Способ поисков локальных геологический объектов Советский патент 1982 года по МПК G01V9/00 

(54) СПОСОБ ПОИСКОВ ЛОКАЛЬНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к геофизическим методам, в частности, к поискам пока пьных объектов в земной коре, отличающихся от окружающих пород по тепловым свойствам. Известен способ поисков локальных объектов, основанный на измерении температуры в скважине на глубине, гаран тирующей отсутствие помех суточных и сезонных изменений температуры земной поверхности. Измерения пров1 дятся спустя некоторое время после пров дения бурения по достижении теплового равновесия между скважиной и окружающими ее горными породам. Исследования проводятся с датчиком температуры типа терморезистора или термопары flj. Недостатком способа является необхо димость углубления ниже зоны температурных колебаний, что приводит к постановке больших объемов буровых работ. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ поисков локальных геологических объектов , основанный на изучении теплового поля горных пород на исследуемом участке. В данном способе два термочувствительных датчика размешаются в неглубоких скважинах по вертикали на заданнс л расстоянии. По разности температур судят о воличине теплового потока /2j. Недостатке известного способа явт ется сильное влияние температурных помех на проводголые измерения. Разность температур в точках юмерен я (теппово вой поток) вблизи поверхности в завис мости от вариаиий солнечной радиации, погодных условий и вызываемых имя изменений режима приповерхностной зовы, что не позволяет однозначно ннтертретнровать получаемые результаты. Цель да обретения - упрющение способа и повышение его точности. Поставленная цель достигается тем, что в способе поисков локальных геологических объектов, основанном ка изучении теплового поля горных пород на во 394 следуемом участке в точках наблюдения измеряют.в течение фиксируемого промежутка времени количество теплоты, иопускаемое горными породами, и по полученным данным судят о наличии и местоположений локальных объектов. Способ реализуют следующим образом, . Проводят одновременно измерения в точках наблюдения количества теплоты CQ/I ) , испускаемой горными породами за длительные промежутки времени, приблизительно равные между собой для,каждой точки наблюдения, затем вносят поправки на отклонение времени наблюдения -- и в 1 точке.от среднего t ХЬ|1и путем умножения на безразмерный множитель К -€ I-1, И строят карты изолиний Др превышения параметра Q над некотором фоновым значением ОсР . Способ основан на ослаблении действи кратковременной и периодической составляющей помехи за счет длительного характера накопления полезного сигнала при измерении данного параметра теплового поля. На фиг. 1 показаны изменения температуры (К) теплового потока (() И количества теплоты (дР) при воздайствии одних и тех: ,же дестабилизирук щих факторов в зависимости от времени, где -fe /1 - 12.- интервал времени воздействия; Ьу.и t - текуи ие времена отсчета. л д Значения k , ф и Д Q в мсмент времени -Ьу искажены действием тепловой помехи с периодом Т . Если значения температуры К и теплового пото ка искажаются помехой с амплитудой не завис1пцей от момента времени взятия отсчета, то величина количества теплоты & Q искажается помехой тем меньше, чем больше . прошедшее с момента накопления Л Q по сравнению с периодом псмехи Т за счет накопления постоянного полезного сигнала и взаимной компенсации переменной составляющей помехи. В предлагаемом способе время накоп пения скгнала выбирается большим, чем лериод помехи. Аналогично действие и кратковрз ленной нерегулярной тепловой помехи, возникающей, например, за счет инфильтрации атмосферных осадков, действуготцвй в момент времени t- . Если аначвияя )H Wsv) могут значитель 44 но отклоняться о средних значений К и (фиг. 1 а и б), то значение AQ(-ly меньше отклоняется от истинного значекия д(} (t,; , которое в любой момент вре мени i равно uQ atft, где а (сС - угол наклона прямой, показан на фиг. 1-р), , если момент начала накопления &Q - время отсчета t-j совместить с началсал координат. Это объяс няется кратковременностью действия значительной по амплитуде тепловой помехи,, вызванной, например, инфильтрацией атмоо ферньтх осадков. Пример. Участок работ выбран в равнинной местности в средних широтах. За время измерения средняя температура по .