SU1704120A1 - Способ геоэлектроразведки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к геофизическим методам исследований геологической среды, а именно к геоэлектроразведке методами вызванной пол ризации и блуждающих токов при проведении площадных сье- мок с целью поисков и разведки полезных ископаемых, инженерно-геофизических изыскани х. Целью изобретени   вл етс  повышение помехозащищенности измерений путем одновременного измерени  в Каждом полевом и по меньшей мере в трех не лежащих на одной пр мой базисных пунктах наблюдений параметров первичного и вторичного электрических полей и пол  блуждающих токов двум  взаимно перпендикул рными приемными лини ми на основе использовани  линейной интерпол ции пол  между базисными пунктами и повышенной точности накопленных значений первичного и вторичного полей в базисных пунктах. 1 ил., 1 табл. fe

Description

Изобретение относитс  к геофизическим методам исследований геологической среды, а именно к геоэлектроразведке методами внезапной пол ризации (ВП) и блуждающих токов (ВТ) при проведении площадных сьемок с целью поисков и разведки полезных ископаемых, инженерно-геофизических изыскани х.

Известен способ геоэлектроразведки методом БТ при проведении профильных наблюдений, в котором измер ют электрические параметры пол  блуждающих токов в двух базисных и полевом пунктах, рэсло- ложенных на профиле наблюдений, одновременно шестью приемными лини ми за два промежутка времени и по ним определ ют характер изменени  удельного электрического сопротивлени  вдоль исследуемого разреза. Недостатком этого способа

 вл етс  низка  информативность измерений , поскольку производите изучение геологической среды только по удельному электрическому сопротивлению, и низка  производительность измерений при проведении площадных измерений методом БТ.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ, которым возбуждают в земле электромагнитное поле импульсами посто нного тока, измер ют первичное и вторичное электрические пол  двум  взаимно перпендикул рными приемными лини ми в каждом пункте наблюдений и по ним определ ют параметры удельного электрического сопротивлени  и пол ризуемости исследуемой среды.

Недостатком этого способа  вл етс  низка  помехозащищенность измерений. когда электрические помехи станов тс  соизмеримы или превышают регистрируемые полезные сигналы.

Цель изобретени  - повышение помехозащищенности измерений.

На чертеже показана схема установки дл  осуществлени  предлагаемого способа.

На схеме показаны базисные пункты наблюдений 1-3, а также полевой пункт 4 наблюдений и профили 5.наблюдений. В зависимости от конкретной решаемой геологической задачи выбирают оптимальный планшет съемки, определ ют необходимую расстановку питающих электродов и размеры приемных линий,. Месторасположение базисных пунктов выбирают в нормальном поле как в пределах планшета сьемки, так и за его пределами. Сначала выполн ют режимные наблюдени  пол  блуждающих токов . Дл  этого в базисных и полезных (обычно выбранных в двух, трех пунктах планшета сьемки, где возможны максимальные отклонени  нормального пол  блуждающих токов) устанавливают приемные нелол ризующиес  электроды двух взаимно перпендикул рных приемных линий (причем в каждом пункте одна из приемных линий ориентирована вдоль профилей и дает х-составл ющие. а друга  перпендикул рна  (им. -у-состэвл ющие пол  БТ) с целью излучени  характера пол  БТ на исследуемой территории.

Интерпретацию полевого материала по методу БТ выполн ют путем вычислени  величины параметров электрического пол  БТ в полевом пункте по результатам измерений этих же параметров в трех не лежащих на одной пр мой базисных пунктах, которые определ ютср из уравнений

БТ, измеренные в базисных пункта, соответственно;

xi и yi, X2 и у2. хз и уз, х и у - координаты базисных и полевого пунктов соответствен- но;

pi ,р2,р$ величины удельного электрического сопротивлени  в базисных пунктах соответственно, которые определ ютс  по предварительным (априорным) исследова- ни м.

