RU2654821C2 - Method of electrical exploration - Google Patents
Method of electrical exploration Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654821C2 RU2654821C2 RU2015139966A RU2015139966A RU2654821C2 RU 2654821 C2 RU2654821 C2 RU 2654821C2 RU 2015139966 A RU2015139966 A RU 2015139966A RU 2015139966 A RU2015139966 A RU 2015139966A RU 2654821 C2 RU2654821 C2 RU 2654821C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic field
- loop
- alternating current
- phase characteristics
- maps
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 72
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000004807 localization Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 9
- 238000011160 research Methods 0.000 description 8
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 6
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 4
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BXNJHAXVSOCGBA-UHFFFAOYSA-N Harmine Chemical compound N1=CC=C2C3=CC=C(OC)C=C3NC2=C1C BXNJHAXVSOCGBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- -1 hydrocarbon metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области геологоразведки, археологии, технической геофизики и криминалистики, а именно к электромагнитным методам исследования и разведки, в частности к способам индукционного профилирования и обнаружения, и может быть использовано, преимущественно, в рудной и структурной электроразведке в сухопутном и подводном вариантах, для изучения геологического строения участков земли, в том числе в пределах мелководной акватории, поиска подземных коммуникаций, поиска и разведки месторождений руд цветных и благородных металлов, углеводородов, кимберлитовых трубок, источников пресных и термальных вод и других полезных ископаемых, экологических, инженерно-строительных и инженерно-геологических изысканиях, а также для обнаружения и идентификации скрытых объектов из электропроводных и/или ферромагнитных материалов, расположенных под поверхностью грунта в наземных или подводных условиях, проведения мониторинга сейсмоопасных районов и решения других прикладных инженерных задач.The present invention relates to the field of geological exploration, archeology, technical geophysics and forensic science, and in particular to electromagnetic methods of research and exploration, in particular to methods of induction profiling and detection, and can be used mainly in ore and structural electrical exploration in land and underwater versions, to study the geological structure of land, including within the shallow water area, search for underground utilities, search and exploration of deposits of non-ferrous and hydrocarbon metals, hydrocarbons, kimberlite pipes, sources of fresh and thermal waters and other minerals, environmental, civil engineering and geological surveys, as well as for the detection and identification of hidden objects from electrically conductive and / or ferromagnetic materials located below the surface of the soil in ground or underwater conditions, monitoring of earthquake-prone areas and solving other applied engineering problems.
В последнее время в связи с расширением круга задач, актуальных для российской экономики в сфере инженерных изысканий, геологоразведки, технической геофизики и криминалистики, повышением требований к результативности и надежности изысканий и исследований, а также в связи с современным развитием технических средств проблема возможности проведения высокоэффективной электроразведки в сухопутном и подводном вариантах на больших пространстве и глубине в едином измерительном процессе встала достаточно остро. Связано это с необходимостью разработки более эффективных методов обнаружения и идентификации скрытых объектов из электропроводных и/или ферромагнитных материалов и решения других прикладных инженерных задач, так как существующие методы обнаружения и идентификации скрытых объектов не позволяют в одном процессе исследования (разведки) охватывать значительные в несколько сотен метров в поперечных размерах участки в земле и мелководных водоемах, и требуют значительного времени для их реализации.Recently, due to the expansion of the range of tasks that are relevant for the Russian economy in the field of engineering surveys, geological exploration, technical geophysics and forensics, increasing requirements for the effectiveness and reliability of surveys and research, as well as in connection with the modern development of technical means, the problem of the possibility of conducting highly efficient electrical exploration in the land and underwater versions at large space and depth in a single measuring process stood up quite sharply. This is due to the need to develop more effective methods for detecting and identifying hidden objects from electrically conductive and / or ferromagnetic materials and solving other applied engineering problems, since existing methods for detecting and identifying hidden objects do not allow significant hundreds to be covered in one research (exploration) process meters in transverse dimensions, plots in the ground and shallow water bodies, and require considerable time for their implementation.
Известен способ дипольного индуктивного профилирования, применяемый для поисков рудных месторождений и геоэлектрического картирования горных пород, в котором измерения проводят, последовательно перемещая по профилю источник электромагнитного поля (вертикальный магнитный диполь) и приемный магнитный датчик с постоянным расстоянием между источником электромагнитного поля и приемным магнитным датчиком. При измерениях широко применяют аппаратуру дипольного электромагнитного профилирования (ДЭМП-СЧ), позволяющую регистрировать амплитуды вертикальной и радиальной составляющих электромагнитного поля [2]. По значениям амплитуд составляющих электромагнитного поля либо по их отношению вычисляют эффективное сопротивление среды и по распределению значений вдоль профиля измерений судят о наличии геоэлектрической неоднородности в изучаемом разрезе.A known method of inductive dipole profiling is used to search for ore deposits and geoelectric mapping of rocks, in which measurements are carried out by sequentially moving the electromagnetic field source (vertical magnetic dipole) and the receiving magnetic sensor along the profile with a constant distance between the electromagnetic field source and the receiving magnetic sensor. In measurements, the equipment of dipole electromagnetic profiling (DEMP-SCh) is widely used, which makes it possible to record the amplitudes of the vertical and radial components of the electromagnetic field [2]. Using the values of the amplitudes of the components of the electromagnetic field or by their ratio, the effective resistance of the medium is calculated and the distribution of values along the measurement profile is used to judge the presence of geoelectric heterogeneity in the studied section.
