SU1718176A1 - Способ геоэлектроразведки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технической физике и может быть использовано при геоэлектроразведке по методу переходных процессов и по методу зондировани  становлением пол  в ближней зоне. Цель изобретени  - повышение эффективности геоэлектроразведки путем уменьшени  начальной глубины исследований при повышении достоверности получаемых данных. Эта цель достигаетс  тем. что в известном способе геоэлектроразведки, при котором возбуждают нестационарное электромагнитное поле путем отключени  тока И-в генераторно-приемном контуре и измер ют ЭДС неустановившегос  электромагнитного пол  с задержкой Д t начала отсчета относительно момента to начала выключени  тока, дополнительно определ ют период Т собственных колебаний , добротность Q эквивалентного контура, максимальную амплитуду U и пол рность ЭДС самоиндукции, затем подают на контур посто нное напр жение Е от источника с внутренним сопротивлением г в момент времени ti с пол рностью, противоположной ЭДС самоиндукции, отключив его в момент времени ta. а моменты времени ti Л2 и задержку Л t начала отсчета определ ют из выражений ti to + Т/2 - -Т/2 п arctg 2Q. t2 ti + Т I r In (1 + л U), At Т/2 л . 4 ил. сл с

Description

Изобретение относитс  к технической физике и может быть использованолри геоэлектроразведке по методу переходных процессов и по методу зондировани  становлением пол  в ближней зоне.

Цель изобретени  - повышение эффективности геоэлектроразведки путем уменьшени  начальной глубины исследований при повышении достоверности получаемых данных.

На фиг. 1 приведены диаграммы напр жени  и тока в генераторно-приемном контуре; на фиг. 2 - эквивалентна  схема генераторно-приемного контура: на фиг. 3 - диаграммы сигналов в генераторно-приемном контуре при подключении дополнительного источника посто нного напр жени ; на фиг. 4 - диаграммы собственных переходных процессов в генераторно-приемном контуре.

На фиг. 1 изображена диаграмма 1 напр жени  на эквивалентной емкости генераторно-приемного контура и диаграмма 2 тока в индуктивности этого контура. Как показано на фиг. 2, эквивалентна  схема генераторно-приемного контура содержит индуктивность 3, активное сопротивление 4, емкость 5, ключ б, источник 7 посто нного напр жени  Е. имеющий внутреннее сопротивление 8. На фиг. 3 изображены диаграмVI

ОР

о

мы 9 и 10 сигналов, получаемых после подключени  к генераторнр-приемному контуру источника 7 посто нного напр жени , а также диаграмма 11 ЭДС неустановившегос  сигнала на выходе генераторно-приемно- го контура, на фиг. 4 - диаграмма 12 собственно переходного процесса в генера- торно-приемнрм контуре, получаема  при использовании предлагаемого способа, и диаграмма 13 переходного процесса при использовании известных с пособрв геоэлектроразведки .

Предлагаемый способ осуществл ют исход  из следующих теоретических предпосылок , подтвержденных экспериментальным путем.

Генераторно-приемный контур представл ет собой колебательную систему, в которой при отключении тока в момент времени to 0 возникают затухающие колебани  (фиг. 1, диаграммы 1 и 2). Полага  закон убывани  тока при отключений экспоненциальным с посто нной времени тг, можно получить систему уравнений, описывающих вроцесс изменени  тока l(t) в индуктивной ветви (индуктивность 3 на фиг. 2) контура и напр жени  uc(t) на его наружной емкости

6тЫ) Г° } : Wib-3;R e-f..(((.n

HV4 . ,

+;

r-dt-o

«cob

.l,t/frr

1

r

+ 1 -RC

Tr

TL-R

Q/

CR

0)

2n

VM -iyl

T

L - величина индуктивности 3;

С-величина емкости 5;

R - величина сопротивлени  4;

Q - добротность генераторно-приемно- го контура; ..;.,.-.

I-сила тока, протекающего через контур перед его откл ючением;

t-текущее врем ;

со-частота собственн ых кол еба н и и ге- нераторно-приемногр контура;

Т-период этих колебаний.

