Способ тестирования аппаратуры импульсной электроразведки и средств обработки и интерпретации измеренных данных

 

Использование: для проверки и подготовки к работе в полевых условиях методами переходных процессов аппаратуры в комплексе с аппаратом обработки и интерпретации. Сущность изобретения: изготавливают модели исследуемой среды и генераторно-измерительной установки, определяют их параметры, рассчитывают теоретические значения ЭДС. Принимают все полученные результаты за эталонные. Далее зондируют проверяемой аппаратурой модель среды, обрабатывают и интерпретируют измеренные значения, используя средства, которые будут применяться для обработки и интерпретации полевых данных. Также обрабатывают теоретическую кривую ЭДС. Полученные результаты сравнивают с эталонными значениями. Определяют величину и вид погрешностей и судят о годности проверяемой аппаратуры и достоверности работы аппараты обработки и интерпретации измеренных данных.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проверки и подготовки к работе в полевых условиях электроразведочной аппаратуры методами переходных процессов, а также аппарата обработки и интерпретации, применяемого для работы с измеренными этой аппаратурой данными.

Известен способ поверки электроразведочной аппаратуры [1] заключающийся в формировании заданного кода контрольного сигнала, который с помощью цифроаналогового преобразователя (ЦАП) трансформируют в аналоговый сигнал и измеряют в цифровом виде поверяемым прибором. Полученный в результате этого измерения код сравнивают с заданным входным кодом и определяют погрешность поверяемого прибора.

Способ предполагает формирование как прямоугольных тестовых сигналов, так и квазиэкспоненциальных. Прямоугольные сигналы с определенным набором известных амплитуд позволяют провести настройку и поверку статических характеристик аппаратуры, квазиэкспоненциальные сигналы используются для выявления динамических погрешностей аппаратуры.

Способ имеет определенные недостатки. Поскольку в нем в качестве образцовых значений контрольного сигнала используется входной код ЦАП, а поверяемым прибором измеряется выходной сигнал ЦАП, то, во-первых, при сравнении этих измеренных значений не учитывается систематическая погрешность работы ЦАП, во-вторых, динамический диапазон входного контрольного сигнала существенно меньше того, который воздействует на поверяемую измерительную аппаратуру в натурных условиях. Поэтому такое тестирование не обеспечит определение погрешности поверяемого прибора в динамическом режиме с гарантией выявления нежелательных реакций типа собственных процессов. Кроме того, "ступенчатый" характер контрольного квазиэкспоненциального сигнала создает неопределенность в прогнозе амплитуды контрольного сигнала вблизи моментов переключения ЦАП.

Более надежные и достоверные оценки работоспособности электроразведочной аппаратуры дают способы тестирования, использующие в комплексе физическое и математическое моделирование. Например, осуществлять поверку генераторно-измерительной аппаратуры позволяет использование гибридных интерпретационных комплексов, состоящих из математической системы целенаправленного подбора параметров и измерительного блока с управляемой физической моделью.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ поверки генераторно-измерительного комплекса [1] при котором изготавливают модели исследуемой среды и генераторно-измерительной установки, определяют продольную проводимость модели среды и параметры модели генераторно-измерительной установки, рассчитывают теоретические значения ЭДС по полученным параметрам, зондируют поверяемой аппаратурой модель среды, сравнивают измеренные значения ЭДС с теоретическими и определяют уровень погрешностей в измерительном тракте. В качестве модели исследуемой среды используют металлический лист. Продольную проводимость S листа определяют исходя из справочного значения удельного сопротивления материала модели. Модель зондирующей установки состоит из генераторной и приемной квадратных петель с заданными взаимными размерами, конфигурацией и расположением над моделью среды. При поверке аппаратуры осуществляют зондирование этой аппаратурой модели среды.

Недостатком данного способа является его низкая точность поверки аппаратуры для геоэлектроразведки, обусловленная, во-первых, слабой достоверностью определения значения продольной проводимости за счет использования при ее определении справочных данных по удельному сопротивлению материала модели и большая погрешность при определении момента петель установки за счет раздельного измерения составляющих момента.

Кроме того, данный способ не позволяет оценить правомерность и результативность применения выбранного аппарата обработки и интерпретации к измерениям, полученным поверяемой аппаратурой, так как заключение дается на уровне сравнения значений ЭДС.

В основу изобретения положена задача разработки способа тестирования электроразведочной аппаратуры, позволяющего повысить достоверность полевого материала и результатов его интерпретации, полученного этой аппаратурой в комплексе с аппаратом интерпретации.

