Способ и устройство для возбуждения нестационарного электромагнитного поля при геоэлектроразведке Советский патент 1982 года по МПК G01V3/02 

1

Изобретение относится к техничес-. кой физике и может быть использовано при проведении геологоразведочных работ методом вызванной поляризации (W1), становления поля и др.

Известен способ возбуждения электромагнитных полей при геоэлектроразведке, заключающийся в том,что в двух фиксированных точках вводят ток в землю, определяют положение эквипотенциальной линии вблизи точки ввода основного тока, вокруг которой располагают систему ввода дополнительного тока и устройство для осуществления .этого способа, содержащее источник j тока, блоки управления и регуляторы Щ

Недостатком этого способа является то, что он не может быть использован для возбуждения нестационарных JQ электромагнитных полей путем пропускания в землю мощных импульсов токаре паузами, так как в нем не предусматривается использование балластной

нагрузки в паузах между импульсами тока.

Наиболее близким для данного техни ческого решения является способ воз-; буждения нестационарных электромагнитных полей при геоэлектроразведке, заключающийся в том, что пропускают импульсы тока в землю через два основных заземления и дополнительные заземления, расположенные в непосредственной близости от одного из ос новных заземлений, а во время пауз между импульсами тока к генератору подключают балластный резистор, расположенный непосредственно в кузове электроразведочной станции и устройство для осуществления этого способаi содержащее источник постоянного тока, переключатель полярности тока выполненный в виде двух двухпозиционных ключей, переключатель нагрузкабалласт, выполненный в видедвух двухпозиционных ключей, причем исто ник постоянного тока соединен с общим контактом первых ключей переключателей полярности тока и нагрузкабалласт, а входные контакты ключей и переключателя полярности тока соединены с основными выходными шинами устройства 2,

Однако недостаточная электробезопасность при работах с большими мощностями в виду того, что непосредственно в кузове станций, где работает обслуживающий персонал, находится резистор балласта, который подключается к выходу источника тока в паузах между импульсами тока и на котором рассеивается мощность в 20-50 и более кВт. Так как станции работают в полевых условиях, то при высокой влажности возникают значительные утечки (балласт не может быть выполнен герметичным, так как на нем рассеивается громадная мощность и необходима вентиляция воздуха), что грозит персоналу.поражением током.

Кроме того, балласт выполнен в виде проволочного сопротивления, величина которого при нагреве существенно изменяется. В виду этого даже при точно подобранном в исходном режиме равенстве сопротивлений питающей линии и балласта к моменту окончания паузы эти сопротивления рказываются различными, поэтому после переключения источника тока с балласта на нагрузку в питающей линии ЛВ режим стабилизации тока устанавливается в течение 1-2 с из-за большой инерционности мощных генераторов постоянного тока, вращаемых двигателем автомобиля. Устройство-оказывается сложным и громоздким из-за обязательного включения в его состав балласта, который должен быть расчитан на мощность 50100 кВт, и по раз мерам превышает все электронные блоки станции.

Цель изобретения - обеспечение электробезопасности обслуживающего персонала при возбуждении полей импульсами тока в десятки ампер при напряжениях до 500 и более, стабильности тока непосредственно после его включения.

Для достижения этой цели в извест ном способе возбуждения нестационарного электромагнитного Ьоля при геоэлектроразведке, заключающемся в том что пропускают импульсы тока в землю через два основных заземления и дополнительные заземления, расположен002374

ные в непосредственной близости от одного из основных заземлений, пропускают ток во время пауз между импульсами возбуждающего нестационарное поле тока через ог.но из основных заземлений и дополнительные заземления, расположенные в непо.средственной близости от этого основного заземления .

10 Также поддерживают одинаковой полярность тока, пропускаемого через основное и дополнительные заземления в паузах между импульсами возбуждающего нестационарное поле тока

15 разной полярности.

В известном устройстве для осуществления способа, содержащем источник постоянного тока, переключатель полярности тока, выполненный в

j. виде двух двухпозиционных ключей, переключатель нагрузка-балласт, выполненный в виде двух двухпозиционных ключей, причем источник постоянного тока соединен с общим контак„ том первых ключей переключателей полярности тока и нагрузка-балласт, а входные контакты ключей переключателя полярности тока соединены с основными выходными шинами устройства, одна из основных выходных шин соединена с общим контактом второго ключа переключателя нагрузка-балласт а нормально замкнутый входной контакт второго ключа переключателя нагрузка-балласт, соединен с нормально разомкнутым входным контактом первого ключа этого переключателя и со вспомогательной выходной шиной устройства.

