Способ электроразведки на акватории постоянным током для детального расчленения верхней части разреза донных отложений Российский патент 2024 года по МПК G01V3/165 

Предлагаемое устройство относится к геофизической разведке в условиях акватории. Проблема вызвана тем, детальность исследований методами электроразведки с глубиной снижается и обычно позволяет выявлять слои и аномалии размером не менее 20% от глубины, на которой эти слои и аномалии находятся. В случае изысканий для целей строительства в акватории, потеря детальности с увеличением глубины воды является критической и делает электроразведочные работы на постоянном токе практически нецелесообразными, так как они не позволяют выявить тела малые по размеру прослои или детально проследить слои между скважинами. Повышение детальности электроразведочных работ путем простого заглубления приемно-излучающих линий приводит не только к значительному усложнению моделирования геоэлектрического строения изучаемого разреза, но и к потере эффективности проникновения электрического поля в изучаемую среду, так как основная часть тока, особенно в случае работы в морских условиях, концентрируется в водном слое и кратно снижает полезный сигнал, регистрируемый приемником.

Известен способ морской геоэлектроразведки с фокусировкой электрического тока (патент RU 2381531, G01V 3/15, G01V 3/04, 2008 г.) путем использования четырех генераторных линий и пяти измерительных электродов позволяет исключать боковое влияние, связанное с неоднородностью геоэлектрического строения разреза.

Указанное изобретение включает в себя специфичную установку с четырьмя генераторными линиями, расположенными по углам квадрата и расположенными пятью приемными электродами в центре генераторного квадрата. Фокусировка электрического поля осуществляется путем поочередного измерения разности потенциалов, возникающих в трех генераторных линиях при подаче тока в четвертую. После чего выполняется измерение электрического поля в приемных линиях при подаче электрического тока в одну генераторную линию, пока в остальные три генераторные линии подается напряжение, равное измеренному на первом этапе, но с обратным знаком. Такое решение позволяет в точке измерения электрического поля считать, что поле генераторной линии равномерно и боковое влияние за счет локальных неоднородностей полностью исключено. Такое решение имеет два существенных недостатка применительно к инженерной практике:

- производительность измерений существенно снижается за счет усложнения процесса генерации тока с дополнительными компенсационными мероприятиями в трех дополнительных генераторных линий;

- снижение погрешностей за счет бокового влияния не повышает детальность исследований - чем больше глубина воды, тем меньше детальность исследований.

Наиболее близким техническим решением является способ морской электроразведки шельфовых зон (патент SU 1805425, G01V 1/38, G01V 3/06, 1993 г.), осуществляемый за счет использования специальной многоэлектродной установки из питающих и приемных электродов, в верхней части которой расположены поддерживающие буи обеспечивающие нулевую плавучесть установки, а в передней и задней части установки располагаются датчики давления и стабилизаторы, удерживающие установку на минимальном расстоянии (до 1 метра) от дна. Удержание на заданной глубине буксировки обеспечивает идентичность условий приема для всех электродов приемной линии, что позволяет ввести поправку за глубину водного слоя и обеспечить необходимое качество измерений. Предложенное решение имеет следующие недостатки:

- использование метода ограничено участками с монотонным рельефом дна, что далеко не всегда наблюдается в морских условиях;

- несмотря на повышение качества измерений за счет исключения дополнительных электрических помех, распространение электрического поля от генераторной линии происходит как в исследуемую толщу горных пород, так и в водную толщу, что значительно снижает величину измеряемого полезного сигнала, в связи с чем уменьшается глубинность исследований;

- предлагаемое внесение поправки на водную толщу приводит к невозможности количественной оценки геоэлектрического строения, хотя этот недостаток в настоящий момент может быть решен путем трехмерного численного моделирования измеренного электрического поля.

Задачей, решаемой предлагаемым способом морской электроразведки является повышение детальности электроразведочных работ в условиях работы на акватории.

