Способ геоэлектроразведки методом зондирования становлением поля в ближней зоне

 

Изобретение относится к технической физике и может быть применено при инженерно-геологических изысканиях и поисково-картировочных исследованиях геоэлектрических разрезов Цель изобретения обеспечение возможности изучения строения геоэлектрическою разреза на участках ограниченных размеров Через вертикально расположенный генераторный контур пропускают импульсы тока и в паузах между этим интервалом через 0,01-5 мс после выключения импульса тока в точках наблюдений на расстоянии 0- 10 м от генераторного контура измеряют одну или несколько ком понент электромагнитного поля, определяют зависимость величины кажущейся продольной проводимости и кажущейся глубины залегания электропроводящего пласта от времени измерений затем путем решения прямых задач для горизонтальнослоистой среды синтезируют такой ратрез, для которо о теоретическая зависимость величины указанных кажущихся параметров совпадает с экспериментально полученной зависимостью СП с

C0l03 COBf- СКИХ

СОЦИАЛИСТИ ЕСКИХ

Р Е С П У Г) Л И К (5l)s G 01 V 3/10

Г ОСУДАРСТПЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

Г!0 ИЗОБРЕ1ЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4666466/25 (22) 24.03.89 (46) 15.10.91, Бюл. N. 38 (71) Институт мерзлотоведения СО АН ССГР (72) Ю,А.Ним (53) 550.837 (088,8) (56) Дикмарова Л.П. Анализ геометрии установок индуктивных методов электрораэведки, Киев, Наукова думка, 1968, с. 150, Сидоров В,А, Импульсная индукгивная электроразведка, М,: Недра, 1985, с. 14--18, 37-39, (54) СПОСОБ ГЕОЗЛЕКТРОРАЗВЕДКИ МЕТОДОМ ЗОНДИРОВАНИЯ СТАНОВЛЕНИЕМ ПОЛЯ В БЛИЖНЕЙ ЗОНЕ (57) Изобретение относится к технической физике и может быть применено при инженерно-геологических изысканиях и поисково-картировочных исследованиях геоэлектрических разрезов, Цель изобретения—

Изобретение относится к технической физике и может быть применено при инженерно-геологических изысканиях и поисково-картировочных исследованиях геоэлектрических разрезов, Цель изобретения — обеспечение возможности изучения строения геоэлектрического разреза на участках ограниченных размеров.

Способ осуществляет следующим образом.

Электромагнитное неустановившееся поле возбуждают импульсом тока, пропускаемым через генераторный контур — вертикальную (относительно земли) рамку размером вдиамегредо 2 м. На расс гояниях

SU 1684768 А1 обеспечение возможности изучения строения геоэлектрического разреза на участках ограниченных размеров, Через вертикально расположенный генераторный контур пропускают импульсы тока и в паузах между этим интервалом через 0,01 — 5 мс после выключения импульса тока в точках наблюдений на расстоянии 0-10 м от генерэторного контура измеряют одну или несколько компонент электромагнитного поля, определяют зависимость величины кажущейся продольной проводимости и кажущейся глубины залегания электропроводящего пласта от времени измерений, затем путем решения прямых задач для горизонтальнослоистой среды синтезируют такой разрез, для которого теоретическая зависимость величины указанных кажущихся параметров совпадает с экспериментально полученной зависимостью. г= 0 — 10 м и более в такой же по конструкции рамке в радиальном направлении (можно в вертикальном и азимутальном, а также заземленными на концах линиями в радиальном и аэимутальном направлениях) измеряется вторичное поле в широком диапазоне временных задержек (от 10 мкс до 1 — 3 мс и более)с определенным временным шагом, тем самым проводится индукционное зондирование на глубину до 10 м и более, т.е. исследуется основной обьект инженерногеологических исследований, По результатам измерений определяют зависимости кажущейся продольной проводимости Srи кажущейся глубины залегания электропроводящего пласта или мощности пласта Нг от времени измерения.

