Способ возбуждения электромагнит-НыХ пОлЕй пРи гЕОэлЕКТРОРАзВЕдКЕ Советский патент 1981 года по МПК G01V3/02 

(54) СПОСЮБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ПРИ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКЕ

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при проведении геоэпектроразведочных работ метопом сопротивлений, вызванной поп51 ризаиии (ВП), нелинейной вызванной поляризации (НВП) и другими. Известен способ возбуждения электромагнитных попей при геоэпектроразведке, заключаюшийся в том, что в двух (шксированных точках вводят в землю ток Недостатком этого способа является то, что с течением времени пропускания токаев земяе величина его неконтролируемо изменяется, вследствие чего амплк- туда генерируемого поля изменяется. Известен способ возбуждения электромагнитных полей при геоэлектрс азведке, заключакшийся в том, что в землю вводят стабилизированный по величине Недостатком этого способа является то, что из-за наличия реактивных элементов в выходных каскадах генератсфав тока, реактивности линии, через которую подводят ток от генератора тока к двум 4в1ксированным точкам ввода тока в землю несмотря на стабильную величину постоянного тока, амплитуда и фаза гармоник переменного тока оказывается непостоянной, что приводит к. нестабильности структуры возбуждаемых полей. Известен также способ возбужденна электромагнитных полей прв геоалектроразведке, заключакшийся в том, что в двух фиксированных точках вводят в землю ток, в котором поддерживают постоянным соотношение между первыми rapMOi никами возбуждающих электромагнитное поле токов путем изменения фазы управляющих генератором импульсов ГзЗ. Однако при пропускании тока изучаемая среда около заземления поляризуется, изменяется . . сопротивление заземлений, что ведет к ошибкам измерений. Известен способ возбуждения электромагнитных полей в электроразвешсе, согласно которому в. фиксированных точках земли вводят основной ток и компенсяру-; ют его изменение во времени путем ввода дополнительного тока в землю в непоcpeacTBeimoft близости от точек ввода осно ного тока L4. Однако и этот способ не позвогеяет ста билизировать в пространстве параметры возбуждаемого электромагнитного поля изза наличия границ раздела paзлич шIx пород вблизи точек ввода тока в землю. С течением времени вследствие разной по- ляризации этих пород происходит из менение положения токовых линий в земле, потому что со временем плотность тока вблизи точки измерений в земпе пибо возрастает, либо уменьшается (может также изменяться направление вектора поляризующего поля). Это приводит к кажущемуся изменению положения точек ввода тока в землю в горизонтальной плоскости, т.е. структура возбуждаемых полей меняется во времени так, будто точки ввода тока в землю изменяют свое положение в горизонтальной плоскости. Цель изобретения - стабилизация в пространстве возбужденных полей. Для достижения этой цепи согласно способу возбуждения электромагнитных по лей при геоэлектроразведке, заключающемуся в -том, что в двух фиксированных точках вводят в землю основной ток и до- полнительный ток в непосредственной бгщзости от фиксированных точек ввода в землю основного тока, дополнительно определяют положение эквипотенциальной ли нии возбуждаемого поля вблизи точки вво да основного тока, и поддерживают постоянным положение этой эквипотенциальной линии путем изменения величины и .система ввода в земщо дополнительного тока. На чертеже изображена схема установки для реализации способа. Установка включает блок 1 управления регуляторы 2, второй блок 3 управления и регулятор 4, причем входы блоков управления подключены соответственно к двум парам электродов М, N и К, Л, расположенных на эквипотенциальной линии поля, создаваемого электродом А, рас положенным в фиксированной точке ввода тока в землю, Кроме того, на чертеже условно показана граница раздела 5 двух сред с удель ными сопротивлениями f и PQ , а также токовая линия 6. Индексом И обозначена точка, где проводятся измерения снгнапов. Выходы регуляторов 2 и 4 подключены срответственно к двум парам электроS4S С и D , Е, расположенных на одНОЙ ЛИНИИ С электродами К, Л и М, N соответственно. Сущность способа заключается в сп.едующем. На исследуемом участке земли в двух фиксированных точках (одна из которых обозначена индексом А, а другая не показана) вводят в землю ток, например постоянный. Расстояние между точками ввода тока в землю Шз1бирают в зависимости от решаемых задач. Если, например, производится поиск рудных месторождений, то это расстояние выбирается равным 12км. Если же проводятся стационарные измерения вариаций сопротивления пород в течение длительного времени (нескольких месяцев или лет), то расстояние может быть равным от нескольких десятков до нескольких сотен метров и более. После этого определяется положение одной из эквипотенциальных линий возбуждаемого поля вблизи фиксированных точек ввода тока в землю. Для этого один из приемных электродов помещают в точку К, расположеннуЕО на расстоянии пример- но 1О°/о расстояния между точками ввода тока в землю, второй приемный электрод Л перемещают с противоположной стороны от точки А до тех пор, пока потенциал точки Л станет равным потенциалу в точке К, что отмечают по нулевым показаниям измерительного прибора. Затем перпендикулярно линии К Л на таком же расстоянии от точки А располагают третий приемный электрод М, а четвер- тый электрод М перемещают вдоль линии МА Ц до тех пор, пока потенциал точки N станет равным потенциалу точки М. Электроды К и Л подключают ко входу блока управления 1, а электроды М и N ко входу блока 3 управления. Блоки 1 и 3управления представляют собой дифференциальные усилители с высоким входным сопротивлением, вырабатывающие выходной сигнал, амплитуда и полярность которого зависит от того, потенциал какой из точек увеличивается или уменьшается относительно другой точки (в исходном положении, когда потенциалы электродов К и Л, а также М и N равны между собой, сигналы на выходах блоков 1 и 3 равны нулю). Положение эквипотенциальных линий возбуждаемого поля с течением времени может измениться вследствие того, что вблизи ввода тока в земпю может находиться неоанороаный участок среды, например граница 5 двух сред с разпич 1ыми сопротивлениями Я а также различными поляризуемостями. Токовые пинии 6 на границе 5 преломпя- ются, причем должно выполняться условие где 0 и 9 - угоп между нормалью к границе 5 и направпени- ем токовой линии 6 в одной и второй среде. По мере прохождения тока вслецсг- вне эффекта вызванной поляризации сопротивления р и р увеличиваются по разному закону, вследствие чего угол пре ломления токовой линии 6 на границе 5 изменяется. Токовые пинии пибо сжимаются по отношению к точке измерений И, либо отжимаются от нее. Поэтому с течением времени структура возбуждаемого поля изменяется, что в конечном итоге приводит к погрешностям измерений. Изменение положения токов линии 6 приво- :ДИТ к тому, что происходит изменение по- поженив эквипотенциальной линии. При этом в зависимости от того, в каком направлении смешается эквипотенциальная линия, на выходе блоков 1 и 3 управления появляется сигнал рассогпасования определенной полярности и амплитуды который с выходов блоков 1 и 3 поступает на входы регуляторов 2 и 4, к выходам которых подключено две пары дополнительных токовводяших электродов В, С и D , Е. Через эти электроды дополнитель но вводят в землю ток в непосредственной близости от фиксированных точек ввода тока в землю при изменении во времени положения эквипотенциальной линии и поддерживают изменениями величины и. места ввода в землю дополнительного тока постоянным положением эквипотенциальной линии. Если, например, потенциал точки М увепичивается относительно точки N , то регулятор 4 подключен к источнику тока электрод Е и через этот электрод вводят в землю небольшой ток, компенсируя таким образом кажущееся смещение точки ввода основного тока А в сторону электро да М. Если одновременно с этим происходит увеличение потенциала точки К по сравнению с потенциалом точки Л, то ре- гулятор 2 подключает электрод С к источнику тока и через этот электрод вводят в землю небольшой ток, компенсируя.. и в другом направлении кажущееся смещение точки ввода основного тока А в сторону электрода К.

