Способ геоэлектрозондирования Советский патент 1986 года по МПК G01V3/06 

Изобретение относится к геофизической разведке и предназначается для расширения области ее применения и повьшения ее геологической и экономической эффективности при решении задач по определению мощности и удель- ного электрического сопротивления горизонтально-слоистых сред.

Цель изобретения - повьшение устойчивости к помехам, обусловленным, изменением электрических свойств геоэлектрического разреза в горизонтальном направлении.

На фиг.1 изображена схема установки, реализзпощая предлагаемый способ электрозондирования (ЭЗ), и принятая система прямоугольных координат X, У; на фиг.2 - кривые зондирова ния, полученные с помощью предлагаемого и известного способов; на фиг.3-20 располагают на профиле 8 в точке 9 кривая вертикального электрического зондирования и ориентируют пе рпенди- (ВЭЗ)

зондирования (оЭЗ) сопоставлена со смещенной вниз по оси ординат кривой ЭЗ.

Установка содержит частично зазем- леннзпо питающую линию, состоящую из гальванического заземления 5, незаземленного линейного питающего электрода 2 и генератора 3, подключенного к питающей линии у заземления 1, неза- 30 вершение на изучаемой площади всех земленную стелющуюся приемную линию, предусмотренных наблюдений строят крикулярно незаземленному питающему электроду 2. Измерения Е производят по индикатору 6 напряжения в каждой точке 9 зондирования профилей 8, номера которых XIII, XV, XXI выбирают для линии 1. по таблице, операции повторяют, последовательно перебирая положение питающих линий 2-21, По засоставленную из незаземленного точечного электрода 4, незаземленного линейного электрода 5 и индикатора 6 напряжения. Исследуемая площадь, ограниченная контуром 7, содержит линии 8 профилей и точки 9 зондирования. Начало О системы прямоугольных координат с осями 10 (ОХ, OY) совмещено с точечным заземлением I. Разнос 11 установки, обознач,енный буквой г, определяется для каждой точки 9 зондирования кратчайшим расстоянием от нее до электрода 2.

Длина Е незаземленного питающего электрода 2 при заданных размерах исследуемой площади ограничивается условием JEyl lEyj, где |Еу|

и

Е,

модули горизонтальных составляющих электрического поля, перпендикулярной

.(ЕУ и параллельной (Ejc электроду 2 в пределах контура 7. Расчеты нормаль.ных полей показывают, что в большинстве практических случаев указанное условие приводит к следующим ограничениям для координат X, Y исследуе мой площади;0,3 f X 0,9; YitO,8.

СогласНо этим условиям длина электрода 2 (фиг.1) для исследуемой площади размером 2x2 км составляет 3 км. Для частного случая (фиг,1) линии 8 профилей (Пр) имеют номера I-XX1, точки электрозондирования - номера пикетов (ПК) 0-200, перемещаемые питающие линии 1 - 21.

Для осуществления предлагаемого способа на примере установки производят операции, представленные в таблице,

Подготавливают к работе питающую линию 1, раскладьшая изолированный провод (незаземленный линейный электрод 2), один конец которого подключают через генератор 3 к гальваническому заземлению i: незаземленную приемную линию с электродами 4 и 5

располагают на профиле 8 в точке 9 зондирования и ориентируют пе рпенди-

вершение на изучаемой площади всех предусмотренных наблюдений строят крикулярно незаземленному питающему электроду 2. Измерения Е производят по индикатору 6 напряжения в каждой точке 9 зондирования профилей 8, номера которых XIII, XV, XXI выбирают для линии 1. по таблице, операции повторяют, последовательно перебирая положение питающих линий 2-21, По завые зондирования, откладывая на бияо- гарифмическом бланке по оси ординат разносы 11 установки, а по оси абсцисс - значение кажущегося удельно- . го сопротивления р , вычисляемого по измеряемой величине |Еу| с учетом геометрии установки и специфики источника низкочастотного электрического поля. Для однородного полупространства в квазистационарном приближении величина электрического поля Еу рассматриваемой установки не зависит от частоты, если волновые процессы в питающих проводах не нарушают заметным образом их эквипотенци- альности, в соответствии с теорией длинных линий условия, при ко- торь:гх соблюдается эквипотенциальность

питающих проводов, а также максимально допустимые длины проводов для дву:х; марок провода - ГСП-0,35 и ГПМП.

