Способ многочастотного электромагнитного зондирования Советский патент 1985 года по МПК G01V3/06 

Изобретение относится к геоэлект разведке и может быть использовано при исследовании глубинного строения геологических разрезов. Известен способ многочастотного электромагнитного зондирования, например частотное зондирование, при котором изучается зависимость параметров электромагнитного поля дипол от его частоты при неизменном расстоянии между дипольным источником поля и точкой наблюдения U J. I Известен также способ электромагнитного зондирования, заключающийся в исследовании зависимости электромагнитного поля от расстояния между источником поля и точкой наблюдения Зондирования такого типа принято называть геометрическими или дистанционными 2, В указанных способах для зондирования применены два горизонтальных электрических диполя, каждьй из которых выполне.н в виде заземленной по концам линии, подключенной к приемнику или генератору тока. Недостатком зондирований с применением горизонтального электрическог диполя является низкая производитель ность работ, обусловленная высокой трудоемкостью вьшолнения заземлений линии. Особенно сильно .этот недостаток проявляется при работах на скалистых и галечных грунтах. Одним недостатком частотных и дистанционных зондирований является невысокая точность определения параметров слоев геологического разреза, обусловленная тем, что при произволь ных значениях разносов, частот и параметров разреза зависимость IpujI (кажущееся удельное сопротивление), от Л,/Ь,СЬ - мощность первого слоя разреза при заданной частоте Я является сложной и анализ ее весьма труден). Наиболее близким к известному техническому решению является способ многочастотного электромагнитного зондирования, при котором на по верхности Земли в пункте передачи сигнала возбуждают переменное электромагнитное поле, в пересчете проема сигнала измеряют отношение вертикальной и горизонтальной компонент ггеременного магнитного поля при изменении частоты переменного электромагнитного поля, изменяют расстоя ние между пунктами передачи и приема сигналов, повторяют измерениями по результатам измерений в интервале указанньпс частот и расстояний определяют параметры геологического разреза между пунктами передачи и приема сигнала. В этом способе, в отличии от известных способов радиального и частотного зондирований, измерение отношения вертикальной и горизонтальной компонент магнитного поля выполняют на постепенно увеличивающихся разносах (г) при частотах (f), подбираемых таким образом, чтобы произ ведение квадратного корня из частоты на разнос оставалось постоянным, что эквивалентно поддержанию постоянства параметра , и по изменению указанного отношения в интервале расстояний определяют параметры геологического разреза з, Недостатком известного способа многочастотного электромагнитного зондирования является невысокая точность измерения отношения вертикальной и горизонтальной компонент магнитного поля, т.е. точность определения параметров геологического разреза.Наличие этого недостатка обусловлено погрешностью направленности датчиков магнитного поля и изменением указанного отношения при зондировании. Действительно, при малом отклонении () от взаимной перпендикулярности направлений измерения вертикальной и горизонтальной компонент магнитного поля (Нц, Н,.) для их наблюдаемого отношения (в) получают выражение ь . H.+QHgАнализ этого выражения Q О показывает, что наблюдаемое отношение компонент всегда отличается от истинного, если и совпадает с ним, если .. Целью изобретения является увеличение точности определения параметров геологического разреза. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу многочастотного электромагнитного зондирования, при котором на поверхности Земли в пункте передачи сигнала возбуждают переменное электромагнитное поле, в пункте приема сигнала измеряют отношение вертикальной и горизонтальной компонент переменного магнитного поля при изменении частоты переменного электромагнитного поля, изменяют расстояние между пунктами передачи и приема сигналов, повторяют измерения,и по результатам измерений в интервале указанных частот и расстояний определяют параметры геологического разреза между пунктами передачи и приема сигнала, при изменении расстояния между пунктами передачи и приема сигнала, варьированием частоты переменного электромагнитного поля поддерживают постоянным отношение вертикальной и горизонтальной компонент переменного магнитного поля в пункте приема сигнала и по изменению частоты в интервале расстояний определяют параметры геологического разреза.

