Способ площадной геоэлектрической разведки и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01V3/08 

Изобретение относится к способам геоэлектрической разведки с естественными (магнитотеллурическими) и искусственными электромагнитными полями Изобретение предназначено для площадных исследований при поисках и разведке нефтегазовых месторождений

Известен способ площадной геоэлектрической разведки, называемый зондирование становлением поля с закрепленным источником, при котором на рядовых пунктах наблюдения измеряют и регулируют ис- кусственное электромагнитное попе, создаваемое на площади исследования закропленным источником, и находят характеристики связи поля на рядовых пунктах с током в источнике, по которым определяют параметры геоэлектрического разреза на площади исследования.

Недостатком способа является невысокая производительность разведки, которая обусловлена высоким уровнем помех. Для увеличения помехоустойчивости измеряют и накапливают большое количество полезных сигналов, что увеличивает продолжительность измерений на рядовых пунктах наблюдения.

Известен также способ площадной геоэлектрической разведки и устройство для его осуществления, при котором на рядовых и базисном пунктах наблюдения синхронно измеряютмагнитотеллургическое полей искусственное электромагнитное поле, создаваемое закрепленным источником, и находят характеристики связи полей между базисным и рядовыми пунктами, по которым определяют параметры геоэлектрического разреза на площади исследования, причем на базисном пункте результаты измерения обрабатывают в реальном времени и вырабатывают команды управления процессом измерения на рядовых пунктах. Команды управления передают по радиоканалу на рядовые пункты, где используют для управления процессом измерения. При обработке результатов измерения находят характеристики связи магнитотеллурического поля и характеристики связи искусственного поля между рядовыми и базисными пунктами, по которым определяют параметры геоэлектрического разреза на площади исследования.

Характеристики связи магнитотеллурического поля используют при измерении ис- кусственного поля для ослабления компенсационным способом магнитотеллурического поля. Устройство для осуществления данного способа содержит источник поля, контрольно-измерительную лабораторию и несколько автономных измерителей. Контрольно-измерительную лабораторию соединяют с автономным измерителем базисного пункта кабельной связи, а с осталь- ными автономными измерителями каналами радиосвязи. В источник поля входят задающий генератор и последовательно включенные электростанции, преобразователь тока и генераторный диполь, причем выход задающего генератора подключен к управляющему входу преобразователя тока. В контрольно-измерительную лабораторию входят электронная вычислительная машина и подключенные к машине через

блок адаптеров радиостанция, кабельный приемник и магнитный ленточный накопитель, причем к входу кабельного приемника подключена кабельная линия связи, соединяющзп лабораторию и автономный измеритель базисного пункта. В автономный измеритель входят несколько датчиков поля и подключенных к датчикам усилителей, последовательно включенные коммутатор ка0 налов, аналого-цифровой преобразователь и управляющий процессор, а также входят магнитный ленточный накопитель, кабельный передатчик, кабельная линия связи, радиоприемник, детектор радиокоманд.

5 Выходы усилителей подключены к входам коммутатора каналов, два выхода управляющего процессора подключены к входам магнитного ленточного накопителя и кабельного передатчика, третий выход управ0 ляющего процессора подключен к управляющим входам усилителей, коммутаторов каналов аналого-цифрового преобразователя, выход радиоприемника подключен к входу детектора радиоко5 манд,выход которого подключен к второму входу управляющего процессора, а выход кабельного передатчика в автономном измерителе базисного пункта подключен через кабельную линию связи к входу

0 кабельного приемника контрольно-измерительной лаборатории.

