Способ геоэлектроразведки Советский патент 1981 года по МПК G01V3/02 

1

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано при проведении амплитудно-фазовых измерений параметров нелинейной вызванной поляризации в геоэлектроразведке.

Известны способы геоэлектроразведки, заключающиеся в том, что возбуждают в земле переменное н постоянное электрическое поле путем пропускания через одну заземленную лпнию пульсирующего тока разных направлений и измеряют фазовые сдвиги принятых из земли сигналов 1, 2.

Недостатком этих способов является высокая погрещность измерений, обусловленная нелинейной вызванной поляризацией заземлений питающей линии, через которые одновременно пропускают переменный и постоянный ток.

Известен также способ геоэлектроразведки, в котором измеряют параметры нелинейной вызванной поляризации (НВП), заключающийся в том, что возбуждают в земле электромагнитное поле путем пропускания переменного тока через заземленную на первую пару заземлений питающую линию и пмпульсов постоянного тока с паузами через заземленную на вторую пару заземлений питающую линию и измеряют принимаемые из земли сигналы 3.

Благодаря тому, что постоянный ток от генератора постояппого тока пропускают через одну пару заземлений, а переменный ток - через другую пару заземлений, нсключается общая цепь заземлений, через которые одновременно пропускают переменный и постоянный ток, а поэтому и погрешность способа.

Недостатком способа является недостаточная точность измерений НВП, обусловленная тем, что во время пропускания постоянного тока через лпппю постоянного тока питается линия переменного тока, длина которой почти равна длине питающей линии постоянного напряжения, находится под высоким постоянным напряжением, поэтому часть переменного тока из земли поступает в питающую линию переменного тока и замыкается через внутреннее сопротивление геператора переменного тока и заземления питающей линии иеременного тока. В связи с этим заземления питающей линии неременного тока нелинейно полярнзуются, причем величина этой

нелинейной поляризации непостоянна.

Целью изобретеппя является повышение точности измерений путем исключения эффектов приэлектродной поляризации заземлений, обусловленных нелинейной поляризацией заземлений в питающей линии переменного тока.

Для этого во время пропускания импульсов постоянного тока через питающую линию выключают переменный ток.

На чертеже изображена структурная схема установки для реализации способа.

Установка содержит генератор 1 тока с переключателем режимов работы 2, питающую линию 3, выходы которой подключены к выходу генератора тока 1 и через два трехконтактных двухпозиционных ключа 4 и о соединены с парой заземлений 6 и 7 линии постоянного тока и парой заземлений 8 и 9 цепи переменного тока, а также последовательно соединенные приемный датчик сп1-калов 10 и регистратор 11.

Способ заключается в следующем.

rta участке земли, где необходимо выполнить исследования, устанавливают две пары заземлений, предназначенных для пропускания через них постоянного и переменного тока. Расстояния между заземлениями выоирают оольшими 3-о-кратной заданной глуоины исследований (всего длина одной линии равна tiUU м, а другой - 10UU м). После этого возОуждают в земле электромагнитное иоле путем пропускания переменного тока через заземленную на одну пару заземлении питающую линию, а в точках измерений принимают из земли сигналы и измеряют их параметры (нанример, амплитуду и фазу сигнала одно фиксированной частоты или временный сдвиг между парами двух частот). Частоту перемепниго тока ооычно выОирают из диапазона инфранизких частот (0, Гц). Измеренные параметры принятых из земли сигналов запоминают, атем размыкают питающую линию иеременного тока и возбуждают в земле электромагнитное поле путем 1фоиускания первого импульса постоянного тока одной определенной полярности через заземленную на вторую пару заземлений питающую линию. Длительность импульса постоянного тока в зависимости от решаемых задач выбирают в пределах от нескольких минут до нескольких часов. Например, на этапе площадных поисковых раоот длительность импульса выбирают до lU-30 мин, а на этапе детальных разведочных раоот - до Ь-7 ч и более.

ьо время пропускания импульса постоянного тока сигнал переменного тока отсутствует, поэтому в данный промежуток времени могут регистрироваться сигналы постоянного напряжения. Этим импульсом тока осуществляется поляризация исследуемых ооъектов - иод действием постоянного тока на границе объекта со вмещающими породами происходят электрохимические реакции. Б зависимости от состава и структуры объекта к концу импульса постоянного тока на границе объекта накапливаются определенные продукты реакций.

По истечении заданного промежутка времени импульс постоянного тока сменяется паузой, при этом одновременно с выключением импульса постоянного тока замыкают питающую линию переменного тока и возбул дают в земле электромагнитное поле путем пропускания переменного тока через заземленную на первую пару заземлений питающую линию, а также регистрируют

величину и знак приращения принятого из земли сигнала (переменного напряжения) по сравнению с тем сигналом, который был запомнен до включения импульса постоянного тока.

