SU1078388A1 - Способ электрической коррел ции - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КОРРЕЛЯЦИИ , в котором возбуждают в первой скважине злектрическоьГ поле заданной частоты и интенсивности , а во второй скважине измер ют градиент потенциала этого пол  в функции глубины, по которому суд т о непрерывности исследуемого пласта, отличающийс  тем, что, с .-целью повышени  точности измерений, рассто ни  мезаду скважинами выбирают не боле«9 1,5 глубины подошвы исследуемого- пласта , при этом регистрацию градиента потенциала ведут непрерывно. fff / / v NvC4vJvvv4vvvv / 7

Description

Изобретение относитс  к геологоразведке с применением скважин и служит дл  электрической коррел ции пластов или тел в межскважинном прост эанстве, «отличающихс  по своим электрическим свойствам от вмещающих их пород.

Известен способ определени  местоположени  глубинных поперечных разрывов между двум  пространственными скважинами, который можно использовать только дл  пластрв низкого по отношению.к вмещающих породам электрического -сопротивлени . Дл  осуществлени  измерени  по этому способу питающие электроды заземл ют в пласт, пересекаемый скважинами , и по характеру электрического пол  на поверхности определ ют разрыв этого пласта СП.

Однако дл  пластов высокого сопротивлени  этот способ Непригоден, так как пласт высокого сопротивлени  в этом случае  вл етс  экраном, а возможность заземлени  отсутствует .

Известен также способ электрической коррел ции(СЭК), заключающийс  в том, что один питающий электрод заземл ют в провод щем подсечении, а обратный электрод - во вмещающих породах последовательно выи:е и ниже первого электрода, сохран   в обоих случа х рассто ние между ними неизменным, Дважды измер ют потенциал электрического пол  в другой скважине, между которыми производитс  коррел ци  пласта или тела, при каждом фиксированном положени .и первого питакхцего электро-1 да С2.

Однако данный способ применим только в том случае, когда тело  вл етс  провод щим, т.е. обладает повышенной проводимостью по отношению к вмещающим его породам и не дает результата в обратном случае, при этом измер етс  потенциал электрического пол , дл  чего необходимо второй измерительный электрод относить в бесконечность у что создает дополнительные трудности при проведении измерений этим способом и благопри тные услови  дл  всевозможных наводок на приемную линию .

Известен также способ зар да, который основан на изучении посто нного (импульсного) электрического низкочастотного (около 100 Гц) магнитного (СЗМ) пол  точечного источника , расположенного в провод щем рудном теле или во вмещающих породах . Второй электрод питающей сети заземл ют таким образом, чтобы можно было пренебречь его полем в пределах исследуемой площади, т.е. относ т его в бесконечность. Пол  изучают как на дневной поверхности , так и в окружающих скважинах и выработках. Межскважинный вариант также называют методом электрической коррел ции (МЭК), который выполн етс  только на посто нном (импульсном) токе. При выделении аномалий проводимости используют нормальные пол  дл  однородных и простейших неоднородных сред, дл  изучени-  которых измер ют потенциал или градиент потенциала погруженного точечного источника в изотропное полупространство СЗ .

Однако в св зи с тем, что поле гармонического электрического дипол  или погруженного точечного источника создает как вихревое, так ипотенциальное электрическое поле, а также вихревое магнитное поле, то при скважинных измерени х в СЗМ измер ютс  только магнитные характеристики пол . СЗМ примен ют в услови х мерзлых и каменистых грунтов, т.е. высокоомных,С целью прослежива ни  рудных жил и сульфидных месторождений . При этом частота пол , выбранна  около 100 Гц, ограничивает радиус исследовани , особенно в хорошо провод щих породах и обладающих магнитными свойствами, так как про вл етс  скин-эффект, из-за которого метод пролишленностью практически не примен етс .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ электрической коррел ции , при котором йозбуждают в первой скважине электрическое поле Зощанной интенсивности, а во второй скважине дискретно измер ют градиент потенциала этого пол  в функции глубины 4 J.

