Способ геоэлектроразведки

 

Использование: в области геоэлектроразведки для выявления слабоконтрастных геоэлектрических неоднородностей при исследованиях сложно построенной геоэлектрической среды методами становления поля. Сущность изобретения: повышение эффективности выделения слабоконтрастных исследуемых объектов достигается наведением (фокусировкой) электромагнитного поля на исследуемый объект (слой), с помощью гармонического экспоненциально-затухающего сигнала, параметры которого - круговую частоту, амплитуду второго экстремума, число переходов через ноль - устанавливают исходя из условия обеспечения максимального относительного сигнала переходного процесса от исследуемого поля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области геоэлектроразведки и может быть использовано для выявления слабоконтрастных неоднородностей при исследованиях сложнопостроенной геологической среды методами становления электромагнитного поля. Целью изобретения является повышение точности выделения слабоконтрастных по электропроводности объектов. На фиг. 1 представлены изображения сигнала Е переходного процесса от всего исследуемого разреза и сигнала Е переходного процесса от исследуемого слоя при возбуждении единичным токовым сигналом, а на фиг. 2 представлено изображение фокусировочного токового сигнала, изменяющегося по гармоническому экспоненциально-затухающему закону. Сущность предлагаемого способа геоэлектроразведки заключается в следующем. Анализ токового сигнала показывает, что регулируя такие параметры, как число переходов через ноль n и l2 - амплитуду второго экстремума токового сигнала, можно конструировать оптимальное проявление наперед заданного объекта в исследуемой сложнопостроенной среде, т.е. фокусировать (наводить) электромагнитное поле на объект поиска. Обоснуем возможность такой фокусировки. Как отмечалось выше, сигнал Е переходного процесса от исследуемой среды (разреза) может быть представлен в виде суммы сигнала Е переходного процесса от исследуемого объекта и сигнала Ео переходного процесса от вмещающей среды. Упрощенно рассуждая, можно сказать, что наличие проводящего объекта в исследуемой среде приводит на ранних временах к уменьшению суммарного сигнала Е, т.е. объект "отбирает" сигнал. На поздних временах объект "добавляет" сигнал в суммарную переходную характеристику. Таким образом, на фоне сигнала Е переходного процесса от всего разреза в целом, имеющего одну полярность для соосной установки, развивается разнополярный сигнал от проводящего объекта исследований. На фиг. 1 графически представлены сигнал Е переходного процесса от модели двенадцатислойного разреза и сигнал Е переходного процесса от исследуемого объекта - восьмого слоя этого разреза. Сигналы Е и Е определялись при одинаковом законе (функция Хевисайда) изменения токового сигнала. Предположим, что можно так подобрать параметры фокусировочного токового сигнала (фиг.2), изменяющегося в соответствии с законом (1), чтобы отрицательная и положительная фазы сигнала Е суммировались, а суммарный сигнал Е переходного процесса (следовательно и сигнал Ео) уменьшался за счет вычитания. Будем изменять, например, круговую частоту токового сигнала. Существуют значения , например, начиная со 150 рад/с, при которых на заданном временном интервале амплитуда сигнала Е практически не уменьшается, в то время как амплитуда суммарного сигнала Е убывает, т.е. уменьшается амплитуда сигнала Ео. В окрестностях точки перехода сигнала Е через ноль значения сигнала Ео минимальны и можно ожидать получения максимальной величины отношения . Чтобы переход через ноль сигнала Е попадал в заданный временной интервал от Тн до Тк, периоды сигнала Е переходного процесса от исследуемого и фокусировочного токового сигнала должны быть соизмеримы. Для этого длительность полупериода Т/2 фокусировочного токового сигнала не должна превышать длительность временного интервала между разнополярными экстремумами сигнала Е переходного процесса от исследуемого слоя (фиг.1), т.е. значение круговой частоты токового сигнала должно удовлетворять условию . При этом максимальное значение определяется тем фактом, что увеличение круговой частоты сдвигает область перехода через ноль сигнала Е в более раннюю стадию становления поля, т.е. увеличение параметра ограничено наименьшим значением начального времени Тн измерения, которое обычно лежит в пределах десятков микросекунд. Реализовать возможность достижения максимальной величины отношения сигналов в окрестности точки перехода через ноль сигнала Е можно путем регулирования мощности токового сигнала на временном интервале Т/2, длительность которого обусловлена выбранным значением круговой частоты. Для этого предлагается регулировать величину амплитуды l2 второго экстремума токового сигнала в сторону увеличения, начиная с l2 = l1. Верхний предел изменения значений l2 обусловлен тем, что мощность токового сигнала на интервале от 0 до Т2 ограничена мощностью токового сигнала на интервале от 0 до Т1, т.е. соотношением I(t)t I(t)t которое упрощено может быть представлено в виде l1T1l2T2. Минимальный шаг регулирования значений l2 определяется точностью измерения сигнала переходного процесса, т.е. типом используемого измерителя. Усилить эффект фокусировки представляется возможным также с помощью формирования токового сигнала на временном интервале от 0 до Т1 в виде полукосинусоиды, т.