Способ геоэлектроразведки Советский патент 1981 года по МПК G01V3/08 

Изобретение относится к тёхнической физике и может быть использовано в геоэлектроразведке при измерениях поляризуемости горных пород и руд, а также при изучении нелинейности переходных характеристик поляризующихся объектов. Известен способ геоэлектроразведки, заключающийся в том, что возбуждают в земле электромагнитное поле двумя импульсами тока одинаковой дли.тельности разной полярности, измеряют сигналы вторичного поля через один и тот же промежуток времени после выключения импульсов тока и по разности полученных результатов судят о параметре линейной выз в аннон : поляризации (ЛВП), апо их сумме - о параметре нелинейной вызванной поляризаций (НВП)1. Недостатком этого способа является то, что с его помощью определяется параметр ЛВП и НВП только на поздних временах, когда исчезнут сигналы обусловленные индукционными эффектами. Кроме того, измеряемый в этом способе параметр НВД определяется только асимметрией вольт-амперной характеристики поляризующегося объекта для тока одной и другой полярности, пропускаемого через этот объект. В то же врем часто встречаются поляризу1сяциеся объекты, воль-амперная характеристика которых хотя и явно нелинейна, но симметрична относительно исходного условного нулевого потенциала. Такие объекты по результаг там измерений НВП указанным способом не вьщеляются. При измерениях же на поздних временах, когда инду сционные процессы прекращаются, сигналы НВП имеют малую величину, их трудно измерить из-за влияния помех. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому яв1}яется способ геоэлектроразведки, заключающийся в возбуждении электромагнитного поля двутмя импульсами тока одинаковой полярности и разной длительности, в котором определяют разность абсолютны значений сигналов электромагнитного поля, измеряемых через одинаковый про межуток времени после выключения импульсов тока, по которой судят о вели чине поляризационных эффектов. Этот способ позволяет эффективно исключать влияние индукционных эффектов и определять ЛВП практически в любой момент времени после выключения импульсов тока 2. Недостаток этого способа - недостаточная его информативность в связи с тем, что в нем не предусматривается возможность определения нелинейности переходных характеристик поляризую1ЦИХСЯ объектов, величина которой явля ется валдаым параметром, характеризующим свойства поляризующегося объекта Цель изобретения - pacmHpeiaie информативности путем определения нелинейности переходных характеристи поляризующихся объектов. Для достижения этой цели в извест ном способе геоэлектроразвед си, заключающемся в возбуждении электромаг нитного поля в земле двумя импульсами тока одинаковой полярности и определении разности принимаемых8из земли сигналов, измеряемых через оди наковый промежуток времени после выключения каждого из этих импульсов тока, включают второй импульс тока, длительность которого выбирают равно длительности первого импульса тока, в момент окончания измерения принимаемого из земли сигнала после выключения первого импульса тока, а пе ред пропусканием первого импульса то ка дополнительно возб1гждшот электромагнитное поле в земле третьим импульсом тока такой же длительности как и два первые, и измеряют сигнал вторичного поля через промежуток времени после выключения третьего импульса, равный сумме длительности импульса тока, промежутка времени, через которьй измеряют принимаемые из земли сигналы после первого импульса тока, и промелсутка времени между выключением первого и включени ем второго импульса тока и по разности результатов измерений, полученных после вы1спючения первых двух и треть го импульса тока судят о нелинейных Характеристиках поляризующихся объек тов. На фиг. 1 изображены эпюры сигналов возбуждагацего тока (цифрами обозначены условные номера импульсов); на фиг. 2 - эпюры сигналов вторичного поля ВП после выключения импульсэв тока. Способ реализуется в следующем порядке. На участке исследований, где требуется определить характеристики поляризующихся объектов, электромагнитное поле в земле возбуждается последовательностью трех однополярных импульсов тока д2| (фиг. 1), пропускаемь1х через заземпенную линию длиной до нескольких км (как и обычно, длина питающей линии выбирается тем большей, чем большей требуется глубинность исследований). Амплитуду всех трех импульсов поддерживают строго постоянной. Длительность импульсов выбирают одинаковой в пределах от единиц секунд до десятков минут, например 10 с. Из трех импульсов тока два следуют друг за другом через коротк1 й промежуток, а третий импульс включается раньше, в момент t и выключается в момент t i Промежуток времени , мезкду моментом t выютючения первого импульса и моментом включения t. второго импульса выбирают небольшим (обычно от миллисекунд до единиц секунд) , соизмеримым с промеггсутком времегш, через который измеряют сигналы ц из земли после выключения первого импульса тока (на фиг. 2 этот промежуток времени равен u.tj ) и после второго импульса тока (u1:.