Это достигается тем, что в способе тестирования электроразведочной аппаратуры, при котором изготавливают модели генераторно-измерительной установки и исследуемой среды, определяют продольную проводимость модели среды и параметры модели установки, рассчитывают теоретические значения ЭДС, затем зондируют поверяемой аппаратурой модель среды, сравнивают измеренные значения ЭДС с теоретическими, согласно изобретению, после изготовления моделей определяют продольную проводимость модели среды сначала гальваническим методом, а потом индукционным, при котором измеряют ЭДС при положении установки на двух разных высотах над моделью среды и вычисляют продольную проводимость для времен, на которых ЭДС равны для обоих измерений, сравнивают значения продольной проводимости, полученные этими двумя методами, при расхождении не более чем на 5% их среднее значение Sср используют при расчете теоретической кривой, а при расчете теоретической кривой ЭДС варьируют параметрами установки и параметрами модели среды до наилучшего совпадения их с практически измеренными; полученные параметры установки, параметры среды и теоретическую кривую ЭДС принимают за эталонные, а после зондирования модели среды поверяемой аппаратурой измерение значения ЭДС обрабатывают и интерпретируют средствами, предназначенными для работы с полевым материалом, также обрабатывают эталонную теоретическую кривую ЭДС, сравнивают измеренную и эталонную теоретическую кривые ЭДС, обработанные измеренную и эталонную теоретическую кривые ЭДС, параметры, полученные в результате интерпретации и эталонные параметры модели, определяют величину и вид погрешностей и судят о годности поверяемой аппаратуры и достоверности работы аппарата обработки и интерпретации измеренных данных.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно изготавливают модели установки зондирования и исследуемой среды. Модель установки выполняют в виде генераторной и приемной многовитковых катушек, при этом их взаимное расположение (соосные, совмещенные, разнесенные) и формы витков могут быть различными (круглые, прямоугольные, квадратные) в зависимости от того какая установка будет использоваться в конкретном случае при полевых работах.

На первом этапе при определении основных параметров модели установки (моменты генераторной и приемной петель, геометрические размеры) выполняют зондирования располагая модель установки над моделью среды "проводящая плоскость в воздухе", изготовленной из металлической пластины, продольную проводимость которой необходимо для дальнейшей работы знать как можно точнее.

Для повышения точности определения значений продольной проводимости S модели среды (плоскость в воздухе) его осуществляют двумя методами: Гальваническим, при котором через фрагмент модели среды (полоску металла) пропускают ток с помощью электродов, установленных на ее концах, измеряют ЭДС двумя приемными зондами, расположенными на полоске так, чтобы распределение тока в этом месте было однородно. По измеренному значению ЭДС и расстоянию между зондами вычисляют значение S по известным зависимостям.

Индукционным. Модель установки располагают на модели среды и измеряют ЭДС переходного процесса. Повторяют измерения, смещая по высоте модель установки на заданную величину Δh, которую выбирают из соображений, чтобы измеренные на разных высотах процессы имели бы общую часть во временном диапазоне с достаточным уровнем сигнала для используемой измерительной аппаратуры. По измеренным значениям ЭДС на разных высотах определяют времена t₁ при первом измерении и t₂ при втором измерении, на которых ЭДС равны для обоих процессов и вычисляют продольную проводимость S по формуле: где μ = 4×π×10, Δh разница высот измерений.

Сравнивают значения S, полученные при определении этими двумя методами и если их расхождение не превышает 5% то среднее между ними Sср используют при расчете теоретической кривой.

Далее определяют параметры модели установки (размеры, момент) и параметры модели среды (глубина, толщина, продольная проводимость), для чего, рассчитывают теоретическую кривую ЭДС, варьируя параметрами установки и параметрами модели среды до наилучшего совпадения теоретической кривой с практически измеренными на предыдущем этапе. Область изменений продольной проводимости модели среды ограничивают условием, чтобы продольная проводимость модели среды не отклонялась от Sср более чем на 5% Область изменения других параметров ограничена точностью измерения этих параметров.

Определенные таким образом параметры модели установки и параметры модели среды, также теоретическую кривую ЭДС принимают за эталонные, которые будут использоваться для тестирования разных типов полевой электроразведочной аппаратуры и аппарата интерпретации.

Этим заканчивается этап определения эталонных значений.

