SU987550A1 - Способ вертикального электрического зондировани и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

(St) СПОСОБ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относитс  к области технической физики и может быть использовано при проведении геоэлектро- разведочных работ в комплексе геофизических методов.

Известен способ выполнени  вертикальных электрических зондирований при геоэлектроразведке, заключающийс  в том, что на объекте исследований возбуждают электрическое поле с помощью питающей линии с фиксированным разносом и измер ют разность потенциалов между множеством пар точек, максимальное рассто ние между которыми выбирают близким к разносу питающей линии. Дл  осуществлени  этого способа может быть использована люба  многоканальна  электроразведочна  станци  L1 J

Недостатком этого способа зонди -. рований  вл етс  то, что при измерении вь1званной пол ризации в результ ты измерений полностью входит погрешность , обусловленна  изменением во времени собственных потенциалов электродов приемных линий.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  способ выполнени  вертикальных электри ческих зондирований при геоэлектроразведке , заключающийс  в том, что на объекте исследований возбуждают и измер ют Электрическое поле установкой Веннера (Шлюмберже)с посто нно

10 измен ющимс  разносом, причем сигнал во врем  пропускани  тока измер ют на каждом разносе с одной приемной линии, сигнал вызванной пол ризации после выключени  тока

15 измер ют на каждом разносе также с одной приемной линии, по величине сигнала во врем  пропускани  тока определ ют кажущеес  удельное сопротивление дл  всех разносов, а по от20 ношению сигнала вызваннЬй пол ризации к сигналу во врем  пропускани  тока на соответствующем разносе определ ют кажущуюс  пол ризуемость объекта. .Устройство дл  осуществлени  этого способа, содержит согла сующий блок, ко входам которого подключано несколько пар входных клемм, и измеритель: сигналов, вход которого подключен .к выходу согласующего блока . Недостатком этого технического решени   вл етс  низка  точность измерени  кажущейс  пол ризуемости объекта на больших разносах питающей линии, что обусловлено изменени ми во времени собственных потенциалов приемных электродов. Так как при больших разносах питающих линий сигналы вызванной пол ризации невелики (единицы милливольт), а изменени  во времени собственной разности потенциалов приемных электродов, достигает величины долей единиц милливольт , то погрешность измерени  кажущейс  пол ризуемости может достигать 100 и более. Цель изобретени  - повышение точности измерений при больших разносах питающей линии .путем уменьшени  погрешностей, обусловленных изменением во -времени собственных потенциалов электродов приемной линии. Дл  достижени  этой цели согласно способу вертикального электрическ го зондировани ,заключающемус  в том Что на объекте исследований возбуждают и измер ют электрическое поле установкой Веннера (Шлюмберже)с постепенно измен ющимс  разносом питающей линии, причем сигнал во врем  пропускани  тока измер ют на каж дом разносе с одной приемной линии, сигнал вызванной пол ризации измер ют на каждом разносе питающей линии с одной приемной линии, по величине сигнала во врем  пропускани  тока определ ют кажущеес  удельное сопротивление объекта дл  всех разносов, а по отношению сигнала вызванной пол ризации к сигналу во врем  пропускани  тока на соответствующем разносе определ ют кажущуюс  пол ризуемость объекта, дополнительно отыскивают на участке в пределах средней трети питающей линии несколько произвольных пар точек с наиболее благопри тными услови ми заземлени  и преимущественно в направлении основ ной приемной линии располагают .между этими точками дополнительные при емные линии, определ ют сумму сигна лов во врем  пропускани  тока и сум 98 4 му сигналов вызванной пол ризации со всех приемных линий, соответствующих данному разносу питающей линии и по отношению суммы сигналов вызванной пол ризации к сумме сигналов во врем  пропускани  тока суд т о кажущейс  пол ризуемости объекта. В устройство дл  осуществлени  способа, содержащее генератор тока, согласующий блок, к входам которого подключены несколько пар входных клемм, измеритель сигналов, один из входов которого соединен с одним из выходов согласующего блока,и блок управлени , выходы которого соединены с генератором тока и измерителем сигналов, введен многовходовый сумматор , входы которого соединены с выходами согласующего блока, а выход соединен со вторым входом измерител  сигналов. На фиг. 1 представлена схема расположени  измерительной установки дл  одного из разносов питающей линии, большего 60-120 Mj на фиг. 2 - структурна  схема устройства дл  осуществлени  предлагаемого способа. Как показано на фиг. 1, установка содержит питающую линию с питающими электродами А и Б, основную приемную линию с приемными электродами В и Г, расположенными на одной линии с электродами А и Б симметрично относительно центра питающей линии, и несколько дополнительных приемных линий с дополнительными приемными электродами Д и Е, Ж и К, расположен-, ными произвольно на участке в средней трети питающей линии АБ. Как показано на фиг. 2, устройство дл  осуществлени  предлагаемого способа содержит генератор 1.тока, согласующий блок 2 ко входам которого подключены несколько пар входных клемм 3, измеритель сигналов, многовходовый сумматор 5 и блок 6 управлени , причем входы сумматора 5 соединены с выходами согласующего блока 2, к первому входу измерител  сигналов подключен один из выходов согласующего блока 2, ко второму входу - выход многовходового сумматора 5, а блок 6 управлени  соединен с генератором 1 тока и измерителем сигналов . Сущность предлагаемого способа заключаетс  в следующем.

