Способ геоэлектроразведки Советский патент 1984 года по МПК G01V3/08 

поляризуемости среды g и коэффициPI

пропорциональности,

ента

H-PJ

2. Способ попЛ.отличающ и и с я тем, что длительность первого импульса устанавливают равной среднему геометрическому из

ожидаемых величин временных параметров поляризуемости исследуемой среды, знаменатель геометрической прогрессии выбирают равным УШ , а коэффициент Р пропорциональности устанавливают равным числу, не превьшающему 0,03.

1. СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, основанньй на определении параметров поляризуемости исследуемой среды (t) в виде (t+g)(t+t3-t-h) l(t) aln {t+M() - постоянный коэффициент; где a g h - первый и второй временные параметры поляризуемости среды; t,ta - текущее время и время зарядки, при пропускании нее серии импульсов постоянного тока переменной длительности и измерении параметра поляризуемости среды x(t) в дискретные моменты времени, поставленные в зависимость от длительности импульсов постоянного тока, от л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности измерений и производительности труда. момент окончания каждого 1-го импульса постоянного тока, отсчитанный от начала первого импульса постоянного Тока, устанавливают в соответствии с законом геометрической прогрессии, первым членом которой служит длительность первого импульса, продолжительность паузы между каждыми i-м и i+1-м импульсами устанавливают пропорциональной моменту окончания i-ro импульса с постоянным коэффициентом Р, внутри каждой паузы производят одинаковое число измерений значений параметра f(t) поляризуемости среды в моменты времени, пропорциональные моменту окончания i-ro импульса с i постоянными коэффициентами F, Pj, Pj j среди измеренных значений параметра поляризуемости i(t), имеющих одйнаковьй порядковый номер внутри всех пауз, выде к ляют его максимальное значегдае и время его появления, по множеству найденных максимальных значений параметра поляризуемости (t) с разными 00 порядковыми номерами определяют временной дрейф максимума значений параNsl ю метра поляризуемости среды, при этом . величины первого из временных параметров поляризуемости Среды g определяют, по частному от деления произведения времени максимума н соответствующего Р0 значения временного дрейфа на соответствующее значение максимума параметра поляризуемости среды t,(t)-, а величины второго временного параметра поляризуемости среды h определяют как частное от деления квадрата времени максимума на произведение соответствуимцей величины первого временного параметра

1

Данное изобретение относится к технической физике, в частности к геологоразведке по методу вызванной поляризации (ВП) и предназначено для поисков месторождений полезных ископаемых, кроме того,оно может быть применено для структурно-геологического кортирования, изучения водно-физических свойств пород при гидрогеологических изысканиях при подготовке земель к мелиорации.

Геоэлектроразведка методом ВП основана на пропускании через исследуемую среду электрического тока с последующим измерением порожденного им вторичного электрического тока ВП и оценке свойств среды по величине этого тока..

В качестве отсчетной величины поляризуемости среды измеряют отношение t поля ВП, наблюдаемого на измерительных электродах в виде ЭДС Л Ugj после выключения первичного тока, к полю, наблюдаемому в виде ЭДС iUf,p во время пропускания тока.

(1)

Известен Способ геоэлектроразведки методом ВП, основанный на определении поляризуемости исследуемой среды путем пропускания через нее импульса постоянного тока длительности Ц и непрерывного измерения реличины поляризуемости среды (t) после окончания длительности этого импульса 1 .

Поскольку единого теоретического построения, описывающего спад кривых ВП во временной области, не существует, для количественного определения временных параметров поляризуемости среды используют различного вида

математические модели, описываюшре совокупность .возможных кривых спада во времени, например аппроксимирзтощую модель вида

- itlgaiy.

(2)

где a,g,h - параметры поляризуемости исследуемой среды;

t - текущее время.

Для определения параметра о( и временных параметров g и h, имеющих размерность времени, необходимо измерить значения ч в три последовательных момента времени и решить соответствующую систему трех трансцендентных уравнений вида (2).