Недостатком известного технического решения являются низкая эффективность поисковых работ вследствие возможности проведения в исследуемой среде разведки на малую глубину, невозможности осуществлять электроразведку на мелководных акваториях и малого количества определяемых параметров изучаемой среды.A disadvantage of the known technical solution is the low efficiency of exploration due to the possibility of conducting exploration in the medium under study at a shallow depth, the inability to conduct electrical exploration in shallow waters and a small number of determined parameters of the medium under study.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ электроразведки, в котором используют отнесенные друг от друга источник электромагнитного поля и приемный магнитный датчик, заключающийся в регистрации магнитного поля, возбуждаемого в среде источником электромагнитного поля, отличающийся тем, что в нем источник электромагнитного поля и приемный магнитный датчик размещают на фиксированном расстоянии в положении, исключающем как прямое воздействие источника электромагнитного поля на приемный магнитный датчик, так и влияние на него вторичного магнитного поля, возбуждаемого во вмещающей геологической среде, а электромагнитное профилирование для изучения верхней части разреза осуществляют путем горизонтального смещения относительно границы раздела «земля - воздух» одновременно источника электромагнитного поля и приемного магнитного датчика с непрерывной или дискретной регистрацией аномальной составляющей магнитного поля, по распределению которой на заданной системе профилей судят о наличии геоэлектрической неоднородности верхней части разреза [3].The closest technical solution (prototype) is an electrical exploration method in which an electromagnetic field source and a receiving magnetic sensor are used, which consists in recording a magnetic field excited in the medium by an electromagnetic field source, characterized in that it has an electromagnetic field source and a receiving the magnetic sensor is placed at a fixed distance in a position that excludes both the direct influence of the electromagnetic field source on the receiving magnetic sensor, and a secondary magnetic field excited in the surrounding geological medium is cast onto it, and electromagnetic profiling for studying the upper part of the section is carried out by horizontal displacement of the electromagnetic field source and the receiving magnetic sensor with continuous or discrete registration of the anomalous component of the magnetic field relative to the earth – air interface , the distribution of which on a given system of profiles judges the presence of geoelectric heterogeneity of the upper part of the section and [3].
Недостатком известного технического решения являются низкая эффективность поисковых работ вследствие возможности проведения в исследуемой среде разведки на малую глубину, малого количества определяемых параметров изучаемой среды и невозможности осуществлять электроразведку на мелководных акваториях.A disadvantage of the known technical solution is the low efficiency of prospecting due to the possibility of conducting exploration at a shallow depth in the medium under study, a small number of determined parameters of the medium being studied, and the inability to conduct electrical exploration in shallow waters.
Новым достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности поисковых работ при увеличении количества определяемых параметров изучаемой среды.A new achievable technical result of the present invention is to increase the efficiency of search operations while increasing the number of determined parameters of the studied environment.
