СПОСОБ ЭКСПРЕССНОГО ЭЛЕКТРОПРОФИЛИРОВАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК G01V3/02 

Изобретение относится к геофизике, в частности к электрической разведке, и может быть использовано при проведении полевых работ, например, поиске резервуаров, заполненных углеводородами, при поиске других полезных ископаемых, в геологическом картировании, инженерно-геологичических и гидро-геологических исследованиях и т.п.

При проведении электроразведки постоянными полями в процессе определения кажущегося удельного сопротивления при вертикальном электрическом зондировании и электрическом профилировании, а также при использовании методов естественного электрического поля, вызванных потенциалов и разведке переменными полями часто используются трехточечный или двухчленный зонд, устройство, установка, характеризующиеся расположением на одной прямой токового электрода (источника поля) и двух измерительных (приемных). При этом второй токовый электрод находится на значительном удалении и его влиянием (потенциалом) можно пренебречь (см. Ю. В. Якубовский и Л.Л. Ляхов. Электроразведка. М.: Недра, 1974, с.50). Там же описано использование симметричной установки, в которой оба токовых электрода находятся вблизи измерительных.

В частности, Шлюмберже был предложен способ, включающий размещение двух токовых и двух потенциальных электродов на одной прямой (см. патент США N 1719786, кл. G 01 V 3/02, 1929).

В патенте Австрии N 378854, кл. G 01 V 3/04, 1985, описан способ профилирования с использованием описанной установки. По этому способу полигон разбивают на профили, шаг которых и расстояние между которыми равны, так что точки замера расположены в вершинах квадратов или прямоугольных ромбов. При профилировании осуществляется параллельный перенос симметричной четырехточечной установки.

Однако этот способ не обладает достаточной разрешающей способностью, не позволяет с достаточной воспроизводимостью и достоверностью выявлять подповерхностные геологические объекты. Кроме того, он характеризуется низкой производительностью и весьма трудоемок.

Это связано с тем, что при решении конкретных геологических задач повышения достоверности и точности результата определяется сопоставимостью и возможностью комплексирования информации. В то же время глубинность, разрешающая способность и точность способа зависят от расстояний между их элементами соответствующих установок, углов и соотношений между ними, а также соответствия этих параметров фундаментальным структурным характеристикам исследуемых геологических объектов и используемых электрических полей. Указанные соотношения и соответствия не улучшаются в описанных способах, что не позволяет в достаточной степени устранить перечисленные недостатки, а также создать на базе известных устройств стандартизованную и унифицированную измерительную систему, комплекс электрических зондов.

Для устранения этих недостатков предпринимались попытки изменения конфигурации электродов в процессе измерения с целью получения избыточной информации, обработка которой позволила бы с большей достоверностью выявлять открытые области высокой проводимости (см. патент США N 4875015, кл. G 01 V 3/00, 1989).

Однако это потребовало существенного усложнения процесса измерений и алгоритма обработки данных.

К недостаткам вышеперечисленных способов профилирования следует отнести и то, что они не позволяют определить анизотропию геологического объекта, например господствующее направление трещинноватости. Возможность решения этой задачи электрическими методами основана на том, что трещинноватые и рассланцованные породы обладают электрической анизотропией и в соответствии с известным парадоксом анизотропии кажущееся сопротивление вкрест трещинноватости меньше, чем сопротивление по трещинноватости.

Наиболее близким к предложенному является круговой способ электропрофилирования, включающий проведение измерений в процессе поворота трехточечной, четырехточечной или дипольной установки (см. кн. Якубовского, с. 177).

Однако этот способ может быть использован только для исследования анизотропии в точке полигона, а при попытке применить его для получения месторождения в целом оказывается неинформативным и трудоемким, не обеспечивает получения достоверных и легко интерпретируемых результатов.

Таким образом, техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является упрощение как самого способа электропрофилирования, так и алгоритма обработки измерительной информации при одновременном повышении ее достоверности, воспроизводимости и точности. Кроме того, использование способа позволит создать на его основе унифицированные комплексы для изучения геологических объектов, находящихся в различных уровнях иерархии. В результате более достоверный результат сможет быть получен при меньшем числе замеров и за меньшее время.

