Способ измерения вызванной поляризации при геоэлектроразведке и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК G01V3/08 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫЗВАННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ ПРИ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКБ И УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в геоэлектроразведке при измерениях вызванной поляризации (ВП).

Известны способы измеоения вызванной поляризации при геоэлектроразведке, заключающиеся в том, что с помощью заземленной питающей линии вводят в землю ток, а с помощью другой заземленной линии или датчика магнитного поля принимают из земли

СИГНсШЫ вторичного ПОЛЯ ВП.

Устройства для осуществления этих способов содержат две линии - питающую и измерительную, каждая из которых соединена со своей парой электродов, одна линия соединена с генератором тока, а другая - с измерителем сигналов Cll

Недостатком данного технического ранения является сравнительно низкая прсжзводительность работ, связанная с необходимостью перемещений в процессе работы обеих .линий, а также относительная сложность его реализации: для проведения полевых работ требуется использовать отдельную питающую линию и отдельную измерительную линию (или магнитометр). В ряде случаев, например при проведении ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

скважинных измерений использование такого способа измерений является затруднительным.

Известен также способ измерения ВП при геоэлектроразведке, заключающийся в том, что возбуждают электромагнитное поле в земле током, пропускаемым через заземленную линию,-к измеряют .принимаемые из земяк сигна10лы той же заземленной линией, например измеряют ток ВП в питающей линии после выключения импульса поляризующего тока.

Для осуществления этого способа

15 применяется устройство, содержащее двухпроводную Линию, одни концы которой соединены через трехконтактные трехпозиционные ключи с генератором тока и измерителем сигналов, а вторые

20 концы соединены с электродами, выполненными, нгшриьер, в виде железных штырей Г21 .

