Способ геоэлектроразведки Советский патент 1981 года по МПК G01V3/02 

(54) СПОСОБГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

1

Изобретение относится к технической фиэ.ике и может быть применено при измерениях вызванной поляризации (ВП) в геоэлектроразведке.

По основному авт.св. № 627428 известен способ геоэлектроразведки для измерения ВП, заключающийся в том, что электромагнитное поле в Земле возбуждают токами двух основных кратных и когерентных частот,принимают в,точках измерения сигналы и измеряют разность времен запаздывания сигналов двух частот, по .которой судят о поляризуемости среды 1J. .

Данный способ является самым эффективным и широко применяется при проведении электроразведочных работ, когда поле в Земле возбуждается заземленными источниками (электрический диполь, заземленный кабель) и параметр ВП определяется по измерениям электрического поля с помощью заземленных приемных линий (диполей).

Недостатком известного способа является невозможность его непосредственного использования параметра ВП по измерениям магнитных полей.

Цель изобретения - определение параметра ВП по измерениям магнитных

полей, увеличение информационной способности и глубинности исследований.

Для достижения цели возбуждают электромагнитное поле в Земле токагда двух дополнительных частот, соотношение которых равно соотношению основных частот, и измеряют разность (сумму) разностей времен запаздагвания электромагнитных колебаний соответ0ствующих пар частот, по которой судят о поляризации-иззчаемых геоэлектрических разрезов....

На фиг.1 изображена структурная

5 схема устройства, реализующего предлагаемый способ, вариант; на фиг.2то же, другой вариант.

Устройство СФИГ.1) содержит входные клем1 ы 1, два перестраиваемых

0 избирательных усилителя 2 и 3 рабочих частот с переключателями 4 и 5 рабочих пар частот, два импульсных формирователя 6 и 7, формирователь 8 временных интервалов, схему И 9,

5 генератор 10 образцовых ямпульсор, счетчик 11 результата; блок 12 управления. Устройство, изображенное на фиг.2, содержит все указанные выше блоки, обозначенные теми же но-,