Учитыва  примерный пор док величин

параметров реальных генераторно-приемных контуров с размером сторон 20-100 м

(1 300-1500 мкГн; 0 400-2000 пф;

Ом) и полага  врем  выключени  генератора 5 тока т г -д

систему уравнений .-

получим упрощенную

1

fL(t) le ( YQ i- RQ

(1+2

тг

)

xsin cot};

Uc(t) -I R e (1 + ±) cos G) t - Q

xsin 0) t.(2)

Ход полученных зависимостей представлен на диаграммах 1 и 2 фиг. I.

В момент времени ti пор дка четверти периода собственных колебаний контура, когда напр жение на нем близко к максимальному U -QIR, з ток через индуктивную ветвь близок к нулю, к нему подключают источник 7 напр жени  Е, как показано на фиг. 2, через ключ 6. В качестве внутреннего сопротивлени  8 источника 7 можно рассматривать сопротивление замкнутого электронного ключа б.. Начинаетс  экспоненциальный процесс разр да конденсатора 5 и перераспределение тока в индуктивности 3 с начальными услови ми

Ucfti) U, lt(ti) г, которые описываютс  следующей системой уравнений (при t ti):

..bii .UcH)t(uv6)e С.ЕЗ

.j-tj

«L

(-rfr-Hv)--b-:

fe l--:-.(3)

где т с r-c (r - величина сопротивлени  8);

ii - сила тока в индуктивности 3 в момент времени t,

U - напр жение на емкости 5 в момент времени ц.

Дл  реально осуществимых электронных ключей сопротивление 8 может быть определено и составл ет величину пор дка единиц Ом. При этом будет соблюдатьс  условие Тс -Т L

Характер описываемых зависимостей

иллюстрируетс  на фиг. 3. При некотором соотношении начальных величин h. U оба экспоненциальных процесса (фиг. 3, диаграммы 9 и 10) могут одновременно проходить через ноль. В этот момент времени t2

отключают источник 7 напр жени  Е. Тогда при t t2 генераторно-приемный контур будет регистрировать полезный сигнал при полном отсутствии собственных переходных процессов в нем. Если источник 7 оставить подключенным, получим ЭДС неустановившегос  сигнала, показанную на диаграмме 11 фиг. 3. Описанный способ обеспечивает минимальное врем  выключени  тока/близкое к теоретически достижимому , равному примерно четверти периода собственных колебаний контура, а следовательно , позвол ет начинать регистрацию полезного сигнала с времени, несколько большего четверти периода собственных колебаний генераторно-приемного контура , что в 3-5 раз меньше, чем даже дл  режима выключени  тока, близкого к критическому , который также трудно осуществим на практике. Таким образом, при использовании предлагаемого способа дл  реальных устройств начальное вре м  регистрации будет на пор док меньше.

Из условий iifc) 0 и Uc(t2) 0 можно рассчитать момент времени t2, определ ющийс  системой уравнений

- )

Г L Л

t

2nQ

г R

находим, что

1| 2   U V1 + TF) Приравнива  последние выражени , можно-найти необходимые соотношени  начальных условий переходных процессов I I R , г с UTL

обеспечивающие одновременное их прохождение через нулевое значение.

Использу  соотношени  (5) и (2), найдем формулу дл  определени  момента времени ti

(5)

C0t,2ff

i

ад

Ъ.

A-2Q

2Q

так как т L тс, отсюда

ti

(6)

2 2   где п 1, 2 ... - произвольное целое число. Временна  задержка дл  исключени  систематических ошибок измерений за.счет конечного времени отключени  тока может быть вычислена путем интегрировани  соотношени  (2), а за счет посто нства коси- нусоидальной формы среза тока определ етс  выражением

/

0) U2Q + Uoi2Q сс f

(oiZ-HQ2)- 2Q

которое дл  реальных упрощено

1 Т

д - s

2 

5Способ осуществл ют следующим образом .

Определ ют период собственных колебаний контура Т, добротность Q эквивалентного колебательного контура, амплитуд U и 10 пол рность .наибольшего первого выброса ЭДС самоиндукции, например, путем наблюдени  на экране осциллографа затухани  . колебаний напр жени  на генераторно-приемном контуре, а также сопротивление до- 15 полнительного источника г и силу тока в генераторно-приемном контуре I.

