Способ геоэлектроразведки Советский патент 1981 года по МПК G01V3/06 

(.54) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ Изобретение относится к методу вызванной поляризации (ВП) с изучением нелинейных пропессов. Известен способ геоэлектроразведки с использованием эффекта нелинейности горных пород и минералов, сущность которого состоит в пропускании через землю электрического тока сиргусоидаль- ной формы и измерении постоянной составляющей выпрямленного породами тока D. Недостатком этого способа является весьма низкая точность измерений, поскольку измерение постоянной составляющей при этом производится на фоне более значительных по величине постоянных полей (естественное электрическое поле, поляризационная разность потенциалов электродов, промышленные линии и др.). Известен способ геоэлектроразведки методом нелинейной вызванной поляризации (НВП) , основанн11 й на компенсации поля ВП, в котором первый токовый электрод размещают недалеко от возьгущающего объекта, а второй - на некоторЪм удалении от него по профилю наблюдения. Один из электродов измерительной линии устанавливают в районе эпицентра аномалии. Пропускают через землю поляризующий ток известного направления, находят на. земной поверхности эквипотенциальную линию поля ВП по отношению к первому измерительному электроду и на ней располагают второй электрод измерительной линии. Затем меняют направление поляризунлцего тока и производят измерение возникающей разности потенциалов, которая и принимается за меру НВП 2. Недостатками указанного способа измерений являются низкие производительность и точность измереттий, связанные с тем, что необходимо отыскивать на.местности эквипотекциаль1гую линию ВП, а измерения кривой спада производятся в разные циклы, поэтому на результатах измеретш ска-

эывается эффект от поляризующего тока, противоположной полярности. Кроме того, трудно обеспечить одинаковую величину поляризующего тока и стабильность параметров измерительной линии.

Известен также способ геоэлектроразведки, основанньш на изучении НВЙ путем пропускания через землю пульсирующего тока разной полярности и измерения во времени величины амплитуды переменной составляющей напряжения на приемных электродах после зарйдки исследуемого объекта пульсируюЩИМ постоянным током одного и другого

знака ,3 ,

Недостатком данного способа является также низкие производительность труда и точность измере -шй. Для измерения одной величины, являющейся мерой нелинейности, в соответствии с данной методикой, необходимо провести три вида измерений: амплитуды переменной составляющей в режиме разнополярных токовых импульсов, амплитуды перемен- ной составляющей в резкиме однополярного тока с амплитудой, равной половине размаха амплитуды пе ременного тока в режиме разнополярных иьшульсов. Естественно, что троекратные амплитудные измерения приводят к трудноу шты ваемым погрешностям.

Известен способ, основанный на измерении величины и знака фазовых углов при возбуждеьти поля ВП пульсирую ЩИМ током разных направлений LiJ

Однако и при этом необходимо дважды повторять измерения при различных направлениях поляризующего тока,,Очевидно, что двухкратные измерения также несвободны от опшбок. Кроме того, здесь требуется передача опорного сигнала от генератора измерителю по проводной линии или другим путем, что снижает производительность исследоваНИИ ,

Цель изобретения - повыше1ше разрешающей способности и производительности измерений.

Указанная цель достигается тем, чт согласно способу геоэлектроразведки, основанному на изучении нелинейных процессов вызванной поляризации путем возбуждения в земле переменного тока синусоидальной формы и измерении пара метров возбуждаемого в земле переменного электрического поля, регистрирую разность длительностей полоясительной

и отрицательной полуволн наблюдаемого переменного электрического поля, по знаку и величине которой судят о минеральном составе исследуемого геологического объекта.

В нормальном поле, когда отсутствуют электронопроводящие объекты, электромагнитное поле в земле изменяется точно по синусоидальному закону И постоянная составляющая такого сигнала равна 0.

При этом длительности полуволн тока обеих полярностей одинаковы,

В присутствии электронопроводящих объектов, облад,аю11щх нелинейной вольт-амперной характеристикой, постоянная составляющая поля уже не равна нулю, хотя длительности полуволн тока могут считаться одинаковыми. Если исключить постоянную составляющую такого сигнала, например, с помо-. щью фильтра нижних частот, то равенство длительностей полуволн нарушается. Причем, чем большей нелинейностью обладает объект, тем больше ощущается эта разница, при этом знак ее указывает на тип электронопроводящего объекта.

Способ осуществляется следующим образом.

Пропускают через землю с помощью .токовой линии ток синусоидальной формы и в точках наблюдения с помощью измерительной линии регистрируют изменения формы сигнала электрического поля, т,е,. определяют значение разности длительностей полупериодов наблюдаемого сигнала при помощи высокочувствительного измерителя разности интервалов времени и по величине и знаку этой разности, являющейся мерой НВП, судят о природе и вещественном составе образований, вызвавших аномалию, поля ВП.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для реализации способа, на фиг.2 - основные эпюры напряжений, поясняющие сущность предлагаемого способа.

