Способ определения удельных сопротивлений и мощностей геоэлектрических слоев земли Советский патент 1982 года по МПК G01V3/12 

(54) СПОСОБ ОПгеДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ И МОЩНОСТЕЙ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ Изобретение относится к области . прикладной геофизики и может быть использовано при изучении геоэпектри- ческих разрезов, которое проводится для различных целей, т. ч. в золотодобы вающей промышленноцти в условиях многолетнемерзлых пород для определения глубины залегания коренных пород Известен способ определения удельного сопротивления земли, в котором в качестве источника электромагнитного поля используют вертикальный мат нитны диполь и измеряют различные составляк щие электромагнитного поля, по которым СУДЯТ о величине удельного сопротивления 1 . Недостатком известного способа является низкая ТОЧНОСТЬ определения удельного сопротивления слоя земли, при ЭТОМ необходимо, чтобы геологиНбский разрез былдостаточно выдержан по простиранию и однороден по своим электрическим параметрам. Наиболее близким по,технической сущности к изобретению является способ определения удельных сопротивлений и мощностей геоэлектрнческих слоев земли, основанный на измерении модулей вертикальной и радиальной составляющих магнитного поля. При этом в качестве источника электромагнитного. поля нсполь зуется вертикальный магнитный диполь. Модули указанных компонент измеряют на разных расстояниях от передакмоих антенны (разносах) при фиксированной частоте тока (дистанционный вариант) или на разных частотах при фиксированном разносе (частотный вариант). По отношению измеренных компонент получают кривые зондирования, по которым определяют удельное сопротивление и МОЩНОСТИ.геоэлектрических слоев 21. Недостатками этого способа являются малая ТОЧНОСТЬ измерения, обусловленная невозможностью учета влияния геологических неоднородноетей на результаты зондирования и ведущая к ошибкам значительным ошиокам в определении параметров геоэлектрического разреза, если неоднородности широко распростра нены на изучаемом участке. Цель изобретения - повышение точности измерений. Поставленная ,целъ достигается тем, что согласно способу определения удель ных сопротжлений и мощностей геоэлектрических слоев, основанному на измерении модулей, вертикальной ff и радиальной Нр составляющих магнитног поля, дополнительно измеряют модуль азимутальной составляющей магнитного поля Hg при разных направлениях разноса измерительной установки, определяют азимут направления, при котором отношение модулей радиальной и азимутальной сосгавляющих принимает максимальное значение, по измеренным данным строят кривые зондирования, по виду которых определяют удельное сопротивление и мощности геоэлектрических слоев земли., ; На чертеже представлены кривые зондирования, полученные по известном Ц кривая 1) и предлагаемому (кривая 2 способам. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Для однородной среды или среды с плоскопараллельными границами раздела на ее поверхности в поле вертикального магнитного диполя азимутальная состав ляющая Hg обычно равна нулю. В реаль ных же условиях азимутальная составляющая магнитного поля всегда отличае .ся от нуля, причем с увеличением степени- неоднородности или в случае резкого изменения границ раздела И Q заметно возрастает, и величину Hg удобн использовать как индикатор, свидетельствующий об отличии предполагаемой теоретической модели, используемой при интерпретации кривых зондирования конкретных гес электрических условий, в которых проводятся,эти зондирования На практике степень геологической неоднородности всегда зависит от направления, поэтому при зондировании необходимо определить- направление измерительной установки, при котором наблюдается наиболее полное соответствие между теоретической моделью и измеренным значением. При этом.направлен И9 принимает минимальное значение. Для этого при заданной величине разноса измерительной установки измеряю Н при разных азимутах измерительной 9 установки и выбирают такой азимут, при котором Hg принимает минимальною значения, а затем проводят измерения модулей вертикальной и горизонтальной составляющих магнитного поля, по их отношению определяют эффективное сопротивление, получают кривую зондирования, которую количественно интерпретируют. Минимальное значение Не всегда отличается от.нуля и практически допустимо, если Н./Н@78 - 10, Если при измерениях указанное отношение меньше 8, то точки на кривой зондирования, соответствующие этим измерениям, не учитываются при интерпретации. В случае, когда большинство измерений одного зондирования выполнено при , то это означает, что условия не соответствуют горизонтальным границам раздела и для их интерпретации необходимо использовать расчеты для более сложных моделей. Пример реализации способа. Зондирование проводилось на частоте 1024 кгц, с усовершенствованной аппаратурой АЭММ - 3 у скважины одной из буровых линий прииска. В районе этой скважины по данным самой скважины и по результатам измерений методом вертикального электрического зондирования на постоянном токе Опрюделено, что мы имеем дело с трехслойным типа К геоэлектрическим разрезом. Первый слой этого разреза представлен талыми рыхлыми отложениями, имеющими удельное сопротивление меньше 300 Ом- м. Второй слой состоит из мерзлых рыхлых отложений с удельным сопротивлением 5ОООО Ом- м. Основание разреза представлено пирритизированными песчаноглинистыми сланцами,с удельнь1м сопротивлением не менее 90 Ом-м.. Глубина залегания коренных пород в районе скважины 177 составляет в среднем 5,5м. При изучении сланцев в обнажениях установлено, что они электрически анизотропны (X 71,5 ) J причем угол падения плоскостей напластования может быть различен. Указанные особенности коренных пород явились препятствием для использования известного способа зондирования, согласно которому зон.дирование проводилось вдоль долины р. Дебин. Азимут этого направления составлял бО. По отношению модулей вертикальной Н и радиальной Н составляющих в каждой точке измерений определялось эффективное сопротивление . Значения р для соответствующих расстояний между источниками поля и измерительной антенной образуют криву Значения отношения Нр/Нд для этих расстояний приведены в табл. 1. Сотюставление с теоретическими кри выми показьшает, что кривая .зондиро- вания 1 не может быть отнесена к криш 1м, соответствующим разрезу типа К, имеющему параметры, близкие реальном геоэлектрическому разрезу. Тем- более по такой кривой нельзя определить глубину залегания коренных пород. Затем при расстоянии г 15 м приемная антенна была перемещена в азимут 330. В этом случае Нд равнялась 3,4, в азимуте 15° Н9 2,5 и, наконец, в азимуте 0°Hg 1,2, а от ношение Н у / Н g принимало значение, равное 14. Значения Ч /Н в этом азимуте при других значениях г приведшдл в табл. 2. Измеренные на этих расстояниях Н2 ,р определяют кривую р 2, котора хорошо совпадает с теоретической, криво для разреза К при Ря 1Рч Ю и

