Способ геоэлектроразведки Советский патент 1983 года по МПК G01V3/08 

Изобретение относится к способам геоэлектроразведки методотл вызванной поляризации (ВП) и, непосредственно, к способам определения нелинейной вызванной поляризации (НВП на переменном токе. Известен способ геоэлектроразвед ки, основанный на возбуждении электромагнитного поля в земле переменным током и измерении сдвигов фаз в точке приема, при котором дополнительно измеряют сдвиги фаз при возбуждении электромагнитного поля пульсирующим током разных направлений, а по величине и знаку разности I сдвигов фаз судят о составе поляризующихся объектов l . .Недостатком такого способа является низкая точности измерения нелинейности фазовых характеристик поляризующихся объектов, так как оп ределяемые в этом способе разности сдвигов фаз, обусловленные полем НВ не превьниают 1% от, измеряемых сдвигов фаз ,обусловленных полем ВП величи на которых в этом способе обычно не более 3-5. Таким образом, изменени сдвигов фаз за счет НВП в данном случае составляют 0,01-0,1,. тогда как для определения характеристик НВП необходима точность измерений порядка тысячной доли градуса. Достигнуть этим способом такой точности в полевых условиях невозможно, так как мешают собственные шумы инфранизкочастотных электроразведоч ных измерительных каналов с входным сопротивлением в несколько ме гаом, флюктуации амплитуды пульсирующего тока, создающего искусствен ное электромагнитное поле,, флюктуации естественного электрического поля Земли, флюктуации поля, обусловленные электрическими помехами индустриального происхождения. Наиболее близким к изобретению по техническому решению.является способ геоэлектроразведки, при осуществлении КОТОРОГО в среде одновре менно пропускают переменные токи двух Частот и постоянный ток за- . данной; величины, измеряют сигнал, суммируют его со вспомогательным компенсирующим сигналом, выделяют из суммарного сигнала гармонические составляющие двух частот и определяют их параметры при изменяемых величинах токов, пропускаемых в среде. По величине и знаку разности полученных разностей амплитуд в способе судят о нелинейности характе:рных изучаемых объектов. Компенсация амплитуд производитс на одной и на другой частоте, затем определяется разность оставшихся минимальных амплитуд после компенсации. По этой разности вычисляется двухчастотный фазовый iпараметр, но дополнительно необходимо определить действительную составляющую первичного рабочего сигнала или выполнить нормирование относительно ее мнимой составляющей. Перечисленные три операции с амплитудами сигналов выполняются при каждом изменении величины постоянного тока, которых минимум два 12.. Недостатками известного способа являются низкая производительность и недостаточно высокая точность измерения параметров НВП. Эти недостатки обусловлены большим количеством (не менее шести) компенсационно-измерительных операций и необходимостью проведения их во время переходного процесса НВП. Проведенными наблюдениями пара.метров НВП в лабораторных и полевых условиях установлено, что после изменения величины постоянного тока величины параметров поля НВП изменяются во времени. Для получения ха-. рактеристик НВП необходимо определять их в различные мрменты времени после переключения тока. Поскольку I . « в известном способе при каждом измерении необходимо повторять, все операции, то для получения сведений о переходной характеристике НВП потребуется б п повторений операции, где п - количество точек на переходной характеристике НВП, интересующих исследователя. Это увеличивает трудоемкость работ. Наиболее быстрые изменения НВП происходят в ближайшие интервалы времени к моменту изменения постоянного тока. Поскольку несколько компенсационных операций необходимо выполнять во время быстрых изменений НВП, то на ранних временах переходного процесса определение значений НВП осуществляется с низкой точностью. Целью изобретения является повышение производительности и точности способа. Поставленная цель достигается согласно способу геоэлектроразведки, в котором одновременно пропускают в среду переменный ток двух частот и постоянный ток заданной величины, измеряют сигнал, суммируют его со вспомогательным компенсирующим сигналом, выделяют из суммарного сигнала гармонические составляющие двух частот и определяют их параметры при изменяемых величинах токов,пропускаемых в среде, дополнительно при одном из значений постоянного тока компенсируют измеряемый сигнал вспомогательным сигналом до получения величины разности времен запаздывания гармоник суммарного сигнала, равной разности четвертей их периодов, пропускают постоянный ток

другой величины и во время его пропускания измеряют разность време« запаздывания гармоник суммарного сигнала, после чего определяют приращения разностей времен запаздывания гармоник суммарного сигнала при изменениях постоянного тока, по величине и знаку которых судят о нелинейных характеристиках изучаемых .объектов в среде. ,

Такие приращения возникают из-за изменения соотношения действительной и мнимой компонент гармоник суммарного сигнала при включении и изменении постоянной составляющей тока в среде.

