Способ геоэлектроразведки Советский патент 1981 года по МПК G01V3/04 

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано в геоэлектроразведке при проведении амплитудно-фазовых измерений вызванной поляризации (ВП), а также при измерении нестационарных полей. Известен способ геоэл ктроразведкн, заключающийся в том, что возбуждают в земле электромагнитное поле путем пропускания тока через два точечных заземления, а измерения вызванной поляризации ПЕЮводят вдоль одного профиля, соединяющего два точечных заземления /1. Недостатком этого способа являет ся то, что в нем предусматривается исследование только одного профиля при одном положении питающей линии, т.е. площадь измерений оказывается очень малой. Известен также способ геоэлектро разведки, заключающийся в том, что возбуждают в земле основное электро магнитное поле путем пропускания то ка через дра точечных заземления, расположенных на центральном профи ле наблюдений, а измерения парамет ров вызванной поляризации проводят по центральному профилю и ряду боковых профилей, расположенных по обе стороны от центрального профиля 2 . Недостатком этого способа измерений является то, что в нем возможны измерения параметра поляризуемости только на части боковых профилей, так как в остальной части этих профилей при измерениях нельзя исключить влияние индукционных эффектов, вследствие чего погрешность определення параметра поляризуемости оказывается недопустимо большой, а поэтому площадь исследований оказывается ограниченной. Из теории электромагнитных полей известны расчетные формулы для действительной и мнимой составляющих электрического поля, заземленного в однородном полупространстве кабеля конечной длины (длина 2f, ток 3 с частотой ш; проводимость однородного полупространства bj: .. 3u)/e-X l . tv-3(iq---T 7-;, у. («

где

i ч

() Q координаты точки измерений {начало координат расположено в центре питающей линии) ; 15 и R - расстояние от точки измерений до заземлений кабеля,

При проведении фазовых измерений ВЦ допустимая погрешность исключения фазовых углов, обусловленных индукционными эффектами, не должна превышать 0,06-0,08° при двухчастотных измерениях:

Пусть проводятся измерения фазовых углов на двух частотах, отличающихся в два раза, длина кабеля В 1 км, причем, проводимость среды и частоты соответствуют двум параметрам (,141иСг 0,2.

Тогда для , расположенных вблизи центрального профиля, индукционные эффекты будут исключаться с необходимой тоностью. Например, для профиля у 0,1-d (профиль отстои от центрального на 100 м) и точки (точка ра,сположена в центре профиля) .

tg9, 0,058j 0,1147. При двухчастотных фазовых измерениях ВП определяется параметр

. A-|tgV, )

В данном случае А -0,0007, т.е. ДЧ -0,04°

- погрешность , обусловленная влиянием индукционных эффектов, почти в два раза меньше допустимой. Если же профиль удален от центрального на расстояние V - 2 , (т.е. на 1 км) то для точки X О 0,0447 .. 0,085 и в соответствии с выражением (З)

Д -0,0022, т.е. &Ф -0,13°.

Таким образом, на данном профиле, погрешность исключения индукционных эффектов почти в два раза превышает допустимую. Еще больше погрешность оказывается при приближении точки .измерений к концам профиля.

Так, для точки с координатами X 0,80; V / имеем: tg 0,0667$ . 0,1256; Д -0,004, т.е.АР -0,24, а для точки с координатами X 0,9g; / & имеем: , 0,08.9 0,167t u - 0,006, т.е. - 0,35° .

Таким образом, в известном способе площадь исследований оказывается ограниченной из-за невозможности исключения влияния индукционнь(К эффектов, ввиду чего погрешность измерений может в 5-6 раз превышать допустимую.

Целью изобретения является повыше ние производительности труда путем расширения площади, на которой иэмеряют параметры поляризуемости. При этом исключаются погрешности, обусловленные индукционными эффектами, а также повышается точность измерений параметра ВП на участке боковых профилей.

Для достижения этой цели дополнительно возбуждают вдоль боковых профилей синфазное с основным вспомогательное электрическое поле путем пропускания через дополнительное заземление части тока, вводимого в землю через заземления центрального профиля.