Недостатками данного способа геоэлектрической разведки и устройства для его осуществления являются малая точность и

5 низкая производительность разведки, Недостаток связан с тем, что команды управления передают с базисного на рядовые пункты по радиоканалу, имеющему недостаточную помехоустойчивость и малую даль0 ность действия. На практике основным видом ошибки при приеме команд управления является пропуск команды, вызванный нарушением связи из-за работы мощных сторонних радиостанций. Вероятность

5 ошибок достигает в некоторых случаях 0,1- 0,2. Причем ошибка обнаруживается только при обработке данных после окончания измерения. Это приводит к необходимости повторных измерений, что соответственно

0 снижает производительность разведки. Малая дальность передачи команд управления по радиоканалу приводит к тому, что на типовой площади исследования, например 50 км х 50 км, вместо одного базисного пункта

5 приходится использовать 10-20 базисных пунктов и связывать их совместными измерениями. При этом снижается производительность и точность разведки. Производительность снижается за счет ограничения количества используемых автономных измерителей, увеличения объема работ на базисных пунктах, увеличения продолжительности измерений для поддержания точности. Точность снижается из-за ряда факторов. Во-первых, из -за накопле- ния погрешности о сети базисных пунктов, во-вторых, из-за уменьшения помехоустойчивости определения характеристик связи магнитотеллурического поля при малых расстояниях между базисным и рядовым пунк- тами, в-третьих, из-за уменьшения времени измерения искусственного поля на отдельных базисных пунктах, что снижает точность компенсации магнитотеллурического поля при измерении искусственного поля. Например, при потенциальной погрешности компенсации 1-2%. практическая погрешность из-за ограниченности времени измерения составляет 10-20%, что приводит к необходимости борьбы с оста- точной помехой увеличивать продолжительность измерения на рядовых пунктах.

Цель изобретения - увеличение точности и производительности площадной геоэлектрической разведки.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства в целом; на фиг. 2 - структурная схема источника поля предлагаемого устройства: на фиг. 3 - структурная схема автономного измерителя предлагаемого устройства; на фиг. 4 - диаграмма управляющих сигналов и команд.

Устройство содержит источник 1 поля, контрольно-измерительную лабораторию 2, несколько автономных измерителей 3, ка- бельную линию 4 связи, радиоканал 5. Один из автономных измерителей 3 соединен с контрольно-измерительной лабораторией 2 кабельной линией 4 связи, а контрольно-измерительная лаборатория 2 соединена с ис- точником 1 поля радиоканалом 5. Количество автономных измерителей 3 и расстояние между ними и контрольно-измерительной лабораторией 2 не ограничивается.

Как показано на фиг. 2, источник поля 1 содержит задающий генератор б, электростанцию 7, преобразователь 8 тока, генераторный диполь 9, радиоприемник 10. детектор 11 радиокоманд, трансформер 12. Выход задающего генератора б соединен с первым входом трансформера 12, ко второму входу которого подключен детектор 11 радиокоманд, а выход трансформера 12 соединен с первым входом преобразователя 8 тока, второй вход которого соединен с электростанцией 7. а выход соединен с генераторным диполем 9. Вход детектора 11 радиокоманд соединен с выходом радиоприемника 10.

Автономный измеритель 3 содержит несколько датчиков 13.1-13.п поля, усилители 14.1-14.п. коммутатор 15 каналов, аналого- цифровой преобразователь 16, управляющий процессор 17, магнитный ленточный накопитель 18, кабельный передатчик 19, кабельную линию 20 связи, импульсный ослабляющий фильтр 21, полосовой фильтр 22, детектор 23 полевых команд. Датчики 13.1-13.п подключены к усилителям 14,1- 4.п, выходы которых соединены с коммутатором 15 каналов, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем 16. выход которого соединен с первым входом управляющего процессора 17 и импульсным ослабляющим фильтром 21. Первый выход управляющего процессора 17 соединен с усилителями 14.1-14.п, второй выход соединен с магнитным ленточным накопителем

18,а третий выход управляющего процессора 17 соединен с кабельным передатчиком

19.Выход кабельного передатчика 19 соединен с кабельной линией 20 связи. Второй вход управляющего процессора 17 соединен с выходом детектора 23 полевых команд, вход которого соединен с выходом полосового фильтра 22, выход которого соединен с импульсным ослабляющим фильтром 21,

Как показано на фиг, 4, для управления работой предложенного устройства используются сигналы 24-26 и команда 27.