Кроме того, указанное отношение поддерживают равным единице.

Выполнение операции поддержания постоянства названного отношения в способе учитывает эффективное удельное сопротивление р пород геологического разреза и эквивалентно поддержанию постоянства параметра

1

г 1--

В основе способа зондирования лежит зависимость отношения амплитуд вертикальной и горизонтальной состаляющих магнитного поля от волнового параметра щей установки

Нб

р

(Р); Р If

н

I

где Hg - вертикальная составляющая

магнитного поля; HP - горизонтальная составляюща

магнитного поля; j - кажущееся удельное сопротивление;Е - расстояние между приемной

и задающей рамками; f - частота зондирующего сигнала.

При заданной, постоянной для .всех частот величине отношения вертикальной и горизонтальной составлягацих магнитного поля волновой параметр (Р) через функциональную завиОткуда для двух частот имеют

где Т - период зондирующего сигнала

Взяв параметры одного из слоев з отсчетные, например, как обычно, первого, и построив график зависимости (Г) от Ут по углу наклона графика, определяют отношение удельных сопротивлений слоев, а по интервалу длин, в котором это отношение постоянно - отношение мощнос тей слоев исследуемого геологического разреза.

Одновременно аналогично известным способам зондирования, результаты зондирования предлагаемым способом могут быть представлены в виде графика ка кущегося удельного сопротивления, В этом случае кажущееся удельное сопротивление определяют п формуле

fK llf;

где О. - величина волнового параметра (Р), соответствующего заданной величине отношения Нр/Н,.,

В данном способе зондирования график р может быть построен илив зависимости от расстояния между рамками (I), или в зависимости от корня квадратного из периода зондирующего сигнала (ff), причем обе зависимости эквиваленты друг другу. Действительно, для однородного разреза f Р следовательно

Ji. i,

Ь

f т 1 tj 2.

что и дает эквивалентность зависимости р определенного данным способом от и Vf. Таким образом, частотное и дистанционное зовднрование могут рассматриваться как частные случаи предлагаемого способа зондирования. Например, график р в предлагаемом способе зондирования, при заданной величине отношения , аналогичен графику р при частотном зондировании, а при Hg/Hf, графику, р при дистаициокном зондировании. симость Hj/Hr он также задан и по- 55 всех частот стоянен для const. при величине отношения Hg/Hj- l, график р способе зоьщирования аналогов в известных способах зондирования не имеет.

5 11575046

Способ зондирования выгодно от- задающей и приемной рамок берутся

личается ст известных более высокойне произвольными, а согласованными

точностью определения параметровс геологией разреза, условием послоев исследуемого геологическогостоянства отношения составляющих

разреза. Это увеличение точности до-5 магнитного поля для всех частот

стигается за счет того, что разносызондирующего сигнала.

1. СПОСОБ МНОГОЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, при котором на поверхности Земли в пункте передачи сигнала возбуждают переменное электромагнитное поле, в пункте приема сигнала измеряют отношение вертикальной и горизонтальной компонент переменного магнитного поля при изменении частоты переменного электромагнитного поля, изменяют расстояние между пунктами передачи и приема сигналов, повторяют измерения, и по результатам измерений в интервале указанных частот и расстояний определяют параметры геологического разреза между пунктами передачи и приема сигнала, отличающийс я тем, что, с целью увеличения точности определения параметров геологического разреза, при изменении расстояния между пунктами передачи и приема сигнала, варьированием частоты переменного электромагнитного поля поддерживают постоянным отношение вертикальной и горизонтальной компонент переменного магнитного поля в пункте приема сигнала и по (Л изменению частоты в интервале -расс стояний определяют параметры геологического разреза. 2. Способ по п. I, отличают и и с я тем, что указанное отел ношение поддерживают равным единице. Nj ел О 4