Точное решение возможно только в частном случае, когда реальное временное изменение поляризуемости среды действительно описывается модельно, но в подавляющем большинстве случаев этого соответствия нет и решение отыскивают методом последонательных приближений, что при различии между реальным процессом и его нелинейной моделью может привести к несходимости итерационного процесса при неоднозначности определения искомых параметров.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ геоэлектроразведки методом вызванной поляризации ВП, основанной на

определении параметров поляризуемости исследуемой среды i (t) в виде

„(t) .Тп (t-Hg)(t+t3fh)

i(t) - ain .:;:щ-р;:-J,

где а - постоянный коэффициент;

g,h - первый и второй временные параметры поляризуемости среды; t ,tj - текущее время и время зарядкипри пропускании через нее импульсов постоянного тока переменной длитель ности и измерении параметра поляризуемости среды t) в дискретные моменты времени, поставленные в зависимость от длительности импульсов постоянного тока С2}. Пауза между импульсами в известном способе выбирается не менее вре мени релаксации, в течение которого процессы ВП затухают, внутри этой паузы вьшолняют один или более заме ров величины поляризуемости среды t причем время t замера устанавливают пропорциональным длительности предшествующего импульса. При монотонно возрастающей длительности t,j импульсов тока зависимость замеров t от времени t существейно отличается от кривой спада, аппроксшдаруемой моделью вида (2), имеет максимум в момент времени t, связанньй с временными параметрами поляризуемости среды соотношением ,Где , - постоянный коэффициент пропорциональности меж ду t и t. : .. Недостатками извес тного способа являются невозможность обеспечить достаточно высокую разрешающую спо собность определения параметров пол ризуемости среды на всей кривой ti(t), исключая окрестности точки с координатами (4, t),. а также низкая производительность, определяема временем для получения последовательности откликов за такое число одиночных импульсов тока, которое необходимо для снятия кривой (t) во всем трёбзтощемся диапазоне наблю денных времен. Опыт показывает, что для количественной интерпретации, н обходимы измерения после воздействия 10-20 импульсов различной продолжительности от единиц до первых сотен секунд. С учетом времени релаксации между импульсами, которое должно значительно превьш1ать их длительность, на исследование одной точки на профиле измерений, т.е. одной локальной области среды требуется время от одного часа и более Целью изобретения является повышение разрёшакицей способности измерений и увеличение производительности труда. Поставленная цель достигается.тем, что согласно способу геоэлектроразведки, основанном на определении параметров поляризуемости исследуемой среды Ч,(с) в-виде b{t) aln Ct-bg)(t t3H-h) (t+h)(t -tз+g) где а - постоянный коэффициент; g ,h - первый и второй временные параметры поляризуемости среды: t,t- - текущее время и время зарядки, при пропусканииt через нее серии импульсов постоянного тока.переменной длительности и измерении параметра поляризуемости среды (t) в дискретные моменты времени, поставленные в зависимость от длительности импульсов постоянного тока, момент окончания каждого i-ro импульса, постоянного тока, отсчитанньй от начала первого импульса постоянного тока устанавливают в соответствии с законом геометрической прогрессии, первым членом которой служит длительность первого импульса, продолжительность паузы между каждыми i-м и i+1-м импульсами устанавливают пропорциональной моменту окончания i-ro импульса с постоянным коэффициентом Р, внутри каждой паузы производят одинаковое число измерений параметра i,(t) поляризуемости среды, в моменты времени, пропорциональные моменту окончания i-ro импульса с постоянными коэффициентами Р, Pj ,..., ,... , Р, имеющих одинаковый порядковый номер внутри всех пауз, вьщеляют его максимальное значение и время его появления, по множеству найденных максимальных значений параметра поляризуемости n,(t) с разными порядковыми номерами определяют временной дрейф максимума значений параметра поляризуемости среды, при этом величины первого из временных параметров поляризуемости среды g, определяют по частному от деления произведения вреиени максимума и соответствующего ему значения временного дрейфа на соответствующее значение максимума параметра поляризуемости среды (t), а величины второго временного параметра поляризуемости среды h определяют как частное от деления квадрата вре мени максимума на произведение соот ветствующей величины первого временного параметра поляризуемости ср ip. ды g и коэффициента J пропор1fpjциональности. При этом длительность первого им пульса устанавливают равной среднему геометрическому qT ожидаемых величин временных параметров поляризу емости исследуемой среды, знаменатель геометрической прогрессии выби рают равным л/То, а коэффициент Р пропорциональности устанавливают равным числу, не превьппаюшему 0,03. На фиг. 1 показаны временные соо ношения между последовательностями поляризующих импульсов и моментов измерения значений поляризуемости среды 1 , на фиг. 2 - семейство временных зависимостей значений поляризуемости среды i,, -необходимых для нахождения величин параметров поляризуемости среды, как функций, времени. На фиг. 1 изображен фрагмент серии икшульсов поляризующего тока J , .