Способ геоэлектроразведки Советский патент 1984 года по МПК G01V3/12 

Изобретение относится к нндуктив ным методам электромагнитной раэведiCH, использующим неустановившиеся по ля (метод переходных процессов(МГО1) зондирования становлением поля (ЗС) и предназначено для исследования пород, обладающих как электропроводностью ё , так и поляризуемостью , о которых судят по характеру переход ных процессов в незаземленных контуpax. Известен способ геоэлектроразведки, в котором на поверхности земли раскладывак1Т незаземленный контур из провода (форма контура квадратная, круглая или прямоугольная, для простоты в дальнейшем будем приводить пр1{меры для квадра-уного конту ра с размерами qTopo4bi I, или круглого диаметром L), В контур посылают постоянный ток I. Затем в момент времени, пр1инимаемь1й за начало переходного процесса t О, ток выключают. По закону индукции в окружающих проводниках возникают затухаюшие со временем вихревые токи; они в свою очер«гдь. могут вызывать и токи вызванной поляризации. Для изучения переходного процесса измеряют спад магнитного поля Н (t) после выключения тока или, что является сино11ягй5М, магнитной индукции В (t) с ЯОМСЩ5ЫО магнитометров. Другой более распространенней вариант - измерение ЭДС E(t), наводимых спадающим магнитным полем, на приемном контуре из провода. Применяют контуры размеров (по срав нению с генераторнда) или такого же размера как генёраторньй, тогда это называется ео мещенная установка или совмещенные петли ij . Способ не позволяет зондирование горных пород, залегакяцих под изолятором. Наиболее близким к изобретению по числу существеншлх признаков и решаемой задаче является способ гео электроразведки, основанный на измерении ЭДС переходных процессов в незаземленных контурах и предусматривающий повторение измерений при заданных разных размерах незазем ленных КОИТУ1ЮВ, по результатам измарений определяют параметры электро проводности и поляризуемости горных пород. Способ основан на известном характере переходного процесса над однородным полупространством. За счет влияния ВП процесс в момент вреМени t/j меняет знак и после отрицательного экстремума (сигнал в мо мент монотонно стремится к нудю). По значениям t, t „.„ и можно вычислить значение 6 и у однородного полупространства. Способ предусматривает повторение измерений с несколькими разньми размерами петель L, По каждому измерению вычисляют кажущиеся параметры йц и2 к , изменение их от L указывает на увеличение или уменьшение с глубиной 2}. Однако способ предусматривает зондирование только в таком диапазоне L, в котором наблюдается смена знака и отрицательный экстремум, а по,этом1 даёт ограниченные сведения о параметрах среды, в частности неизвестно, как определить форму переходного процесса без влияния ВП над слоистым разрезом (а значит нельзя и произвести послойную интерпретацию процесса). Кроме того, в реальных условиях смена знака процесса может вообще отсутствовать в изучаемом временном диапазоне или сопровождаться возвратом сигнала в положительную область. Цель изобретения - повьшение точности определения исследуемых свойств. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу геоэлектроразведки, основанному на измерениях ЭДС иереходйых процесбов в незаземленных контурах и предусматривающему повторение {f3MepeHitfi при заданных разных разгдарах незаземленных контуров, по результатам измерений определяют параметры электропроводности и поляризуемости горных пород, первое измерение проводят с незаземленным контуром, размер которого выбирают в пределах от 0,1 до 1,0 требуемой глубины исследования, определяют наличие или отсутствие изменения знака производной сигнала, затем при смене знака производной повторяют измерения, увеличивая каждый раз размер незаземленного контура в 1,5-2 раза до тех пор, пока при очередном размере незаземлениого контура смены знака производной не будет, а при отсутствии смены знака производной при первоначальном размере иезаземлённого контура производят повторные измерения с у меньшением размеров незаземленного кЬнTypF каждый раз в 1,5-2 раза до тех пор, пока на переходном процессе не будет зафиксирована с а знака производной. Предпочтительно при измерении ЭД в казаэемленных контурах для опреде ления их минимальных и максимальных ;размеров использовать первую производную сигнала, а при измерениях магнитного поля и магнитной индукции - вторую производную сигнала. Изобретение основано на выявленных приближенной теорией следующих фактах. Индукционная ЕИНД поляризацион ная Е д части переходного .процесс в первом приближении складываются аддитивно. Поляризационная часть слабее зависит от изменения размеров устано ки, чем индукционная Конкретно, в совмещенных контурах для разных типов разрезов ЕИНД L , Е, L . При достаточно больших L в заданно временном диапазоне JE | . Е,д и сме ны знака процесса не происходит (отмечаются лишь более слабые искажения хривой со сменой знака производной) . При еще больших L оказывается 1Евп| инА процесс практи чески не искажен влиянием ВП. Сходные закономерности и в установках других типов. Сущность изобретения состоит в том, чтобы проводить зондирования с установками разных размеров L , и меняя L -в таких пределах, в кото1«лс будут отмечены как искаженные ВП процессы, так и (при максимальных L) практически неискаженные или слабо искаженные, у которых первая производная ЭДС не меняет знак (или вторая производная, если измеряют не ЭДС на рамке, а само магнитное поле). Таким образом, по результатам измерений оценивается в полевых условиях знак производной сигнала. В качестве установки, на результаты измерений которой не влияет вызванная поляризация, выбирается уста новка такого разреза, когда знак производной сигнала совпадает со зн ком, производной переходного процесса без влияния вызванной поляризации. в качестве минимальной установки выбирают такую, в которой отмечается надежное изменение знака производной сигнала по сравнению со знаком производной процесса при отсутстЬии поляризуемости среды. Для . того, чтобы пояснить переходные процессы, регистрируемые в приемных контурах при изменении t, представим ЭДС Е переходного процесса в совмещенных контурах над однородным полупространством в виде суммы (для достаточно поздних ста- „ дий, следуя выводам приближенной теории). . .Н.1- „„л Ь%п11)-Е,,,И)1 -Е8пИ)и W i- 2где К - коэффициент, не зависящий от 6 Л и L;: инА (О переходного процесса, разделенная -относительно L. Введем нормированные ЭДС ° 4 (А При больших L получим Е (L) sEj, (1) , Т.е. нормированный чисто индукционный процесс. По нему можно получить мощности и (J различных слоев разреза. При малых L найдем l : L как разность Е(1)- Е (L). Зная и L, определим зависимость произведения (ч -f)} от L (в общем случае это зависимость кажущихся (Р6)ь от (L). По этой зависимости можно судить о глубинной зональности разреза по ij . d , а при наличии заранее рассчитанных палеток определить слоистость разреза по параметру 2 . и Ранее полученная из Е . лоистость разреза по позволяет окон- . чательно разделить оба параметра. Как варианты получения Е «цд () при недостаточно больших максимальных )aic предлагаются, и опробованы следующие. Дпя ряда выбранных значений времени строят зависимость Б (L) и графически, экстраполяцией находят для