О наличии нарушений условий залегани  пластов суд т по по влению характерных аномалий и отклонению направлений осей коррел ции (линий, соедин ющих источник тока с точками перехода кривых через нуль) нормального , характеризук цего направлени  слоистости пород.

Цель изобретени  - повышение точности измерени .

Цель достигаетс  тем, что согласно способу электрической коррел ции, в котором возбуждают в первой скважине электромагнитное поле заданной частоты и интенсивности, а во второй скважине измер ют градиент потенциала этого пол  в функции глубины , по которому суд т о непрерывности исследуемого пласта, рассто ни  между скважинами выбирают не более 1,5 глубины подошва исследуемого пласта, при этом регистрацию градиента ведут непрерывно.

На фиг. 1 изображена принципиальна  схема осуществлени  способа, на фиг. 2 - график а потенциала пол  и его.градиента (при соблюде нии услови  X l,5h), на фиг. 3 график В потенциала и его градиен г .(при l,5h); на фиг. 4 - гра потенциа7 а в зависимости от рассто ни  между скважинами при фиксированной глубине погружени  ист ника, где 2,22 - точечный источ ник тока в скважине 1 на различно удалении от скважины 5 по мере ув личени  рассто ни  между ними, и соответстсующие им графики потенц . лов д, е, ж. Схема (фиг. 1), вклю чает скважину.1, токовые заземлен ( точечные источники) 2 и 3, первы электрод 4 измерительного дипол , скважину 5, второй электрод б измерительного дипол , пласт угл  7 наземный измерительный блок 8, ав тономный возбудитель 9 пол ,-карто длинные подъемники 10. Потенциал погруженного точечно источника тока в однородной среде с удельным сопротивлением f раве в обвдем виде при X и X « h V. (, - сила Toka, вытекающего из источника; Z - координаты точки наблюдени ; h - глубина погружени  исто ника. Если рассто ние между источнико и точками наблюдени  становитс  со измеримо с .глубиной погружени  12 И граисточника , то потенциал диёнт потенциала (,r fx(2t,-Z) . сЛ2 4-ii {xW).() Крива  пересекает ось Z в эпицентре источника тока. Максимум потенциала соответствует эпицентру источника и убывает в зависимости от рассто ни  до линии наблюдени . По мере увеличени  рассто ни  от гд убинного источника до точки наблюдени  в скважине максимум потенциала смещаетс  к дневной поверхности и совпадает с ней при h/K 1,41 (фиг. 4), Вли ние дневной поверхности на форму и значение потенциала и его градиента по оси скважины наблюдени  начинает сказыватьс  по меIpe увеличени  рассто ни  между источником и линией наблюдени , начина  с X 0,3h. Дл  X 0,3h кривые V и в присутствии границы раздела и дл  безграничного пространства отличаютс  между собой на 5%. С увеличением X 0,3h кривые потенциала станов тс  асимметричными, увеличиваютс  в амплитуде, а у кривых градиента потенциала увеличиваетс  величина одного экстремума, а вблизи поверхности он исчезает (фиг. 3). Если создать в скважине 1 на заданной глубине электрическое поле погруженным источником 2 и наблюдать максимум потенциала или нулевое значение его градиента (переход функции через нулевое значение) на оси скважины 6, расположенной на рассто нии X йт первой скважины, значительно меньшем, чем глубина источника 2, то этот максимум будет находитьс  на той же глубине. По мере увеличени  рассто ни  X между скважинами максимум потенциала и нулевое значение градиента будет смещатьс  к дневной поверхности, так как после будет искажатьс  границей раздела земл -воздух, причем тем сильнее, чем меньше глубина источника и чем больше рассто ние между скважинами. Это и наклгщывает ограничени . Расчетами и опытами установлено , что это рассто ние ограничиваетс  величиной в l,5h глубины подошвы пласта (фиг. 1-3). Кажущеес  сопротивление гармоническому току j)u/ в отличие от в методах, использующих ..посто нный ток - величина комплексна . Она характеризуетс  амплитудой и фазовым сдвигом, имеющим .место при распространении пол  в земле t Juj )uj|e , (4) где t - аргумент мнимой iacTH. Первичные пол  точечных возбудиелей при гармоническом возбуждеии распростран ютс  как затухаюие в пространстве однородные плоские сферические волны. Св зь этих полей с частотой и параметрами среы (М, р и у ) выражаетс  через лину волны А 2П yi/fjr/nir (5 ) где 7 - проводимость среды; /U. - магнитна  проницаемость; ш циклическа  частота 2Пг ибо через безразмерный параметр приведённое рассто ние КХ : (к + к1 X (6) где К волновое число, а к и к соответственно действительна  и мнима  часть,-