Claims (2)

1. 5 987550 На объекте исследований, который представл ет собой участок земли, где необходимо определить его геологическое строение (мощности слоев горизонтально-слоистого разреза, удель ное сопротивление слоев и их пол ризуемость ) возбуждают и измер ют элек тримеское поле установкой Веннера (Шлюмберже)с постепенно измен ющимс  разносом питающей линии. Первоначально разнос питающей Линии выбирают минимальным, равным, например 3 м а длину приемной линии выбирают равной 1 м (установка Веннера) или менее 0,5 м (установка Шлюмберже). При чем приемные электроды располагают на .одной линии с питающими и симметрично относительно центра питающей линии. Через питающую линию пропуска ют импульс посто нного тока, измер ют его величину, измер ют также сигнал в приемной линии во врем  прО пускани  тока и сигнал вызванной пол ризации (после выключени  или во врем  пропускани  тока) . Зна  коэффициент установки К, силу тока I в питающей линии и сигнал ЛУ на выходе приемной линии во врем  пропускани  тока, по стандартной формуле ( ) определ ют кажущеес  удель ное сопротивление среды, соответству ющее данному разносу питающей линии, а по отношению сигнала вызванной пол ризации (ВП) к сигналу во врем  пропускани  тока определ ют кажущуюс  пол ризуемость среды. После этого многократно увеличивают разнос питающей и приемной лини так, чтобы их соотношение оставалось посто нным, и дл  каждого разноса определ ют кажущеес  сопротивление и кажущуюс  пол ризуемость. По мере увеличени  разноса питающей ли нии до 60-120 м сигнала ВП уменьшаетс  до единиц милливольт (например, при разносе питающей линии.120 м, разносе приемной линии kO м, удельном сопротивлении 5 0мм,,пол ризуемости 1 и пол ризующем токе 10 А сигнйл ВП составл ет 2 м В), а точность его измерени  резко падает в виду непосто нства во времени собственных потенциалов приемных электродов . Это непосто нство вызываетс , в основном, двум  причинами: во-первых , изменением температуры электродов , во-вторых, изменением концентрации электролита внутри сосуда элек трода за счет высачивани  электролита через пористую керамику сосуда. Так как температура электродов постепенно достигает температуры почвенного сло  в точках, где располагаютс  приемные электроды (температура в различных точках почвы может быть различной на 5-10 . и более), а степень высачивани  электролита зависит от пористости, влажности и других характеристик почвенного сло , то потенциал каждого из приемных электродов измен етс  по случайному закону, так что за врем , прошедшее от компенсации пол ризации электродов до измерени  сигнала ВП, собот венна  разность потенциалов приемных электродов может изменитьс  на дес тые доли милливольта, погрешность измерений за счет этого увеличиваетс  и при разност х питающей линии, больших 60-120 м, может составить дес тки процентов. Согласно предлагаемому способу при достижении амплитуды ВП величины единиц милливольт (а это обычно на. блюдаетс  на разносах, больших 60120 м) при каждом разносе питающей линии отыскивают на участке в пределах средней тррти питающей линии несколько пар произвольно расположенНЫХ точек с наиболее благопри тными услови ми заземлени  и располагают между этими точками дополнительные приемные линии. Точкам с наиболее благопри тными услови ми заземлени  соответствуют точки поверхности земли, где почвенный слой представлен влажными глинами и суглинками, черноземом, влажные засоленные участ ки поверхности земли, участки с И1Нтенсивным трав ным покровом и т.д. Кроме того, эти точки выбираютс  также исход  из уровн  одинаковой освещенности их солнцем. Собственный потенциал приемных электродов, расположенных в таких услови х,  вл етс  наиболее стабильным, а изменение во времени разности собственных потенциалов пары электродов при этом оказываетс  минимальным. Точки, межу которыми располагают приемные лиНИИ не об зательно должны располагатьс  на одной линии с питающими электродами и симметрично центру пипающей линии, они могут быть расположены так, как показано на фиг.1 (дополнительные приемные электроды Д.и Е, Ж и К), причем угол между линией, соедин ющий основные приемные элеюроды В и Г, и линией, сое дин ющей каждую пару дополнительных приемных электродов, может достигать 20-30 и более. Длина дополнительных приемныхлиний может измен тьс  от 10 до 301 длины питающей линии. Число дополнительных приемных линий сос тавл ет, как правило, А-3 и более. После отыскани  точек с наиболее благопри тными услови ми.