Ввод т следующие обозначени :

42

ДЕ

бтбХ( (}

LE

ЬТ6Х

23

&F

.. СЬ

6Г6Х-2

6Т6Х2

ДЕ

&ТБХ.Э

ДЁБТ6Х ;

5 « ДЕБТ6Ч1 Л ДЕ6ГБЧ. « ДЕвтБчг

Vli-- Ъ --- --- ,2

(2)

Ъ-тг- К-ттг,

0 ьсьтбуэ В результате режимных наблюдений из уравнений (1) получаю т нормированные

0 величины х- и у-состэвл ющих приращений напр женности пол  БТ в полевом пункте и коэффициенты q из соотношени  (2) в различные промежутки времени. Из N полученных различных промежутков времени

5 режимных наблюдений пол  БТ можно получить до N(N-1)/2 пар промежутков времени с отличными один от другого величинами коэффициента q, характеризующими нестационарность пол  БТ. Поскольку на поверх0 ности провод щего полупространства по результатам измерений за два различных промежутка времени геоэлектрическа  среда по удельному электрическому сопротивлению в полевом пункте наблюдений

5 характеризуетс  двумерным тензором второго ранга, его компоненты определ ютс  п.о формулам

где Д ЕБТПХ и Д Евтлу - определ емые в результате линейного интерполировани  нормированные величины х- и у-составл ю- щих приращений напр женности пол  БТ в полевом пункте по результатам измерений х- и у-составл ющих того же пол  на базисных пунктах А ЕБТБ, и A EBTbyf. Д ЕбТБхд и ДЕьтбу, ДЕвтбх и Д ЕБТБ/-;- - и у-состэвл ющие приращени  напр женности пол 

где у™. УУУ, VVx. Wv компоненты тензора # Д ЕБТПХ и Д Евтпу - х- и у-составл ющие приращени  напр женности электрического пол  БТ. измеренные на полевом пункте приемными лини ми Пх и Пу соответственно .

Индексами (1) и (2) в выражени х (3) обозначены соответствующие величины, полученные в первом и втором промежутках времени.

Име  тензор V, вычисл ют его главные (максимальное и минимальное) значени 

Virsl V.rV,/,,,)1.,)1,,-,

(4 и их направлени  относительно оси х

,, Ч i Vicu + Vux i Vx4-4V OPct5 1л II o«to -т tt-n . I 3 Vij-Vyy

ftl

где n - 0 или 1.

Затем определ ют величины параметров fr.ipm ш - среднегеометриче- с кое значение j), характеризующее электропроводимость среды в полевом пункте наблюдений , и Vbaxc/VViHH - отношение главных значений тензора тр, характеризующее анизотропность по электропроводности в данном пункте.

Таким образом, в результате режимных наблюдений получают до N(N-1)/2 значений соответствующего интерпретируемого параметра методом БТ (. ин. ipm, VbaKc/VtaH и т.д.). по которым определ ют относительную погрешность наблюдений дл  каждой 1-й пары промежутков времени, по формуле

Pi- -100%.

где $ - величина соответствующего интерпретируемого параметра пол  БТ. полученна  при обработке результатов наблюдений 1-й парой промежутков времени;

1

V 2 $-среднеарифметическа 

величина этого же параметра, определенна  из п его значений.

Если величина Р дл  i-й пары промежутков времени не превышает допустимую погрешность полевых работ методом БТ, то коэффициенты q дл  этих двух промежутков времени удовлетвор ют критерию линейно- сти изменени  приращений напр женности пол  блуждающих токов на исследуемом планшете съемки. Провод  указанным образом обработку результатов режимных наблюдений , определ ют те диапазоны изменений значений коэффициентов q. при которых соблюдаетс  условие линейности .пол  БТ. В противном случае, если не удаетс  обнаружить такие диапазоны изменений коэффициентов q, или же промежутки вре- мени, при которых наблюдаютс  необходимые (требуемые) значени  коэффициентов q. редки и непродолжительны (что может резко отразитьс  на производительности работ), следует уменьшить рассто ние меж0

0

5 0

5

5

0

5 0 5

ду базисными пунктами и повторно провести приведенные операции по установлению месторасположени  базисных линий.

