Способ геоэлектроразведки



Способ геоэлектроразведки
Способ геоэлектроразведки
Способ геоэлектроразведки

 


Владельцы патента RU 2426153:

Учреждение Российской академии наук Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН (ИФЗ РАН) (RU)

Изобретение относится к геоэлектроразведке и предназначено для регистрации внутренних изменений структуры массива горных пород, в частности образования закрытых полостей, трещиноватых зон, зон тектонического дробления. Сущность: выявляют на исследуемой территории потенциально опасный участок. На участке устанавливают по меньшей мере три измерительных модуля. Каждый модуль состоит из излучающего электрода, основной измерительной электродной пары, один электрод которой является нулевым, и по меньшей мере одной дополнительной электродной пары. Электродные пары каждого измерительного модуля расположены относительно друг друга под углом 180°/n, где n - количество электродных пар. Все электроды каждого модуля расположены на одной эквипотенциальной линии излучающего электрода. Электроды каждой пары расположены на одной прямой с излучающим электродом. Строят диаграммы направленности электродных пар. Измерение разности потенциалов проводят между нулевым электродом основной электродной пары и другими электродами соответствующего измерительного модуля. По аномальным значениям разности потенциалов и диаграмме направленности электродных пар определяют направление для каждого измерительного модуля на зону неоднородностей массива горных пород. Местоположение зоны определяют путем пересечения этих направлений. Технический результат - повышение точности и достоверности за счет снижения влияния синфазных электрических помех и влияния изменения удельного сопротивления горных пород под воздействием метеоусловий. 3 ил.

 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям, регистрации внутренних изменений структуры массива горных пород, в частности образования закрытых полостей, трещиноватых зон, зон тектонического дробления, и может быть использовано для проектирования ответственных строительных сооружений на территориях со сложными инженерно-геологическими условиями и мониторинга опасных геологических процессов, скрытых от прямого наблюдения.

Известен способ геоэлектроразведки, включающий установку на исследуемой поверхности в узлах прямоугольной сетки электродов с шагом, соизмеримым с априорно предполагаемым минимальным линейным размером наименьшего из объектов поиска в диапазоне минимальных линейных размеров различных классов объектов, измерение кажущегося удельного сопротивления участков с шагом, не превышающим половины минимального линейного размера наибольшего из объектов поиска в диапазоне минимальных линейных размеров, расположение смежных рядов сетки на расстоянии H1, проведение дополнительных измерений кажущегося удельного электрического сопротивления между электродами, расположенными в узлах сетки электродов, образующих квадрат, и определение по результатам измерений уточненной границы объекта поиска (патент RU №2097793, G01V 3/02, 1997).

Недостатком данного способа является низкая точность и достоверность геоэлектроразведки из-за влияния климатических условий и уровня электрических помех.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ геоэлектроразведки, включающий выявление на исследуемой территории потенциально опасного участка, установку на этом участке измерительных электродов, измерение разности потенциалов и определение местоположения образования неоднородности в массиве горных пород. Каждое из трех заземлений на исследуемом участке поочередно используют в качестве питающего, затем поочередно измеряют три напряжения, определяют отношение напряжения, измеренного при центральном положении второго питающего заземления, к сумме абсолютных значений напряжений, измеренных при крайних положениях второго питающего заземления, и по распределению этого отношения на исследуемом участке судят о наличии и положении неоднородностей (патент RU №2098847, G01V 3/08, 1997).

Недостатком данного способа является низкая точность и достоверность геоэлектроразведки, т.к. при измерении не обеспечивается оптимальное соотношение сигнал/шум из-за большой начальной разности потенциалов между измерительными электродами и влияния метеопомех.

Техническим результатом является повышение точности и достоверности геоэлектроразведки путем увеличения соотношение сигнал/шум за счет снижения влияния синфазных электрических помех и влияния изменения удельного сопротивления горных пород под воздействием метеоусловий за счет неизменной формы эквипотенциальных линий.

Технический результат достигается в способе геоэлектроразведки, включающем выявление на исследуемой территории потенциально опасного участка, установку на этом участке по меньшей мере трех измерительных модулей, состоящих из излучающего электрода, основной измерительной электродной пары, один электрод которой является нулевым, и по меньшей мере одной дополнительной электродной пары, расположение электродных пар каждого измерительного модуля относительно друг друга под углом 180°/n, где n - количество электродных пар, расположение электродов каждого измерительного модуля на одной эквипотенциальной линии излучающего электрода, входящего в состав данного измерительного модуля, расположение электродов каждой пары на одной прямой с излучающим электродом, построение диаграммы направленности электродных пар, измерение разности потенциалов между нулевым электродом основной электродной пары и другими электродами соответствующего измерительного модуля, определение по аномальным значениям разности потенциалов и диаграмме направленности электродных пар направления для каждого измерительного модуля на зону неоднородностей массива горных пород, определение местоположения зоны путем пересечения этих направлений.