Недостатком данного технического решения является то, что измеряемый

25 сигнал ВП обусловлен re тoлькQ вызванной поляризацией среды, но в значительно большей степени обусловлен вызванной поляризацией питающих электродов заземленной линии, которые одновременно служат и приёмными электродеши. Так как электроды обязательно содержат металлические стержни, то при прохождении через них тока на контакте металл-электролит протекают ,электрохимические процессы, вследствие чего происходит поляризация электродов, причем ЭДС ВП может ;достигать (в зависимости от металла, Ыз которого изготовлен электрод) i-1,5 В, что значительно больше сигнала ВП, обусловленного вызванной поляризацией изучаемой среды. Цель изобретения - повышение точности измерений путем сниже ния по решностей,обусловленных вызванной . поляризацией заземлений линии. Для достижения указанной цели в способе измерения вызванной поляриза ции при геоэлектроразведке, заключаю щемся в том, что возбуждаиот в земле электромагнитное поле током, пропускаемом через заземленную линию, и измеряют принимаемые из земли сигналы той же заземленной линией, определяют приращение сигналов вызванной поляризации и приращение сигналов возбуждакхцего поля при нескольких преимущественно двух, различных плот ностях возбуждающего тока и по отношению приращения сигнала вызванной поляризации к приращению сигнала воз буждающего поля судят о поляризуемости пород. Кроме того, в данном способе изме рения проводят при плотностях возбуж дающего тока не менее 50 мкА/см поверхности заземлений. Причем в устройстве, содержащем двухпроводную линию, одни концы кото рой соединены через трехконтактные двухпозиционные ключи с генератором тока и измерителем сигналов, а вторы концы соединены с железными штырями причем общие контакты ключей соединены с концакю двухпроводной линии, одна пара выходных контактов клхгчей соединена с гeнepaтopo 4 тока, а вто рая пара - с измерителем сигналов, железные штыри снабжены оболочкой из электрохимически Лассивного металла, преимущественно алюминия. На фиг. 1 дана структурная схема устройства; на фиг. 2 - графики зав симости ЭДС ВП некоторых электродов от плотности возбуждающего тока (график 8 - для железного штыря с алюминиевой оболочкой, график 9 для стандартного медного неполяри,зукадего .электрода). Устройство содержит двухпроводну линию 1, одни концы которой через трехконтактные двупозиционные ключи 2 и 3 соединены с генератором 4 ток и измерителем 5 сигналов, а вторше концы двухпроводной линии 1 соедине ны с железными штырями 6, которые снабжены оболочкой 7 из электрохими чески пассивного метгшла, щ)еимущес венно алюминия. Сущность изобретения заключается S следующем. В заданных точках измерений параметра ВП (на поверхности земли или в скважине) располагают двухпроводную линию 1, которую через ключи 2 и 3 соединяют сначала с генератором тока 4 (ключи 2 и 3 находятся в первой позиции, когда общие контакты этих ключей, к которым подсоединены концы линий 1, зешкнуты с первой парой выходных контактов, к которым подключены выходы генератора 4). При этом измеритель 5 сигналов оказывается отключенным. Двухпроводная линия 1 : соединяете я со штырякш 6, покрытые) оболочкой 7. Штыри б устанавливгиотся на поверхности земли на расстоянии, например 200-300 м. После этого возбуждают в земле электромагнитное поле током, вырабатываемым генератором 4 и пропускаемых через заземленную на штыри 6 линию 1. Длительность импульса тока выбирают исходя из тех же условий: при изучении ранних стгщий ВП эта длительность-составляет величину от десятков миллисекунд до десятков секунд, а при изучении поздних стадий ВП - от десяткрв до сотен секунд. В конце импульса тока измеряют выходное напряжение генератора 4, которое при абильной величине тока I равно ЬП где Б (Г - падение напряжения на активном сопротивлении среды; Бц, - ЭДС поляризации питающих . электрадов во время пропус.кания тока; - ЭДС поляризации среды во цремя пропускания тока. После выключения импульса тока ключи 2 и 3 устангшливаются во вторую .позицию, при этом генератор 4 отключаются от линии 1, а к ней через вторую пару выходных контактов ключей 2 и 3 подсоединяется измеритель 5 . сигналов, с помощыо которого измеряется разность потенциалов ВП в одвй или несколько моментов фемени после выключения тока (ващжмер, как и в обычной методике измеренийВЦ, через 0,5 с после выключения импульса тока) Б ч- Б о - А Wi W EL- ЭДС поляризахдан электродов 6 t с оболочкой 7 после выключения тока; ,--ЭДС псляризгкцин среды после .. выключения импульса тока. После измерения сигнала ВП выдерживают паузу, равную примерно 5 длительностям импульса тока, достаточную для полного исчезновения ЭДС Ш1 среды и электродов, и вновь возбуждают электромагнитное поле в земле импульсом тока -точно такой же длитель- нрсти, как и в первом случае, но личину тока устанавливают в k раз отличающейся от тока в первом импуль се, где k - целое или дробное число, преимущественно k « 2. Силу тока Ц выбирают таким образом, чтобы плотность тока через оболочки 7 была не менее 50 мкА/см . Бели, например, по верхность (Эболочки 7 штыря 6, погруженного в землю, составляет 200 см то сила тока 1 , пропускаемого в заземленной линии 1, должна,быть не менее 10 мА, а сила тока Ij, должна быть более 20 мЛ. В этом случае (фиг. 2) ЭДС поляризации электродов предлагаемой конструкции сохраняется постоянной независимо от величины поляризующего тока. Данное явление объясняется тем, что электрохимически пассивные металлы, к числу которых относится и. алюминий, имеют очень малый ток обме на. Если через такие металлы пропускать ток, то при очень небольших токах наблюдается насыщение ; .