Способ геоэлектроразведки и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01V3/00 G01V3/04 

1 Изобретение относится к технической физике и может быть испопьзойако в гео электроразведке при проведении работ методом вызванной поляризации (ВП) на постоянном токе и индуктивными ме тод ами р азведки. Известен способ геоэпектроразведки, при котором возбуждают в земле эпектр магнитное поле вначале импульсом постоянного тока длительностью до нескол ких минут и более, измеряют сигнал ВП после выключения импульса тока, затем возбуждают переменное электромагнитное поле переменным током, пропускаемым через незаземленную петлю, измеряют переменное электромагнитное поле и по полученным данным судят о геолог ческом строении исследуемого участка. ..,. Устройство для осуществления этого способа содержит генератор постоянного тока, соединенный через выключатель с двумя выходными шинами устройства, генератор переменного тока, соединенный с двумя другими выходными шинйми устройства, приемный датчик электрического поля, соединенный с измерителем нестационарных сигналов, и приемный датчик магнитного поля, соединенный с измерителем гармонических сигналов til. Недостатки известного устройства - низкая производительность работ, обусловленная поочередными измерениями нестационарных и гармонических сигналов, большие энергозатраты. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности явллется способ геоэлектроразведки, при котором пропускают ток через дВе полупетли с двумя заземлениями, возбуждают первичное электромагнитное поле, измеряют вторичное электромагнитное поле и по результатам измерений судят о свойствах исследуемой среды. Устройство для ocyiiif c гшюипя способа содержит генерагор TOKQ, В1.;ключатель, заземления, соединенные через полулегли с полюсами генератора тока, измеритель С 3 . Недостатком известного технического решения являются повышенные энергозатраты в случае проведения измерений на постоянном токе и при индуктивной элеютроразведке, обусловленные необходимостью поочередного возбулсдения Б земле постоянного и переменного электромагнитного поля. Цель изобретения - уменьшение sHep гозатрат и повышение производительно .сти. Указанная пель достигается тем, что в сиособе геоэлектроразведки, заключаю щемся в том, что пропускают через две полунетли с двумя заземлениями ток, во буждают первичное эле1строма1нитное пo измеряют вторичное электромагнитное поле и по результатам измерений судят о свойствах исследуемой среды, пропускают постоянный ток через две полупетли поочередно, производя переключения с определенной частотой таким образом, что при переключениях ток от одного заземления к другому протекает в одном направлении, измеряют в точке, охватыв емой полупеглями, вторичное электромат нитноэ поле на частоте, равной частоте переключения, судят по результатам измерений о величине проводимости среды выключают ток в обоих полупетлях и пос ле выбранного заранее промежутка времени измеряют в области, прилегающей .к петлям, поле вызванной поляризации и по результатам измерений судят о вел чине поляризуемости среДы. Кроме того, измеряют поле вызванной по;юризации вдоль профиля, соединяющего заземления при симметричном расположении полупетель. Устройство для ссушествления способа, содержащее генератор тока, выключатель, заземления, соединенные через полупетли и шины с полюсами генератора тока,измеритель, дополнительно СЕЬдержит переключатель, при этом первое заземление соединено с одним полюсом генератора тока через выключатель и первую шину, а второе заземление соединено с другим полюсом генератора тока через две полупетли, охватьшатошие исследуемую область, переключатель и вторую шину. На чертеже представлена блок-схема устройства для геоэлектроразведки. Устройство содержит генератор 1 тока, выключатель 2, заземления 3 и 4, ШИНЫ 5 и 6, полупетли 7. и .8, переклк чйтель 9, измеритель 10, при этом аааемлекие 3 соединено с полюсом плюс генератора 1 тока через выключатель 2 и шину 5, заземление 4 соединено с полюсом минус генератора 1 через полупетли 708, переключатель 9 и шину 6. Измеритель 10 помещен в исследуемой области, охватываемой полупетпялга 7 и 8. Способ осуществляется следукшшм образом. Электромагнитное поле в земле воэбуждают пocтDЯШ ьпvI током, пропускаемым в землю через два заземления 3 и 4. Длительность импульса постоянногр тока определяется заданным рег :имом измерения ВП в пределах от нескольких десятков секунд до нескольких минут. При этом цепь, через которого постоянный ток подводится к заземлениям 3 и 4, многократно переключают следуклцим образом. Вначале, в тече1гае 2О-20Омс постоянный ток пропускают в первой полупетле 7, причем ток течет по цепи плюс генератора 1 постоянного тока выходная шина 5 - заземление 3 - заземление 4 - полупетля 7 - выходная шина 6 - минус генеретора 1 постоянного тока. Затем производят перключе- ние переключателя 9 и в течение точно такого же промежутка времени постояннЬ1й ток пропускают через вторую полупетлю 8 (первая полупетля7 при этом отключена), причем ток течет по цепи плюс генератора 1 постоянного тока выходная шина 5 - заземление 3 - заземление 4 - полупетля 8 - выходная шина 6 - минус генератора 1 постоянного тока. Далее указанные никлы повторяются многократно в течение