заземлений и расположени  в них дополни тельных приемных линий через питающую линию АБ пропускают импульс тока , измер ют его амплитуду, измер ют сигнал во врем  пропускани  тока на выходе основной приемной линии ВГ (по результатам этих измерений, как и при использовании малых разносов питающей линии, определ етс  кажущеес  удельное сопротивление), измер ют сумму .сигналов во врем  про пускани  тока и сумму сигналов вызванной пол ризации со всех приемных линий (в. Г, Д, Е и Ж, К в приведенной на фиг, 1 установке), определ ют отношение суммы сигналов ВП к сумме сигналов во врем  пропускани  тока, которое принимают за величину кажущейс  пол ризуемости дл  данного разноса питающей линии. Возможность определени  величины кажущейс  пол ризуемости дл  данного разноса питающей линии по отношению указанных двух сумм сигналов подтверждаетс  экспериментами, результатами теоретических расчетов и базируетс  на следующей закономерности изменени  электрического пол  в присутствии горизонтально-слоистых пол ризующихс  сред. При каждом фиксированном разносе питающей линии и изменении разноса приемной линии в пределах от 10 до 30 от длины 1итающей линии глубинность исследований практически не мен етс . При .1зменении длины приемной линии в ука аанных пределах измен етс  и величина сигнала во врем  пропускани  тока и величина сигнала ВП, но их отношение дл  каждого геоэлектрического разреза свое) посто нное. Результаты экспериментальных измерений над трехслойным разрезом дл  рассмотренного примера ( м, fk 5 0мм, л) приведены в табл. (результаты измерений дл  каждой дли ны приемной линии даны как среднее значение из 20 независимых замеров7. При проведении р довых наблюдений с одним разносом приемной линии , равной 0 м, измеренна  амплитуда сигнала во врем  пропускани  тока составл ет 203 мВ, амплитуда сигнала ВП - 2,44 мВ, а величина кажущейс  пол ризуемости - 1,21 оказываетс  завышенной по сравнению с истинным значением на 20, При измерени х предлагаемым способом суммарный сигнал с четырех приемных линий во врем  пропускани  тока (при р довых, однократных наблюдени х ) равен бЮ мВ, амплитуда сигнала ВП - 6,35 мВ, а величина кажущейс  пол ризуемости - 1,04| оказываетс  завышенной по сравнению с истинным значением всего на %, т,а. при использовании предлагаемого способа погрешность измерений уменьшаетс  примерно в 5 раз. Точно в таком же пор дке измерени  выполн ютс  и на всех других разносах питающей линии, больших 60-120 м. Экспериментами подтверждено, что при использовании 4-5 дополнительных .приемных линий погрешность измерений уменьшаетс  не менее, чем в 3-5 раз за счет того, что суммарный сигнал ВП в значительно меньшей степени измен етс  при изменении во времени собственных потенциалов электродов вследствие случайного характера изменени  этих потенциалов. Устройство дл  осуществлени  предлагаемого способа работает следующим образом, С помощью генератора 1 управл емого от блока 6 управлени , на каждом разносе в питающую линию пропускают импульсы тока, например, длительностью 15 с. Величину тока ста- . билизируют или фиксируют по показанию амперметра. При малых разносах к входнь1М клеммам 5 подключают толь ко одну приемную линию. В согласующем блоке 2, представл ющем собой н сколько масштабных и дифференциальных усилителей, предназначенном дл  согласовани  высокого выходного соп тивлени  приемных линий с низким вх ным сопротивлением измерител  сигна лов 4, производитс  также предварительное усиление сигнала и компен саци  собственной, разности потенциалов электродов. С первого выхода блока 2 усиленный сигнал подаетс  на первый вход измерител  k сигналов . Сумматор 5 в данном случае отключают с помощью переключател  р да работ (на чертеже не показан). С помощью измерител  k сигналов, ко торый представл ет собой одноканаль ный или двухканальный аналогово-цифровой преобразователь с регистратором , производитс  измерение сигнала во врем  пропускани  тока и сиг нала ВП. Сигнал разрешени  измерений , согласованный с сигналом управлени  генератором 1, поступает на измеритель с выхода блока 6 управлени  При разносах питающей линии, боль ших 60-120 м, ко всем входным клеммам 3 подключают выходы основной и , вспомогательных приемных линий, а выход сумматора 