В качестве радиоприемника 10 в источнике 1 тока используют УКВ-радиостанцию типа 5Р21С-3 с высоко поднятой антенной типа волновой канал, имеющую острую направленность приема.

Детектор 11 радиокоманд выделяет команды из сигналов, поступающих с радиоприемника 10, декодирует команды и вводит их в трансформер 12,

Трансформер 12 источника 1 тока представляет собой устройство, управляющее трансформацией радиокоманды в команду искусственного поля. До поступления радиокоманды трансформер 12 передает управляющие сигналы с задающего генератора 6 на преобразователь тока 8. После поступления радиокоманды трансформер 12 прерывает передачу управляющих сигналов с задающего генератора 6, вырабатывает и подает на преобразователь 8 тока собственную последовательность управляющих сигналов, а затем снова передаетуправляющие сигналы с задающего генератора 6.

Трансформер 12 выполнен в виде программируемого микропроцессорного устройства, вырабатывающего последовательность управляющих сигналов 24-26, в зависимости от кода принятой команды

27.Положим,например, что команда 27 искусственного поля представляет собой последовательность импульсов, в которой количество импульсов соответствует коду команды 27 и что ток преобразуется мостовым шеститиристорным преобразователем 8. Тогда управляющие сигналы 24-26 и команда 27 искусственного поля имеют вид приведенных на фиг. 4. Частоту импульсов в команде 27 выбирают в диапазоне 0,1-5 Гц, в котором интенсивность помех минимальна.

Датчики поля 13.1-13.п, усилители 14.1-14.п, коммутатор 15 каналов, аналого- цифровой преобразователь 16, управляющий процессор 17, магнитный ленточный накопитель 10, кабельный передатчик 19 и кабельная линия 20 связи по своему построению и принципу действия идентичны соответствующим узлам в автономном измерителе 3, дополнительно содержит импульсный ослабляющий фильтр 21, полосовой фильтр 22 и детектор 23 полевых команд.

Импульсный ослабляющий фильтр 21, полосовой фильтр 22 и детектор 23 полевых команд выполнены в виде программируемых микропроцессорных устройств. Импульсный ослабляющий фильтр 21 построен по принципу дисперсного импульсного фильтра и ослабляет импульсные помехи, имеющие длительность менее 20 мс и скважность более 10. Полосовой фильтр 22 построен на основе сглаживающих фильтров, второго порядка с конечной импульсной характеристикой. Попосовой фильтр 22 выделяет о сигнале полосу частот 0,1-5 Гц, в которой интенсивность помех минимальна. Детектор 23 полевых команд осуществляет амплитудную и частотную дискриминацию и счет импульсов в команде. Детектор 23 полевых команд вводит код команды, соответствующий количеству импульсов, в управляющий процессор 17 автономного измерителя 3.

Разведку по предлагаемому способу осуществляют следующим образом.

На основании данных о геоэлектрическом разрезе выбирают местоположение источника 1 поля. Примерно в середине исследуемой площади располагают базисный пункт, на котором устанавливают и соединяют кабельной линией 4 связи один автономныйизмеритель3иконтрольно-измерительную лабораторию 2. Устанавливают радиосвязь между контрольно-измерительной лабораторией 2 и источником поля 1, располагая между ними при необходимости ретранслятор. Затем на нескольких рядовых пунктах по краям и в

центре исследуемой площади проводят пробные измерения искусственного поля п диапазоне 0,1-5 Гц.

Контрольно-измерительная лаборатория 2 выполнена по стандартной схеме и состоит из электронной вычислительной машины и подключенных к ней через блок адаптеров радиостанции, кабельного приемника и магнитного ленточного накопите0 ля (не показан).