всего промежутка времени пропускания в землю постоянного тока. Благодаря тому, что ток пропускают поочередно через первую полупетлю 7 и через вторую полупетлю 8, в земле возбуждается переменное магнитное поле с частотой, равной частогге переключателя полупетель (в приведенном примере частота равна 2,5 - 25 Гц). Вертикальная компонента магнитного поля имеет максимальную амплитуду и представлена первичным и вторичным «ОЛЯМИ, а горизонтальная компонента имеет очень малую амплитуду и представлена вторичным полем. Измерителем 10 про- . изводят измерение переменного магнитного поля с частотой, равной частоте пёрключения полупетель, и по измеренным параметрам судят о проводимости среды и ее магнитной проницаемсхзти то но так же, как это осуществляется в из вестном способе индуктивной электроразведки методом незаземленной петли. Прохождение постоянного тока, вводимого в землю через заземления 3 и 4, не вызьюает появления вторичного переменного магнитного поля электрического типа, что обеспечивает такую же разрешающую способность измерений, как и метод незаземленной петли. По истечении :заданного промежутка времени постоянный ток выключают посредством выключателя 2 и через интер вал времени от единицы миллисекунд до единиц-десятков секунд, как и в обычном методе ВП, измеряют вторичное пол ВП в точке измерений, по величине которого судят о поляризуемости среды. Измерения наиболее целесообразно выполнять вдоль профиля, соединяющего заземления 3 и 4, при симметричном расположении полупетель 7 и 8. . Устройство для осуществления предлагаемого способа работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает постоянны ток. После того, как включается выключатель 2 и подключает плюс генерато ра 1 через выходную шину 5 к заземле нию 3, также включается переключат 9 и подключает минус генератора 3 через выходную шину 6 устройства к полупетле 7. При этом постоянный ток протекает по полуплете 7 от заземления 3 к заземлению 4. Далее выключатель 2 остается в замкнутом состоянии а переключатель 9 подключает минус генератора 1 к полупетле 8. При этом постоянный ток протекает по второй полупетле 8 от заземления 3 к заземлению 4. Таким образом, несмотря на переключение полупетель, ток в земле все да имеет одну и ту же полярность и течет, как уже было указано выше, от заземления 3 к заземлению 4. Переклю чение производится с частотой от единиц до десятков-сотен Герц. В течение времени переключения измеряется амплитуда переменного магнитного поля и амплитуда сигнала постоянного электрического поля в конце импульса пропускания тока в землю. По окончании заданногЬ промежутка времени выключатель 2 раз мыкается, и постоянный ток прекращает поступать в землю. Через интервал времени от единиц миллисекунд до десятков. секунд после выключения измеритель Ю измеряет амплитуду сигнала вторичного поля ВП. Технико-экономическая эффективность заключается в снижении энергозатрат на выполнение полевых работ и увеличении производительности работ благодаря тому, что во время пропускания постоянного тока в землю этим рке током возбуждается и переменное магнитное поля, и дополнительные энергозатраты на возбуждение переменного магнитного полЯх исключается. Кроме того, время пропускания постоянного тока в землю используется для измерения переменного поля, что позволяет сократить время наблюдений в одной точке. Формула изобретения 1.Способ геоэлектроразведки, заключающийся в том, что пропускают через две полупетли с двумя заземлениями ток, возбуждают первичное электромагнитное пола, измеряют вгоричное электромагнитное поле и по результатам измерений судят о свойствах исследуемой среды, отличающийся тем, что, с целью уменьшения затрат энергии и повьщ1ения производительности, пропус- кают постоянный ток через две пол петли поочередно, производя переключения с определенной частотой таким офазом, что при переключениях ток от одного заземления к другому протекает в одном направлении, измеряют в точке, охватываемой полупетлями, вторичное электромагнитное поле на частоте, равной частоте переключения, судят по результатам измерений о величине проводимости среды, выключают ток в обеих полупетлях и после выбранного з(эранее промежутка времени измеряют в области, прилегающей к петлям, поле вызванной, поляризации и по результатам измерений судят о величине поляризуемости среды. I 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю .щ и и с я тем, что измеряют попе выэ ванной поляризации вдоль профиля, соединяющего заземления при симметричном расположении полупетель. , 3. Устройство для осуществления способа по пп. 1 и 2, содержащее генератор тока, выключатель, заземления, соединенные через полупетли и шины с полюсами генератора тока, измеритель, отличающееся тем, что оно

дополнительно содержит переключатель, при этом первое заземление соединено с одним полксом генератора тока через выключатель и первую шину, а второе заземление соединено с другим полюсом генератора тока через две полупетпи, окватывающие исследуемую область, переключатель и вторую шину.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Якубовский Ю. В. Электроразведла. М., Недра, 198О, с. 266-267, с. 319-322.

2.Хмелевской В. К. Краткий курс разведочной геофизики. Иэд-во МГУ, 1967, с. 1О8 (прототип).