Отличительными признаками предлагаемого способа геоэлектроразведки являются установка на потенциально опасном участке по меньшей мере трех измерительных модулей, состоящих из излучающего электрода, основной измерительной электродной пары, один электрод которой является нулевым, и по меньшей мере одной дополнительной электродной пары, расположение электродных пар каждого измерительного модуля относительно друг друга под углом 180°/n, где n - количество электродных пар, расположение электродов каждого измерительного модуля на одной эквипотенциальной линии излучающего электрода, входящего в состав данного измерительного модуля, расположение электродов каждой пары на одной прямой с излучающим электродом, построение диаграммы направленности электродных пар, проведение измерения разности потенциалов между нулевым электродом основной электродной пары и другими электродами соответствующего измерительного модуля, определение по аномальным значениям разности потенциалов и диаграмме направленности электродных пар направления для каждого измерительного модуля на зону неоднородностей массива горных пород, определение местоположения зоны путем пересечения этих направлений. Установка на потенциально опасном участке по меньшей мере трех измерительных модулей, состоящих из излучающего электрода, основной измерительной электродной пары, один электрод которой является нулевым, и по меньшей мере одной дополнительной электродной пары позволяет измерять сигналы, идущие с разных направлений, т.е. осуществлять пространственную локацию сигналов и снизить разность потенциалов между измерительными электродами. Расположение электродов каждого измерительного модуля на одной эквипотенциальной линии излучающего электрода, входящего в состав данного измерительного модуля, позволяет повысить соотношение сигнал/шум за счет снижения электрических помех и влияния метеофакторов, т.к. формы эквипотенциальных линий при этом остаются неизменными, изменяются только абсолютные значения их потенциалов. Расположение электродов каждой пары на одной прямой с излучающим электродом позволяет получить идентичные ветви диаграмм направленности для всех электродных пар каждого измерительного модуля, что повышает точность определения направления. Построение диаграммы направленности электродных пар необходимо для определения направления на зону неоднородностей массива горных пород. Проведение измерения разности потенциалов между нулевым электродом основной электродной пары и другими электродами соответствующего измерительного модуля позволяет повысить точность измерений за счет обеспечения высокого уровня помехозащищенности. Определение по аномальным значениям разности потенциалов и диаграмме направленности электродных пар направления для каждого измерительного модуля на зону неоднородностей массива горных пород позволяет точно определить это направление. Определение местоположения зоны путем пересечения этих направлений позволяет локализовать возникшую неоднородность.

Способ геоэлектроразведки поясняется чертежами, где на фиг.1 - схема расстановки измерительных модулей на опасном участке, на фиг.2 - определение направления на зону неоднородностей массива горных пород, на фиг.3 - график изменения разности потенциалов во времени.

Способ геоэлектроразведки осуществляется следующим образом.

Выявляют на исследуемой территории потенциально опасный участок. На данном участке устанавливают по меньшей мере три измерительных модуля, состоящих из излучающего электрода, основной измерительной электродной пары, один электрод которой является нулевым, и по меньшей мере одной дополнительной электродной пары. Электродные пары каждого измерительного модуля расположены относительно друг друга под углом 180°/n, где n - количество электродных пар. Все электроды каждого измерительного модуля расположены на одной эквипотенциальной линии излучающего электрода, входящего в состав данного измерительного модуля, а электроды каждой пары расположены на одной прямой с излучающим электродом. Строят диаграммы направленности электродных пар. Измерение разности потенциалов проводят между нулевым электродом основной электродной пары и другими электродами соответствующего измерительного модуля. После чего по аномальным значениям разности потенциалов и диаграмме направленности электродных пар определяют направление для каждого измерительного модуля на зону неоднородностей массива горных пород. Местоположение зоны определяют путем пересечения этих направлений.

Конкретный пример осуществления способа геоэлектроразведки.