е. A(t) = cos Это позволит сконцентрировать энергию электромагнитного поля на временном интервале от 0 до Т1 за счет увеличения амплитуды l1, а следовательно дает дополнительную возможность увеличения сигнала Е переходного процесса от исследуемого слоя. Поскольку увеличение параметра l2 ограничено сложностью реализации его больших значений, то дальнейшее увеличение отношения сигналов может быть достигнуто путем регулирования числа переходов через ноль токового сигнала. При этом длительность временного интервала от 0 до Т2 не должна превышать заданного начального времени Тн измерения, следовательно, максимальное значение параметра n может быть определено из условия Tн при = 0 В предлагаемом способе по сравнению с отрицательным методом переходных процессов, использующим единичный токовый сигнал, начальное время Тн измерения может быть существенно уменьшено. Можно показать, что увеличение времени Т2 воздействия гармонического токового сигнала ограничено временем положительного токового сигнала ограничено временем положительного максимума сигнала Е (фиг.1). Способ осуществляется следующим образом. Перед основными зондированиями проводят в первой точке исследуемого участка подготовительный цикл работ, включающий в себя проведение вспомогательного зондирования, необходимого для построения приближенной модели исследуемой среды и для определения параметра фокусировочного токового сигнала, а также проведение серий предварительных зондирований, необходимых для определения оптимальных параметров n и l2 фокусировочного токового сигнала. Вспомогательное зондирование может быть проведено по любой из известных электроразведочных методик, например, по традиционному методу МПП с использованием единичного токового сигнала. При этом измеряют в соответствии с заданной временной шкалой сигнал Е переходного процесса от всего разреза и на основании результатов измерений строят приближенную модель исследуемой среды, например, с помощью представления вмещающей среды в виде полупространства или плавающей плоскости и математического моделирования слоистой среды по методу Тихонова. Используя приближенную модель среды, выделяют объект изучения (слой разреза или интервал глубин с определенным значением проводимости) и находят приближенные параметры вмещающей среды. На основе этих параметров рассчитывают, например, методом Тихонова, сигнал Ео, характеризующий реакцию вмещающей среды на воздействие единичным токовым сигналом. Вычитают из измеренного сигнала Е расчетный сигнал Ео и получают сигнал Е переходного процесса, характеризующий реакцию объекта изучения на воздействие единичным токовым сигналом. Сигнал Е объекта изучения имеет разнополярные экстремумы, поскольку наличие проводящего объекта в исследуемой среде приводит на ранних временах к уменьшению суммарного сигнала Е1, а на поздних временах - к увеличению сигнала Е. Определяют длительность временного интервала между разнополярными экстремумами сигнала Е переходного процесса от объекта изучения при воздействии единичным токовым сигналом. Значение круговой частоты определяют, исходя из условия . Значение коэффициента затухания устанавливают из условия существования колебания токового сигнала, < . Далее производят ряд серий предварительных зондирований фокусированным токовым сигналом с неизменными для всех серий значениями параметров и . Значения параметра l2 в каждой из серий увеличивают с заданным шагом до максимального значения Iмакс I1 . Значение параметра n от серии к серии увеличивают от n = 1 до максимального заданного значения nмакс Tн , а для всех зондирований одной серии оставляют постоянными. После каждого возбуждения измеряют в заданном временном диапазоне Тн - Тк сигнал Е переходного процесса от всего разpеза. По приближенным параметрам вмещающей среды рассчитывают сигнал Ео, характеризующий реакцию этой среды на воздействие фокусировочным токовым сигналом с соответствующими параметрами. Вычитают из измеренного сигнала Е расчетный сигнал Ео и получают сигнал Е, характеризующий реакцию объекта изучения на данное воздействие. Определяют окрестность точки То перехода через ноль измеренного сигнала Е, который в случае использования токового сигнала вида (1) имеет знакопеременный характер. Окрестность точки То перехода через ноль определяют как временную область, ограниченную заданным уровнем относительно близлежащих экстремумов сигнала Е и не включающую саму точку инверсии. Величина заданного уровня зависит от интенсивности проявления объекта изучения. Практически этот уровень можно рекомендовать выбрать 0,2 от экстремального значения сигнала Е слева и справа от точки То. В окрестности точки То перехода через ноль определяют среднее значение отношения сигналов Е к Е, например, по формуле 1- , (2) где m - количество отсчетов сигнала Е в окрестности точки То. На практике, например, при плотности временной шкалы ti+1 = =ti 21/2 в окрестность точки То попадает не более шести отсчетов - три до инверсии и три после инверсии. В результате проведения заданного числа серий предварительных зондирований получают такое же число серий значений отношения , каждое из которых определено в окрестности времени То перехода через ноль соответствующего сигнала Е. Находят значение времени То макс, при котором достигается максимальное значение отношения и соответствующие этому максимальному значению оптимальные параметры n и l2 токового сигнала. После проведения в первой точке исследуемого участка подготовительного цикла работ по фокусировке, во всех остальных физических точках этого участка проводят зондирования токовым сигналом с оптимальными значениями параметров n и l2, полученными в результате фокусировки. Результаты измерений сигнала переходного процесса, относящиеся к окрестности времени То макс, трансформируют и получают уточненные значения параметров объекта изучения - кажущихся сопротивления и толщины слоя h.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, при котором в ряде точек исследуемого участка возбуждают неустановившееся электромагнитное поле токовым сигналом вида где I1 - амплитуда первого экстремума токового сигнала; A(t) - закон изменения токового сигнала на временном интервале от 0 до Т1, время t отсчитывается от первого перехода через ноль токового сигнала;
I2 - амплитуда второго экстремума токового сигнала;
- коэффциент затухания токового сигнала;
круговая частота токового сигнала;
Т - период токового сигнала;
Т1 - момент включения токового сигнала;

