Способ геоэлектроразведки методом зондирования становлением поля в ближней зоне Советский патент 1991 года по МПК G01V3/10 

Изобретение относится к технической физике и может быть применено при инженерно-геологических изысканиях и поиско- во-картировочных исследованиях геоэлектрических разрезов

Цель изобретения - обеспечение возможности изучения строения геоэлектрического разреза на участках ограниченных размеров.

Способ осуществляют следующим образом.

Электромагнитное неустановившееся поле возбуждают импульсом тока пропускаемым через генераторный контур вер тикальную (относительно земли) рамку размером в диаметре до 2м Н я расстояниях

i 0-10 м и более в такой же по конструкции рамке в радиальном направлении (можно в вертикальном и азимутальном, а также за земленными на концах линиями в радиальном и азимутальном направлениях) измеряется вторичное поле в широком диапазо не временных задержек(от 10 мкс до 1-3 мс и более)с определенным временным шагом тем самым проводится индукционное зондирование на глубину до 10 м и более, т е исследуется основной объект инженерно- геологических исследований.

По результатам измерений определяют зависимости кажущейся продольной проводимости Зги кажущейся глубины запогэния электропроводящего пласта или мощности пласта Нгот времени измерения

О

с

Јь J

О 00

Если выполняются измерения радиаль-, iMjco if HI t,

ной компоненты Ег напряженности электри-Н ( ) /и .

ческого поля, то эти зависимости рассчигы-.L| L

оают, исходя из соотношений:

5 при измерении радиальной компоненты Вг магнитного поля - по формулам.

- 4i l/zLJ -) z/r-iL J1 2

1(4 J /L(Er:)5 (f.f )3 3

,м,в:пчнп i;.V-W4I1 - ИГ- -T S.

) -jSSfiT10 .МИ IsMicosc-f) /КГ (ВГ;4Л

/ у I i; Н ;Ч3176Г;6-,) (

где /i 4 я 10 Гн/м - магнитная прони-15 цаемость среды;

At ti - tifi;а при измерении азимутальной компоненты

t - время измерения сигналов, отсчигы-Bi/), исходя из соотношений: ваемое от конца импульса тока;

I-текущее значение номера этого изме-20 рения;5г..()4| /-./Г..

ЕП - амплитуда сигналов радиальнойс ч4 ) ()4 ;

компоненты электрического поля при i-м из- к jt;

мерении; Li 75c;B ;| |u5-j;

SD и Нп - значения кажущихся продоль-2 5 ной проводимости и глубины залегания электропроводящего пласта или мощности пласта, вычисленныепо результатам 1-го измерения сигнала:ДЛЙ интерпретации полученных зависи- . Мх - амплитуда момента генераторногоЗЭ мостей может быть осуществлен синтез мо- контура дели геоэлектрического разреза с подста- х - направление момента гемератормо-новкой найденных параметров в подбирае- го контура1МУЮ горизонтально-слоисту модель, компоту и z -координаты точки измерения в„ ненты поля на поверхности которой рас- цилиндрической системе координат, начало° считывэются по формулам: которой совмещено с центром генераторно- № 3й

го контура. эТаёр хп(тЛ);

Если выполняют измерение азимуталь-, r

ной компоненты напряженности элект-г р х Q12

рического поля, то указанные зависимости Уп 5 ЭхЗг 1

рассчитывают по следующим формулам:п ,

;-(П- гчГЫгм4 );

45 МуЭг

, Mxcosd у,з у.Гп Гп- +2Фбгп., ахагэ2(т11

.be-SE Sc;) juSft; --М,с9

50 4 -f2T5 : ; n()

5Јч-5,45а4...5п j

В тех случаях, когда измеряется верти-Sg. -5, ... + 5ПН j

кальная компонента Bz магнитного поля, ка-5 S /S

жущиеся параметры рассчитывают, исходяh sin sin-i 7

из соотношений:.°5,, Т.,

. к/г i5rtxn

-: titiI Я . - j. л с г п

,lm,t| je-°drrt e-d t((V,n5hbni

о.,

|U UMK7.COS4J ШЬг,У Ь (bz;,,5J ;, . Q-CtS:n- t-lT

chbntl-e - lnuOdrrs

,, Т.,

,lm,t| je-°drrt e-d t((V,n5hbni

о.,

, . Q-CtS:n- t-lT

, . Q-CtS:n- t-lT

chbntl-e - lnuOdrrs

Q(.

bn an(l-4VuV

л

1 г

ь

5a

0 5, vi

- 1 - е - 2- ™ d n .

°2.n Г°п

Л

En

-О- МИ з

m - переменная интегрирования;

Jo(mr) -- функция Бесселя нулевого порядка;

п- 1, 2, 3,... N;

N - число электропроводящих плоскостей - Si, 82Sn, - последовательно залегающих на глубинах б, dn от первой

плоскости (поверхности земли), которыми аппроксимируется горизонтально-слоистый разрез.

Численным экспериментом показано, что двухслойный разрез с непроводящим основанием практически точно аппроксимируется четырьмя и более равномерно распределенными по разрезу плоскостями S одинаковой проводимости при условии г/Н 1, где Н - мощность проводящего пласта. В этой связи любая горизонтально- слоистая среда может быть аппроксимирована соответствующим набором плоскостей и по полю этого набора найдены значения Sri и Нгь т.е. решена обратная задача электрозондирования. Так, численное моделирование показало, что для горизонтально- слоистой среды ординаты субгоризонтальных участков кривых Sr и I т{ соотаетствуют истинным значениям продольной проводимости (с ошибкой до 10%) и глубинам залегания или мощности составных частей разреза с ошибкой от единиц до 20%. При градиентных разрезах ошибка в определении Н может достигать 40-50%, отмечая среднее положение мощного проводящего пласта или разреза. По изгибам кривых оцениваются тип и параметры разреза Чем больше контрастность разреза, тем меньше

0

ошибка определения истинных параметров разреза.