Новый технический результат достигается тем, что в способе электроразведки, включающем возбуждение генератором переменного тока в петле переменного тока, и возбуждение переменным током, протекающим в петле, переменного вертикального магнитного поля, прием магнитного поля, индуцированного в исследуемой среде, создаваемым в петле переменным магнитным полем, приемным устройством, регистрацию характеристик магнитного поля регистрирующим устройством, горизонтальном перемещении приемного и регистрирующего устройств вдоль заданной системы профилей наблюдений на исследуемом участке с непрерывной или дискретной регистрацией характеристик магнитного поля и определении на основе зарегистрированных характеристик магнитного поля наличия на плане заданной системы профилей наблюдений предполагаемой неоднородности, присутствующей в исследуемой среде, в отличие от прототипа, в качестве приемного устройства используют, по крайней мере, один индукционный магнитоэлектрический преобразователь, в качестве регистрирующего устройства используют измерительное устройство, измеряющее и регистрирующее амплитудные и фазовые характеристики суммарного первичного и вторичного магнитного поля посредством формирования опорного сигнала на генераторе переменного тока и передачи его в измерительное устройство по каналу связи, петлю размещают стационарно в течение всего процесса измерения, переменный ток от генератора и переменное магнитное поле возбуждают в звуковом диапазоне частоты, индукционные магнитоэлектрические преобразователи перемещают совместно с измерительным устройством на исследуемом участке внутри и вне петли на расстояниях, не превышающих среднее расстояние от центра петли более чем в два раза линейных размеров петли, затем на основе полученных результатов измерений амплитудных и фазовых характеристик магнитного поля строят графики и карты относительных амплитудных и фазовых характеристик магнитного поля вдоль профилей наблюдений, определяют на основе относительных амплитудных и фазовых характеристик магнитного поля вдоль профилей наблюдений и первичных характеристик переменного тока, возбуждаемого генератором, значения эффективного удельного электрического сопротивления грунтов на исследуемом участке и на их основе строят графики и карты значений эффективного удельного электрического сопротивления грунтов на исследуемом участке, локализуют на плане заданной системы профилей наблюдений предполагаемую неоднородность, обладающую электропроводящими и/или ферромагнитными свойствами и присутствующую в исследуемой среде, на основе обработки и интерпретации графиков и/или карт относительных амплитудных и фазовых характеристик магнитного поля вдоль соответствующих профилей наблюдений и графиков и/или карт значений эффективного удельного электрического сопротивления грунтов на исследуемом участке.A new technical result is achieved in that in the method of electrical exploration, which includes excitation by an alternating current generator in an alternating current loop, and excitation by an alternating current flowing in a loop, of an alternating vertical magnetic field, receiving a magnetic field induced in the medium under study created by an alternating magnetic field in the loop , a receiving device, recording the characteristics of the magnetic field with a recording device, horizontal movement of the receiving and recording devices along a given system we are observing profiles in the studied area with continuous or discrete recording of magnetic field characteristics and determining, based on the recorded magnetic field characteristics, the presence on the plan of a given system of observation profiles of the assumed heterogeneity present in the studied medium, in contrast to the prototype, at least at least one induction magnetoelectric transducer, a measuring device is used as a recording device; Measuring and recording the amplitude and phase characteristics of the total primary and secondary magnetic fields by generating a reference signal on an alternator and transmitting it to the measuring device via a communication channel, the loop is stationary during the entire measurement process, the alternating current from the generator and the alternating magnetic field are excited in sound frequency range, induction magnetoelectric transducers are moved together with the measuring device in the studied area inside and outside the loop at distances not exceeding the average distance from the loop center more than twice the linear dimensions of the loop, then, based on the obtained results of measuring the amplitude and phase characteristics of the magnetic field, graphs and maps of the relative amplitude and phase characteristics of the magnetic field along the observation profiles are constructed, determined on the basis of the relative amplitude and phase characteristics of the magnetic field along the observation profiles and the primary characteristics of the alternating current excited by the generator, the values effective resistivity of soils in the studied area and based on them build graphs and maps of the values of effective resistivity of soils in the studied area, localize on the plan of the given system of observation profiles the assumed heterogeneity, which has electrically conductive and / or ferromagnetic properties and is present in the studied medium, based on the processing and interpretation of graphs and / or maps of the relative amplitude and phase characteristics of the magnetic field along with sponding profiles and observing schedules and / or maps values of the effective resistivity of the soil on the test site.
Петлю могут размещать на поверхности исследуемого участка.The loop can be placed on the surface of the investigated area.
Переменный ток от генератора и переменное магнитное поле могут возбуждать в диапазоне частот от десятков герц до десятков килогерц.Alternating current from the generator and an alternating magnetic field can excite in the frequency range from tens of hertz to tens of kilohertz.
Индукционные магнитоэлектрические преобразователи и измерительное устройство могут выполнить в виде единой приемно-измерительной установки.Induction magnetoelectric converters and a measuring device can be performed as a single receiving and measuring installation.
Положение индукционных магнитоэлектрических преобразователей совместно с измерительным устройством или приемно-измерительной установки могут определить с помощью спутниковых систем навигации типа GPS или ГЛОНАСС.The position of induction magnetoelectric converters together with a measuring device or a receiving and measuring installation can be determined using satellite navigation systems such as GPS or GLONASS.
Канал связи могут выполнить в виде проводного или беспроводного канала связи.The communication channel may be in the form of a wired or wireless communication channel.
Петлю могут выполнить с максимальным габаритным размером, не превышающим среднее расстояние от центра питающей (генераторной) петли более чем на 800 метров.The loop can be made with a maximum overall size not exceeding the average distance from the center of the supply (generator) loop by more than 800 meters.
Количество индукционных магнитоэлектрических преобразователей могут определять в зависимости от измерения характеристик напряженности магнитного поля и/или вертикального и/или горизонтального градиентов напряженности магнитного поля.The number of induction magnetoelectric converters can be determined depending on the measurement of the characteristics of the magnetic field and / or vertical and / or horizontal gradients of the magnetic field.
