Способ измерения электрического поля в земле Советский патент 1993 года по МПК G01V3/08 

ДРН из грунта 11, другими концами погружены в порции 7. 8 подсоленного грунта. В реализации способа участвуют дополнительный перемещаемый электрод 15 и вспомогательный перемещаемый электрод 16,выводы которых в первом рабочем положении обозначены 17, 18, а во втором рабочем положении 10, 20. Перемещаемые электроды 15, 16 в качестве рабочего раствора имеют грунтовую воду и рассол, соответственно идентичные жидкостям, увлажняющим грунт 11 и порции 7. 8 подсоленного грунта. При выполнении измерений измерительная аппаратура для регистрации разности потенциалов присоединена к выводам 3, 4 с помощью проводов. Один вход измерительной аппаратуры для регистрации разности потенциалов через переключатель может быть подключен поочередно к выводам 3, 4. Другой вход аппаратуры с помощью проводов сообщается с пунктами наблюдений, где они снабжены разъемными соединениями, отвечающими разъемным соединениям выводов 17, 18 (или, что то же, выводам 19, 20). Провода проложены стационарно и свиты бифилярно.

Обозначим: р- , (pi потенциалы грунта 11 в точках наблюдений; ei, ег, еоо, ео - собственные потенциалы контактных электродов 1, 2 и перемещаемых электродов 15, 16; ei1, 62 -диффузионные ЭДС на границах порций 7, 8 подсоленного грунта и вме- щающего грунта 11. В качестве перемещаемых электродов используются неполяризующиеся электроды с рабочим раствором изменяемого состава, например, электроды ТЕРЛИТ.

При проведении измерений по предложенному способу с помощью аппаратуры непрерывно измеряют разность потенциалов U между контактными электродами 1,2, которая равна

U (p2- pi)+ (e2-ei)- e2l-eil)t (1) при этом перемещаемые электроды 15. 16 попеременно располагают в первом и втором рабочих положениях.

В первом рабочем положении электрод 15 располагают на вмещающем грунте 11 в первом пункте наблюдений, электрод 16 располагают, вводя сквозь диэлектрическую трубу 13, на порции б подсоленного грунта в том же пункте и измеряют разности потенциалов Ui, Уз между выводами 17, 3 и 18. 3 соответственно, которые равны; Ui- (ei-eoohei1.(2)

из - (ег-ео).(3)

Во втором рабочем положении элект род 15 располагают на вмещающем грунте 11 во пункте наблюдений элоктпод

16 располагают, вводя сквозь диэлектрическую трубу 14, на порции 8 подсоленного грунта в том же пункте и измеряют разности

потенциалов U2, LU между выводами 19. 4 и 20, 4, которые равны:

U2 (e2-eoohe2 .(4)

IM (е2-ео).(5)

Второе рабочее положение реализуют непосредственно после первого. Пренебрегая разницей времени при реализации первого и второго рабочего положений, из системы (2)-(5) имеем

(e2-ei) (U4-U3),(6)

(e2l-eilHUi-U2-U3+U4),(7)

т.е. по измеренным разностям потенциалов можно судить порознь об эффекте разности собственных потенциалов (e2-ei)

контактных электродов 1, 2 и об эффекте разности диффузионных ЭДС (е2 -ei ) между подсоленным и неподсоленным грунтом в пунктах размещения электродов 1. 2 и 17, 19.

С учетом синхронного измерения согласно выражениям (1)-(5) получим текущее значение разности потенциалов ((pi - (р) между пунктами наблюдений в двух вариантах:

( ф-ф )U+ (Ui-U2),(8)

(2-pi)U+ (U3-U4)+(Ui-U3-U2+U4),

(9)

первый из которых соответствует применению лишь одного перемещаемого электрода 15, при этом учитывая разности () и (еа -ei ) совместно, а второй учитывает упомянутые разности порознь, соответствуя совместному применению двух перемещаемых электродов 15 и 16 с рабочими

растворами существенно различного, как описано,состава.

Первое и второе рабочие положения и соответствующие им измерения периодически повторяют, что позволяет учитывать

изменения во времени разности собственных потенциалов (e2-ei) контактных электродов, в обычных условиях и для современных электродов весьма незначительные, (0,1-10 мкВ/сутки), и разности

диффузионных ЭДС (), относительно изменчивости которой в конкретных условиях что-либо определенное утверждать до проведения измерений нельзя ввиду метеорологической изменчивости гидрогеологических условий и возможного различия мембранной активности грунта в пунктах наблюдения.