Установив рабочие диапазоны изменений коэффициентов q дл  исследуемого планшета съемки при выбранных базисных пунктах, предварительно определ ют параметры вторичного электрического пол  в ба- зисных пунктах путем многократного возбуждени  в среде электрического пол , пропуска  через питающую линию импульсы тока в том же временном режиме, который предусматриваетс  при проведении профильных исследований всего планшета съемки, и тем самым получают высококачественный накопленный сигнал вторичного пол  в базисных пунктах.

Профильные (р довые) измерени  пол  БТ и суммарного электрического пол  (первичного , вторичного и пол  блуждающих токов ) провод т по всему планшету съемки одновременно всеми каналами измерительной аппаратуры. При этом сперва выполн ют регистрацию параметров пол  БТ в течение определенного промежутка времени , достаточного дл  выполнени  исследований методом БТ. Затем возбуждают в земле электромагнитное поле, пропуска  через питающую линию импульс посто нного тока, и измер ют параметры суммарного электрического пол  всеми приемными лини ми как в процессе пропускани  тока, так и после его выключени .

При интерпретации результатов профильных измерений пол  БТ определ ют промежутки времени, при которых коэффициенты q принимают значени , вход щие в рабочие диапазоны, затем из уравнений (1) получают интерполированные величины к х- и у-состэвл ющих приращений напр женности пол  блуждающих токов в данном полевом пункте, с использованном которых определ ют компоненты тензора по формуле (3) и вычисл ют величины интерпретируемых параметров VVouc, Ьин. V и АРПриращени  напр женности пол  ВП о полевом пункте за требуемый промежуток времени ДТ при пропускании импульса тока или после его выключени , определ ют по выражени м

Д ЕвПпх Д Епх - Д ЕБТПХ.;

Дс ВПпу ДЕпу- ДЕБТпу.(6)

где Д ЕВППХ и Д Евппу - х- и у-составл ющие приращени  напр женности вторичного электрического пол  в полевом пункте;

Д Епх и Д ЕПу - х- и у-составл ющие приращени  напр женности суммарного электрического пол , измеренные в полевом пункте наблюдений.

Поскольку напр женность суммарного электрического пол  Е существенно больше , чем приращение напр женности пол  блуждающих токов А ЕБТ, которое, в свою очередь, соизмеримо с величиной приращени  напр женности вторичного пол  ДЕвп, тс вторичным полем, сопутствующим блуждающим токам, можно пренебречь.

Приращени  напр женности пол  БТ промежуток времени ДТ представленные в выражени х (6), определ ютс  подформулам

А ЕБТПХ AjBTnx + АЕвтпу;

А ЕбТпу ух ДЕБТпх + VVV А ЁБТпу. (7)

Приведенные в формула (7) нормированные величины х- и у-составл ющих приращени  напр женности пол  БТ в полевом пункте за промежуток ДТ получают из уравнений (1), при этом х- и у-составл ющие напр женности пол  БТ в базисных пунктах определ ет то формулам

А ЕбТБх А ЕБХ - А Евлх1.

А ЕбТБу А сБу1 - А ЕвПБу, А ЕбТБх2 А ЕБх2 - А ЕвПБх2. А ЕБТБу2 А ЕБу2 - А ЕвПБу2,-(8)

А ЕбТБхЗ А Евхз - А Евпвхз,

А ЕБТБуЗ - А ЕбуЗ - А ЕвПБуЗ,

где АЕвх и АЕву1, ДЕвх2 и Д Еву2. А ЕБХЗ и А ЕбуЗ - х- и у-составл ющие приращени  напр женности суммарного пол  за проме жуток времени , измеренные на базисных пунктах соответственно;

А ВЕРБ и А Евпву. Д ЕБ-БХ и Д Евпьу. А Ез,.-.: -. L-:- -;.. - х- -составл ющие пр1фэ цен;   напр женности пол  ВП на соответствующих оэзисчых лини х, которые определены го результатам предварительных :12 . ЈООНИЙ при МЧСГО-р -ГНОМ ВОЗбуЖV .J : Г. iuL-Or:C rL РОЛЯ.