При выполнении условия эквийотен- циал:ьности выражение для электрической компоненты Еу рассматриваемой установки может быть найдено известными приемами

;)Y+(X-I)(IY«+ (x-D +x-i 11

( X (Y X )j

где

IQ - ток в питающей линии;

Ьд -: длина линейного электрода

, ,

- безразмерные координаты точки наблюдения.

Величина 1 для реальных линий рассматриваемой установки определяет ся выходным напряжением генератора и двумя последовательно включенными сопротивлениями: точечным гальваническим (Rg) и емкостным (Zg) линейного электрода ( , где С- - погонная емкость питающего проLA

вода; « - круговая частота; длина линейного электрода). При этом выходное сопротивление питающей линии зависит только от величины сопротивления незаземленного электрод1а так как переходное сопротивление то- чечного гальванического заземления практически всегда в 5-10 раз меньше Zg . С учетом изложенного ожидаемую силу тока можно рассчитать по формуле

1 2-10

UAB С„ L«

(3)

При соблюдении условий эквипотенциально с ти питающей линии величина кажущегося- удельного сопротивления установки ортогонального зондировани определяется по формуле

р, К - . -f - ; (4) т)

где К - коэффициент установки, м; действующая длина приемной

линии, м;

Jf - поправочный коэффициент, учитывающий незаземленность приемной линии, отн. ед. Для заземленных линий « у 1 , для незаземленной линии , 0,5 Ц, if 1 (Ьд - длина незаземленной приемной линии). Поправочный коэффициент определяют известным способом.

Формулу для геометрического коэффициента рассматриваемой установки можно найти известными приемами

-25

зо

где X,r,L выражены в метрах.

По результатам измерений uU, l, )f и используя формулу (З) рассчиты10 вают значение кажущегося удельного электрического сопротивления р, и затем строят кривые зондирования аналогично известной методике на постоянном токе. Сопоставляя наблюдаемые

15 кривые зондирования-с теоретически рассчитанными и сведенными в набор палеточными кривыми, проводят интерпретацию результатов наблюдений и определяют параметры исследуемой го20 ризонтально-слоистой среды.

Кривая 12 получена в зависимости от разноса питающей линии АВ по предлагаемому способу (фиг.2), а кривые 13 и 14 - с помощью ортогональной установки с неподвижной питающей линией ,и подвижными приемными линиями, пере- .мещаемыми по одну (кривая 13) и другую (кривая 14) сторону от питающей линии.

Сопоставление кривых 12 - 14 пока- зьшает, что кривые 13 и 14 осложнены незакономерными флюктуациями, обусловленными эффектом профилирования, в то время как кривая 12 лишена их.

J5 В итоге геологическая эффективность интерпретации кривой 12 существенно . вьше.

Для той же точки зондирования, что и на фиг.2 приведены кривая зондиро40 вания 15 (фиг.З), полученная с по- v мощью установки ВЭЗ на постоянном токе, и кривая I6, полученная смещением вниз по оси ординат кривой I2 (фиг.2) до наилучшего совпадения с

45 кривой 15.

Сравнение кривых 12 и 15 (фиг,3) свидетельствует об их практической идентичности, что подтверждает отсутствие искажений кривой 12 вследст50 вие эффекта профилирования. Совпадение кривых 15 и 16 говорит об эквивалентности смещенных разносов ортогональной установки разносам АВ/2 установки вертикального электрического

55 зондирования.