Благодаря этому на боковых профилях значительно увеличивается потенциальное электрическое поле, а вихревое электрическое поле, проявляющееся в виде индукционного эффекта, остается неизменным, поэтому фазовые углы, обусловленные индукционными эффектами, оказываются малыми и исключаются с нгобходимой погрешностью из результатов измерений на значительно большей площади, чем в способе-прототипе.

Сущность способа заключается в следующем.

На заданном участке исследований, где должны быть проведены измерения ВП, раскладывают питающую линию АВ и через заземление вводят в землю ток, возбуждая в земле электромагнитное поле. При этом часть тока вводят в землю через дйа точечных заз емления, расположенных на центральном профиле наблюдений и возбуждают таким образом основное электромагнитное поле в земле. Другую часть тока вводят в землю через дополнительные заземления, расположенные между концами боковых профилей, возбуждая таким образом вспомогательное электрическое поле, синфазное с основным электрическим полем.

При этом в земле возникает сложное электромагнитное поле, которое в каждой точке измерений может быть представлено в виде суммы трех по-, лей. Первое - основное потенцйаль- нее электрическое поле создается частью тока 3, , пропускаемого через два точечных заземления, расположенных на центральном профиле наблюдений. Второе - вспомогательное потенциальное электрическое поле создается второй частью тока d , пропускаемого через -дополнительные заземления, расположенные между концами боковых профилей. Если боковых профиля два, на их концах расположены две дополнительные пары заземлений, через каждую из которых пропускается ток 3 и :1 , то напряженность этого ПОЛЯ дается суладой двух выражений (l), в, которых вместо тока 3 подставляется величина 3 или 3% соответственно, а также используются СВОЙ расстояния 1 и. от точки

наблюдений до каждой пары дополнительных заземлений.

Третье - вихревое электрическое поле возбуждается в земле магнйтньм полем, создаваекелм током, протекающи в кабеле, соединяющем заземления с . генератором тока. В данном случае весь ток 3 3 + З. + 1з протекает через один кабель, а вихревое электрическое поле сдвинуто Ло фазе на 9СР относительно потенциального электрического поля. Поэтому даже при отсутствии 51оляризуемости срюды вектор напряженности суммарного электрического поля, принимаемого из земли, сдвинут по фазе относительно вектора вЪзбуждающего тока, что и проявляется в результате измерений в виде фазовых углов индукционного происхождения. При этом фазовые углы индукционного происхождения тем больше, а зависимость их от частоты тем сложнее, чем меньше в точке наблюдений величина потенциального электрического поля.

При возбуждении вспомогательного электрического поля, например, на двух профилях, отстоящих от центрального на расстояние & , током 1г2. 3 3 j напряженность потенциального электрического поля вдоль боковых профилей значительно увеличивается для точки с координатами Х 0, -в 25 раз, а для точки с координатамиХ 0,9В ; В более, чем в 100 раз) , а для центргшьного профиля - значительно уменьшается (для точки с координатами X 0; у - О - менее чем в два раза . Это приводит к тому, что на значительно большем участке индукционные эффектьа исключаются с згщанной погрешностью. Кроме того, на боковых профилях благодаря увеличению полезного сигнала значительно увеличивается точность измерений.

формула изобретения

Способ геоэлектроразведки в котором возбуждают в земле основное электромагнюгное поле путем пропускания

0 тока через два точечных заземления, . размещенные на центральнсмх профиле наблищений, и измеряют электромагнитное поле по центральному профилю и ряду бокошлс профилей, размеченных

5 по обе стороны от.центрального профиля, отлнчаючнйся тем, что, с целью повышения производительности труда путем расширения измерений, дополнительно возбуждают вдоль боковых профилей синфазное с

0 основным вспомогательное электрическое поле за счет пропускання через дополнительное заземление, расположенное между концами боковых профилей,. части тока, вводимого

5 через заземления центрального профиля .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

1.Мельников В. П. Опыт применения вызванной поляризации в гармонических полях. Сб. Разведочная геофизика. М., Недра, 1967, вып. 24, с. 55-59.

5

2.Мельников В. П. и др. Оснош:) амплитудно-фазовых измерений вызванной поляризации. Якутское кн.издво, Якутск, 1979, с. 196-215 (прототип) .