каждого времени предел Ё (L) при Этот способ применим при наличии таких , , при которьпс уже незаметно искажений формы процесса (смены знака производнойi а тем более самого сигнала).

Имея модель разреза , теоретически рассчитывают Е (L).

Нафиг. 1 покачаны теоретические двухслойные кривые переходных продеесов ( р., -|б Р« разной поляризуемости 2, верхнего слоя; где индексы --отношение , -04 /L. усг1-,ед; второй слой не поляризуется; |.2 и |), - удельные электрические сопротю-ления двухслойного разреза, t - время, цифрами обоэначен шифр кривых; на,.2 - экспериментальные кривые Е (L) в сонмещеннык контурах в алмазоносных районах Якутии,

НормалЕЬный процесс установлен экстраполящ1ей ЕИНД (L) к L- ос

и проверен по другим данным о разрезе .

Фиг,2 одновременно является примером реализации способа при опытнометодических работах. В условиях резких искажений сигнала удалось восстановить чисто индукционный процесс и оценить произведение (1 , которое, как оказалось, в данном регионе возрастает вблизи месторождений .алмазов. Известнь:й способ здесь не применим, так как разрез иной и формы процессов иные.

Геологическая эффективность способа значительна по двум причинам: во- первых, процессы, искаженные ВП, встречаются во многих районах СССР и за рубежом, и обычная их интеппретация может приводить к принципиальным ошибкам (пропуску рудных тел, слоев j ошибочным определениям глубин, типов структур); йо - вторых, значение . б само имеет геологическую ценность, 3 частности при поисках

кимберлитовых тел.

1. СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, основанный на измерениях ЭДС переходных процессов в не заземленных кончурах и предусматривающий повторение измерений при заданных размерах незаземленных контуров, по результатам измерений определяют параметры электропроводности и поляризуемости горных пород, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности определения исследуемых свойств, первое измерение проводят с незаземленным контуром, размер которого выбирают в пределах от 0,1 до 1,0 требуемой глубины исследования, определяют наличие или отсутствие изменений знака производной сигнала, затем при смене знака производной повторяют измерения, увеличивая каждый раз размер незаземленного контура в ,5-2 раза до тех пор, пока при очередном размере незаземленного коптура смены знака производной не будет, а при отсутстi вии смены знака производной при первоначальном размере незаземленного (Л контура производят повторные измерения с уменьшением размеров незаземленного контура каждый раз в 1,5 2 раза до тех пор, пока на переходном процессе не будет зафиксирована смена знака производной. 2. Способ по п.1,0 тлим ающ и и с я тем, что при измерении № ЭДС в незаземленных контурах для gi определения их минимальных и макси 1 мальных размеров используют первую со производную сигнала, а при измерениях магнитного поля и магнитной индукции - вторую производную сигнала.

,1 , /са. ед.

f; усл. ед

Фиг. 2