Способ выполнения вертикальных электрических зондирований в геоэлектроразведке и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК G01V3/08 

меряют ток и разность потенциалов между каждой парой расположенных сим метрично относительно центра питающей линии приемных электродов. Для осуществления этого способа может быть использована многоканальная эл троразведочная станция, содержащая несколько измерительных каналов, каждый из которых включает последовательно соединенные датчики и усил тели, подключенные к последовательно включенньм коммутатору каналов аналого-цифровому преобразователю .(АЦП) и регистратору, причем в каждом канале между усилителем и комму татором включен следящий АЦП, между АЦП. и регистратором включен сумматор, к входам которого подключены выходы следящих АЦП, а к управляющим входам всех блоков подключены выходы системы синхронизации и управления. Данный способ выполнения ВЭЗ пазвопяет при одной раскладке питающей линии выполнить весь цикл зоццирований, что значительно повышает производительность работ 2. Недостатком известного технического решения является недостаточная эффекгивность технологического процесса выполнения зондирований, обусловленная двумя причинами. Во-первых, при данном способе зондировани приемные электроды в количестве 3040 штук располагаются в виде двух групп, сосредоточенных вблизи зазем лений питающей линии. В центральной части питающей линии, на участке, равном половине длины питающей линии, приемных электродов нет, и име но здесь располагается генераторноизмерительный блок. Из-за того, что почвенный слой в различных точках является разным, невозможно сразу обеспечить хсфошие урловия заземления для всех 30-40 неполяризуюицпсся электродов, в связи с чем для подготовки заземлений обслуживающий пе сонал вынужден периодически перемещат ся из одного конца питакицей линии к другому, что приводит к увеличени затрат времени, к увеличению числа обслуживающего персонала и т.д. Вовторых, даже при длине питающей линии в 500 м для соединения всех при емных электродов к генераторно-изме рительному блоку, расположенному в центре питанмцей линии, требуется не меньше 16 км проводов, оборудованны Масса такой косы превыВ косу, ает 200 кг, ее невозможно перетаскивать вручную, при смотке и размотке выводы обрываются, что значительно усложняет технологический процесс вьшолнения зондирований. Устройство для осуществления данного способа не обеспечивает необхоимой точности измерений в широком динамическом диапазоне входных сигналов, так как приемные электроды располагаются как в непосредственной близости от питающих электродов (до 10-15 см), так и на значительном расстоянии от них (до 1-2 км), то на измерительный блок одновременно поступают сигналы с амплитудой от десятков вольт до нескольких сот микровольт, а кроме того, сигналы естественного поля. Для регистрации этих сигналов по тому алгоритму, который предусмотрен в известном устройстве А1Щ должен иметь 20-25 разрядов, что невозможно осуществить. Целью изобретения является повышение эффективности технологического процесса выполнения зондирований. Для достижегшя этой цели согласно способу выполнения вертикальных электрическтс зондирований при геоэлектрораэведке, заключающемуся в том, что на объекте исследований размещают заземленную питающую линию, расстояние между заземлениями которой превышает трехкратную максимальную глубину исследований, и множество приемных электродов, соединяют приемные электроды и питакщую линию с генераторно-иэмерительным блоком, с помощью которого пропускают через питающую линию ток, и измеряют ток и возникающую в земле разность потенциалов, вначале располагают генераторно-измерительный блок у первого заземления питающей линии и измеряют потенциал каждого из приемных электродов, 1 асположенных мезвду центре и первым заземлением питающей линии относительно дополнительного приемного электрода, который располагают в произвольной точке в пределах средней части питающей линии, затем перемещают генераторно-измерительный блок ко второму заземлению питающей линии, измеряют потенциал каждого из приемных электродов, расположенных меяду центром и вторым заземлением питающей линии относительного того же Дополнительного приемного электрода, положение которого сохраняют неизменным, и по полученным параметрам судят о глубинном строении объекта исследований.