| tg-tg ,) . Длительности импульсов тока равны . . Перед включением тока, до момента tg, в точке измерений запоминают (компенсируют) естественную разность потенциалов между электродами, p icположенными в заданных точках измерений, затем в момент t включают импульс тока и перед окончанием этого импульса измеряют разность пЬтенциалов между приемными электродами (), которая используется для определения удельного сопротивления: среды и для нормирования сигналов ВП при определении параметра ЛВП. Через проме;куток времени ut. песле включения импульса тока в моме;нт tj импульс тока выключают и через промежуток времени u.t, (фиг.1, 2) в момен времени tj измеряет си1- нал ВП, ра1вный После этого выдерживается пауза длительностью 5-7 Atj необходимая для полного исчезновения поля ВП (в данном случае пауза равна 1 мин при длительности импульсой тока 10 с) . В момент времени t2; включают следующий импульс тока той же длительности, который выключают в момент времени t. Через промежуток времени Atj после выключения этого импульса тока, например, через 10 100 мс, запоминают принимаемый из земли сигнал uUj (при этом можно не компенсировать сигнал естественного поля и поляризации электродов). В момент t(j окончания измерения (запоминания) этого сигнала включают следующий импульс тока и через промежут времени АЦ после выключения этого импульса, в момент времени t ределяют приращение Ди, принимаемо го из земли сигнала относительно сиг нала AUj (приращение может быть изме рено непосредственно, а может быть и вычислено по результатам измерений сигнала в моменты времени ti и tg. Разность результатов измерений ,(1) является мерой нелинейности переходных характеристик поляризуюЕ1Ихся объ ектов в том случае, если промежуток времени Д1, через который измеряется сигнал Uj после выключения импульса тока, выбран исходя из условияIAt -ti-ty Ct -tXt -tanC-te-ts) (2 т.е. он равен сумме длительности импульса тока, промежутка импульса тока и промежутка времени, через который измерЯЕот принимаемые из земли сигналы после первого (второго) импульса тока. Как известно из теории ВП, для модели линейно-поляризующегося объекта кривая спада ВП при воздействии на объект несколькими импульсами тока определяется суммой кривых спада ВП от отдельных импульсов. Так- как в предлагаемом способе используются все импульсы одинаковой длитель ности, то кривые спада о., 6 и 6 , показанные на фиг. 2, для линейнополяризующегося объекта будут совершенно одинаковы, а кривая спада 1,, наблюдающаяся после выключе шя второ го импульса тока, в момент времени tg будет соответствовать сумме кривы спада (Гиб. При этом для момента времени t суммарный сигна г равен UUi + Uj , где Д Uj, - сигнал, сортветствующий разности между кривыми спада 2. и сГ в этот момент времени, а Ug сигнал, соответствующий разности между кривой 6 и нулевой линией в этот же момент времени. В случае Ди йи , а а } разность результатов измерений, определяемая выражением (I) равна нулю. Нелинейность переходных характеристик заключается в том, что суммаркая переходная характеристика, полученная от двух импульсов тока, не соответствует сумме переходных характеристик двух отдельно взятых импульсов, что и проявляется в результате применения предложенного способа. Следует отметить, что в приведенном примере моменты измерения и включения тока tjj совпадают. Реально между ними может быть небольшая задержка, например 1 мс, в этом случае промежуток времени ut должен задаваться так, как это дает выражение (2. Влияние индукционных эффектов в данном способе устраняется точно так же, как и в известном устройстве, через один и тот же промежуток времени после выключения двух импульсов тока сигналы индукционного поля, обусловленные проводимостью среды, имеют одинаковую величину, а поэтому разность измеренных величин свободна от этого влияния. В качестве сигнала ЛВП может быть использован сигнал Uj; ли, или специально измеренный сигнал в промежутке времени между моментами t, и t, . Формула изобретения Способ геоэлектроразведки, заключающийся в возбуждений электромагнитного поля в земле двумя импульсами тока одинаковой полярности и определении разности принимаемых из земли сигналов, измеряемых через одинаковый промежуток времени после выключения каждого из зтих импульсов тока, о т личающийся тем, что, с це-лью расширения его информативности путем определения нелинейности переходных характеристик поляризукицихся объектов, включают второй импульс тока, дпительность которого выбирают . равной длительности первого импульса тока, в момент окончания измерения и : принимаемого из земли сигнала после

выключения первого импульса тока, а перед пропусканием первого импульса тока дополнительно воэбу вдают электромагнитное поле в земпе третьим импульсом тока такой же длительности, как и два первые, и измеряют сигнал згогричного поля через промежуток времени после выключения третьего импульса, равный сумме длительности импульса тока, промежутка времени, через крто рый измеряют принимаемые из земли сигналы после первого импульса тока и промежутка времени меядцу выключекием первого и включением второго {фшульса Тока и по разности результатов измерений, полученных посла выключения первьпс двух и третьего импульса тока судят о нелинейных характеристиках поляризующихся объектов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 301661, кл. G 01 V 3/02, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 693312, кл. G 01 V 3/02, 1979 (прототип). .

I

УММ

Фиг.2

у

.

Д{/,

t5