Величина, знак этого приращения, а также изменение его во времени после выключения импульса постоянного тока служит мерой НВН изучаемого объекта, по этим параметрам делается вывод о перспективкости или бесперспективности изучаемого участка.

Длительность паузы после выключения импульса постоянного тока выбирают такой, чтобы приращение сигнала, вызванное

действием на объект импульса постоянного тока, стало равным нулю (это достигается в том случае, если пауза превышает в 2- 3 раза длительность импульса). В конце паузы вновь запоминается величина сигнала переменного напряжения в точках измерений, затем возбуждается электромагнитное поле в земле путем пропускания импульса постоянного тока обратной по сравнению с предыдущим полярности через заземлепную на вторую пару заземлений питающую линию и одновременно с этим размыкают питающую линию переменного тока. Длительность импульса обратной полярности обычно выбирают равным длительности первого импульса и после выключения импульса тока обратной полярности вновь замыкают питающую линию переменного тока и измеряют приращения сигналов переменного напряжения в точках

измерений точно так же, как это было описано для случая первого импульса тока. Полученные результаты сравнивают с результатами теоретических расчетов и лабораторных измерений и по ним делают вывод о перспективности исследуемого участка на наличие тех или иных объектов поиска.

Благодаря тому, что во время действия в земле иостоянного электрического тока, пропускаемого через вторую пару заземлений, первая пара заземлений не замкнута на внешнюю цепь и поэтому через них не проходит постоянный ток, то первая пара заземлений не поляризуется внешним полем и после включения ее на генератор переменного тока (после выключения внешнего постоянного поля) нелинейная поляризация заземлений питающей линии переменного тока отсутствует. Таким образом

устраняются погрешности, обусловленные этой нелинейной поляризацией.

Установка для реализации способа работает следующим образом.

В заданной точке исследуемого участка устанавливают генератор тока 1 с переключателем режима работы 2. Генератор тока 1 может быть выполнен либо в виде двух автономных источников переменного и постоянного тока, либо в виде одного источника, состоящего из первичного источника постоянного тока, инвертора и блока управления. Переключатель рода работ в этих двух случаях также выполняется по разному. В первом случае это коммутатор выходов двух источников, обеспечивающих поочередное подключение выходов источников к питающей линии 3 и изменение полярности подключения источника постоянного тока к питающей линии 3. Во втором случае это переключатель режима запуска инвертора. Если требуется пропускать постоянный ток, то переключатель 2 снимает импульсы запуска переменного тока с инвертора, и с его помощью вручную изменяется полярность импульсов постоянного тока. Для перехода от режима постоянного к режиму переменного тока с помощью переключателя 2 на инвертор подаются импульсы запуска рабочей частоты.

К выходу генератора тока 1 подключена питающая линия 3, которая через два ключа 4 и 5 соединяется с одной из двух пар заземлений 6 и 7 или 8 и 9. Для пропускания постоянного тока ключи 4 и 5 находятся в первой позиции и выход генератора 1 через линию 3 соединен с заземлениями 6 и 7. При этом вторые контакты ключей 4 и 5 разомкнуты, поэтому заземления 8 и 9 отключены от линии 3.

Для пропускания переменного тока в паузах между импульсами постоянного тока ключи 4 и 5 устанавливают во вторую позицию, при этом линия 3 отключается от заземлений 6 и 7 и подключается к заземлениям 8 и 9. Сигналы из земли принимаются с помощью приемного датчика сигналов 10, в качестве которого могут быть использованы одна или две заземленных приемных линий (один или два магнитометра), или целая группа линий, поочередно используется многочастотный амплитудно-фазовый измеритель с промежуточным запоминанием сигнала и каналом передачи компенсирующего сигнала. Кроме того, во время пропускания и после выключения импульсов постоянного тока регистратор 11 может регистрировать ПВО на постоянном токе.

Формула изобретения

Способ геоэлектроразведки, в котором возбуждают в земле электромагнитное поле путем пропускания через заземления переменного тока и импульсов постоянного тока с паузами и измеряют принимаемые из

земли сигналы, по которым судят о величине нелинейной вызванной поляризации, о тл и чающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения эффектов приэлектродной поляризации

заземлений, во время пропускания импульсов постоянного тока выключают переменный ток.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 393711, кл. G 01V 3/02, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 488175, кл. G 01V 3/02, 1975.

3.Попов В. А. и др. «Некоторые результаты амплитудно-фазовых измерений НВП

в полевых условиях, ВИНИТИ, № 358-76, Den 20,04.76,55 (прототип).