электрические заряды, сообщаекие электроду от внешнего источника ЭДС, медлен но расходуются на электроде очень (Ьстро. В связи с этим ЭДС ВП при плотностях тока больших 50 мкА/см сохраняется неизменной. Неполяризующиеся электроды, которые применяются в обычных установках, имеют большой ток обмена, так как они используют электрохимически активные металлы, скорость электродной реакции на этих электродгис является большей, ЭДС поляризации оказывается небольшой, но изменяющейся при изменении плотности возбуждающего тока. Дпя пропускания второго импульса тока ключи 2 и 3 устгшавливаются снова в первую позицию, подключая генератор 4 к заземленной линии 1. В конце импульса тока, через тот же промежуток времени от начала импульса, как и в первом случае, измеряют а:1ходное напряжение генератора 4, которое при стабильной величин тока ki равно Е kEo+ При увеличении тока в k раз в дан ном случае в k раз увеличится падение напряжения на омическом сопротив лении (kEp) и ЭДС ВП среды, в то вре мя как ЭДС ВП питающих электродов сохранится постоянной. После выключения импульса тока ключи 2 и 3 устанавливаются во втору позицию и в тот же момент времени после выключения импульса тока, что и а первом случае, с помощью:измерителя сигналов 5 измеряет.ся сигнал ВП , Н) В данном случае ЭДС ВП электродов сохргшяется неизменной, а ЭДС ВП сре ды увеличивается в k раз, так как ЭДС ВП среды увеличивается линейно при увеличении плотности тока. Приращение сигналов ВП равно ЛЕв„ Е - Е,1 (k-DsSn , (5) а приращение сигналов возбуждающего поля равно 4Ео Е:; - EV (k-i)(Eo + (6) Отношение приращений сигналов ВП и возбуждающего поля позволяет определить параметр ВП среды, исключив влияние питающих электродов Л2 еп:. , . ,/ ДЕо Е, Приращение сигналов ВП определяется по показаниям измерителя 5 сигналов (первый отсчет здесь запоминается, а затем берется отсчет непосредственного приращения сигналов ВП), а приргидение сигналов возбуждакяцего поля определяется по шкалам генератора тока 4. Отношение этих приращений может быть получено по показаниям блока отношений сигналов (не показан). Для повьииения точности измерения могут быть проведены при 3-4 величинах возбуждакяцего тока. В качестве генератора тока может быть использовано любое стандартное генераторное электроразведочное устройство,. В качестве измерителя сигналов 5 .может быть использован любой электроразведочный измеритель импульсных сигналов. В .рассмотренном выше примере измерялось отношение приращений ЭДС ВП и первичного поля. Точно такие же результаты получаются и в том случае, если измерять не напряжение, а ток (приращение токов ВП и приращение возбуждающих токов). В данном случае измеритель 5 сигналов может быть выполнен в виде обычного стрелочного микроамперметра. Формула изобретения 1. Способ измерения вызванной поляризации при геоэлектроразведке,заключающийся в том, что возбуждают в земле электромагнитное поле током, пропускаемым через заземленную линию, и измеряют принимаемые из земли сигналы той же заземленной линией, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем снижения погрешностей, обусловленных вызванной поляризацией заземлений линии, определяют приращение сигналов вызванной поляризации и приращение сигналоввозбуждающего поля при нескольких, преимущественно двух, различных плотностях возбуждающего тока и по отнетаению приращения сигнала вызванной поляризации к,. приращению сдагнапа возбуждающего по ля судят о поляризуемости пород. 2.Способ ПОП.1, отличаю щийся тем, что плотности возбу дающего тока выбирают не 50 мкА/см поверхности заземлений. 3.Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее двухпроводную линию, одни концы которой со динены через трехконтактные двухпозиционные ключи с генератором тока и измерителем сигналов, а вторые ко цы соединены с железными штырями, причем общие контакты ключей соедин ны с концами двухпроводной линии. одна пара выходных контактов ключей соединена с генератором тока, а вторая пара -; с измерителем сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, железные штыри снабжены бболочкой из электрохимически пассивного металла, преимущественно апкминия. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 149156, кл. G 01 V 3/02, 1962. 2.Комаров В.А. Электроразведка методом вызванной поляризации. Л., Недра, 1972, с.18, 71 (прототип).

6 7

/, MffA/CMt