Способ геоэлектроразведки Советский патент 1993 года по МПК G01V3/08 

Изобретение относится к геоэлектроразведке и предназначено для использования при картировании по электропроводности массивов горных пород.

Цель изобретения - расширение диапазона значений отношения поперечного раз- мера аномального тела к расстоянию до верхней кромки тела, при которых возможно однозначное определение поперечного размера тела.

Поставленная цель достигается тем, что измерения производят только в одной точке, а источник магнитного поля движется. Это может быть реализовано, например, путем транспортировки на летательном аппарате рамки с током, создающей вертикальный магнитный момент, а измерительный прибор устанавливается в точке максимума аномального поля.

Использование движущегося источника при неподвижном регистрирующем приборе позволяет измерить амплитуду отдельной пространственной гармоники магнитного поля. Действительно, если неподвижный источник создает поле

ьЦ,гЯ-йе-1а в1 «1,,

ел

емю

то при его движении вдоль оси у со скоростью v в неподвижной точке наблюдения магнитное поле равно

Wl-ie- &rtx.zK fVi,

что можно представить в виде суперпозиции временных гармоник

со

В(.tb(/2) )3со6ы(х.ехр(мы1

-00

где В„) Br/V и у (а - ftfc)/V

Таким образом, выделяя из полученной временной зависимости B(t) с помощью Фурье-преобразования гармонику Ви, можно определить величину пространственной гармоники В.. .

О

со

Ч)

00

В предлагаемом способе зондирования магнитное поле должно быть максимально неоднородным, поэтому источник должен перемещаться в исследуемой зоне на минимально возможной высоте. Другим требованием является постоянство глубины проникновения поля, т.е. величина «У должна сохраняться npw различных значениях)/.

Поскольку величина скин-слоя должна. быть больше глубины залегания аномального тела, то и значение ft) не должно превышать величины 2/h22 fi0 о (to 4я гн/м, а - электропроводность, h2 - нижняя кромка аномального тела). Скорость движения источника должна быть постоянной и составлять не менее несколько десятков метров в секунду (30-50 м/с). С учетом сформулированных выше требований процедура зондирования должна осуществляться следующим образом. Источник транспортируется со скоростью v перпендикулярно большей оси аномалии, причем начальный и конечный пункты транспортировки должны быть удалены настолько, что- бы при нахождении в них источника магнитного поля в точке измерения была бы меньше предела чувствительности измерительного прибора. Для получения значения Вшпри различных у необходимо сделать соответствующее количество пролетов с различной частотой поля в источнике , По полученным магнитограммам с помощью Фурье-анализа следует найти для каждой компоненты поля соответствующий ей Фурье-образ В& после чего по формуле В„й Вм- , где вЈЛ- «-компонента нормального поля, находится аномальная часть а -компоненты магнитного поля. В предлагаемом способе регистрируется вертикальная компонента Bz и компонента поля, перпендикулярная большей оси аномалии Ву. Вычисляя модуль отношения Ду Вл./ВщН, можно построить график I /8 I.

Для интерпретации экспериментальных результатов следует задаться геометрической моделью аномального тела. Ниже в качестве примера будет рассмотрен для простоты двумерный случай, когда аномальное тело имеет прямоугольное сечение, а источник - вертикальный магнитный момент. Для этой модели

° exp(-N,oa.) Jdx Ii--ГТ;---- J

Qn (ЧоМ

о,.-

мг

ГуН1

о N ,«Ј 4-N,o2

(U0M °°

VH

Ч. ..г f(2

Г°т t evp

(

).

Мог4 w W-cor

Н,

N««r + yJ0-iw|Ue6nH

5, №

Здесь М - магнитный момент источника, Н - высота источника над поверхностью Земли, оь - электропроводность вмещающей среды.

5Величины аномального поля рассчитываются по следующим формулам:

a tiiu.MUt1 T S.N.,,

6uu-- Г- dx, НМГЛГ (, JQ v i J0 ,O N„,«N,04

a g|uaMt f. v.1 e«p(-Mm1

BQZ 7iV 1)х 1г1а 1ГТТГ Й Т -(,i,

«V J J (0 N,(iL-tN,01

ае sinb.(ij2otij

Зад - }i

F .(N««M,.J -Н,(м.,Н„гП/,. - e Le e (ii),

..-Ь/Н,

H,.b1fH,Ml-b2|H).;u| j0(6a-Gni)

20

где - электропроводность аномального тела.

Значения hi и ha предполагаются изве5 стными, в частности, они могут быть получены из результатов частотного зондирования проведенного в центре аномалии. Следует заметить, что отношение /3 не зависит от А К2 и слабо зависит от величины hi и П2,

0 поэтому при их определении можно ограничиться точностью до 100%, при этом ошибка в определении не превышает 25-30%л, что вполне достаточно для экспресс-анализа. С помощью приведенных формул для

5 в и в строится семейство кривых I/3I для различных значений Ь. Задача интерпретатора состоит в том, чтобы в семействе рассчитанных кривых найти такую, которая бы достаточно точно совпадала с эксперимен® тальной кривой.

Изобреуение проиллюстрируем следующим примером. Рассмотрим двумерное аномальное тело прямоугольного сечения, находящееся в среде с электро про води о стью oh 10 сим/м. Верхняя кромка тела находится на глубине 100 м, нижняя на глубине 200 м. На высоте 50 м от поверхности Земли горизонтально перемещается со скоростью 30 м/с рамка с переменным током О (частота иь Ю с 1), создающая вертикальный магнитный момент, равный b 104 а м2. Аномальная составляющая магнитного поля по порядку величины равна 0,1 нтл. Зз висимость для поперечных размеров тела 100 м, 200 м, 400 м представлена на чертеже.

По сравнению с базовым объектом в предлагаемом способе нет ограничений на

отношение поперечного размера тела к расстоянию до его верхней кромки.

Формула изобретения Способ геоэлектроразведки, при котором создают в исследуемой среде неоднородное гармонически изменяющееся во времени магнитное поле, осуществляют измерения компонент магнитного поля, о т- лим ающийся тем, что, с целью расширения области применения путем увеличения диапазона определяемых значений отношения поперечного размера вытянутого аномально электропроводного тела к расстоянию до верхней кромки, создают

магнитное попе в исследуемой среде тем, что перемещают прямолинейно с постоянной скоростью источник магнитного поля поперек большой оси аномалии, а измерения осуществляют в фиксированной точке, соответствующей максимальному значению величины аномального магнитного поля, при этом измеряют вертикальную компоненту магнитного поля и горизонтальную компоненту магнитного поля, перпендикулярную большой оси аномалии, судят о величине поперечного размера аномального тела по модулю отношения спектральных амплитуд горизонтальной и вертикальной компонент магнитного поля.

Использование: в области геоэлектроразведки. Сущность изобретения: для определения поперечного размера аномального тела используется движущийся источник магнитного поля, что позволяет измерить отклик аномального магнитного поля на отдельной пространственной гармонике. Для интерпретации используют отношение спектральных амплитуд компонент аномального поля: компоненты, перпендикулярной большей оси неоднородности, к вертикальной компоненте аномального магнитного поля. 1 ил.