30 40

25

20

15 f) lf, 1/4 (пунктир), а данные ее интерпретации дают следующие результат s Рх, 650м.м, 0,4 м, «За 4,8 м, Рз«16СХ|.м, совпадающие с данными бурения. В этом примере оказалось достаточ ным найти один оптимальный азимут измерений. Это обеспечило определение глубины залегания коренных пород 3/| + dij с погрешностью 6%. В процессе полевых работ было установлено, что во многих случаях предлагаемый способ 5шляется единсгвенно возможным для сшределения параметров геоэлектрического разреза, в других случаях его применение увеличивало точность определения измеряемых параметров в среднем в два раза. Особенно эффективен способ при использовании его в условиях многолетней мерзлоты для определения глубины залегания плотика, когда геоэлектрические неоднородности наиболее сильно влияют на результаты измерений. В этих условиях испот: ование предлагаемого способа позволит уменьшить объем дорогостоящих буровых работ. Таблица 1

, Форм у л а изобретен и я Способ определения удельных сопротивлений и мощностей геоэлектрических слоев земли, основанный на измерении модулей вертикальной и радиальной составляющих магнитного поля, отличающийся тем, что,- с целью повьшения точности измерений, дополнительно измеряют модуль азимутальной составляющей магнитного поля при разных направлениях разноса измеритеяьюй установки, определяют азимут направления, при котором отношение модулей радиальной .и азимутальной

составляющих принимает максимальное значение, по измеренным данным строят кривые зондирования, по виду которых определяют удельное сопротивление н

5 мощности геоэлектрических слоев земля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 1239953, кл. Gi O1V 3/12,

0 опубпик. 1971.

4Й ffi&a