Таким образом, изменяя величину дополнительного тока и место ввода его в хземлю, поддерживают посга1шнымрасположение эквипотенциальной линии возбуждаемого поля. Благодаря этому практически мгновенно устраняются все изменения структу{М)1 возбуждаемого электромагнирного поля, обусловленные изменениями ус- ловий ввода тока в землю, проявляюшимв- ся в фактическом смещении точек ввода тока в землю. Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа.заключается в стабилизации во времени структуры возбужаа- емых в земле полей, что позвотшет осуществить высокоточные измерения переходных характеристик ВП и НВП при пропускании тока в землю в течение нескопьких часов, а также проводить измерение вариаций сопротивления сред во времени для прогнозирования землетрясений. Формула изобретения Способ возбуждения электромагнитных полей при геоэлектроразведке, заключакушийся в том, что в фиксированных точках вводят в землю основной ток и дополнительный ток в непосредственной близости от фиксированных точек ввода в землю основного тока, отличающийся тем, что, с целью стабилизации в проста ранстбе возбужденнь1х полей, определяют положение эквипотенциальной линии возбуждаемого поля вблизи точки ввода основного тока, и поддерживают посто5шнык1. положение этой эквипотенциальной линии путем изменения величины и места ввода в землю дополнительного тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.БИШН51КОВ А. В.. Виишякова К. А. озбуждение и измерение полей в геоэпекроразвёдке. Л., Недра, 1974, с. о753. 2.Бобровников Л. 3. и др. Электрорйэедочная аппаратура и оборудование Л., Недра , 1979, с. 5О-52, 75-84. 3.Авторское свидетельство СССР 2324ОЗ, кл. G О1V 3/02, 1967. 4. Авторское свидетельство СССР по аявке № 260U265/25, О5.04.78 (проотип). ..