На чертеже представлена структурная схема устройства для осуществления способа.

Предлагаемый способ увеличивает производительность измерений и снижает трудоемкость за счет того, чтов нем отсутствует необходимость многократных операций регулирования вспомогательного сигнала ,для компенсации гармоник рабочего при каждом новом значении величины постоянного тока,, пропускаемого в среде. Операция компенсации производится один раз и только по одному параметру i сигнала.

Повьшение точности- измерений НВП достигается- тем, что после момента. изменения величины постоянного тока компенсационные операции не производятся , Это позволяет определять переходную временную характеристику НВП на ближних временах с большей точ- ; ностью. Кроме того, в данном способе точность повыиается за счет измерения разности времен запаздывания гармоннческих составляющих, которая представляет собой временной интервал, а временные интервалы, как известно, подвергаются измерению со значительно меньшей относительной погрешностью, чем величины напряжений (амплитуд).

Установка для осуществления спо соба состоит из генератора переменного тока 1, заземленной питающей линии 2-3, соединенной с выходом генератора 1, заземленной приемной линии 4-5, резистора 6, включенного последовательно к входу измерителя .7 и в приемную линию, вспомогательной заземленной приемной линии 8-9, подключенной к входу блока передачи компенсирующего сигнала 10, выход которого нагружен на резистор 6. Кроме этого, в другом варианте исполнения установка дополнительно содержит источник постоянного тока 11 и дополнительную заземленную питаю- , щую линию 12-13.

В .качестве генератора 1 могут быть использованы генераторные установки электроразведочных станций

.ИНФАЗ-ВП, ВП-Ф в сочетании с полупроводниковыми выпpя tt тeлями тока, а также генератор станции. СВП-74.

В качестве измерителя 7 можно применять любые измерители интерва5 лов времени, в том числе частотомеры в сочетании с усилителями гармоник сигнала, а также измерители станций ИНФАЗ-ВП, ВП-Ф И ЭВП-203. Последний позволяет измерять раз0 ность времен запаздывания первой и третьей гармоник с относ.ительной погрешностью (к длительностипериода гармоник) ±2,8 10. В качестве блока передачи ком5 пенсирующего сигнала 10 можно.приг. менять выносной предусилитель станции ЭВА-203, содержащий следующие основные узлы: входн.ой модулятор, i демодулятор, регулятор амплитуды

Q сигнала. Принцип работы его аналогичен работе блока передачи компенсирующего сигнала, который входит в состав аппаратуры для двухчастотных квазикомпенсациовных амплитуд5 но-фазовых измерений вызванной поляризации. .

В качестве источника постоянного тока 11 могут применяться батареи сухих элементов, аккумуляторов, генераторы постоянного тока, напри0мер, электроразведочной станции СГЭ-72.

Установка работает следующим обI разом.

5 с помощью генератора 1 через питающую линию 2-3 в среде пропускают переменный ток прямоугольной формы. Ток такой формы содержит нечетные гармоники (первую, третью, пятую и

0 т.д.). Измеритель 7 выделяет из сигнала нечетные гармоники и измеряет времена запаздывания между ними. Приемная линия 4-5 расположена в зоне ранее выявленной аномалии вызван5 ной поляризации. На вход измерителя 7 с линии 4-5 через компенсационный резистор 6 подается рабочий сигнал. Вспомогательная приемная линия 8-9 установлена на местности за пределаQ ми аномалии ВП (в нормальном поле). Вспомогательный компенсационный сигнал с линии 8-9 поступает на вход блока 10, с помощью которого осуществляется гальваническая раз вязка между линиями 4-5 и, 8-9 и регулйровка амплитуды вспомогательного компенсирующего сигнала, падение напряжения которого создается на резисторе 6 и компенсирует напряжение принимаемого рабочего сигнала, поступающего с приемной линии 4-5.