- фазовый сдвиг токового сигнала

где n - число переходов через ноль токового сигнала,
измеряют на временном интервале от начального времени Тн до конечного времени Тк сигнал Е переходного процесса от исследуемой среды и по результатам измерений судят о ее строении, отличающийся тем, что, с целью повышения точности выделения слабоконтрастных по электропроводности объектов, в первой точке исследуемого участка значение круговой частоты w токового сигнала устанавливают из условия

где t - длительность временного интервала между двумя разнополярными экстремумами сигнала DE переходного процесса от исследуемого объекта,
последовательно увеличивают число n переходов через ноль токового сигнала до значения

при каждом значении параметра n увеличивают амплитуду I2 второго экстремума токового сигнала в пределах

с заданным шагом, для каждого из установленных значений амплитуды I2 определяют в окрестности точки перехода через ноль сигнала E переходного процесса от исследуемой среды значение отношения сигналов определяют максимальное значение этого отношения и соответствующие ему значения параметров I2 и n токового сигнала, с которыми проводят возбуждение электромагнитного поля в остальных точках исследуемого участка. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что закон изменения токового сигнала на временном интервале от 0 до Т1 устанавливают в соответствии с выражением

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при геоэлектроразведке по методу переходных процессов и по методу зондирования становлением поля в ближней зоне

Изобретение относится к электромагнитным методам геофизических исследований земной коры и может быть использовано при глубинных зондированиях, при поисках и разведке месторождений нефти и газа

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано в геофизическом приборостроении для настройки и поверки аппаратуры метода переходных процессов и зондирования становлением поля, Цель изобретения - снижение трудоемкости и повышение оперативности контроля метрологических характеристик поверяемой аппаратуры

Изобретение относится к геоэлектроразведке методом становления электромагнитного поля и может быть использовано при структурно-геологическом картировании в широком диапазоне глубин исследования, а также при поисках месторождений полезных ископаемых

Изобретение относится к методам и средствам обнаружения скрытых объектов из электропроводных и/или ферромагнитных материалов и непосредственно касается индукционного способа обнаружения таких объектов и измерительного преобразователя для его осуществления

Изобретение относится к поисковой технике, к медицине, в частности к малоинвазивным, лапароскопическим операциям и предназначено для локализации ферромагнитных инородных предметов в тканях и органах человека, а также может быть использовано для неразрушающего контроля качества материалов и в других областях

Изобретение относится к магнитной геологоразведке и может быть использовано при разведке железорудных месторождений

Изобретение относится к геоэлектроразведке и может использоваться для измерения распределения удельного электрического сопротивления в верхней части земной коры

Изобретение относится к промысловой геофизике, а именно к способам и устройствам, предназначенным для поверки аппаратуры электромагнитного каротажа

Изобретение относится к области магнитной геологоразведки и может быть использовано при разведке железорудных месторождений

Изобретение относится к конфигурации генераторной петли, используемой для наземной и скважинной электромагнитной геофизической разведки
Наверх