1684 68

5 при измерении радиальной компоненты В, магнитного поля — по формулам: (Му5np 19 (lge г. 5л рр 5л где p = 4 zt 10 Гн/м — магнитная прони- 15 цаемость среды;

Лт = tI — (1; .

t — время измерения сигналов, отсчитываемое от конца импульса тока;

I — текущее значение номера этого изме- 2() рения;

Еп — амплитуда сигналов радиальной компоненты электрического поля при i-м измерении; ) Г

Ят) и Нц — значения кажущихся продольной проводимости и глубины залегания электропроводящего пласта или мощности пласта, вычисленныепо результатам 1-го измерения сигнала;

Mx — амплитуда ма лента генераторного контура; х — направление момента генераторного контура;

r, p u Z — координаты точки измерения в цилиндрической системе координат, начало которой совмещено с центром генераторного контура.

Если выполняют измерение азимутальной компоненты Еф напряженности электрического поля, то указанные зависимости рассчитывают по следующим формулам: (Цл

I (р! (м„совql ((е у,) " (ец,„l" )

50

В тех случаях, когда измеряется вертикальная компонента В магнитного поля, voжущиеся параметры рассчитывают, исходя из соотношений. с;г

Если выполняются измерения радиальной компоненты Ег напряженности электрического поля, то эти зависимости рассчитывают, исходя иэ соотношений: рЛ 3 +y7C05$ I5p ) (Qz ) (t t4l (Э л ЦЗ((4Д (М„со ар il4

)1Л

Ь! а при измерении аэимутальной компоненты

Вр, исходя иэ соотношений:

Для интерпретации полученных зависимостей может быть осуществлен синтез модели геоэлектрического разреза с подстановкой найденных параметров в подбираемую горизонтально-слоисту модель, компоненты поля на поверхности которой рассчитываются по формулам:

htx 3 с„=Е

2 5 д д „,, x р

Е =Е

5 В хп()) д„,, х м, а

Э а а а wx„(m )) йв-i " Z.

Мх д гп гл i g g g д g Йхл()i кп< х г м, а 4 q tl- <> я > д кл "" ) х гАе ê <+ 5<> . + 5n

5„-5 „j5 .„,; а„„(Ä,hl=)е (е " (У,„Shb„hi о

chb„t)-e " 1 J,imrldm;

1684768 (х»

m — переменная интегрирования;

Jp(mr) — функция Бесселя нулевого порядка; п — -1,2,3„.. N:

N — число электропроводящих плоскостей — S(, Sz,..., Sr |, — последовательно залега(ощих на глубинах г(, (3.",,„...... rip от первой плоскости (поверхности земли), которыми аппроксимируется горизонтально-слоистый разрез.

Численным экспериментом показано, что двухслойный разрез с непроводящил( основанием практически точно аппроксимируется четырьмя и более равномерно распределенными по разрезу плоскостями

Я одинаковой проводимости при условии г/Н >- 1, где Н вЂ” мощность проводящего пласта. В этой связи любая горизонтальнослоистая среда может быть аппроксимирована соответствующим набором плоскостей и по полю этого набора найдены значения

Sr(и Hr(, т.е. решена обратная задача электрозондирования, Так, численное моделирование показало, что для горизонтальнослоистой среды ординаты субгоризонтальных участков кривых Sr и Нг, соответствуют истинным значениям продольной проводимости (с ошибкой до 10 ) и глубинам залегания или мощности составных частей разреза с ошибкой от единиц до 20 . При градиентных разрезах ошибка в определении Н может достигать 40-50, отмечая среднее положение мощного проводящего пласта или разреза. По изгибам кривых оцениваются тип и параметры разреза Чем больше контрастность разреза, тем меньше

55 ошибка определения истинны; параметров разреза.

Например, можно рассматривать многослойный разрез, каждый проводящий слой которого представлен четырьмя или пятью плоскостями S при суммарной мощности каждого пласта, равной M = 1 м и суммарной продольной проводимости—

S =- 1 Ом. Весь разрез аппроксимируется

N =- 24 плоскостями, Параметры такого разреза достаточно уверенно оцениваются по ординатам субгоризонтальных участков кривых Ят(и Нт.;.