В устройство для осуществления способа, содержащее коммутатор, ко входам которого подключены входные клеммы, а к выходу-блок согласования, аналогово-цифровой преобразователь, выход которого соединен с регистратором, систему синхронизации и управления, выходы которой соединены с управляющими входами коммутатора, анапогово-цифрового преобразователя, регистратора и генераторного блока, введены цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), выход которого включен между выходом блока согласования и входом АЦП, оперативное запоминающее устройство, выходы которого соединены со входами ЦАП, а управляющие входы - с выходами системы синхронизации и управления, причем вспомогательный выход АЦП соединен со. входом системы синхронизации и управления ,

На фиг. 1 изображена схема измерительной установки для осуществления способа; на фиг. 2 - устройство для ос1Ш1ествления способа.

Как показано на фиг. 1, в точках А и 6 исследуемого объекта расположены заземления питающей линии, а в точках а,5,б,г,э,е ,x,3,w,

К,А,М,М - пары приемных электродов, и произвольной точке О в средней части питающей линии установлен дополнительный электрод, а вблизи питакМцего электрода А - генераторно-измерительный блок (ГКБ}, который соединен с группой приемных электродов и с питшоцими электродами.

Устройство для осуществления способа (см. фиг. 2) содержит входные клеммы , соединенные с коммутатором 2, выход которого через блок 3 согласования, .ЦАП 4,, А1Щ 5 соединен с регистратором 6, оперативное запоминшощее устройство (ОЗУ), входы которого соединены с выходом системы 8 синхронизации и управления, а выхода со входами цифро-аналогового преобразователя, и генераторный блок 9, соединенный с системой 8 синхронизации и управления, выходы которой сое динены также с коммутатором 2, АЦП 5 и регистратором 6, а вспомогатель-

903306

ный выход аналогово-цифрового преобразователя 5 соединен со .входом системы 8 синхронизации и управления.

Сущность способа заключается в 5 следующем.

На объекте исследований в заданных точках, где требуется определить глубинное строение участка, располагают заземленную питающую линию, расстояние

О мезеду заземлениями А и 9 которой (см. фиг. 1) превьшает трехкратную максимальную заданную глубину исследований. На участке между заземлениями А и В размещают множество приемных электродов а,б,в...,м,н и дополнительный электрод, расположенный в произвольной точке О в средней части питающей линии А% . Приемные электроды вначале располагают, например, между центром питающей линии и заземлением А , так что расстояние AOI 0,1 м; ,15 Mi А% 0,2м; .25 М} ,3 м-, Ае 0,45 м..., м; АО 240 м. К приемным элек2S тродам подключают косу, соединяющую эти электроды с ГЙВ, который располагают вблизи заземления А . Так как основная группа приемньк электродов расположена вблизи заземпения

30 А оператор ГИБ может быстро и оперативно устранить неполадки в вьшолнении заземлений приемных электродов. К ГИБ подключают также питающую линию АВ . Проверив стабильность по.J тенциалов каждого из приемных электродов и скомпенсировав естественную разность потенциалов каждым из (Приемшлх электродов а,б,в,...м,н и электрод 4 О, оператор включает ток в питакицую линию, измеряет его ве40личину и потенциал кащого из приемных электродов относительно дополнительного приемного электрода О, Затем перем цают ГИБ ко второму заземлению ft питающей линии и сое45диняют его со второй группой приемных электродов о ,e,ft,...,w,H, расположенных меяду центром питающей линии и заземлением % (эти электроды могут быть либо перемещены