Указанный результат достигается тем, что по способу экспрессного электропрофилирования, включающему профилирование путем последовательного поворота и проведения замеров с помощь установки, содержащей по меньшей мере два возбуждающих и два измерительных электрода, при повороте установки ее дополнительно перемещают вдоль спиралей Архимеда, при этом длину установки, параметр спиралей и расстояние между точками замера на каждой из них устанавливают равными членам ряда, удовлетворяющих условию
Lr = Lr-1 + Lr-2, (1)
где r=3,4..., L1=G, L2=2G, G - основание ряда.

Фиг. 1 иллюстрирует схему установки для профилирования; на фиг. 2 схематично показан процесс профилирования.

Устройство содержит электроды 1, расположенные в точках A, B, M, N и называемые в дальнейшем в соответствии с указанными точками, ключ 2, источник 3 постоянного тока и измеритель напряжения 4. Точка O является серединой отрезка MN. Электрод B может быть расположен симметрично или вынесен на бесконечность, а отрезок MN может быть вынесен или повернут относительно отрезка AB. При этом под длиной установки понимается расстояние AO.

При профилировании устройство устанавливают последовательно в точки #,@,* (фиг. 2), расположенные на спиралях, описываемых уравнениями вида p = aϕ , где p - радиус-вектор, а - параметр, ϕ - угол в полярных координатах. Все спирали имеют общий центр, в качестве которого выбирают предполагаемый центр тяжести исследуемого месторождения.

При проведении изменений не измеряют ориентацию установки вдоль спирали, совмещая, например, линию AB с направлением спиралей.

В процессе осуществления способа руководствуются следующим. Основание ряда выбирают по результатам профилирования и исследования тела (объема) с известными свойствами. При этом основание ряда для выбора расстояния AO и выбора параметров спиралей может быть одинаковым и различным.

Например, установив G= 1 м, выберем AO=3 м или 5 м. При этом параметр спиралей может быть равен 8, 13, 21 и 37 м, а расстояние между точками замера вдоль спиралей - 8,13 или 21 м. Если же профилирование (то есть выбор параметров спиралей и точек измерения на них) ведется при G=1,5 м, то параметры спиралей и расстояния между точками измерения на них составляет 12, 19,5, 31,5 и 55,5 м и 12, 19,5 и 31,5 м соответственно.

Как показали проведенные испытания, способ позволяет унифицировать используемое оборудование, обеспечить сопоставимость и представительность результатов съемки, а при многократном профилировании с наименьшими затратами выявить скрытые объекты и характеристики. Все это обеспечивается оптимизацией длин зондов и расстояний между точками съемки. В то же время способ позволяет при минимальном числе измерений получить максимальный объем информации об исследуемом месторождении.

Применение способа обеспечивает высокую помехозащищенность полученных данных, выражающуюся в том, что случайные и систематические возмущения в наименьшей степени влияют на результат исследования. В результате существенно повышается достоверность электроразведки.

Использование: в геофизике при проведении полевых работ, например, при поиске резервуаров, заполненных углеводородами, других полезных ископаемых, в геологическом картировании, инженерно-геологических исследованиях и т.п. Сущность изобретения: по способу экспрессного электропрофилирования, включающему профилирование путем последовательного поворота и проведения замеров с помощью установки, содержащей по меньшей мере два возбуждающих и два измерительных электрода, при повороте установки ее дополнительно перемещают вдоль спиралей Архимеда, при этом длину установки, параметр спиралей и расстояние между точками замера на каждой из них устанавливают равными членам ряда
L_r = L_2 - 1 + L_r - 2,
где r = 3, 4..., L₁ = G, L₂ = 2G,
G - основание ряда. 2 ил.

Способ экспрессного электропрофилирования, включающий профилирование путем последовательного поворота и проведения замеров с помощью установки, содержащей по меньшей мере два возбуждающих и два измерительных электрода, отличающийся тем, что при повороте установки ее дополнительно перемещают вдоль спиралей Архимеда, при этом длину установки, параметр спиралей и расстояние между точками замера на каждой из них устанавливают равными членам ряда, удовлетворяющим условию
L_r = L_r - 1 + L_r - 2,
где r = 3, 4...; L₁ = G; L2 = 2G, G - основание ряда.