На чертеже изображена структурная схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит источник 1 постоянного тока, переключатель полярности тока, выполненный в виде

5 двух двухпозиционных ключей 2 и 3 переключатель нагрузка-балласт, выполненный в виде двух двухпозиционных ключей и 5, причем источник 1 постоянного тока соединен с

50 общим контактом первых ключей 2 и i переключателей полярности тока и нагрузка-балласт, входные контакты ключей 2 и 3 соединены между со. бой и подключены к основным выходным шинам 6 и 7 устройства, шина 6 соединена также с общим контактом ключа 5, а нормально замкнутый входной контакт ключа 5 и нормально ра5зомкнутый контакт ключа 4 соединены между собой и со вспомогательной вы ходной шиной устройства, которая подключена к дополнительным заэемлен1-.ям 8 и 9Предлагаемый с пособ осуществляется следующим образом. На исследуемом участке земли в двух фиксированных точках 6 и 7 веодят в землю ток в режиме импульсов тока с паузами. В непосредствен ной близости от одной из точек, например 6, где располагается генераторная установка, оборудуют дополнительные заземления 8 и 9 Во время пропускания импульсов тока в линию 6-7 дополнительные заземления 8 и 9 соединяют с заземлением 6 или используют для стабилизации величины возбуждающего тока. Как правило, расстояние между заземлениями 6, 8 и 9 не превышает 10 м, поэтому данное сложное заземление на расстоянии, превышает 100 м, может рассматриваться как единое точечное заземление. В соответствии с правилами техники безопасности, участок, на котором располагаются з земления 6, 8 и 9, а также 7 огораживаются, что надежно защищает обсл живающий персонал от случайного поражения током. Сопротивление цепи, включающей заземления 7 и параллел но соединенные заземления 6, 8 и 9 подбирается близким к сопротивлению цепи, включающей заземление 6 и параллельно соединенные заземления 8 и 9 (практически это не представляе трудности, так как в первом случае в питающую цепь добавляется сопроти ление проводов питающей линии, вели чина которого соизмерима с сопротив лением заземления, например 7).. После пропускания импульса тока заданной длительности 8 течение 1 ми ток в линии 6-7 выключают , а источник постоянного тока подключают к цепи, состоящей из заземления 6 , и параллельно соединенных заземлени 8 и 9. Стабилизатор тока поддерживает и в этой цепи ту же величину тока, который перед этим использовался для возбуждения нестационарного поля. В паузах между импульсами тока производится измерение электрической компоненты поля, направленной вдоль линии 6-7. Так как измеряемая компонента поля направ37«лена перпендикулярно линии 9-6-8, вдоль которой протекает ток в земле в паузе между импульсами, то этот ток не оказывает существенного влияния на величину измеряемых сигналов. Это объясняется следующим образом. Перед пропусканием импульса возбуждающего тока через заземления 6 и 7 в точках измерений компенсируют естественную разность потенциалов, в этот же промежуток времени источник 1 постоянного тока подключен к заземлениям 6, 8 и 9, поэтому сигнал от такого источника поля скомпенсирован и останется скомпенсированным в том случае, если в последующих паузах между импульсами тока в цепи 6-7 полярность подключения источника 1 к заземлениям 6, 8 и 9 поддерживается постоянной. Ближайшая точка измерений располагается от заземлений не ближе, чем на расстоянии 100-200 м, поэтому сигнал от источника со значительно меньшими размерами очень мал. Источник поля в виде заземления 6, подключенного к одному из полюсов ИС- точника 1, и двух расположенных по разные стороны на малом расстоянии заземлений 8 и 9, соединенных с другим полюсом источника 1, можно расг сматривать с высокой точностью в виде двух диполей с равными и противоположно направленными моментами. При этом заземления 8 и 9 можно располагать либо перпендикулярно линии 6-7, либо вдоль линии 6-7 и тем самым полностью компенсировать в точках измерений влияние одного диполя обратным влиянием другого диполя. При работе в режиме разнополярных импульсов тока, пропускаемых в линии 6-7, во время пауз также поддерживают одинаковой полярность тока, пропускаемого через основное заземление 6 и дополнительные заземления 8 и 9j Благодаря этому в процессе накопления результатов измерений (предпочтительно за четное число импульсов) влияние тока, протекающего через заземление 6, 8 и 9 полностью и автоматически скомпенсируется даже в точках, расположенных вблизи заземления 6,. Устройство для осуществления предложенного способа работает следующим образом. В режиме пропускания импульса воз буждающего тока ключи 2-5 устанавливаются в начальное положение (см, чертеж). При этом один из полюсов ис точника 1 через замкнутые контакты ключа 2 подсоединяется к заземлению 6, а через замкнутые контакты ключа 5 - с дополнительными заземлениями 7 и 9. Второй полюс источника 1 через замкнутые контакты ключей 4 и 3, соединяется с заземлением 7, т.