представленный соответственно i-м и i+1-м импульсами тока | и 3.., , пауза между которыми равна Моменты начала и окончания каждого им пульса устанавливают от начала () первого импульса длительности t.. Внутри каждой i-й паузы производят m отсчетов в моменты времени (относительно t 0) где ,2,...,m - порядковый номер отсчета внутри пау зы; PJ Pq(j-m) - постоянный коэффи циент пропорциональности между длительностью t импульса тока 3 - по ляризуюдего тока и временем отсчета внутри каждой паузь и фиксированиых номерах 1, q VW. Благодаря воздействию последовательности импульсов монотонно возрас тающей длительности семейство кривых д(ь. Р.-) характеризующих значения поляризуемости среды при фиксированных номерах j внутри каждой паузы, имеет максимумы , наблюдаемые в момент 2). Кривую времени D(t) временного смещения максимумов х- к/(2 i-ni характеризуют временным дрейфом значения которого в фиксированные /j- f моменты времени Т ,...,t. ,..., df. используют для увеличения разрешающей способности определения временных параметров поляризуемости среди g и h в широком диапазоне наблюдаемых времен. В этом случае величину первого временного поляризуемости среды параметра g в любой момент времени можно однозначно найти по частному рт деления к-«те Ё b-(pii%- -r однозначно разрешенному относительно J-ro Значения g g(F. Подставляя это найденное из формулы (6) значение в формулу (3) второй временной параметр поляризуемости среды определяют в виде . ..f а постоянный коэффициент а, характеризукнций среду соответственно вреени наблюдения , находят, на пример, по формуле (2) подстановкой . .Ч начений h , g j- и t g Увеличить детальность исследоваий можно двумя путями: выбором in величивают число отсчетов внутри аждой паузы; для любого значения врёмеи Т находят по экспериментальным криым PCti), D(t) иt(t), полученным результате полевых исследований, средненные величины Р, t Р) и (r), а затем, используя соотношеия (6) и (7), по значениям ), 6(С), Р находят искомые временные параметры поляризуемости среды g(ir) и hC-r). Таким образом определяют зависимость временных параметров поляризу емости среды g и h как функции врем ни g(t) и h(t). Способ осуществляется следуюпщм образом. Благодаря выбору знаменателя q геометрической прогрессии моментов t - t ц кончания поляризующих импульсов тока равньм q тГо достигается равноточное установлени положения максимума поляризуемости среды в широком диапазоне изменения параметров поляризуемости среды. Координаты точки максимума , Т . выбором малого Р. Р смещают в область ранних времен, где имеет место более высокое отношение сигнал/шум, что обеспечивает более дос товерное определение точки максимума, с другой стороны при малом 0,03 суммарная ошибка измерения поляризуемости среды i(t) от последействия всех пауз невелика и не превысит 5%. Благодаря изменению коэффициента пропорциональности PJ по закону PJ Р , j 1-m, где q знаменатель геометрической прогрес сии, обеспечивается равноточное опр деление временного смещения максиму мов и его дрейфа на временной шкале Длительность t первого импульса поляризующего тока устанавливают в -соответствии с ожидаемыми временными параметрами поляризуемости среды g и h в исследуемой среде как среднее геометрическое t.л 1 gh . Это первичное согласо1вание среды с временными параметрами серии поляризук щих импульсов тока обеспечивает ожидаемый эффект, т.е. вьщеления максимумов ч (Г, ) при снятии зависимости поляризуемости среды l/t. pp. Способ позволяет также достигнуть увеличения производительности с исследовательских работ за счет сокращения времени исследования, что можно определить по соотношению IL JL. . С (51 t. + 51 t. )/t, ipe где tмомент окончания i-го импульса поляризующего тока, изменяющегося по закону геометрической прогрессии; длительность i-oro интервала релаксации после i-oro импульса поляризующего тока, выбирается не менее чем 1,5 t;; момент окончания последнего импульса поляризующего тока, В случае, когда знаменатель геометрической прогрессии составляет q т/10, производительность С увеличивается примерно в 9 раз. Благодаря использованию способа за счет увеличения разрешающей способности определения временных зависимостей параметров поляризуемости среды увеличивается достоверность вьщеления рудных аномалий и расчленение их по перспективности, что в конечном итоге позволяет существенно уменьшить объем бурения дорогостоящих геологоразведочных скважин на этапе проверок геофизических рекомендаций.