У стройство для осуществления способа включает в себя генератор 1, подключенный к токовой линии 2, последовательно соединенные измерительную линию 3, фильтр 4 нижних частот, усилитель 5, двусторонний ограничитель 6, выход которого подкпючен к двум односторонним ограничителям по плюсу 7 и по минусу 8, причем выход одностороннего ограничителя 7 по плюсу через последовательно соединенные генератор 9 линейно нарастаю щего напряжения и ключ 10 подключен к одному из входов дифференциального накопителя 11, а выход одностороннег ограничителя по минусу через последо вательно соединенные инвертор 12, ге нератор 13 линейно нарастающего напряжения и ключ 14 подключен ко второ му входу накопителя 11, выходы котор го соединены с двумя симметричными входами вольтметра 15 постоянного то ка. Кроме того, выход одностороннего ограничителя 7 по плюсу подключен к управляющему входу ключа 10, а выход инвертора 12 - к управляющему входу ключа 14, Устройство работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает в токово линии 2 ток синусоидальной формы с частотой (JU фиг.2,поз. 16).С помощью заземленной измерительной лиьгаи 3 регистрируют электрическое поле в точке наблюдения, располагающейся в аномальной зоне. Вид наблюдаемого сигнала показан на фиг.2, поз.17.Сигнал с выхода линии 3 проходит через фильтр 4, назначение которого состоит в исключении из сигнала постоянной составляющей, а заодно ЭДС, естественного электрического поля и no ляризации электродов. Постоянная вре мени фильтра 4 выбирается из условия t -f /ОУ- Отфильтрованный сигнал усиливает усилитель 5 и ограничивает двусторонний ограничитель 6 (.фиг. 2, поз.18). Разнополярные прямоугольные импульсы с выхода огратшчителя 6 пос тупают на: выходы двух односторонних ограничителей 7 и 8, напряжение на выходах которых имеет вид, показанный на фиг.2, поз.19 и 20. Фронтом импульса, снимаемого с выхода ограничителя 7, запускают генератор 9 линейно нарастающего напряжения и срезом импульса его запирают (поз. 21 Проинвертированный инвертором 12 импульс с выхода ограничителя 8 своим фронтом запускает идентичный генератору 9 генератор 13 линейно нарастающего напряжения, который гасится срезом того же импульса. Пилообразные импульсы, вырабатываемые этими генераторами, по амплитуде про порционапьны длительности управляю щих импульсов и, следовательно, про86 порциональны соответствующим длительностям полуволн напряжения, наблюдаемого с помощью измерительной линии 3 электрического поля. Пилообразные импульсы через синхронно yпpaвляe we ключи 10 и 14 подаются на входы диф ференцйального накопителя 11, представляющего, например, два последовательно соединенных конденсатора, общая обкладка которых подключена к земляной шине. Таким образом, в еличина напряжения на выходе накопителя 11 пропорциональна разности амплитуд пилообразных импульсов. Это разностное напряжение регистрируетвя с по- . мощью вольтметра 15 постоянного тока, которьм также сглаживает пульсации, По5 :азания вольтметра 15 пропорциональны искомой разности длительностей полуволн, т.е. степени нелинейности наблюдаемых поляризационных эффектов. Полевое опробование предлагаемого способа проводилось на медноколчеданном месторождении. В земле пропускался переменный синусоидальный ток частотой 0,1 Гц и силой 3 А с установкой заряда. Измерительные электроды находились на поверхности. Результаты измерений показали, что разница волн положительного и отрицв тельного полупериодов составила около 0,2 (5,5 мс), причем длительность положительного полупериода была больще дли- тельности отрицательного, что соответствует данным о нелинейной поляризации сульфидов. Измеренная величина- 0,2 надежно регистрируется измерительной аппаратурой. Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа только за счет увеличения производительности исслёдований минимум вдвое превышает эффект известного способа. Формула изобретения Способ геоэлектроразведки, основанный На изучении нелинейных процессов вызванной поляризации путем возбуждет ния в земле переменного тока синусоидальной формы и измерении параметров возбуждаемого в земле переменного электрического поля, о;Т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью повьшения разрешающей способности и производительности измерений, регистрируют разность Длительностей положительнойи отрицательной полуволн измеряемого

переменного электрического поля, по знаку и величине которой судят о минеральном составе исследуемого геологического объекта,

Иеточни1ф информации, принятые во взимание при экспертизе

. Патент США W 2150517, ioj. 324-1, 1939.

2. Комаров В.А. и др. Принцип метода нелинейной вызванной поляри

зации,-Сб, Метофизика и техника разведки, 81, 1972, ОНТИ ВИТР, с.55-63.

3.Авторское свидетельство СССР 8 301661, кл. GOIV 3/02, 1971.

4.Авторское свидетельство СССР

393711, кл. G01V 3/06, 1973 (прототип).