounding is measured with two fixed lines AB connected in series to Measurement process: for the first of them, paired AB electrodes are used, and as the second size of the AB, connected when the signal level is lower than acceptable, the two nearest adjacent electrodes adjacent to the paired electrodes, while for the extra pickets, two additional electrodes are used at the ends of the measuring switch.
RU2015151145A 2015-11-27 2015-11-27 Method of geoelectrical prospecting RU2642967C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015151145A RU2642967C2 (en) 2015-11-27 2015-11-27 Method of geoelectrical prospecting

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015151145A RU2642967C2 (en) 2015-11-27 2015-11-27 Method of geoelectrical prospecting

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015151145A RU2015151145A (en) 2017-06-01
RU2642967C2 true RU2642967C2 (en) 2018-01-29

Family

ID=59031741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015151145A RU2642967C2 (en) 2015-11-27 2015-11-27 Method of geoelectrical prospecting

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2642967C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111427092B (en) * 2020-05-13 2022-12-27 天津华北地质勘查总院 Method for improving geophysical prospecting electrical sounding deep field construction efficiency

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4875015A (en) * 1987-07-20 1989-10-17 University Of Utah Research Institute Multi-array borehole resistivity and induced polarization method with mathematical inversion of redundant data
JPH0572348A (en) * 1990-02-22 1993-03-26 Tsuyoshi Sugano Differential sensitivity distribution electric image tomographic method
RU2062488C1 (en) * 1993-07-16 1996-06-20 Физико-технический институт Уральского отделения РАН Method for geo/electroexploration
RU2097793C1 (en) * 1995-03-17 1997-11-27 Физико-технический институт Уральского отделения РАН Method of electric geophysical prospecting
CN101509980A (en) * 2009-03-27 2009-08-19 中国科学院地质与地球物理研究所 Bias electric sounding apparatus and bias electric sounding method
RU2545309C2 (en) * 2013-05-07 2015-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" Method geoelectrical exploration

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4875015A (en) * 1987-07-20 1989-10-17 University Of Utah Research Institute Multi-array borehole resistivity and induced polarization method with mathematical inversion of redundant data
JPH0572348A (en) * 1990-02-22 1993-03-26 Tsuyoshi Sugano Differential sensitivity distribution electric image tomographic method
RU2062488C1 (en) * 1993-07-16 1996-06-20 Физико-технический институт Уральского отделения РАН Method for geo/electroexploration
RU2097793C1 (en) * 1995-03-17 1997-11-27 Физико-технический институт Уральского отделения РАН Method of electric geophysical prospecting
CN101509980A (en) * 2009-03-27 2009-08-19 中国科学院地质与地球物理研究所 Bias electric sounding apparatus and bias electric sounding method
RU2545309C2 (en) * 2013-05-07 2015-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" Method geoelectrical exploration

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015151145A (en) 2017-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Militzer et al. Theoretical and experimental investigations for cavity research with geoelectrical resistivity methods
CN206378448U (en) Polluted Soil detection arrangement of measuring-line structure based on comprehensive geophysical prospecting methods
Zhe et al. Multichannel, full waveform and flexible electrode combination resistivity-imaging system
CN106706715A (en) Polluted soil detection method based on three-dimensional high-density electrical resistivity method
Schmidt-Hattenberger et al. CO2 migration monitoring by means of electrical resistivity tomography (ERT)–Review on five years of operation of a permanent ERT system at the Ketzin pilot site
RU2642967C2 (en) Method of geoelectrical prospecting
RU2545309C2 (en) Method geoelectrical exploration
RU2236028C1 (en) Method for marine geoelectrical exploration (alternatives)
RU2650084C2 (en) Method of monitoring control of the physical state of a geological environment
RU2527322C1 (en) Method for geophysical exploration of hydrocarbon deposits
Kirsch et al. Geoelectrical methods
RU2235347C1 (en) Method for geoelectrosurveying (variants)
KR101537889B1 (en) Method for electrical resistivity survey
RU2646952C1 (en) Geoelectric method for determining capacity of soil-permafrost complex suitable for engineering and construction works
Patrizi et al. Analysis of non-ideal remote pole in Electrical Resistivity Tomography for subsurface surveys
RU2231089C1 (en) Process of geoelectric prospecting
Dimovski et al. Detection of zones characterized by different degree of water-saturation and mapping of landslide surfaces by application
RU2649030C1 (en) Device for geoelectric profiling of soil-frozen complex
RU2279106C1 (en) Method for geo-electro-surveying with focusing of electric current (variants)
Santilano et al. Imaging the deep structures of the Larderello geothermal field (Italy) by electrical resistivity measurements: the IMAGE experiment
WO2009064213A1 (en) Method for carrying out off-shore geoelectrical prospecting by focusing electric current (variants)
Jirku et al. Monitoring Of Joint Systems Time-Lapse Behaviour Via Ert
Guo et al. A fracture study by using bipole–bipole cross-well logging
Werkema et al. A generic automated/semiautomated digital multi-electrode instrument for field resistivity measurements
Dimovski et al. Application of electrical resistivity techniques for investigation of landslides

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201128