Устройство для физического моделирования в электроразведке Советский патент 1987 года по МПК G01V3/08 

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при физическом моделировании электромагнитных методов геофизической разведки, в частности разведки нарушений уголь ных пластов из горных выработок электрическими и радиоволновыми методами

Цель изобретения - повышение производительности и точности моделирования.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - модель горной выработки; на фиг.З - принципиальная схема блока переключателей; на фиг.4 - принципиальная схема блока перемещения; на фиг.З - принципиальная схема блока индикации на фиг.6 - принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.7 - результаты моделирования экваториально-дипольного электропросвечивания с помощью предлагаемого -устройства.

В электролитической ванне 1 на направляющих 2 установлены модели 3 горных выработок с определенным образом расположенной на них системой электродов 4. Модели 3 выработок имеют независимьй привод, осуществляемый блоком 5 перемещения с помощь шкивов и троса натяжения. Электроды 4 через коммутатор 6 подключены к генератору 7 и измерителю 8. К выходу измерителя 8 подключен графопостроитель 9 зависимостей, запуск и остановка которого осуществляются концевыми выключателями 10 через блок 11 переключателей. Управление работо блока 5 перемещения и графопостроителя 9 осуществляется блоком 11 пе- реключателей и концевыми выключателями 10, жестко закрепленными на направляющих 2, электрически сблокированных с графопостроителем 9 и блоком 11 переключателей. Устройство содержит также блок 12 индикации, пока- зьгеающий местоположение моделей 3 выработок и кинематически связанный с блоком 5 перемещения и моделями 3 выработок, и пласт 13 - локальное тело. Питание устройства осуществляется от блока 14 питания (фиг.1).

Модель горной выработки (фиг.2) представляет собой уменьшенный в выбранном масштабе моделирования участок горной выработки. Изготавливают ее из диэлектрической трубки 15 определенных диаметра и длины I. В

0

5

O

5

0

средней части модели на стенках выработки закреплены посеребреные электроды 4, из которых четыре расположены диаметрально противоположно по периметру модели (в сечении, перпендикулярном продольной оси выработки, на концах взаимно перпендикулярных диаметров). По обе стороны от одного из указанных четырех электродов на- линии, проходящей через электрод и параллельной продольной оси модели, расположены дополнительные электроды (их число определяется комплексом электроразведочных установок, их параметрами; обычно достаточно четырех дополнительных электродов). Дополни- .тельные электроды располагают на стороне модели, обращенной в сторону исследуемого объекта. Длину модели горной выработки в заданном масштабе моделирования определяют в зависимости от ее диаметра с учетом расстояния между карйними дополнительными электродами, при этом соблюдают два требования.

, Первое требование заключается в исключении искажающего влияния торцовых частей модели выработки на распределение электрического поля по ее оси. Моделированием установлено, что это требование выполняется при измерении потенциала поля на электродах, отстоящих от торцов выработки на расстоянии Е , определяемом со- 5 отношением , где d - диаметр выработки. Таким образом, крайние дополнительные электроды нельзя располагать от торцов выработки ближе шести ее диаметров.

Второе требование заключается в обеспечении возможности одновременного перемещения двух моделей выработок по всей длине профиля наблюдения, которую в масштабе моделирования выбирают равной преобладающей длине выемочного столба угольных шахт. Это требование является основным при определении расстояния между крайними дополнительными электродами. Расстояния между смежными дополнительными электродами определяют в зависимости от параметров электроразведочных установок, которые нужно промоделировать .

0

5

0

5

Модель содержит также направляющие 2 и тяговый трос 16, который через натяжной ролик (не показан) подсоединен к блоку 5 перемещения

и служит для протягивания моделей по направляющим. Конструкция устройства позволяет располагать на одном профиле наблюдений как одну, так и несколько моделей выработок, которые могут протягиваться как одновременно, так и автономно. При проведении моделирования радиоволновых методов разведки на стенках выработки закрепляют приемные и передаю цие антенны.

Блок 11 переключателей (фиг.З) , содержит кнопки и ключи 17-19, блок 20 исполнительных реле, ключ 21 и галетные переключатели 22 и 23.