Совпадающим точкам кривых отвечают разносы г, в 2,7 раза меньше разносов АВ/2. Отсюда можно сделать вывод

S12

о большей глубинности способа 33 по сравнению с известными, так как одни и те же результаты зондирования можн получить с помощью способа при разносах г, в 2,7 раза меньших разносов АВ/2.

Геологическая эффективность предлагаемого способа повышается путем существенного снижения эффекта профилирования с помощью известного тода ВЭЗ на постоянном токе с четы- рехэлектродной симметричной установкой AMNB. По предпагаемому способу изменение расстояния между приемным и генераторным устройствами осуществляется посредством перемещения генераторного устрЬйства - точечного и линейного электродов питающей линии. Для повьшения производительноти съемки и снижения трудозатрат при подготовке и ликвидации питающей линии изменен порядок операций при исследовании методом ЭЗ всей изучаемой .площади. Вместо последовательного перебора разносов ЭЗ на каждой точке зондирования разносы изменяются одновременно для всех точек вания на изучаемой площади при каждом новом цикле наблюдений, начинающимся с изменения положения питающей линии. Кроме того, используются известные незаземленные приемные линии и известная частично заземленная пи- Тсшщая линия с возбуждением на переменном токе.

Применение предлагаемого способа незаземленной приемной линии и неза- земленного линейного питающего электрода, питаемого током низкой частоты, позволяет выполнять ЭЗ в природных условиях, неблагоприятных для устройства заземлений (в том числе ЗИНОЙ по снежно-ледовому покрову

IV

II

П

100 200

озер, болот и сельскохозяйственных угодий, недоступных для исследования в летний период, и обеспечивает повышение производительности труда в связи с упрощением операций по подготовке и ликвидации питающих линий и за счет возможности одновременного использования нескольких измерительных приборов.

Формула изобретения

(О 20

5

0

5

0

Способ геозлектрозондирования с использованием взаи1-1но перпендикуляр- 115 ных одного линейного питающего электрода и по крайней мере одной приемной линии, предусматривающий измерение разности потенциалов в приемной линии при пропускании тока в пи- таюш;ем электроде при заданном в заим- ном расположении приемной линии и питающего электрода, изменение этого , расположения, измерение вновь разности потенциала для расчета по результатам наблюдений кажущегося yAej;ib- ного электрического сопротивления, построение кривой этого параметра, сопоставляя которую с теоретическими кривыми зондирования определяют параметры исследуемого геоэлектрического разреза, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения устойчивости к помехам, обусловленным изменением электрических свойств геоэлёктри- ческого разреза в горизонтальном направлении, при фиксированных положениях приемной линии повторяют измерения разности потенциалов в приемных линиях на всей площади измерения для изменяющихся положений питающего линейного электрода до получения данных, достаточных для построения всех кривых зондирования на излучаемой площади.

2000

1400

2400 .6

4

Л7/

С-е

Sff

UfJ

Sffff

/ffffff f, Off-n

то

BO,

i/3.2

WOO л

WdO

/IB/2, fi

Редактор Н.Рогулич

Составитель Л.Воскобойников

Техред Л.Олейник Корректор О.Луговая

Заказ 3393/47Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно.-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул,Проектная, 4

Фаг.З

Изобретение относится к способу геоэлектроразведки при излучении параметров горизонтально-слоистых сред, и частности плохопроводящих. Целью изобретения является повышение, устойчивости к помехам, обусловленным изменением свойств разреза в горизонтальном направлении. В способе гео- электрозондирования с взаимно перпен-. дикулярными линейными питающими злек- тродамн и приемной линией с изучением зависимости величин измеряемой составляющей электрического поля от . расстояния до линейного питающего электрода измерение cocтaвJJЯЮщиx производят на всех точках изучаемой площади при фикси эованном положении линейного питающего электрода, а затем, изменяя положение питающего электрода, повторяют измерения в тех же точках до получения данных, необходимых для построения всех кривых зондирования на изучаемой площади. При-измере- , ниях используют незаземленную приемную линию. 3 нл., 1 табл. (Л