Систему профилей наблюдений предполагаемой неоднородности, присутствующей в грунте на исследуемом участке, могут задавать, а локализацию данной предполагаемой неоднородности определяют на суше и в пределах акватории глубиной до 50 метров.The system of observation profiles of the alleged heterogeneity present in the soil in the studied area can be set, and the localization of this alleged heterogeneity is determined on land and within the water area up to 50 meters deep.
Предложенный способ электроразведки реализуется следующим образом.The proposed method of electrical exploration is implemented as follows.
На исследуемом участке (1) (фиг. 1), например на поверхности земли или на поверхности грунта в подводных условиях на мелководной акватории или частично на поверхности земли и на поверхности грунта в подводных условиях одновременно, размещают стационарно в течение всего процесса измерения незаземленную петлю (2), имеющую поперечные размеры, например 200 х 200 м, например, из покупного медного изолированного геофизического провода ГПМП с сечением меди 6 мм2, сопротивлением 2,4 Ом и индуктивностью 1,6 мГ или, например 800 х 800 м, например, из покупного медного изолированного геофизического провода ГПМП с сечением меди 6 мм2, сопротивлением 9,6 Ом и индуктивностью 8 мГ. Петлю (2) при необходимости могут разместить на некоторой высоте над поверхностью исследуемого участка (1), например, на опорных держателях.In the studied area (1) (Fig. 1), for example, on the surface of the earth or on the surface of the soil underwater in shallow water or partly on the surface of the earth and on the surface of the soil underwater at the same time, an ungrounded loop is stationary during the entire measurement process ( 2) having transverse dimensions, for example 200 x 200 m, for example, from a purchased insulated geophysical copper geophysical wire with a cross section of 6 mm 2 copper, a resistance of 2.4 Ohms and an inductance of 1.6 mG, or, for example, 800 x 800 m, for example from purchased me one insulated geophysical wire GPMP with a copper section of 6 mm 2 , a resistance of 9.6 Ohms and an inductance of 8 mg. The loop (2), if necessary, can be placed at a certain height above the surface of the investigated area (1), for example, on supporting holders.
Форма петли (2) может быть в виде прямоугольника, квадрата, круга с максимальным габаритным размером не более чем 800 м.The shape of the loop (2) can be in the form of a rectangle, square, circle with a maximum overall size of not more than 800 m.
Глубина водной акватории, на которой возможно проведение процесса наблюдений, измерений, поисковых работ, исследований и разведки предполагаемой неоднородности, обладающей электропроводящими и/или ферромагнитными свойствами и присутствующей в исследуемом грунте, не должна превышать 50 метров.The depth of the water area at which it is possible to conduct the process of observation, measurement, prospecting, research and exploration of the alleged heterogeneity, which has electrically conductive and / or ferromagnetic properties and is present in the test soil, should not exceed 50 meters.
Возбуждают генератором переменного тока (3) в течение всего процесса измерения в петле переменный ток звукового диапазона частоты, преимущественно в диапазоне частот от десятков герц до десятков килогерц.Excite the alternator (3) during the entire measurement process in the loop alternating current of the audio frequency range, mainly in the frequency range from tens of hertz to tens of kilohertz.
В качестве генератора переменного тока (3) может быть использован, например, покупной генератор АСТРА-100 фирмы ООО «Северо-запад» с характеристиками: амплитуда выходного тока - 1-1000 мА, рабочие частоты - 0,019-2500 Гц.As an alternating current generator (3), for example, a purchased ASTRA-100 generator manufactured by Severo-zapad LLC with characteristics can be used with the following characteristics: output current amplitude - 1-1000 mA, operating frequencies - 0.019-2500 Hz.
Переменный ток, протекающий в петле, в свою очередь, возбуждает на участке (1) внутри петли (1а) и вне петли (16) по нормали к поверхности, на которой размещена петля (2), вертикальное переменное первичное магнитное поле звукового диапазона частоты, преимущественно в диапазоне частот от десятков герц до десятков килогерц.The alternating current flowing in the loop, in turn, excites in the area (1) inside the loop (1a) and outside the loop (16) along the normal to the surface on which the loop (2) is placed, the vertical alternating primary magnetic field of the sound frequency range, mainly in the frequency range from tens of hertz to tens of kilohertz.
Вертикальное переменное первичное магнитное поле индуцирует в исследуемой среде вторичное магнитное поле в электропроводящих (в том числе металлических) частях объекта поиска, в том числе вторичное магнитное поле, возникающее вследствие эффекта подмагничивания частей объекта поиска, состоящих из материалов, обладающих ферромагнитными свойствами, или вторичное магнитное поле возникает как суммарный эффект обоих указанных факторов, если объект поиска (исследования или разведки) обладает и электропроводящими, и ферромагнитными свойствами одновременно.A vertical alternating primary magnetic field induces in the medium under investigation a secondary magnetic field in the electrically conductive (including metal) parts of the search object, including the secondary magnetic field arising from the magnetization of parts of the search object consisting of materials having ferromagnetic properties, or secondary magnetic the field arises as the combined effect of both of these factors if the search object (research or intelligence) has both electrically conductive and ferromagnetic properties s at the same time.