е. источник 1 соединен с основными и вспомогательными выходными шинами устройства. В цепи 6-7 протекает импульс стабилизированного тока в течение заданного промежутка времени, например 1 мин. Затем переключатель нагрузка-балласт устанавливается в положение балласт, а ключи 2 и 3 остаются в исходном состоянии. При этом второй полюс источника 1 тока отключается от заземления 7, а допол нительные заземления 8 и 9 отключаются от заземления 6 и подключаются ко второму полюсу источника 1. В течение паузы ток протекает от заземления 6 к заземлениям 8 и 9 В конце паузы производится одновременное переключение переключателя полярности тока (ключи 2 и 3 устанавливаются во второе положение) и переключавгеля нагрузка-балласт (в исходное состояние нагрузка). При этом первый полюс источника 1 соединяется с заземлением 7 а второй полюс с заземлением 6, В и 9 и нестационарное поле возбуждается импульсом тока обратной полярности в течение заданного промежутка времени. По окончании импульса тока вновь одновременно переключаются ключи 2 и 3 в исходное состояние, а ключи i и 5 устанавливаются в положение балласт При этом ток вновь протекает от заземления 6 к заземлениям 8 и 9 Аналогично устройство работает и в последующих циклах. Технико-экономическая эффективность применения данного технического решения заключается в обеспечении электробезопасности обслуживающего персонала при возбуждении полей импульсами тока в десятки ампер при напряжениях до 500 В изболев. Благодаря тому, что в течение пауз между импульс,ами возбуждающего тока не тре буется пропускать ток через балластный блок, находящийся внутри измерительной лаборатории, что позволяет исключить возможное поражение персо- нала током. Кроме того, стабилизация тока осуществляется непосредственно с момента его включения, что позволяет осуществить измерение переходных характеристик ВП , начиная с ранних стадий (с единиц-десятков миллисекунд), что очень важно при выполнении исследований для целей гидрогеологии и инженерной геологии о Формула изобретения 1. Способ возбуждения нестационарного электромагнитного поля при геоэлектроразведке, заключающийся в пропускании импульсов тока в землю через два основных заземления и дополнительные заземления, расположенные в непосредственной близости от одного из основных заземлений, отличающийся тем, что, с целью обеспечения электробезопасности и обслуживающего персонала при возбуждении полей импульсами тока в десятки ампер при напряжениях до 500 В и более, а также стабильности тока непосредственно после его включения, дополнительно пропускают ток во время пауз между импульсами возбуждающего нестационарное поле тока через одно из основных заземлений и дополнительные заземления, расположенные в непосредственной близости от этого основного заземления . 2.Способ поп.,отличающ и и с я тем, что поддерживают одинаковой полярность тока, пропускаемого через основное и дополнительные заземления в паузах между импульсами возбуждающего нестационарное поле тока разной полярности, 3.Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее источник постоянного тока, переключатель полярности тока, выполненный в виде двух двухпозиционных ключей, переключатель нагрузка-балласт, выполненный в виде двух двухпозиционных ключей, причем источник постоянного тока соединен с общим контактов первых ключей переключателей полярности тока и нагрузка-балласт, а входные контакты ключей переключателя полярности тоКи соединены с основными выходными шинами устройства, отличающееся тем, что, одна из

99002

основных выходных шин соединена с общим контактом второго ключа переключателя нагрузка-балласт, а нормально замкнутый входной контакт второго ключа переключателя нагрузка- 5 балласт, соединен с нормально разомкнутым входным контактом первого ключа этого переключателя и со вспомогательной выходной шиной устройст,ва.

710

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР по заявке № ZyettlSl/ie-ZS,

кл. G 01 V 3/02, 1979.

2.Бобровников Л.З. и др. Электроразведочная аппаратура и оборудование. Недра, 1979, с.319, , 189 (прототип).

У

V