0 мерами, а также дополнительно ключи ,13, делитель 14 частоты, ключи 15 и 16 на два положения. Сущность способа заключается в следующем. Вначале электромагнитное поле в Земле возбуждается токами двух основных кратных и когерентных частот C«J и и)., nu) с помощью заземленно источника и измеряется поле в ближн зоне. Если представить возбуждающие no ки в виде inoJt и lj ilo-sin . .-o-s то выражение для принимаеколх из Зем ли сигналов в точке приема может бы представлено в виде .(шД ЧинA,, A-sin ы . -A.sin«u)Ji + т-о (j Д® вп инд1 и индг - соответстве но фазовые углы, обусловленные поля ризуемостью (вп) и проводимостью (и дукционные) среды, для сигналов дву частот. Время записывания сигналов U.и равно соответственно ИНА2 Чеп Ч инА-1 Чвп Для получения разности времен запаздывания из сигналов U и Uj формируют последовательности импульсов, жестко связанные по фазе с исходными сигналами. Наиболее просто формируют ся импудьси в момент перехода синусо идальных через Нуль от отрицательных к положительным значениям или от положительных к отрицательным, или те и другие вместе. В этом случае разность времен запаздывания представляется как временной интервал между импульсом последовательности одной частоты и ближайшим по времени к нему ИМПУЛЬСОМ последовательности другой-частоты. Для увеличения точности может быть сфо эмирована такая же пос ледовательность Д1 по моментам перехода через нуль сигналов в другую сторону ( от положительных к отрицательным ) . В этом случае импульсы А t будут следовать с удвоенной час тотой, т.е. измеряемая величина будет в 2 раза больше. Величина разности времен запаздыванияЛ1 равна , , , дг, г,-г2 пы Как показывают проведенные теоретические расче ы, при измерениях магнитного поля выражения для фазовых углов Чннд , обусловленных проводимостью сре.гсы, имеют вид инA 1 п VoT , где К J Kj - коэффициенты, зависящие от типа установки и расположения приемного датчика магнитного поля относительно питающей линии. Поэтому -(I- -я)-Кг In V Как следует из этого выражения, измеряемая разность времен запаздывания зависит, помимо поляризуемости, еще и от коэффициента Kj, т.е. типа установки, расположения кабеля и, магнитного датчика. В общем случае коэффициент К, неизвестен, а поэтому и не удается определить поляризуемость по измерениям магнитного поля. Если же дополнительно возбудить электромагнитное поле в Земле токами двух дополнительных частот (О , причем выбрать эти частоты так, что их соотношение равно соотношению основных частот, т.е. Ct) и oJ,, то . разность времен запаздывания сигналов этих частот будет равна при тех же условиях д,-(,.).К,п а разность полученных разностей времен запаздывания будет равна .-(i-T) (- где т Обозначивполучим Д t - ДХ- 2 (414 полученная разность определяется только поляризуемостью изучаемых объектов (геоэлектрических разрезов|Таким образом,предлагаемым способом можно определить параметр поляризуемости по измерениям магнитного поля. Для практической реализации способа удобно измерять не разность, а сумму полученных разностей времен запаздывания. Для этого разность времен запаздывания сигналов дополнитель ных частот получают несколько иначе, чем разность времензапаздывания сиг-налов основных частот. Так, если временной интервал At формировать как промежуток времени между переходом через нуль сигнала с частотой oJ и ближайшим к нему переходом через нуль сигнала с частотой U) то временной интервал Atj будем формировать как промежуток времени между переходом через нуль сигнала с частотой cJ, и ближайшим к нему переходом через нул сигнала с частртой 0-)з Тогда получим л t - ап ( J. .п к п /Т . И Поэтому -55п(,.1.).(,., т.е. будет получен результат Ai, 4 дЦ И)1). Таким образом, параметр поляризуе мости можно получить и по сумме измеренных разностей времен запаздывания при этом устройство для измерения ВП проще. Рассмотрим работу устройства для реализации способа, изображенного на фиг.1. Сигнал с магнитного датчика поступает на клеммы 1 устройства. Вначале электромагнитное поле в Земле воз буждается заземленной линией,питаемой от генератора двухчастотного тока (на чертеже не показаны) . В качестве генератора двухчастотного тока может быть использовано устройство-, в кото ром вырабатывается ток, амплитуда первой и третьей гармоник которого примерно равны между собой, а пятая гармоника полностью подавлена. Рабочие частоты следует выбирать в диапа зоне 0,3-5 Гц, хотя в принципе можно использовать и значительно более низ кие, и значительно более высокие час тоты. С помощью избирательных усилителей 2 и 3 из принятого сигнала выделяются составляющие двух основных частот. Синусоидальные сигналы с выхода избирательных усилителей поступают на входы импульсных формирова телей 6 и 7, преобразующих их в последовательности коротких импульсов, например в моменты перехода синусоидальных сигналов через нуль. Разност времен запаздывания сигналов, соответствующая промежутку времени между импульсом на выходе формирователя 6 и импульсом на выходе формирователя, формируется формирователем 8 времени интервалов, далее измеряется, например электронно-счетным способом. Для Э.ТОГО полученный импульс в схеме И 9 заполняется высокочастотными импульсами , вырабатываемыми генератором 10 а затем эти импульсы подсчитываются счетчиком 11, управляемым блоком 12. Счетчик 11 может быть реверсивным, поэтому вначале блок 12 подключает к выходу схемы 9 вход суммированияимпульсов счетчика 11 После этого рабочие частоты генераторного устройства изменяются, например, в 2 раза, а их соотношение сохраняется. Одновременно переключателями 4 и 5 изменяется частота настройки избирательных усилителей 2 и 3 (теперь они настраиваются на частоты 6jj и (.1)4) Д тьнейший процесс работы измерительного устройства тот же, что и рассмотрен выше, однако при этом блок 12 подключает к выходу схемы И 9 вход вычитания импульсов счетчика 11, поэтому отсчет по счетчику 11 будет пропорционален параметру ВП, измеренному по магнитному полю. В ряде случаев реверсивный счетчик применять нежелательно в виду его сложности и большого потребления энергии, что при создании портативных полевых приборов играет существенную роль. В этом случае в рассмотренное выше устройство вводится делитель 14 частоты, два двухпозиционных ключа 13 и 15 и сдвоенный двух-позиционный ключ 16 (см.фиг.2) . вначале, когда определяется разность времен запаздывания сигналов основных частот, делитель 14 отключен, а ключи 13,15 и 16 замкнуты накоротко, так что схемы на фиг.2 и фиг.1 оказываются оддинаковыми, а на счетчике 11 устанавливается результат, пропорциональный At , ..Затем частоты переключаются, ключи 13 и 15 подключают делитель 14 частоты последовательно с выходом импулт-сного формирователя 7, а ключ 16 изменяет полярность подключения входов формирователя 8 временных интервалов таким образом, что формирователь 8 запускается импульсом с выхода делителя 15 частоты и останавливается импульсом с выхода формирователя 6. При этом на выходе формирователя 8 формируется временной интервал At,., который заполняется импульсами от генератора 10. Импульсы поступают на вход обычного счетчика 11 и суммируются с предьщущими. Суммарный результат пропорционален параметру ВП, измеренному по магнитному полю. Вместо делителя. 15 частоты может быть использована любая логическая схема, обеспечивающая только о.цин импульс на ее выходе за период (или половину периода) сигнала с частотой Сл} . Такими логическими схемагли могут быть схемы И, ИЛИ, входы которых соединены с выходами как формирователя 7, так и формирователя 6. В качестве формирователя 8 временяых интервалов может быть использован триггер, счетный вход которого соединен с выходом одного,формирователя а вход установки О - с выходом другого формирователя. Измерения магнитного поля ВП увеличивают разрешающую способность геоэлектроразведочных исследований, обнаруживают месторождения полезных .ископаемых на больших глубинах, а так

же проводят измерения в условиях, когда трудно обеспечить хорошие контакты приемных электродов со скальными породами.

Формула изобретения

Способ геоэлектроразведки по авт. св. № 627428, отличающий-, с я тем, что, с целью определения параметра вызванной поляризации по измерениям магнитного поля, возбуждают электромагнитное поле в Земле токамидвух дополнительных частот,

соотношение которых равно соотношению основных частот, и измеряют разность cyMJ-iy) разностей времен запаздывания электромагнитных колебаний соответствующих пар частот, по которой судят о поляризуемости изучаемых геоэлектрических объектов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

г и2.1

1.