изучаемой площади на глубине 0,75 м составляет 3 С. На изучаемся участке имеется рудное тело изометрической форj i, перекрытое 80-метровой толщей глинистых сланцев (коэффициент теплопроводности 5, -7 Разрез по профилю, пересекающему рудное тело. с графиком приращений Л О приведен «а фиг. 2. Карта изолиний Л Q -С , проекций рудного тела на-дневную поверхность (заштрихованный участок) приведена на фиг. 2. Сечение изолиний - через 25 Дж. Дпя измерения количества теплоты, выделяемой горными породами в точке.измерения за длительный промежуток времени, применен изотермический калор-иметр с термоизоляцией на основе пенопласта. Константа калориметра К -6,2810 при массе рабочего тела в 1ОО г, что обеспечивает время накопления сигнала в 1,5.10 с. Рассмотрим ход измерений на примере, пикетов 32 и 36. На пикете (ПК) 36 на глубине 0,75 м установлен калориметр с массой льда 100,075 г, на ПК 32 - 100,032 г. Время установки и снятия приборов зафиксировано с погрешностью ЗО с и составляет -Ьзе 1,249510 с, 1,2465-105-с. Среднее время наблюдений Ь i,. Поправки К-| ifti составляют Kjfe 1,ООО56О2, ,1(52 1,002968. Масса расплавившегося льда (определяется с погрешностью О,О01 г) составляет Ш, 65,2ОО.т, ,131 г. Количество поглощенного приборами тепла с учетом ; 1ножителей 141 соста&ляет ЪЬ 1,б895«10 Дж, 1, Дж. Фоновое кояичество тепла Р ср устанавливаемое по площадному распредел ншо параметра, выбрано 1 авным 1,О7бО1б Дж. Тогда AQ-5fe 195 Дж, .42Дж. Дналогвяно проводятся операции на других пикетах. На основе полученных значений uQ строится карты графиКОБ и изолиний &р . По ним, как видно на фиг. 3, отчетливо выделяются анса«1аль ные -зоны, связанные с локальным геол гическим объектом, контрастным в тепло вом поле Земли. Поскольку QI в случае приме{шшш изотермического калориметра определяют ся rio формуле Q 1,671О tv Дж где t - среднее время пребывания изотермического калориметра в контакте с горными породами, с; ti - время его нахождения в пикете, с; масса расплавившегося льда, г, то ашшратурио-методическая погрешность определения QI для данного примера составляет dQi si ,67.10Ч ( 4 а Qi. (3-t - соответствующие погрешности. В нашем случае dQ равно 2,8 Дж. Итак, полезный сигнал в 15О Дж может быть охарактеризован 8-17 изолиниями, прово -„ димыми через ЗС или даже 6 G, что вполне удовлетворяет погрешности поискового метода. На фиг.4 представлена карта изолиний йК -приращений температуры для того же участка (сечетще изолиний через 9 i 146 ). В силу высокого уровня ламек поле йК более изрезано, чем поле ДО . Аномалия поля л К над рудным телсм, отмеченная на карте штриховкой, распадается на две.. В отсутствие помех доля&на была бы наблюдаться более локалвзованная аномалия с максимумом около . В поле ДК проявля- ются еще несколько слабо аномальных участков, связанных с искажениями пературного поля псжсэхами,- В результатe положение рудного тела фиксируется неуверенно. Предлагаемый способ позволяет сократить буровые работы и повысить точнооти измерений. Формула из.о. бретения Способ поисков локальных геологичеоких объектов, основанный на изучешш теплового поля горных пород на исследу&мом участке, отличающийся, тем, что, с целью упрощения и повыщеняя точности, в точках наблюдения измеряют в течение фиксируемого пром кутка ерв мени количество теплоты, испускаемое ; горными породами, и по полученным судят о наличии и местоположении локальных объектов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 24О37О4, кл. 73-432, 1946. 2.Патент США № 3714832, кл. 73-432, 1973 (прототип).

а

ii

Ь

tix

Уiz

/V

Уtz

|4,Лг