При практической реализации способа измеряют одну, две или несколько компонент электрома(нитного поля, Измерение определенной компоненты диктуется конкретными природными, техногенными или технико-экономическими условиями, т.е. могут быть такие условия, когда возможно измерение только одной компоненты. Например, в районах Крайнего севера нередко возникает задача оценки теплового состояния грунта (талый или мерзлый) под зданиями и сооружениями, построенными на сваях (свайном поле), существенно ограничивающил(и размещение рамок по площади и пространству, т.е. нет условий для свободного размещения рамок в каком-либо определенном направлении. Тогда неизбежно размещение рамок так, как позволяют стесненные условия. В этом случае местоположение и ориентация генераторнои рамки фиксируется и принимается эа начало цилиндрической системы координат, по отношению к ней определяется измеряемая компонента поля и по соответствующим формулам параметры разреза. При этом акцент ставится на измерении одной компоненты, которую возможно измерить в стесненных условиях, двух, трех и более компонент, если нет площадных ограничений, для более детального изучения горизонтально-неоднородных сред или для обычных импедансных (относительные измерения) исследовании.

Измерением поля на разных временах проводится индукционное зондирование, а перемещением установок по профилю наблюдается профилирование. Перемещением лишь приемного контура или обоих контуров относительно центра установки с изменением расстояния от нуля до определенного фиксированного значения осуществляется геоме грическое зондирование.

Таким образом. способ сочетает в себе элементы индукционного и геол(етрического зондирования и профилирования, что уве16М76(3 пичивает область применения способа при ре(((ении разпич»ых задач.

Формула изобре(ения

CfIocoO геозпектроразпедки мегодом зондирования становпениел(поля в ближ- 5 ней зоне, и котором возбужда(от электроt 13f l(v(1I(oo»опе в земле импульслл(и ov,а, пропускаемыми через генераторный контур, ((зл4еря(от ièãнапы вторичного электроfë3г»итного поля на ll(зскольких временах 10

»осле выключения каждого импульса тока, определяют зависиг(ости кажущейся продольной проводимос(и Яами кажугцейся глубины Hr залегания электропроводящего

»паста от времени измерсния. »о которыл( судят о строении изучаемо(п геозлек(ри (е ского разреза, о т л и ч а ю щ» и с я тем, что, с целью расширения области f.риме»ения способа при изучении строения fеозлскгрического разреза 113 >÷ 1(:fêo, о(рани (енных размеров, изморе(гип проводя1 пои возбуждении электромагнит(го(о поля ь" pòèê31!ûlo ((ас положе» ным ге нераторн ым кo» Туро, а зависимости Srи !!гопределяют, исходя из соогнощений:

;(О пр(измерениях азил(уталь»ой компоненты

Б(р магнит(оно поля, -7 гдето =- 4л !0 !»/11 — магнитная прони((ас л1ос1 ь:, Лt т(ь(; т — врем1(измерения сигналов, отсчитываемое от конца импульса тока; ! — текущее значение номера эгого изме!

»" Н(Ч

Е,(. Е»р(, Bz(, В,(, Bp — амплитуда сигналов соо(ветствующих компонент элек1рического и л1агнитного полей при M измере((ии;

STI и Нц — значения кажущихся продольной проводимости и глубины залегания электропроводящего пласта или мощности пласта, вычисляемые по результатам (-го измере (ия сигналов;

Мх — амплитуда момента генераторного контура; х — направление момента генератор»ого контура; г, (р и z — координаты точки измерения в цилиндрической систел1е кпординаг, начало ко(с рой совмещено с центром генератор»ого:онтура.

»! .è измеРениЯх РаДиапьной компоненты Ег напряженности электричесKofо поля, или при измерениях азимутапьной компоненты

Ер напряженности электрического поля, или при измерениях вер(икапьной ком»о»енты

f3g v1;li »»ã»oão поля, ипи

j>t i j >>> )il5((< ()43 ! 3М» f;os a 1((4

)!. - (при измерениях радиальной компоненты В>

Л(3Г»ИГНОГО ПОЛЯ. ИПИ