Например, можно рассматривать многослойный разрез, каждый проводящий

слой которого представлен четырьмя или пятью плоскостями S при суммарной мощности каждого пласта, равной Hv- 1 м и суммарной продольной проводимости - S 2 1 OM- Весь разрез аппроксимируется N - 24 плоскостями. Параметры такого разреза достаточно уверенно оцениваются по ординатам субгоризонтальных участков кривых Sn и Нг,.

с-При практической реализации способа

измеряют одну, две или несколько компонент электромагнитного поля.

Измерение определенной компоненты диктуется конкретными природными, техногенными или технико-экономическими условиями, т.е. могут быть такие условия, когда возможно измерение только одной компоненты. Например,в районах Крайнего севера нередко возникает задача оценки

f- теплового состояния грунта (талый или мерзлый) под зданиями и сооружениями, построенными на сваях (свайном поле), существенно ограничивающими размещение рамок по площади и пространству, т.е.

Q нет условий для свободного размещения рамок в каком-либо определенном направлении. Тогда неизбежно размещение рамок так, как позволяют стесненные условия. В этом случае местоположение и ориентация

с- генераторной рамки фиксируется и принимается за начало цилиндрической системы координат, по отношению к ней определяется измеряемая компонента поля и по соответствующим формулам параметры

г, разреза. При этом акцент ставится на измерении одной компоненты, которую возможно измерить в стесненных условиях, двух, трех и более компонент, если нет площадных ограничений, для более детального изус- чения горизонтально-неоднородных сред или для обычных импедансных (относительные измерения)исследований.

Измерением поля на разных временах проводится индукционное зондирование, а

n перемещением установок по профилю наблюдается профилирование. Перемещением лишь приемного контура или обоих контуров относительно центра установки с изменением расстояния от нуля до опредес ленного фиксированного значения осуществляется геометрическое зондирование. Таким образом, способ сочетает в себе элементы индукционного и геометрического зондирования и профилирования, что увегичилает область применения гпогоба при potnennn розничных задач

Формула изобретения Способ геозлектроразпедки методом зондирования становлением поля в ближ ней зоне, п котором возбуждают электро магнитное поле ь земле импульсами тока пропускаемыми через iоператорный контур, измеряют СИГНУЛИ вторичного электро магнитного поли на нескольких временах после выключения каждого импульса тока, определяют зависимости кажущейся продольной проводимости Sr/и кажущейся глубины Нг залегания электропроводящего пласта от времени измерения, по которым судят о строении изучаемою теоэлемриче ского разреза, о т п и ч а ю щ и и с я тем, чго, с целью расширения области применения способа при изучении строения юоэлсктри чесюго разреза на участк.т oi рани юнних размеров измерении проводят пои возб/ж- дении элск ромагнитного поля вертикально оагположенным генераторным гомтуром, а зависимости Srn Mr определяют, исходя из соотношений

/ Ч {.

1)/ - / - - 1

,b:J .и V,

при измерениях вертикальной компоненты П/ маптигного поля, или

-in - w (}/Г (

10 °Ч7 ) ,rf /UP,rr

I JM, уч 4с

Usirftp.etJ ,

при измерениях радиальной компоненты В магнитного поля или

,л fiH .

5л,ЧР1 Ом.) /L( ( ; / ,;лч yd t-,

Hf V ЪП-Ъс, &4il ,

Изобретение относится к технической физике и может быть применено при инженерно-геологических изысканиях и поиско- во-картировочных исследованиях геоэлектрических разрезов Цель изобретения обеспечение возможности изучения строения геоэлектрическою разреза на участках ограниченных размеров Через вертикально расположенный генераторный контур пропускают импульсы тока и в паузах между этим интервалом через 0,01-5 мс после выключения импульса тока в точках наблюдений на расстоянии 0- 10 м от генераторного контура измеряют одну или несколько ком понент электромагнитного поля, определяют зависимость величины кажущейся продольной проводимости и кажущейся глубины залегания электропроводящего пласта от времени измерений затем путем решения прямых задач для горизонтально- слоистой среды синтезируют такой ратрез, для которо о теоретическая зависимость величины указанных кажущихся параметров совпадает с экспериментально полученной зависимостью СП с

„ ММ(2/ «I- ): V7

1 ( I I A. i r,J (; i ,и,)| ) ЛЧ ,i 3 t,

л илТгУчУ/ рГ,

1ри измерениях радияпьнои компоненты Ег напряженности электрического поля или

Ht, (

r 6tr oi./r -iv

U;co,,f) /oV) rMftp,;(v TJ

M (и t,

(

при измерениях азимутальной компоненты Еуз напряженности электрического поля, или

&л- -fbt 4,

67 (I

з ) /L(vn (ь,,ип

при измерениях эзимуалыюй компоненты

магнитною поля,

|Д1-/ 4л 10 I н/м - мат нити, л прониiiatMOCib

At t, t,ti,

t - время измерения сигналов, отсчитываемое от конца импульса тока,

i - текущее значение номера этого измерен in:

Eri , В2|, ВГ|, Q(fl - амплитуда сигна- /юв соответствующих компонент электрическою и магнитного полей при 1-м измерении;

Sn и Hfl - значения кажущихся продольной проводимости и глубины залегания электропроводящего пласта или мощности пласта, вычисляемые по результатам 1-го измерения сигналов;

Мх - амплитуда момента генераторного кочтура;

х - направление момента генераторного контура;

г, ( координаты точки измерения в ципиндрической системе координат, начало которой совмещено с центром генераторного г онтура.