После индуцирования в исследуемой среде вторичного магнитного поля осуществляют прием и регистрацию суммарного (первичного и вторичного) магнитного поля с помощью индукционных магнитоэлектрических преобразователей (4). Количество используемых в заявляемом способе электроразведки индукционных магнитоэлектрических преобразователей (4) составляет от 1 до 6 в зависимости от того, выполняются измерения только напряженности суммарного (первичного и вторичного) магнитного поля или еще и вертикального и/или горизонтального градиентов напряженности суммарного (первичного и вторичного) магнитного поля.After the secondary magnetic field is induced in the medium under study, the total (primary and secondary) magnetic field is received and recorded using induction magnetoelectric converters (4). The number used in the inventive method of electrical exploration of induction magnetoelectric converters (4) is from 1 to 6, depending on whether measurements are made only of the total (primary and secondary) magnetic field or vertical and / or horizontal gradients of the total (primary and secondary) magnetic field.
Определение значений напряженности суммарного (первичного и вторичного) магнитного поля необходимо для оценки значений эффективного удельного электрического сопротивления грунтов на исследуемом участке, а также характеристик и параметров намагниченности грунтов позволяет построить карты и/или графики значений эффективного удельного электрического сопротивления грунтов и/или параметров намагниченности грунтов на исследуемом участке.The determination of the values of the total (primary and secondary) magnetic field strength is necessary for assessing the values of the effective electrical resistivity of soils in the studied area, as well as the characteristics and parameters of the magnetization of soils. in the study area.
Расчетное удельное электрическое сопротивление грунта (Ом⋅м) - это параметр, определяющий уровень «электропроводности» грунта (земли) как проводника. Это - измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков) и других, в том числе вследствие вторичного магнитного поля, возникающего вследствие эффекта подмагничивания неоднородностей, обладающих электропроводящими и/или ферромагнитными свойствами, и присутствующих в исследуемой среде факторов.The calculated specific electrical resistance of the soil (Ohm⋅m) is a parameter that determines the level of "electrical conductivity" of the soil (earth) as a conductor. This is a measurable quantity that depends on the composition of the soil, the size and density of adherence of its particles to each other, humidity and temperature, the concentration in it of soluble chemicals (salts, acid and alkaline residues) and others, including due to the secondary magnetic field arising due to the magnetization effect of inhomogeneities with electrically conductive and / or ferromagnetic properties, and factors present in the medium under study.
Определение значений вертикального и/или горизонтального градиента напряженности суммарного (первичного и вторичного) магнитного поля необходимо для уверенного выявления участков с аномальными характеристиками магнитного поля и, как следствие, позволяет определить положение локальных объектов, обладающих аномальными (относительно вмещающей среды) электрическими и/или магнитными свойствами.The determination of the values of the vertical and / or horizontal gradient of the intensity of the total (primary and secondary) magnetic field is necessary to confidently identify areas with anomalous characteristics of the magnetic field and, as a result, allows you to determine the position of local objects that have anomalous (relative to the surrounding medium) electrical and / or magnetic properties.
В качестве индукционных магнитоэлектрических преобразователей (4) могут быть использованы, например, покупные индукционные магнитоэлектрические преобразователи фирмы ООО «НПП ЭРА» с рабочими частотами 625 или 1250 Гц,As induction magnetoelectric converters (4) can be used, for example, purchased induction magnetoelectric converters of the company LLC NPP ERA with operating frequencies of 625 or 1250 Hz,
Осуществляют измерение амплитудных и фазовых характеристик суммарного (первичного и вторичного) магнитного поля с помощью измерительного устройства (5). При этом для измерения фазовых характеристик суммарного (первичного и вторичного) магнитного поля формируют опорный сигнал на генераторе переменного тока (3) и передают в измерительное устройство (5) по каналу (проводному или беспроводному) связи (7).The amplitude and phase characteristics of the total (primary and secondary) magnetic field are measured using a measuring device (5). In this case, to measure the phase characteristics of the total (primary and secondary) magnetic field, a reference signal is generated on an alternator (3) and transmitted to the measuring device (5) via a (wired or wireless) communication channel (7).
В качестве измерительного устройства (5) может быть использовано, например, покупное измерительное устройство Е14-440 фирмы ООО L-card с характеристиками: многоканальный аналогово-цифровой преобразователь с максимальным количеством каналов - 32, частотой преобразования - 400 кГц, диапазоном входных сигналов - ±10 В.As a measuring device (5), for example, a purchased measuring device E14-440 from L-card LLC with the following characteristics can be used: multi-channel analog-to-digital converter with a maximum number of channels - 32, conversion frequency - 400 kHz, input signal range - ± 10 V.