Указанная задача достигается за счет использования специального непроводящего экрана, расположенного на дне, под которым расположена многоэлектродная электроразведочная коса. Непроводящий экран может быть выполнен из любого непроводящего электрический ток материала, например полиэтилена, поливинилхлорида. полиуретана, нижняя часть которого при необходимости защиты от повреждений о неровности морского дна может быть покрыта более прочным материалом (например, кевларовой тканью для случаев работы на участках с каменистым материалом на дне). При достаточно большом размере экрана по сравнению с длиной электроразведочной косы поле постоянного тока, создаваемое генераторными диполями, ведет себя как поле постоянного тока в однородном полупространстве, то есть распространяется вниз, так как удельное электрическое сопротивление материала экранирующего устройства значительно выше, чем удельное электрическое сопротивление изучаемой среды. Разумеется, достижение абсолютного соответствия условий выполнения измерений на морском дне условиям однородного полупространства невозможно, так как потребует использование экрана бесконечной длины и ширины, однако выполненное физическое моделирование в искусственном бассейне показало, что при соотношении длины экрана и его ширины к максимальному разносу электроразведочной косы, расположенной по центру экрана равным соответственно 1.8 и 1.3 достигается погрешность определения кажущегося электрического сопротивления менее 10% по сравнению с условиями, когда в моделируемом бассейне отсутствует экран и водная толща. При этом погрешность определения кажущегося электрического сопротивления уменьшается по мере уменьшения генераторного диполя электроразведочной косы. Увеличение соотношения размеров экранирующего устройства к размерам электроразведочной косы приводит к уменьшению погрешности измерений, однако значительно усложняет спуско-подъемные операции.

Использование предложенного способа позволяет выполнять электроразведочные исследования верхней части разреза методами постоянного тока, такими как электропрофилирование, вертикальное электрическое зондирование, электротомография и др. В зависимости от решаемой задачи и необходимой детальности исследований устройство может фиксироваться на дне на заданной точке или профиле, после чего выполняются необходимые измерения, затем устройство перемещается на следующую точку или профиль, либо устройство буксируется за судном в непрерывном режиме, в то время как аппаратурный комплекс (измеритель и генератор) регистрирует электрические поля и координату движения судна или самого устройства.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого для выполнения электроразведочных работ в условиях акватории устройства. Судно (1), буксирует за собой при помощи тросов (2) электроразведочную косу, состоящую из многожильного геофизического кабеля (3) и серии электродов (5), закрепленную на нижней части экранирующего устройства, состоящего из слоя диэлектрического материала (6) и защитного нижнего слоя (7), предохраняющего диэлектрическую пленку от повреждений. Для буксировки устройства по дну и недопущения нарушения геометрии устройство снабжено ребрами жесткости (4), которые в то же время выполняют роль утяжелителей конструкции.

Изобретение относится к области разведочной геофизики, в частности к методам электроразведки постоянным током (методам сопротивлений и вызванной поляризации). Технический результат: повышение детальности электроразведочных работ в условиях работы на акватории. Сущность: электроразведочные работы на акватории выполняют с использованием многоэлектродной электроразведочной косы, буксируемой по дну водоема. При этом многоэлектродную электроразведочную косу закрепляют на нижней части непроводящего экрана. Отношение длины экрана и его ширины к максимальному разносу многоэлектродной электроразведочной косы, расположенной по центру экрана, выбирают соответственно не менее 1,8 и 1,3. 1 ил.

Способ выполнения электроразведочных работ постоянным током на акватории с использованием многоэлектродной электроразведочной косы, буксируемой по дну водоема, отличающийся тем, что многоэлектродную электроразведочную косу закрепляют на нижней части непроводящего экрана, причем отношение длины экрана и его ширины к максимальному разносу многоэлектродной электроразведочной косы, расположенной по центру экрана, выбирают соответственно не менее 1,8 и 1,3.