5 подключают ко второму входу измерител  k. По команде из блока 6 управлени  генератор 1 вырабатывает импульс тока в питающей линии, во врем  пропускани  тока с первого выхода блока 2 сигнал, соответствующий основной приемной линии , поступает непосредственно уа Измеритель t, где производитс  его измерение. Кроме того, сигналы всех приемных линий после прохождени  их через блок 2 согласовани , поступают на входы многовходового сумматора 5, представл ющего собой станг дартный, преимущественно инвертирующий сумматор на операционном усилителе . Суммарный сигнал с выхода сумматора 5 поступает на второй вход измерител  k, где производитс  его измерение. При измерени х сигнала ВП на первый вход измерител  сигнал не поступает, а измер етс  только суммарный сигнал, поступающий с выхода сумматора 5. По полученным данным определ етс  кажущеес  удель ное сопротивление и кажуща с  пол ризуемость дл  каждого разноса питающей линии. Сравнива  полученные результаты с результатами теоретических расчетов, получают истинные значени  параметров изучаемых гео i электрических разрезов - мощности слоев , их удельные сопротивлени  и пол ризуемости . Технико-экономическа  эффектианост применени  предлагаемого технического решени  заключаетс  в увеличении точности измерений при больших разносах питающей линии путем уменьшени  погрешностей, обусловленных изменением во времени собственных потенциалов приемных электродов. Как показывают результаты экспериментов, точность при этом увеличиваетс  не менее, чемв 3-5. При использовании известного устройства дл  такого же увеличени  точности измерений на каждом разносе выполн лось не менее 5-7 самосто тельных циклов измерений с последующим осреднением результатов измерений . При этом после каждого цикла измерений выдерживалась пауза, длительность которой равн лась не менее 5 длительностей импульса тока, что приводило к значительным затратам времени на выполнение ВЭЗ. Использование предлагаемого технического решени  позвол ет исключить.дополнительные циклы измерений, что приведет к сокращению затрат времени на каждый ВЭЗ примерно в 1,7 раз. Формула изобретени  1, Способ вертикального электрического зондировани , заключающийс  в том, что на объекте исследований возбуждают и измер ют электрическое поле установкой Веннера (Шлюмберже ) с постепенно измен ющимс  разносом питающей линии, причем сигнал во врем  пропускани  тока измер ют на каждом разносе с одной при-емной линии, сигнал вызванной пол ризации измер ют на каждом разносе питающей линии с одной приемной инии, по величине сигнала во врем  пропускани  тока определ ют кажущеес  удельное сопротивление, объекта л  всех разносов, а по отношению сигнала вызванной пол ризации к сигалу во врем  пропускани  тока на оответствующем разносе определ ют кажущуюс  пол ризуемость объекта, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измереНИИ при больших разносах питающей линии путем уменьшени  погрешностей обусловленных изменением во времени собственных потенциалов электродов приемной линии, дополнительно отыскивают на участке в пределах средней трети питающей линии не- сколько произвольных пар точек с наиболее благопри тными услови ми заземлени  и преимущественно в направлении основной приемной линии располагают между этими точками дополнительные приемные линии, опреде л ют сумму сигналов во врем  пропус кани  тока и сумму сигналов вызваннбй пол ризации со всех приемных линий, соответствующих данному разносу питающей линии, и по отношению суммы сигналов вызванной пол ризации к сумме сигналов во врем- ипропускани  тока суд т о кажущейс  пол ризуемости объекта. 012
2. 2. Устройство дл  осуществлени  способа по п. 1,содержащее генератор тока, согласующий блок, к входам которого подключены несколько пар входных клемм, измеритель сигналов , один из входов которого соединен с одним из выходов согласующего блока, и блок управлени , выходы которого соединены с генератором тока и измерителем сигналов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений , в него введ- н многовходовый сумматор, входы которого соединены с выходами согласующего блока, а выход соединен со вторым входом измерител  сигналов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 802886, кл. G 01 V 3/02, 1981. 2,Комаров В.А. Электроразведка методом вызванной пол ризации, Недра , 1980, с. 155-162, 208-210 (прототип ) .