Расположение первого перемещаемого электрода 15, поочередно и периодически, на каждом пункте наблюдения на вмещающем грунте 11 и измерение рязности потенциалов между контактным электродом 1 или 2 пункта и первым перемещаемым электродом 15 позволяет по полученным разностям судить о величине и динамике совместно проявляющихся эффектов разности собственных потенциалов контактных электродов 1, 2 и разности диффузионных ЭДС между подсоленным и неподсоленным грунтом в пунктах размещения контактных электродов 1,2 и вносить соответствующую поправку в измеряемую разность потенциалов между контактными электродами 1. 2, что повышает точность измерений квазипостоянного поля.

Установка на каждом пункте наблюдения полой диэлектрической трубы 13 или 14, один конец которой выведен из грунта 11, а другой погружен в подсоленный грунт вблизи контактного электрода 1 или 2 и расположение второго перемещаемого электрода 16 поочередно и периодически на каждом пункте наблюдения на подсоленном грунте путем введения сквозь диэлектрическую трубу 13 или 14 и измерение разностей потенциалов между контактным электродом 1 или 2 пункта и вторым перемещаемым электродом 16, позволяет порознь судить о величине и динамике эффекта разности собственных потенциалов контактных электродов 1. 2 и эффекта разности диффузионных ЭДС в пунктах размещения контактных электродов 1,2с последующим раздельным учетом этих эффектов, изменение которых во времени происходит по различным законам вследствие различия вызывающих изменения причин, что позволяет с большей точностью оценить их суммарное изменение во времени, тем самым повышая точность измерений.

Использование в качестве перемещаемых электродов неполяризующихся электродов с рабочим раствором переменного состава и выбор в качестве рабочего раствора первого перемещаемого электрода 15 грунтовой воды, а в качестве рабочего раствора второго перемещаемого электрода 16 рассола, идентичного рассолу в подсоленном грунте, обуславливает быструю стабилизацию и увеличивает воспроизводимость потенциалов перемещаемых электродов 15, 16 относительно места установки, что также увеличивает точность измерений.

Стационарная и совместная прокладка проводов от измерительной аппаратуры к основному контактному электроду 1, 2 и к гнезду подключения перемещаемых электродов 15, 16 на каждом пункте наблюдения повышает помехозащищенность измерений, связанных с перемещаемыми электродами 15, 16, что также увеличивает точность измерений.

5Способ реализуют следующим образом.

Исходя из цели измерения выбирают пункты расположения контактных электродов 1, 2 в грунте 11. В каждом пункте в грунте 11 в лунку устанавливают диэлектри0 ческий сосуд 9, 10, нижняя часть которого заполнена подсоленным грунтом, в котором установлен контактный электрод 1/2. На каждом пункте на поверхность подсоленного грунта устанавливают полую диэлектри5 ческую трубу 13, 14, нижний конец которой погружен в подсоленный грунт, а верхний возвышается над исходным уровнем грунта 11. Внешнюю от диэлектрической трубы 13, 14 часть лунки засыпают грунтом с места

0 установки для осуществления электролитического контакта подсоленного грунта в сосуде и вмещающего грунта 11. Устанавливают измерительную аппаратуру, стационарно и совместно прокладывают

5 провода от измерительной аппаратуры к основному контактному электроду 1, 2 и к гнезду подключения перемещаемых электродов 15,16 на каждом пункте наблюдения. Подготавливают перемещаемые электроды

0 15,16, заливая в первый в качестве рабочего электролита профильтрованную грунтовую воду, а во второй - рассол, идентичный увлажняющему подсоленный грунт; помещают перемещаемые электроды 15, 16 в их

5 рабочие растворы до стабилизации потенциала между внутренним солевым ключом электрода 15,16 и его рабочим раствором; в дальнейшем хранят перемещаемые электроды 15, 16 в их рабочих растворах, Присту0 пают к непрерывной регистрации разности потенциалов U между контактными электродами 1, 2 на пунктах наблюдения. Перемещаемые электроды располагают в первом рабочем положении и измеряют, как описа5 но выше, разности потенциалов DI и Уз между первым и вторым перемещаемыми электродами 15,16 с одной стороны и основным контактным электродом 1 пункта с другой. Затем перемещаемые электроды 15, 16

0 располагают во втором рабочем положении и измеряют, как описано выше, разности потенциалов 1)2 и 1)4. При наличии более двух пунктов наблюдения продолжают аналогично проводить наблюдения в третьем

6 четвертом и т.д. рабочих положениях перемещаемых электродов 15,16. При необходимости проводят повторные измерения и приводят все измерения цикла к общему времени наблюдения. По формулам (8) или (9)определяют разности(pi- 1)и т.д. на момент общего времени наблюдения

Периодически повторяют циклы измерений, определяя для каждого цикла по формулам (6), (7), значения (ej-ei) и () и т.д. и составляя ряды изменений каждого из этих значений во времени. Затем путем интерполяции и экстраполяции полученных рядов определяют значения () и (ед1- ei ), а также их разности для необходимых моментов времени, в соответствии с целью измерений и по формулам (8) или (9) и синхронно полученным значениям U определяют искомые разности ( (рг ) и т.д. на те же моменты времени.