Электродвигатель 24, редуктор 25, сельсин-датчик 26, два сельсин-приемника 27 к 28 и тяговый трос 16 обравыработок. Одновременно концевые вы ключатели 10 включают графопостроитель 9 в начале измерений. Сигнал с приемных электродов 4 поступает н

5 измеритель 8 и графопостроитель 9, который производит непрерывную регистрацию потенциала электрического поля. Отключение устройства в конце профиля измерений осуществляется ав

Ш томатически концевыми выключателями 10, Направление движения горных выработок и порядок работы концевых выключателей устанавливается галетн ми переключателями 22 и 23, изменяю

J5 щими направление вращения сельсин- приемников путем переключения концо роторных обмоток сельсин-приемников и переключающими концевые выключате ли с замыкающего реле на размыкающе

зуют блок 5 перемещения (фиг.4).

Блок 12 индикации (фиг.З) содер- 20 Кнопка 19 Маневр подсоединена нежит две контактные щины 29, укреп- посредственно к электродвигателю 24 ленные над профилями наблюдений, подвижные коцтакты 30, кинематически связанные с моделями выработок и расположенные над их центрами, неподвижные контакты 31, размещенные через равные интервалы около контактных шин 30, при этом расстояние между крайними неподвижными контактами равно длине профиля наблюдений, и лампочки 32 индикации.

(минуя блок 20 исполнительных реле) и позволяет производить маневры и точную установку моделей выработок

в любую точку ванны 1. Кнопка 17 Стоп отключает ток от всего устройства. Сельсин-приемники 27 и 28 могут вращаться одновременно и порознь, перемещая модели 3 выработок

30 по двум или одному профилу наблюдений Б зависимости от моделируемого метода. Изменяя размеры или расположение локального объекта 13 в пространстве, процесс измерений повторяют

Все элементы блока 12 выведены |На пульт рабочего стола устройства для моделирования.

Устройство для моделирования работает следующим образом (фиг.1 и 6)

4

Электроды 4 с помощью коммутатора 6 подключают к генератору 7 и измерителю 8. Коммутатор 6 подключает определенные пары электродов 4 к генератору 7 и измерителю 8 в зависимости от того, какая из двух пар является приемной или передающей, что обусловлено моделируемым методом. Нажатием кнопки 18 Пуск на блоке 11 переключателей осуществляется пуск устройства. При этом блок 20 исполнительных реле включает электродвигатель 24 и коммутирует контакты запуска графопостроителя 9. Электродвигатель 24 через редуктор 25 при- водит во вращение сельсин-датчик 26, имеющий электрическую связь с сельсин-приемниками 27 и 28. Сельсин- приемники 27 и 28 синхронно вращаются с сельсин-датчиком 26 и через систему натяжных роликов и тяговых тросов 16 перемещают модели горных

86908

выработок. Одновременно концевые выключатели 10 включают графопостроитель 9 в начале измерений. Сигнал с приемных электродов 4 поступает на

5 измеритель 8 и графопостроитель 9, который производит непрерывную регистрацию потенциала электрического поля. Отключение устройства в конце профиля измерений осуществляется авШ томатически концевыми выключателями 10, Направление движения горных выработок и порядок работы концевых выключателей устанавливается галетны- ми переключателями 22 и 23, изменяюJ5 щими направление вращения сельсин- приемников путем переключения концов роторных обмоток сельсин-приемников и переключающими концевые выключатели с замыкающего реле на размыкающее.

Кнопка 19 Маневр подсоединена непосредственно к электродвигателю 24

(минуя блок 20 исполнительных реле) и позволяет производить маневры и точную установку моделей выработок

в любую точку ванны 1. Кнопка 17 Стоп отключает ток от всего устройства. Сельсин-приемники 27 и 28 могут вращаться одновременно и порознь, перемещая модели 3 выработок

по двум или одному профилу наблюдений Б зависимости от моделируемого метода. Изменяя размеры или расположение локального объекта 13 в пространстве, процесс измерений повторяют.

При заполнении ванны электролитом до уровня моделей Горных выработок моделируют методы наземной электроразведки, а при заполнении ванны до полного объема моделируют методы электроразведки в полном пространстве, т.е. решают задачи методами подземной и скважинной электроразведки.