По результатам измерений оценивают уровень искусственного поля в этом диапазоне частот для всех рядовых пунктов, выбирают частоту импульсов в команде 27

5 искусственного поля (например, 0,5 Гц) и для каждого рядового пункта устанавливают порог магнитотеллурического поля, при превышении которого необходимо повторять передачу команд управления.

0 Затем остальными автономными измерителями 3 измеряют поля на рядовых пунктах синхронно с измерением на базисном пункте. Результаты измерения на базисном пункте обрабатывают в реальном времени и

5 вырабатывают команды управления, команды кодируют и передают по радиоканалу 5 на источник 1 поля. Источник 1 поля прерывает возбуждение измеряемого искусственного поля, ретранслирует команду

0 управления в виде последовательности импульсов искусственного поля, в которой количество импульсов соответствует коду команды управления, а затем снова продолжает создавать измеряемое искусственное

5 поле. При измерении магнитотеллурического поля источник 1 поля только ретранслирует команды управления.

Возбуждение искусственного поля и измерение магнитотеллурического и искусст0 венного полей осуществляют следующим образом,

Электростанция 7 источника 1 поля вырабатывает постоянный ток, преобразователь 8 тока преобразует постоянный ток о

5 последовательность квазипрямоугольных импульсов тока в генераторном диполе 9, которые создают соответствующие импульсы искусственного поля на площади исследования. Период импульсов задает

0 задающий генератор 6, который вырабатывает сигналы, управляющие преобразователем 8 тока.

Магнитотеллурические и искусственные поля измеряют раздельно DO времени.

5 Датчики поля 13.1-13,п автономного измерителя 3 преобразуют компоненты поля в аналоговые электрические сигналы, которые усиливают усилителями 14.1-14.пи затем коммутатором 15 каналов поочередно подают на аналого-цифровой преобразователь

16 С аналого-цифрового преобразователя 16 коды сигналов поступают п управляющий процессор 17 и на импульсный ослабляющий фильтр 21. Фильтр 21 ослабляет импульсные помехи в сигнале, длительность которых меньше 20 мс. Затем полосовой фильтр 22 ограничивает спектр сигнала в диапазоне частот 0,1-5 Гц. После полосового фильтра 22 сигнал поступает на детектор 23 полевых команд, который выделяет из сигнала команду, определяет количество импульсов в команде и вводит код команды в управляющий процессор 17. Управляющий процессор 17 обращается к соответствующей подпрограмме, по которой производит дальнейшее измерение поля: выбирает измерительные каналы, устанавливает частотный диапазон измерения и частоты коммутации и кодирования, задает время измерения, организует запись данных на магнитную ленту в магнитном ленточном накопителе 18 и передачу данных через кабельный передатчик 19 по кабельной линии 4 связи на контрольно-измерительную лабораторию 2 Кроме того, управляющий процессор 17 передает на лабораторию 2 данные о результатах выделения команд управления При ошибке в команде или при превышении интенсивности магнитотеллурического поля в диапазоне частот 0,1-5 Гц порога, установленного для одного из рядовых пунктов, на котором проводят в данное время измерение, лаборатория 2 повторяет передачу команды управления.

В промежутках между измерениями лаборатория 2 обрабатывает данные, записанные на рядовых пунктах. Данные считывают с магнитных лент с помощью магнитного ленточного накопителя лаборатории 2 и через блок адаптеров вводят в вычислительную машину. При этом результаты измерения и характеристики связи магнитотеллурического поля используют для ослабления компенсационным способом магнитотеллурического поля в данных искусственного поля.