;.- :js ,.1Еность возбуж- ns.- o:о г.. г ос :зарпетьных измерг- Htr .-. : .I:SK г. ;--г.пр женности БН -; г;:... „-., х г. ;.-. отл чз-зтс  от иитенсг. .сти пол- при профильных на- блюдснн;:.. эт. значени  привод т к единой вел:1М мо .: ;. .-. но чечи  величины на- пр  :енчост 1 пол  ВП пои предварительных измег- - ж з еег/ -п1-:1/ отношени  i:n з.. .,-;. г,;;1 псоФильных на- блюде - -х -ч-:е.с.и.рнгсти при предвари- тельнь х Лзглесб:-1:.-.ч-.

Ичтеттрьтзцию измерений методом ВП пС О Згод- ;- г1/тем определени  пара- -;аж а.   уде ть ч ore сопротивлени  рг, р.-, ;.-:.г ктеризующих первичное г, r.pi r ;. п.1й кахущейсз пол ризуемое ти гь промечутск времени А Т. Дт/ю Д . . .--|/ ьтсрлчнсе поле в по; левом п /нктк. н;.1гтюдений, по формулам

.

Р

(9)

ПьйЕ

Ы1п

С05КгдЕ

ВП ПХ - ПК

ВП гк

тг

4-Е

10

15

ПГ

йЕ

6П Л

Ел

5in(X2

ЛЕ

ftnnx ЕНЧ/

П1

&F

ftn nij ЕПХ

п nij

20

25

30

оэ

0

45

55

где Jn и En - величины плотности тока и напр женности первичного пол  в полевом пункте;

а и ой - углы между векторами напр женности первичного пол  и плотности тока(п)и векторами приращени  напр женности вторичного лол  (А Е впп) и напр женности первичного пол  (En) в полевом пункте наблюдений;

Епх и ЕПу - х- и у-составл ющие напр женности первичного пол  в полевом пункте;

jnx и jny - х- и у-составл ющие плотности тока в полевом пункте соответственно.

Име  значени  приращени  напр женности пол  В Л на полевых приемных лини х , вычисленных по выражени м (6) с учетом формул (7) и (8), получают необходимые зависимости , характеризующие исследуемую геоэлектрическую среду по пол ризуемости - переходную характеристику ВП. приращени  кажущейс  пол ризуемости при пропускании тока на спаде и т.д.

В зависимости от решаемых задач стро т карты изолиний дл  исследуемой территории или графики зависимостей вдоль игг.лед -:г. ь:х профилей различных параметров (в частности, в методе БТ-1/Цэкс. #W а также УЬ и (/w-.cA v-HH в методе ВП - Дуд, и р.р- с. ть.:. %-2w/i; + Д/д- и f% +pfr.

Е случае когда- количгство базисных пунктов превышает три, интерпретацию результатов измерений выполн ют приведенной методикой С использованием различных трех не лежащих на одной пр мой базисных пунктов с последующим осреднением получаемых параметров, что по вол ет повысить точность исследований .