50 после окончания первого цикла измерений от заземпения А , либо при конвейерной технологии, заранее раз мещёны на этом участке). Положение дополнительного электрода О сохра 5 няют неизменным. К ГИБ подк.пючают также вновь питающую линию А& . Оператор вначале контролирует качест- . во выполнения заземлений приемных 7 электродов и стабильность собственной разности потенциалов электродов затем компенсирует разность потенциалов естественного поля между калдчым из приемных электродов о 5,6,..,N,H и электродом О , включае ток в питающую линию А6 , измеряет его величину и потенциал каждого из приемных электродов относительно дополнительного приемного электрода О . На этом вьтолнение зондирования заканчивается, В процессе обработки результатов измерений вычисляется разность поте циалов для каждой одноименной пары приемных электродов, расположенных симметрично относительно центра питающей линии, т.е. для электродов аа,55,е.Ь.1.г, .. .,HW,HH. Полученная разность потенциалов для каждой пары электродов содержит информацию о разной глубине исследования: чем ближе приемные электроды располагаются к питающим, тем меньшая глубин исследований получается для той пары электродов, которая расположена в средней трети питающей линии АЕ , т.е. при длине ни 4-А& . При дал нейшем уменьшении расстояния между приемными электродами информация о большей глубине практически не полу чается, поэтому такое уменьшение расстояния нецелесообразно. По полученным отношениям разност потенциалов к току для разных длин приемных линий получают мощности и удельные сопротивления слоев, слага ющих изучаемьй геоэлектрический раз рез, а также их поляризуемости, по которым и судят о глубинном строении объекта исследований. Устройство для осуществления спо соба работает следующим образом. Перед началом работы к входшз1м клеммам 1 подсоединяют (через кос приемные электроды d,5,6,...,м,н, а также дополнительный электрод О а к генераторному блоку 9 - питающую линию АЬ . Работа устройства ос ществляется в трех режимах по кома дам, вырабатываемым системой 8 син ронизации и управления. В первом режиме осуществляется компенсация ности потенциалов естественного по ля и собственной поляризации прием ных электродов относительно дополн тельного электрода О который явл ется общим для каждого из других п емных электродов. В режиме компенсации по команде из системы 8 в АЦП 5 источник опорного напряжения отключается, а опорный вход АЦП соединяется с общей шиной устройства, к которой подключен и электрод О. Кроме того, регистратор 6 блокируется, в него не заносится никакая информация. По команде из системы 8 синхронизации и управления коммутатор 2 подключает через согласующий блок 3 вьгход первой приемной линии через 1Щ1 4 ко входу АЦП 5. В данном режиме АЦП 5 выполняет функции нуль-индикатора: когда суммарное напряжение, равное сумме разности потенциалов в первой приемной линии и напряжения на выходе ЦАП 4, станет равным нулю, из вспомогательного выхода АЦП 5 на систему 8 синхронизации и управления поступает запрещающий импульс, прекращающий изменение напряжения на выходе ЦАП 4. Блок 3 согласования предназначен для развязки приемных линий и ЦАП 4 представляет собой усилитель (повторитель) с высоким входным и $1изким выходным сопротивлением. ЦАП 4 представляет собой многоразрядный (до 20-25 разрядов) неградиуированный преобразователь, позволяющий с высокой степенью дискретности, скомпенсировать естественную разность потенциалов. В состав ЦАП 4 входят ключи, резистивная матрица и операционный усилитель. Выход операционного усилителя и блока 3 согласования через суммирукядие резисторы подключен ко входу АЦП 5, Управление работой ЦАП 4 осуществляется через ОЗУ 7 от системы 8 синхронизации и управления. ОЗУ 7 имеет столько выходов, сколько разрядов имеется в ЦАП 4, например, 20. Одновременно с подключением первой приемной линии ко входу блока 3 на адресный вход ОЗУ 7 с системы 8 управления поступает команда на запись информации в первую строку. ОЗУ (в исходном состоянии во все ячейки ОЗУ занесен низкий уровень сигнала, т.е. логический О) . В режиме записи информация, которая записьшается в ОЗУ, одновременно поступает на выходы ОЗУ, т.е. на выходы ключей ЦАП 4 (напримерi для ОЗУ, выполненных на интегральных микросхемах 565, 527 и других серий). Компенсация осуществляется в режиме поразрядного уравновешивания: с системы 8 управления в ячейки ОЗУ 7 поочере .