X - рассто ние от источника до точки наблюдени ;

К - мнима  часть волнового числа - показатель поглощени  волны характеризует скорость затухани  волн в ГТространстве

(7

К

Фазова  скорость распространени  ПОЛЯ V описываетс  уравнением

V A| w/K yfu;/y/u . (8)

Глубина проникновени  пол  (толщина скин-сло ) есть рассто ние, на котором амплитуда волны затухает в С раз.

3 Д/-2л У2Д/и;/ о . (9)

Эффективна  глубина проникновени  JQ пол 

Т/ -

Причем вли ние скин-эффекта возрастает с рюстом рассто ни  от исто ника пол  до точки наблюдени  и уменьшением длины волны (т.е. ростом частсЗты, проводимости и магнитных свойств среды в которой распростран етс  поле).

Сдвиг фазы пол  относительно истбчника в области приемных электродов может быть существенным и определ етс  в герцах как

( 3 Rj и Ур, - соответственно действительна  и мнима  Часть амплитуды Е гармонических колебаний частоты и.

Аналитические, выражени  компо-; нент электромагнитных полей на поверхности однородного полупространства позвол ет количественно исследовать их поведени  в зависимости от X/Д и X/h, где X - рассто ние от возбудител  пол  до точки наблюдени , h - глубина погружени  источника пол .

На основании изложенного можно сделать вывод, что глубина и радиус исследовани  определ етс  частотой пол , а сдвиг фазы и скин-эффект наиболее четко про вл етс  в волновой зоне, т.е. при рЛносах X, превышающих длину волны Д .

При X Д наблюдаетс  сильное затухание по сравнению с первичным полем. Например амплитуда пол  Е у в волновой зоне меньше соответствующего первичного пол  в 40 ( Д .

Зависимость длины волны д, выраженной в дол х глубины погруже,нй  источника h от рассто ни  до источника пол  от. точки наблюдени  X в дол х глубины погружени  источника пол  h представлены в табл. 1 и 2. Т .а блица

«X/h

1/4

1/2

10 /h 4

16

15 8

16

16

16

Положим h 0,5 км, тогда табли а преобразуетс  (умножим всего на 0,5) (см. табл. 2).

Т а б л и ц а 2

0,25

0,125

0,5

Точечный

Пересечет из Д в параметры среды можно выполнить по формуле t. ЮУ

А2

Определ   частоту в герцах, получаем результат см. табл. 3).

ТаблицаЗ

0,125

kM

0,25

0,5

Точечный

12,5 3,0 0,8 0,8 источник 5

500 1250310 76 78

5

3,0 0,8 0,8 0,8 200 310 78 78 78

Дл  достижени  глубин пор дка 500 м и соблюдени  услови  X fl,5. h среднее удельное сопротивление изучаемой среды может принимать значени  5 500 и более Ом, причем

Claims (1)

1. СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КОРРЕЛЯЦИИ, в котором возбуждают в первой скважине электрическое⁴поле заданной частоты и интенсивности, а во второй скважине измеряют градиент потенциала этого по- . ля в функции глубины, по которому судят о непрерывности исследуемого пласта, отличающийся тем, что, с .целью повышения точности измерений, расстояния между скважинами выбирают не боле# 1,5 глубины подошвы исследуемого'пласта, при этом регистрацию градиента потенциала ведут непрерывно.

   м со оо >