Формула изобретения 1. Способ измерения электрического поля в земле, при котором измеряют разность потенциалов U между контактными электродами в точках наблюдения, отличающийся тем. что, с целью повышения точности способа, помещают каждый контактный электрод в нижнюю часть отдельно го диэлектрического сосуда, открытого сверху и заполненного грунтом, извлеченным в каждой точке наблюдений, сосуды в точках наблюдения устанавливают на глубину, превышающую их высоту, нижнюю часть грунта в каждом сосуде подсаливают и дополнительно измеряют разности потенциалов Ui и L/2 между каждым из контактных электродов и дополнительным электродом, который поочередно устанавливают в каждой точке наблюдений у диэлектрического сосуда, а о разности потенциалов(да - р }

электрического поля в земле между точками наблюдений судят исходя из соотношения

( HJ+Ui-l/2.

2. Способ по п. 1,отличающийся

тем, что, с целью исключения погрешностей, обусловленных изменением разности (в2 ei) собственных потенциалов контактных электродов и разности (ef2-e i) диффузионных ЭДС на границах подсоленного и вмещающего грунта в каждом из диэлектрических сосудов за время перемещения дополнительного электрода из одной точки наблюдения в другую, дополнительно

устанавливают в каждый диэлектрический сосуд полую диэлектрическую трубу, один конец которой выводят из грунта, а другой погружают в подсоленный грунт вблизи контактного электрода, при измерениях поочередно устанавливают в нижнюю часть каждой диэлектрической трубы вспомогательный электрод, дополнительно измеряют разности потенциалов l/з и 1/4 между каждым из контактных электродов и вспомогательным электродом, рассчитывают значения () и (е2 -ei ) исходя из соотношений

62-61 1/4-113,

e2l-eil l/i-U2-l/3+U4,

и полученными величинами корректируют результаты измерений разности потенциалов электрического поля между точками наблюдений.

12

15

П

Использование: в электроразведке при режимных наблюдениях, в том числе в гидрогеологии, экологии и для наблюдения предвестников землетрясений. Сущность изобретения: в выбранных пунктах в грунте размещают контактные электроды, в каждом пункте в открытом сверху диэлектрическом сосуде, засыпанном грунтом. Нижнюю часть грунта в сосудах подсаливают и электроды располагают в подсоленной части грунта. Над каждым сосудом устанавливают Изобретение относится к электроразведке, в частности к способам измерения квазипостоянного электрического поля в Земле и может быть использовано при режимных наблюдениях, в том числе в гидрогеологии, экологии и для наблюдений предвестников землетрясений. Целью изобретения является повышение точности способа. На чертеже показана принципиальная схема реализации предлагаемого способа полую диэлектрическую трубу, один конец которой выведен из грунта, а другой погружен в подсоленный грунт. Измеряют разность потенциалов между контактными электродами на каждом пункте. Затем располагают поочередно и периодически дополнительный перемещаемый электрод на грунте, а вспомогательный перемещаемый электрод - на подсоленном грунте, вводя через трубу, при этом измеряют разности потенциалов между контактным электродом и дополнительным, а затем вспомогательным перемещаемыми электродами. По полученным разностям судят о величине электрического поля, а также о разности собственных потенциалов и разности диффузионных ЭДС между подсоленным и вмещающим грунтом в пунктах размещения. Рабочий раствор дополнительного перемещаемого электрода идентичен грунтовой воде, а вспомогательного перемещаемого электрода - рассолу в подсоленном грунте. Провод, соединяющий измерительную аппаратуру и перемещаемые электроды, прокладывают стационарно, совместно с проводом контактного электрода каждого пункта. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. Как показано на чертеже, контактные электроды 1,2. снабженные выводами 3, 4 и имеющие чувствительные части 5,6, установлены чувствительными частями в порциях 7, 8 подсоленного грунта, в свою очередь помещенных в диэлектрические сосуды 9, 10 и частично заполняющие эти сосуды 9. 10. Сосуды 9.10 размещены в пунктах измерений во вмещающем грунте 11. под поверхностью 12 и присыпаны вмещающим грунтом 11. Полые диэлектрические трубы 13, 14, один конец каждой из югорых вывесл С 00 го Јь о Сл