Определив эти значени , можно рассчи- по формулам (4) и (6) моменты времени ti,t2wAt.

20 Далее пропускают через генерзторно- приемный контур ток I, в момент времени to . этот ток отключают, возбужда  таким образом нестационарное электромагнитное поле , в момент времени ti подключают к

25 генераторно-приемному контуру источник 7 посто нного напр жени  Е, в момент времени г отключают этот источник, а ЭДС неустановившегос  электромагнитного пол  измер ют с задержкой At начала отсчета

30 относительно момента to начала выключени  тока, причем величина At используетс  дл  введени  поправки при определении времени регистрации сигнала. По полученным результатам измерений суд т о гео35 электрических характеристиках изучаемого разреза.

На фиг. 4 показан процесс отключени  тока при реализации предлагаемого способа (диаграмма 12) и процесс отключени  то40 ка по известному способу (диаграмма 13) в режиме, близком к критическому. Из фиг. 4 видно, что собственные переходные процессы (от to до т.2) в генераторно-приемном контуре при работе предлагаемым спосо45 бом составл ют по продолжительности 1/4 периода собственных колебаний контура, в то врем  как в известном способе собственные переходные процессы занимают врем , не меньшее периода собственных колеба50 ний. Такое сокращение длительности собственных переходных процессов в контуре позвол ет уменьшить начальную глубину исследований до единиц метров.

Известность момента начала проведе55 ни  измерений (без собственных процессов , т.2) повышает достоверность способа.

Геологическа  эффективность способа определ етс  возможностью исследовани  верхней части разреза.

Ф о р м у л а и з о б р е те н и  

Способ геоэлектроразведки, заключающийс  в возбуждении нестационарного электромагнитного пол  путем выключени  тока I в генераторно-приемном контуре , измерений ЭДС неустановившегос  электромагнитного пол  с задержкой At начала отсчета относительно момента to начала включени  тока, по которому оп- редел ют геоэлектрические характеристики изучаемого разреза, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности геоэлектроразведки путем уменьшени  начальной глубины исследований при повы- шении достоверности получаемых данных, перед измерением ЭДС неустановившегос  пол  определ ют период Т собственных колебаний , добротность Q эквивалентного генератор но-приемного. контура, максимальную

амплитуду U и пол рность ЭДС самоиндукции , затем подают на тенераторно-прием- ный контур посто нное напр жение Е в момент времени ti с пол рностью, противоположной ЭДС самоиндукции контура, отключают его в момент времени tz, а моменты времени ti и t2 и задержку At начала отсчета определ ют из условий

t0+ |

ti + t

Т 2л

Т 2  Т

arctg 2Q;

UTln(

In

где г - внутреннее сопротивление источника , от которого подают на генератор- но-приемный контур посто нное напр жение Е.

ФИГ. 2

ФИГ. 3

„I-

3-R

Фиг.Ч

V V

13

Y

Ч

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ геоэлектроразведки, заключающийся в возбуждении нестационарного электромагнитного поля путем выключения тока I в генераторно-приемном контуре, измерений ЭДС неустановивщегося электромагнитного поля с задержкой At начала отсчета относительно момента t₀ начала выключения тока, по которому определяют геоэлектрические характеристики изучаемого разреза, отличающийся, тем, что, с целью повышения эффективности геоэлектроразведки путем уменьшения начальной глубины исследований при повышении достоверности получаемых данных, перед измерением ЭДС неустановившегося поля определяют период Т собственных колебаний, добротность Q эквивалентного генераторно-приемного, контура. максимальную амплитуду U и полярность ЭДС самоиндук. ций, затем подают на генераторно-приемный контур постоянное напряжение Ев момент времени ti с полярностью, противо5 положной ЭДС самоиндукции контура, отключают его в момент времени t2, а моменты времени ti и t2 и задержку At начала отсчета определяют из условий ¹⁰ ti - to + у - arctg 2Q; ^й-”⁺ 2Э4Г7'⁽'⁺Т’·· т

   15 ^Δί= Σπ ’ где г - внутреннее сопротивление источника, от которого подают на генераторно-приемный контур постоянное напряжение Е.

   ФИГ. 2

   Г . '

   Фиг. з