При компенсации соотношение амплитуды и фазы вспомогательного сигнала подбирают таким, чтобы амплитуда суммарного сигнала на входе

5 измерителя уменьшилась. Компенсация

осуществляется до получения времени запаздывания двух нечетных гармоник равного разности четвертей периодов В случае применения первой и третье гармоник сигнала эта разность равна половине периода третьей гармоники. Затем изменяют режим работы генератора 1 так, чтобы в среде через т же питающую линию 2-3 проходил ток в форме периодически следующих друг эа другом прямоугольных однополярных импульсов со скважностью 2 и той же частотой, что и у ранее пропускавшегося переменного тока. Ток такой импульсной формы имеет постояную составляющую и те же нечетные 1 армоники. При этом, из-за келинейности процессов вызванной поляризации изменяется соотношение между действительной и мнимой компонентами гармоник рабочего сигнала, соответственно изменяются действительны и мнимые компоненты гармоник суммар,ного сигнала, что приводит к сдвигу фаз этих гармоник, а значит и к изт менению изменяемой,разности времен запаздывания.

Так, если изменение амплитуд действительной доставляющей гармоник суммарного сигнала составляет по 1% от исходных, то эТо приведет к. сдвигу фаз на величину 0,57. Это соответствует изменению разности времени запаздывания на 3, периода третьей гармоники.

Известно, что периоды низкочас- тотных сигналов, можно измерять с относительной погрешностью 10 ,применяя известные технические решения основанные на использовании кварцевого резонатора.

Таким образом, отклонение параметров поля ВП в 1% может быть измерено с относительной погрешностью порядка нескольких процентов, что обеспечивает достаточно высокую точность измерений для определения параметров НВП.

После измерения времени запаздывания гармоник при одной ПОЛЯРНС1СТИ

импульсного тока меняют полярность импульсов тока в линии 2-3 на противоположное (постоянная составляющая тока так же меняет знак) и при этом значении тока измеряют время запаздывания гармоник.

Во втором варианте генератор 1 вырабатывает только переменный ток, а изменение постоянной составляющей тока в среде осуществляется изменением постоянного тока дополиительного источника 11 в дополнительной линии 12-13, например путем изменения его полярности. О нелинейности характеристик поляризующегося объекта судят по знаку и величине приращения , 4t,.-uto, где tit 4. и flito - значения времен запаздывания гармоник при пропускании пульсирующего тока положительной полярности и при пропускании.только переменного тока, или пр. знаку и величине приращения А t,, &t 4.-А где fct и &t - значения времен запаздывания при пропускании пульсирующего тока положительной и отрицательной полярности.

Отрицательный знак приращения характерен для графитовых месторождений , а положительный - для сульфидных. Величина приращения характеризует обычно структуру рудного объекта и тем больше, когда рудное тело имеет большие размеры проводящих включений.

Результаты работ на моделях, а также в реальных условиях на рудопрявлениях показали, что изобретение позволяет определять нелинейность характеристики объектов при плотностях тока в 5-10 раз ниже относительно известного, а на один замер после включения постоянного тока требуется в 3-5 раз меньше времени.

Способ предназначен для классификации и разбраковки аномалий вызванной поляризации, выявленных по-, исковыми площадными съемками, позволяет получить дополнительные сведения о минералогическом составе и структуре поляризующихся рудных объектов и, благодаря этому, сокращает объем дорогостоящего пров рочного бурения скважин в аномальных зонах.

СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, согласно которому, одновременно пропускают в среду переменный ток двух частот и Постоянный Tok заданной величины, измеряют сигнал, суммиП I гI // Ц 1 /J руют его с вспомогательньш компенJсируюищм сигнгшом, выделяют из сумi мерного сигнала гармонические сос;тавлякщие даух частот и определяют их парамет{Ял при изменяемых величинах токов, пропускаемых в среде, от л и ч а п ш ийс я тем, что, .с целью повышения томности и пройзводитепьности способа,при одном из . значений постоянного тока компенсируют измеряемый сигнал вспомогательн1Л4 сигналом до получения величины разности времен запаздывания гармоник суммарного сигнала, равной разности Четвёртей- их периодов, пропускгиот постоянней ток другой величины и во время его пропускания измеряют разность времен запаздывания гармоник суммарного сигнала, определяют приращения разностей времен запаздывания гармоник при изменениях постоянного тока, по величине и знаку которых судят о нелинейных характеристиках изучаемых объектов в среде. 6 Ю S (