При необходимости индукционные магнитоэлектрические преобразователи (4) и измерительное устройство (5) выполняют в виде единой приемно-измерительной установки (6).If necessary, induction magnetoelectric converters (4) and a measuring device (5) are made in the form of a single receiving and measuring installation (6).
Горизонтально перемещают индукционные магнитоэлектрические преобразователи (4) совместно с измерительным устройством (5) или приемно-измерительную установку (при ее наличии) вдоль заранее заданной системы профилей наблюдений на исследуемом участке (1) внутри (1а) и вне петли (16) на расстояниях до 2 линейных размеров питающей (генераторной) петли от центра петли (2) с непрерывной или дискретной регистрацией и измерением амплитудных и фазовых характеристик суммарного (первичного и вторичного) магнитного поля. Определение положения индукционных магнитоэлектрических преобразователей (4) совместно с измерительным устройством (5) или приемно-измерительной установки (при ее наличии) выполняют с помощью спутниковых систем навигации типа GPS или ГЛОНАСС или другими известными способами.Induction magnetoelectric transducers (4) are moved horizontally together with a measuring device (5) or a receiving and measuring installation (if any) along a predetermined system of observation profiles in the studied area (1) inside (1a) and outside the loop (16) at distances up to 2 linear dimensions of the supply (generator) loop from the center of the loop (2) with continuous or discrete registration and measurement of the amplitude and phase characteristics of the total (primary and secondary) magnetic field. Determination of the position of induction magnetoelectric converters (4) in conjunction with a measuring device (5) or a receiving and measuring installation (if any) is performed using satellite navigation systems such as GPS or GLONASS or other known methods.
В качестве спутниковой системы навигации может быть использована, например, покупная система навигации GPSMAP 421s фирмы Garmin, включающая навигатор, совмещенный с эхолотом; допустимые глубины - до 500 м.As a satellite navigation system, for example, a purchased Garmin GPSMAP 421s navigation system including a navigator combined with an echo sounder can be used; permissible depths - up to 500 m.
На основе полученных результатов измерений амплитудных и фазовых характеристик суммарного (первичного и вторичного) магнитного поля строят графики и карты относительных амплитудных и фазовых характеристик суммарного (первичного и вторичного) магнитного поля вдоль профилей наблюдений. Пример графика относительной амплитуды (в процентах), полученной на основе измерений, представлен на фиг. 2а. Пример графика сдвига фазы (в градусах), полученной на основе измерений, представлен на фиг. 2б. Оба графика построены по профилю наблюдений. По оси абсцисс отложены номера пунктов наблюдений. На пикетах 35-45 наблюдается аномальная зона, обусловленная влиянием металлического объекта, расположенного под профилем наблюдений.Based on the results of measurements of the amplitude and phase characteristics of the total (primary and secondary) magnetic field, graphs and maps of the relative amplitude and phase characteristics of the total (primary and secondary) magnetic field are constructed along the observation profiles. An example of a plot of relative amplitude (in percent) obtained from measurements is shown in FIG. 2a. An example of a phase shift plot (in degrees) obtained from measurements is shown in FIG. 2b. Both graphs are plotted according to the observation profile. The abscissa axis shows the numbers of observation points. At points 35-45, an anomalous zone is observed due to the influence of a metal object located under the observation profile.
Определение значений амплитудных и фазовых характеристик суммарного (первичного и вторичного) магнитного поля необходимо для оценки значений эффективного (кажущегося) удельного электрического сопротивления грунтов на исследуемом участке, а также характеристик и параметров намагниченности грунтов и позволяет построить карты и/или графики значений эффективного (кажущегося) удельного электрического сопротивления грунтов и/или параметров намагниченности грунтов на исследуемом участке.The determination of the values of the amplitude and phase characteristics of the total (primary and secondary) magnetic field is necessary to assess the values of the effective (apparent) electrical resistivity of soils in the studied area, as well as the characteristics and parameters of soil magnetization and allows you to build maps and / or graphs of the values of the effective (apparent) specific electrical resistance of soils and / or parameters of soil magnetization in the studied area.
Эффективное (кажущееся) удельное сопротивление предполагает наличие неоднородной среды, наличие однородной изотропной среды предполагает истинное удельное сопротивление. Пример расчета эффективного (кажущегося) удельного сопротивления приведен, например, в работе [4].Effective (apparent) resistivity implies the presence of an inhomogeneous medium, the presence of a homogeneous isotropic medium implies true resistivity. An example of calculating the effective (apparent) resistivity is given, for example, in [4].