При моделировании методов скважинной электроразведки для случая,

когда скважина заполнена буровым раствором, материал трубки (модель скважины выбирают с определенной проводимостью, определяемой исходя из критериев подобия для моделирования

электрических полей). I

Наличие на модели выработки четырех электродов, расположенных диаметрально противоположно, и четырех

дополнительных электродов, размещенных на линии пара.плельно продольной оси модели, а также возможность расположения на одном профиле наблюдений одной или нескольких моделей выработок поз-воляют моделировать различные методы электроразведки.

Например, для моделирования эква- ториально-дипольного электропросвечивания (ЭДЭП) используются только две модели горных выработок, расположенных на параллельных профилях наблюдений, и только по одной паре электродов в каждой модели выработок размещенных на концах их диаметра по вертикали.

Моделирование ЭДЭП осуществляют следующим образом,

В электролитическую ванну 1, заполненную до полного объема электролитом, вводят локальный объект 13, например вытянутый эллипсоид, которым аппроксимируется тектоническое нарушение угольного пласта (фиг.7). Электроды одной вьфаботки подключают к-генератору 7, а другой - к измерителю 8. Для осуществления моделирования ЭДЭП в варианте последовательног просвечивания обе модели выработок перемещают синхронно с одинаковой скоростью: с помощью блока 5 перемещения, при этом одновременно с перемещением моделей выработок графопостроителем 9 вычерчивается график разности потенциалов вдоль профиля наблюдений (график 33 на фиг.7).

Для осуществления моделирования ЭДЭП при фиксированном положении источника поля выработку с электродами подсоединенными к генератору, устанавливают в любой заданной точке, а выработку с измерительными электродами перемещают по профилю наблюдений, получая при этом на графопостроителе другой график разности потенциалов (график 34 на фиг.7). Для установления характера влияния вытянутого эллипсоида на электрическое поле ЭДЭП последний удаляют из ванны

и для той же заданной точки положения 45 ния, концевым выключателям, блоку

источника поля снимают график нормального поля (график 35 на фиг. 7) . Путем-сравнения графиков 34 и 35, а также 33 и 35 определяют аномальный эффект влияния вытянутого эллипсоида.

50

индикации и графопостроителю.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что электроды закреплены в средней части модели диаметрально противоположно по ее периметру.

Для моделирования метода электрозондирования, например, в модификации дипольного зондирован ия необходимо использовать на одном профиле наблюдений две модели выработок, из которых одна должна оставаться неподвижной, а другая - перемещаться.

Устройство позволяет учитывать влияние горной выработки на результаты измерений, повысить точность измерений за счет использования одних и тех же электродов в процессе моделирования одного и того же метода электроразведки, производить непрерывные измерения вдоль всего профиля наблюдений или в любой заданной точке профиля, в результате чего повышается информативность аномалии, моделировать методы подземной и наземной электроразведки, а также распределение электрического поля при наличии пласта и локального тела.

Формула изобретения

1. Устройство для физического моделирования в электроразведке, содержащее модели горных выработок с закрепленными на них электродами, погруженную в электролитическую ванну модель локального тела, генератор, измеритель и коммутатор, при этом электроды одной модели горной вьфаботки с помощью коммутатора подсоединены к измерителю, а второй модели горной выработки с помощью того же коммутатора - к генератору, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и точности моделирования, оно дополнительно содержит блок перемещения моделей, блок индикации, концевые выключатели, графопостроитель и блок переключателей, подсоединенный к блоку перемеще

индикации и графопостроителю.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что электроды закреплены в средней части модели диаметрально противоположно по ее периметру.

Фиг.2

фиг. 3

IS

16

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при физическом моделировании электромагнитных методов геофизической разведки. Цель изобретения - повьппение производительности и точности моделирования. Для этого модели горных выработок выполнены с возможностью их перемещения вдоль профиля наблюдений. Для реализации перемещения в устройство введен блок перемещения моделей. В конструкцию устройства введены также блок индикации, блок переключателей, графопостроитель и концевые выключатели, подсоединенные к блоку переключателей, что позволяет автономно и синхронно перемещать модели, 1 з.п.ф-лы, 7 ил. с б (Л N5 СХ) 05 СО

(риг. 4

Фие.5

К1Ч

.(puii.6

Редактор А.Огар

Составитель Е.Городничев

Техред Л.Олейник Корректор В.Бутяга

Заказ 7703/40 Тираж 730 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, .г.Ужгород, ул.Проектна.