Следующим этапом осуществляют тестирование электроразведочной аппаратуры в комплексе с аппаратом интерпретации, используя предварительно полученные эталонные значения на типовой модели среды. Зондируют эту модель поверяемой аппаратурой, получая значения ЭДС переходного процесса.

Далее проводят обработку и интерпретацию полученных при зондировании значений средствами, которые будут использоваться для обработки полевых данных.

Такой обработке подвергается также и теоретическая эталонная кривая.

Обработка в методе переходных процессов, помимо многих стандартных операций с измеренными данными (сглаживание, фильтрация, интерполяция и т.п.) включает в себя, как правило, трансформацию исходных кривых ЭДС в кривые (трансформанты), которые более наглядно отражают строение георазреза и его параметры. Так, например, очень широко используются трансформации в кривые кажущегося сопротивления и кривые кажущейся продольной проводимости, анализ которых уже рассматривается как первый этап интерпретации.

Сравнивают измеренную и эталонную теоретическую кривые ЭДС, затем сравнивают обработанные измеренную и эталонную теоретическую кривые ЭДС, включая сопоставление трансформант. При этом оценивается эффективность средств обработки. По сопоставлению кривых на уровне трансформант, во-первых, оценивают достоверность работы алгоритмов обработки, во-вторых, убеждаются в непротиворечивости измеренных данных реальной модели "одиночный проводящий слой". Если на этом этапе интерпретации противоречий нет, продолжают интерпретацию измеренных данных, определяя параметры модели глубину, продольную проводимость, сравнивают эти результаты с эталонными параметрами модели.

Рассматривая сопоставления измеренной и эталонной теоретической кривых, их трансформант, а также результат интерпретации с эталонными параметрами моделей, определяют характер, величину и, возможно, причины погрешностей измерений, судят о возможности применения данной аппаратуры и аппарата интерпретации для решения геоэлектрических задач. При отрицательном заключении по этому вопросу можно диагностировать источник искажения информации либо это аппаратурные погрешности, либо ошибочные алгоритмы обработки и интерпретации.

Для повышения достоверности оценки аппарата обработки и интерпретации далее возможно использование более сложных моделей сред, детальнее имитирующих реальную геоэлектрическую обстановку.

Патентуемый способ тестирования электроразведочной аппаратуры позволяет дать оценку качества аппаратуры и совместимость ее использования с выбранным аппаратом интерпретации для решения различных задач геоэлектроразведки методами МПП.

Предлагаемый способ может быть использован для поверки и подготовки к работе методами переходных процессов аппаратуры в комплексе с аппаратом интерпретации как в стационарных условиях лаборатории, так и в полевых условиях, путем доставки эталонированной модели среды и установки к месту нахождения аппаратуры, где могут быть получены практические модельные результаты.

Формула изобретения

Способ тестирования аппаратуры импульсной электроразведки и средств обработки и интерпретации измеренных данных, включающий изготовление модели генераторно-измерительной установки и исследуемой среды, определение продольной проводимости модели среды и параметров модели установки, расчет теоретических значений ЭДС, зондирование поверяемой аппаратурой модели среды, сравнение измеренных значений ЭДС с теоретическими, отличающийся тем, что дополнительно после изготовления моделей определяют продольную проводимость S модели среды сначала гальваническим методом, а потом индукционным, при котором измеряют значения ЭДС при положении установки на двух разных высотах над моделью среды, вычисляют продольную проводимость S для времен, на которых ЭДС равны для обоих измерений, сравнивают значения продольной проводимости S, полученные двумя методами, и при расхождении результатов не более чем на 5% их среднее значение S_ср используют при расчете теоретической кривой, рассчитывают теоретическую кривую ЭДС путем подбора параметров установки и параметров модели среды до наилучшего совпадения их с практически измеренными, полученные параметры установки, параметры модели среды и теоретическую кривую ЭДС принимают за эталонные, а после зондирования модели среды поверяемой аппаратурой измеренные значения ЭДС обрабатывают и интерпретируют средствами, предназначенными для работы с полевым материалом, также обрабатывают эталонную теоретическую кривую ЭДС, последовательно сравнивают измеренную и эталонную теоретическую кривые ЭДС, обработанные измеренную и эталонную теоретическую кривые ЭДС, параметры, полученные в результате интерпретации, и эталонные параметры модели, определяют величину и вид погрешностей, по которым судят о годности поверяемой аппаратуры и достоверности работы аппарата обработки и интерпретации измеренных данных.

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.09.2005        БИ: 25/2005