Определяют на основе полученных результатов измерений относительных амплитудных и фазовых характеристик суммарного (первичного и вторичного) магнитного поля вдоль профилей наблюдений и первичных характеристик переменного тока, возбуждаемого генератором (3), значения эффективного (кажущегося) удельного электрического сопротивления грунтов на исследуемом участке (1), и на их основе строят графики и карты значений эффективного (кажущегося) удельного электрического сопротивления грунтов на исследуемом участке (1).Based on the obtained measurement results of the relative amplitude and phase characteristics of the total (primary and secondary) magnetic field along the observation profiles and the primary characteristics of the alternating current excited by the generator (3), the values of the effective (apparent) electrical resistivity of soils in the studied area (1), and on their basis, graphs and maps of the values of the effective (apparent) electrical resistivity of soils in the studied area are constructed (1).
Определение значений эффективного (кажущегося) удельного электрического сопротивления грунтов на исследуемом участке (1) необходимо для оценки литологического и минерального состава горных пород и грунтов, слагающих изучаемый участок, выявления зон повышенной и пониженной увлажненности грунтов, оценки степени промерзания и льдистости грунтов и других параметров и позволяет получить материалы, характеризующие геологическое, гидрогеологическое, геокриологическое и иное строение изучаемого участка в интересах геологоразведки, проектирования строительства зданий и сооружений, геоэкологии и т.д.The determination of the values of the effective (apparent) resistivity of soils in the studied area (1) is necessary for assessing the lithological and mineral composition of rocks and soils composing the studied area, identifying areas of increased and decreased soil moisture, assessing the degree of soil freezing and ice and other parameters and allows you to get materials characterizing the geological, hydrogeological, geocryological and other structure of the studied area in the interests of exploration, project construction of buildings and structures, geoecology, etc.
Определяют наличие и локализацию на плане заданной системы профилей наблюдений предполагаемой неоднородности, обладающей электропроводящими и/или ферромагнитными свойствами и присутствующей в исследуемой среде, на основе обработки и интерпретации графиков и карт относительных амплитудных и фазовых характеристик суммарного (первичного и вторичного) магнитного поля вдоль соответствующих профилей наблюдений и графиков и карт значений эффективного (кажущегося) удельного электрического сопротивления грунтов на исследуемом участке (1).The presence and localization on the plan of a given system of observation profiles of the alleged heterogeneity, which has electrically conductive and / or ferromagnetic properties and is present in the medium under study, is determined on the basis of processing and interpretation of graphs and maps of the relative amplitude and phase characteristics of the total (primary and secondary) magnetic field along the corresponding profiles observations and graphs and maps of the values of the effective (apparent) electrical resistivity of soils in the studied area (1).
На основании вышеизложенного новый достигаемый технический результат предлагаемого изобретения обеспечивает следующие технические преимущества (по сравнению с прототипом).Based on the foregoing, a new achieved technical result of the invention provides the following technical advantages (compared with the prototype).
1. Повышение эффективности поисковых работ не менее чем на 10% за счет увеличения глубины исследований и разведки и количества определяемых характеристик и параметров изучаемой среды.1. Improving the efficiency of exploration by at least 10% by increasing the depth of research and exploration and the number of determined characteristics and parameters of the studied environment.
2. Увеличение глубины исследований и разведки до десятков метров в зависимости от размера генераторной петли.2. Increasing the depth of research and exploration to tens of meters, depending on the size of the generator loop.
3. Увеличение количества определяемых характеристик и параметров изучаемой среды (оценка литологического и минерального состава горных пород и грунтов, слагающих изучаемый участок, выявление зон повышенной и пониженной увлажненности грунтов, оценки степени промерзания и льдистости грунтов и других параметров), в том числе за счет определения значений эффективного (кажущегося) удельного электрического сопротивления грунтов на исследуемом участке (1), определения характеристик и параметров намагниченности грунтов.3. An increase in the number of determined characteristics and parameters of the studied environment (assessment of the lithological and mineral composition of rocks and soils composing the study area, identification of zones of increased and decreased soil moisture, assessing the degree of freezing and ice content of soils and other parameters), including by determining values of the effective (apparent) electrical resistivity of soils in the studied area (1), determination of characteristics and parameters of soil magnetization.
4. Возможность выполнения наблюдений, измерений, поисковых работ, исследований и разведки на мелководных акваториях.4. The ability to perform observations, measurements, prospecting, research and reconnaissance in shallow waters.
В настоящее время в организациях ООО «Научно-производственный центр Геоскан» и в ООО ЭМКО электромеханическая компания проведены испытания и выпущена на их основе технологическая и конструкторская документация на заявляемый способ электроразведки.Currently, the organizations of the Scientific-Production Center Geoscan LLC and the EMCO LLC electromechanical company have tested and issued on their basis technological and design documentation for the claimed method of electrical exploration.
Источники информацииInformation sources
1. Электроразведка: справочник геофизика. - Кн. первая. - М.: Недра, 1989. - 438 с.1. Electrical Exploration: a Handbook of Geophysics. - Prince first one. - M .: Nedra, 1989 .-- 438 p.