Формула изобретения 1. Способ площадной геоэлектрической разведки, при котором на базисном и рядовых пунктах наблюдения синхронно измеряют магнитотеллурическое поле и искусственное электромагнитное поле, создаваемое закрепленным источником,и находят характеристики связи полей между базисным и рядовыми пунктами, по которым определяют параметры геоэлектрического разреза на площади исследования, причем на базисном пункте результаты измерения обрабатывают в реальном времени и вырабатывают команды управпения процессом измерения на рядовых пунктах, о т- личающийся тем, что, с целью увеличения точности и производительности разведки, измерения проводят при передаче команд управления по радиоканалу с базисного пункта на источник поля, а источником поля ретранслируют команды на рядовые и

0 базисные пункты в виде посылок импульсов искусственного поля, анализируют на базисном пункте принятую команду и уровень магнитотеллурического поля в момент приема этой команды и при наличии ошибки в

5 принятой команде или превышении уровня магнитотеллурического поля установленного порога передачу и ретрансляцию команды повторяют.

2. Устройство для площадной геоэлект0 рической разведки, содержащее источник поля, состоящий из задающего генератора и последовательно включенных электростанции, преобразователя тока и генераторного диполя, контрольно-измерительную

5 лабораторию, состоящую из электронной вычислительной машины и подключенных к ней через блок адаптеров радиостанции, кабельного приемника и магнитного ленточного накопителя, несколько автономных

0 измерителей, в каждый из которых входят несколько датчиков поля и подключенных к датчикам усилителей, последовательно включенные коммутатор каналов, аналого- цифровой преобразователь и управляющий

5 процессор, а также магнитный ленточный накопитель и кабельный передатчик, причем выходы усилителей подключены к входам коммутатора каналов, два выхода управляющего процессора подключены к

0 входам магнитного ленточного накопителя и кабельного передатчика, третий выход управляющего процессора подключен к управляющим входам усилителей, коммутатору каналов и аналого-цифровому

5 преобразователю, а выход кабельного передатчика одного из автономных измерителей подключен через кабельную линию связи к входу кабельного приемника контрольно- измерительной лаборатории, отличаю0 щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности и производительности разведки, в источник поля дополнительно введены радиоприемник, детектор радиокоманд и трансформер, причем выход радиоприемни5 ка подключен к входу детектора радиокоманд, выход детектора радиокоманд подключен к первому входу трансформера, выход задающего генератора подключен к второму входу трансформера, выход которого подключен к управляющему входу преобразовэтеля тока, а каждый автономный измеритель дополнительно снабжен последо- вательно включенными импульсным ослабляющим фильтром, полосовым фильтвход импульсного ослабляющего фильтра подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, а выход детектора полевых команд подключен к второму входу уп

Использование1 в способах геоэлектрической разведки с естественными и искусст- венными электромагнитными полями, предназначено для площадных исследований при поисках и разведке нефтегазовых месторождений. Сущность изобретения: на базисном и рядовых пунктах наблюдения синхронно измеряют магнитотеллуриче- ское поле и искусственное электромагнитное поле, создаваемое закрепленным источником, и находят характеристики связи полей между базисным и рядовыми пунктами, по которым определяют параметры геоэлектрического разреза на площади исследования, причем на базисном пункте результаты измерения обрабатывают в реальном времени и вырабатывают команды управления процессом измерения на ря- довых пунктах. Команды управления передают по радиоканалу с базисного пункта на источник поля, и источником поля ретранслируют команды на рядовые и базисный пункты в виде посылок импульсов искусственного поля, причем если на базисном пункте ретранслированную команду принимают с ошибкой или уровень магнито- теллурического поля превышает установленный порог, то передачу и ретрансляцию команды повторяют. Цель достигается также тем, что для осуществления данного способа разведки используют устройство, содержащее источник поля, в который входят задающий генератор и последовательно включенные электростанция, преобразователь тока и генераторный диполь, а также содержащее контрольно-измерительную лабораторию, в которую входят электронная вычислительная машина и подключенные к машине через блок адаптеров радиостанция, кабельный приемник и магнитный ленточный накопитель, а также содержащее несколько автономных измерителей. 1 з.п ф-лы, 4 ил. (Л С х| сл ел к со ю

ром и детектором полевых команд, причем 5 равляющего процессора.

mJ

. .1 д

Ч

фиг 2

фиг.Ц