но поступают сигналы высокого уровн (логическая ) начиная с ячейки подключенной к старшему разряду ЦДЛ 4. Если происходит перекомпенсация, то по сигналу, поступающему со вспомогательного выхода АЦП 5, система 8 управления вместо сигнала логическая 1 подает в соответству клцую ячейку ОЗУ 7 сигнал логический О, а затем в ячейку более млад шего разряда сигнал логическая 1 и так до тех пор, пока не сработает младший разряд ЦАП Л. После этого компенсация естестве ного поля П) в первом канале окон чена, на адресный вход ОЗУ 7 из системы 8 управления поступает команду смены адреса, к входам ЦАП 4 подключаются ячейки второй строки ОЗУ 7, а коммутатор 2 подключает вт рую приемную линию к блоку 3 согласования, после чего аналогичным образом производится компенсация. ЕП во втором канале, и т.д. до тех пор пока все каналы не будут опрошены. При этом информация о том, какой код ЦАП 4 соответствует сигналу ЕП в каждой приемной линии хранится в соответствующих ячейках ОЗУ 7. Второй режим работы устройства режим контроля стабильности собственной разности потенциалов приемных электродов. В этом режиме к опорному входу АЦП 5 по команде из системы 8 управления подключается опорный источник, включается регистратор 6, н ОЗУ 7 подается комавда считывания, коммутатор 2 подключает соответствуювщй опрашиваемый канал, а на входы ЦАП 4 из соответствующих ячеек ОЗУ 7 .о поступает код, ранее соответствовавший полной компенсации ЕП в данном канале. Если при этом показания регистратора 6 близки к нулю и не выходят за рамки заданной погрешности, условия заземления считаются хорошими, а в противном случае оператор дает команду улучшить состояние заземления того или иногс электрода, после чего вновь производится компенсация ЕП и контролируется стабильность электрода. Третий режим работы устройства режим собственно измерений. Он отличается от режима контроля только |тем, что предварительно от генера0 10торного блока 9 в питающую линию АВ пропускается ток, величина которо го измеряется, и в режиме измерений на выходах приемных линий имеется полезный сигнал, который измеряется с помощью АЦП 5 и регистрируется в регистраторе 6. Формула изобретения : 1. Способ выполнения вертикальных электрических зондирований в геоэлектроразведке, заключающийся в том, что на объекте исследований размоцают заземленную .питающую линию, расстояние мехщу заземлениями . которой превышает трехкратную глубину исследований, и множество приемных электродов, соединяют приемные электроды и питающую линию с генераторно-измерительным блоком, с помощью которого пропускают через питаю- . щую линию ток, и измеряют ток и возникающую в земле разность потенциалов, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности зондирований, вначале располагают генераторно гзмерительный блок у первого заземления питающей линии и измеряют потенциал каждого из приемных электродов, расположенных между центром и первым заземлением питающей линии относительно дополнительного приемного электрода, который располагают в произвольной точке в пределах средней части питающей линии, -затем перемещают генераторно-измерительный блок ко второму заземлению питающей линии, измеряют потенциал каяадого из приемных электродов, расположенных между центром и вторым заземлением питающей линии относительно того же дополнительного приeiiHoro электрода, положение которого сохраняют неизменшлм, и по поду ченным параметрам судят о глубинном строении объекта исследований. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее коммутатор, ко входам которого подключены входные клеммы, а к выходу - блок согласования, аналогово-цйфровой преобразователь, выход которого соединен с регистратором, систему синхронизации и управления, выходы которой соединены с управлякяцими входами коммутатора, аналогово-цифрового преобразователя, регистратора и генераторного блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, .с целью повьшения точности измерений, в него введены цифро-аналоговый преобразователь, выход которого включен аькодом блока согласования и входом аналогово-цифрового преобразователя оперативное запоминающее устройство которого соединены .со входами цифро-аналогового преобразователя, а управляющие входы - с выходами системы синхронизации и управления, причем вспомогательный выход анало12гово.-цифрового преобразователя соединен со входом системы синхрониза-, ции и управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Якубовский Ю.В., Ляхов Л.Л. Электрорайведка, М., Недра, 1974, с, 103-109. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2661027/18-25, кл. G 01 V 3/08, 28.08.73 (прототип} .

я (i.S € г 9 е ж л tf к о .

П/Б f з