2. Вешев А.В. Электропрофилирование на постоянном и переменном токе. - Л.: Недра, 1980. - 391 с.2. Veshev A.V. Electro-profiling on direct and alternating current. - L .: Nedra, 1980 .-- 391 p.
3. Патент Российской Федерации №2276389, 2006, МКИ G01V 3/08.3. Patent of the Russian Federation No. 2276389, 2006, MKI G01V 3/08.
4. Низкочастотная индуктивная электроразведка при поиске и разведке магнитных руд / Ю.И. Блох, Е.М. Гаранский, И.А. Доброхотова и др. – М.: Недра, 1986. - 192 с.4. Low-frequency inductive electrical exploration in the search and exploration of magnetic ores / Yu.I. Bloch, E.M. Garansky, I.A. Dobrokhotova et al. - M .: Nedra, 1986. - 192 p.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015139966A RU2654821C2 (en) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | Method of electrical exploration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015139966A RU2654821C2 (en) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | Method of electrical exploration |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015139966A RU2015139966A (en) | 2017-03-27 |
| RU2654821C2 true RU2654821C2 (en) | 2018-05-22 |
Family
ID=58454746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015139966A RU2654821C2 (en) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | Method of electrical exploration |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2654821C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3521153A (en) * | 1968-07-11 | 1970-07-21 | American Smelting Refining | Geophysical prospecting with electromagnetic waves of extremely low frequency |
| WO1992019989A1 (en) * | 1991-05-06 | 1992-11-12 | Peter John Elliott | Airborne transient electromagnetic method with ground loops |
| RU2248016C1 (en) * | 2003-05-22 | 2005-03-10 | Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук (РАН) | Geophysical electric prospecting method |
| RU2250479C2 (en) * | 2002-10-25 | 2005-04-20 | Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук (РАН) | Method of geophysical prospecting by electric means |
| 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 |
-
2015
- 2015-09-21 RU RU2015139966A patent/RU2654821C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3521153A (en) * | 1968-07-11 | 1970-07-21 | American Smelting Refining | Geophysical prospecting with electromagnetic waves of extremely low frequency |
| WO1992019989A1 (en) * | 1991-05-06 | 1992-11-12 | Peter John Elliott | Airborne transient electromagnetic method with ground loops |
| RU2250479C2 (en) * | 2002-10-25 | 2005-04-20 | Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук (РАН) | Method of geophysical prospecting by electric means |
| RU2248016C1 (en) * | 2003-05-22 | 2005-03-10 | Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук (РАН) | Geophysical electric prospecting method |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015139966A (en) | 2017-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101520517B (en) | Method for accurately evaluating targets containing oil gas in clastic rock basin | |
| USRE39844E1 (en) | Remote reservoir resistivity mapping | |
| USRE40321E1 (en) | Remote reservoir resistivity mapping | |
| US8030934B2 (en) | Method for hydrocarbon reservoir mapping and apparatus for use when performing the method | |
| Tabbagh | Applications and advantages of the Slingram electromagnetic method for archaeological prospecting | |
| US7203599B1 (en) | Method for acquiring transient electromagnetic survey data | |
| CN101194185B (en) | Method for controlled source electromagnetic reconnaissance surveying | |
| US7356411B1 (en) | Method for acquiring and interpreting transient electromagnetic measurements | |
| US20070294036A1 (en) | Method for acquiring and interpreting seismoelectric and eletroseismic data | |
| Bechtel et al. | Geophysical methods | |
| EA022910B1 (en) | Method for conducting electromagnetic survey | |
| Vo et al. | Determining the depth and location of buried pipeline by magnetometer survey | |
| Alao et al. | Depth estimation of buried targets using integrated geophysical methods: comparative studies at Ahmadu Bello University Geophysics Test Site | |
| RU2456644C2 (en) | Geochemical exploration method | |
| RU2513630C1 (en) | Method of geochemical prospecting for geoecological monitoring of offshore oil-and-gas-bearing zones | |
| RU2657366C2 (en) | Method for search for offshore hydrocarbon deposits | |
| RU2654821C2 (en) | Method of electrical exploration | |
| RU2568986C1 (en) | Method of geological monitoring | |
| CN105807326A (en) | System and method for deep exploration by means of sky waves | |
| RU2710099C1 (en) | Geo-electric prospecting method | |
| US20190196045A1 (en) | Method and apparatus for marine electrical exploration | |
| RU2231089C1 (en) | Process of geoelectric prospecting | |
| RU2446417C2 (en) | Three-dimensional frequency-time electrical prospecting method (ftem-3d) | |
| Zrinjski et al. | Methods of detecting the underground infrastructure objects | |
| Maclean et al. | Geophysical Surveys for Underground Storage Tank Locations Hickam Air Force Base, Hawaii: A Case Study |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190922 |