В таблице приведены значени  параметров электрических полей (в условных единицах) за четыре промежутка времени, наблюдаемые на всех восьми приемных лини х . В 3-м столбце цифрами обозначены следующие промежутки времени : (1) и (2) - до ропускани  импульса тока через питающую линию (до возбуждени  электрического

пол ), при которых производ т измерени  пол  ВТ. (3) - во врем  пропускани  тока, (4) - после выключени  импульса тока в питающей линии. Значени  приращений напр женности пол  БТ за эти промежутки времени представлены в 4-м столбце. До включени  импульса посто нного тока путем измерени  на всех приемных лини х за первые два промежутка времени определены компоненты тензора р: VVx 0,775; - 0.016; VVx °-016: VV 0.051; VVv - 0,616 (согласно выражени м (3) с использованием (1), по которым вычислены следующие величины: - 0,782; ии 0,609 по формулам (4), - 10.7° по выражению (5). а также - 0.690 и макс/ кн 1,283. В 5-м и 6-м столбцах приведены величины плотности тока и напр женности первичного пол  в полевом пункте наблюдений , полученные при пропускании тока через питающую линию, по которым получены параметры кажущегос  сопротивлени : / 44,6 Ом-м и pv - 0.6 Ом м (согласно первым двум выражени м (9). В 7-м столбце таблицы приведены значени  приращений напр женности суммарного электрического пол , измеренные за промежутки времени (3) и (4). а в 8-м столбце - приращени  напр женности вторичного пол  за эти же промежутки времени. Име  значени  приращений напр женности пол  ВП (8-й столбец) и напр женности первичного пол  (6-й столбец) в исследуемом полевом пункте, по последним двум выражени м (9) вычисл ютс  приращени  кажущейс  пол ризуемости за промежутки времени (3) - 5,86%: ,16%и(4)Д 5.23%;Дг 0.13%.

Технико-экономическа  эффективность применени  предлагаемого способа заключаетс  в увеличении помехозащищенности измерений, что позвол ет изучать геоэлектрическую среду методом вызванной пол ризации при наличии мен ющихс  во времени электрических помех. Благодар  использованию способа увеличиваетс  эффективность электроразведочных методов при поискорэзведочных изыскани х в лро- мышленно развитых районах, что способствует сокращению объема проверочных буровых и горнопроходческих работ.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ геоэлектроразведки, заключающийс  в том. что возбуждают в земле электромагнитное поле импульсами посто нного

   тока и измер ют две взаимно перпендикул рные составл ющие первичного и вторичного электрических полей в каждом полевом пункте наблюдений, по которым определ ют параметры удельного электрического сопротивлени  и пол ризуемости исследуемой среды, отличающийс  тем. что. с целью повышени  помехозащищенности измерений, предварительно измер ют электрические параметры пол  блуждающих токов одновременно по меньшей мере в трех не лежащих на одной пр мой базисных и полевом пунктах, в каждом из которых устанавливают две взаимно перпендикул рные приемные линии, дл  каждого зарегистрированного импульса блуждающих токов определ ют отношение компонент пол , измеренных в базисных пунктах, линейно- интерполированное значение пол  в полевом пункте и вычисл ют компоненты

   тензора V- св зывающие наблюденные компоненты пол  блуждающих токов в полевом пункте с интерполированными, исход  из точности площадной съемки выбирают интервал отклонени  параметров уот их средних значений и соответствующий этому интервалу рабочий диапазон изменени  отношени  компонент блуждающих токов в базисных пунктах, многократно пропускают ток и измер ют с накоплением параметров

   перви.чного и вторичного полей в базисных пунктах, провод т наблюдение пол  блуждающих токов в каждом р довом пункте площадной съемки, вычисл   значени  компонент тензора дл  этого пункта дл  импульсов из рабочего диапазона, а определение параметров хажущегос  электрического сопротивлени  и кзхущейс  пол ризуемости в каждом р довом пункте площадной съемки провод т по разности

   наблюденных в этом пункте значений первичного и вторичного полей и значений пол  блуждающих токов дл  этого пункта, вычисленных на основе определенных ранее компонент тензора V Дл  этого пункта и

   значений первичного и вторичного полей в базисных пунктах.

   +

   +

   4

   -j-4 5