На исследуемой территории 10000 м2 выявляют потенциально опасный участок с точки зрения внутреннего изменения структуры и неоднородностей массива горных пород, например участок возможного провалообразования вследствие образования закрытых суффозионных полостей, трещиноватых и разуплотненных зон. На данном участке устанавливают по меньшей мере три измерительных модуля 1, 2, 3, состоящих из излучающего электрода 4, основной измерительной электродной пары 5, один электрод 6 которой является нулевым, и по меньшей мере одной дополнительной электродной пары 7. Электродные пары 5 и 7 каждого измерительного модуля 1, 2, 3 расположены относительно друг друга под углом 180°/n, где n - количество электродных пар. Все электроды каждого измерительного модуля расположены на одной эквипотенциальной линии излучающего электрода 4, входящего в состав данного измерительного модуля. Электроды каждой пары расположены на одной прямой с излучающим электродом 4. Измерительные электроды каждой электродной пары расположены на расстоянии 10-15 м от излучающего электрода 4. Дополнительный излучающий электрод 8 устанавливают за границей данного опасного участка. Он условно считается отнесенным в бесконечность. Излучающий электрод 4 подключен к одному полюсу источника тока 9, а дополнительный излучающий электрод 8 - ко второму полюсу источника тока 9. После чего строят диаграммы направленности электродных пар. Затем из центра 0 диаграммы направленности под разными углами проводятся несколько лучей 101, 102…10n. Каждый луч пересекает диаграммы направленности основной и дополнительной электродных пар. На примере рассмотрим лучи 101 и 102. Луч 101 пересекает диаграммы направленности в точках А и В, луч 102 - в точках С и D. Затем измеряют расстояния от центра 0 диаграммы до этих точек, т.е. расстояния 0А и 0В и OС и OD, вычисляют отношение 0В/0А, равное 3,3, и отношение OD/OC, равное 1,8, и от центра 0 диаграммы по лучу 101 откладывают отрезок ОЕ, длина которого равна величине 3,3, а по лучу 102 откладывают отрезок OF, длина которого равна 1,8. Подобную операцию проделывают для каждого луча, соединяют полученные точки и получают линию 11. Всего строят восемь таких линий. Затем проводят измерение разности потенциалов между нулевым электродом основной электродной пары и другими электродами соответствующего измерительного модуля. При появлении скачкообразных изменений разностей потенциалов по их полярности, т.е. по положительным и отрицательным значениям разностей потенциалов, определяют квадрант, в который попадают полученные значения разности потенциалов. Далее измеряются величины скачкообразных изменений напряжения ΔU на всех электродных парах. По полярности ступенек, т.е. по положительным и отрицательным значениям разностей потенциалов, определяют квадрант, в который попадают полученные значения разности потенциалов. На фиг.3 приведены экспериментальные результаты для измерительного модуля 2. ΔU1 - разность потенциалов между электродами основной пары. ΔU2 - разность потенциалов между электродами дополнительной пары. Приняв за ось Х направление, по которому расположена основная электродная пара, за ось Y направление дополнительной электродной пары, определяют квадрант. Это четвертый квадрант (IV), так как скачкообразное изменение разности потенциалов ΔU1 по оси Х положительно и равно 300 мВ, а скачкообразное изменение разности потенциалов ΔU2 по оси Y отрицательно и равно 37 мВ. Модуль отношения ΔU1/ΔU2 равен 8. Из центра диаграммы проводят окружность 12 радиусом, равным 8, и через точку пересечения окружности L с линией 9 проводят линию, указывающую направление на образовавшуюся неоднородность. Таким же образом определяют направления на неоднородность для измерительных модулей 1 и 3. Местоположение зоны определяют путем пересечения этих направлений. Момент образования неоднородностей определяют по моменту возникновения скачкообразных изменений разности потенциалов.

Предлагаемый способ геоэлектроразведки позволяет повысить точность и достоверность разведки потенциально опасных участков с точки зрения внутреннего изменения структуры и неоднородностей массива горных пород, например участка возможного провалообразования вследствие образования закрытых суффозионных полостей, трещиноватых и разуплотненных зон при строительных освоениях территорий со сложными инженерно-геологическими условиями.

Способ геоэлектроразведки, включающий выявление на исследуемой территории потенциально опасного участка, установку на этом участке измерительных электродов, измерение разности потенциалов и определение времени и местоположения образования неоднородности в массиве горных пород, отличающийся тем, что на данном участке устанавливают по меньшей мере три измерительных модуля, состоящих из излучающего электрода, основной измерительной электродной пары, один электрод которой является нулевым, и по меньшей мере одной дополнительной электродной пары, при этом все электродные пары каждого измерительного модуля расположены относительно друг друга под углом 180°/n, где n - количество электродных пар, все электроды каждого измерительного модуля расположены на одной эквипотенциальной линии излучающего электрода, входящего в состав данного измерительного модуля, а электроды каждой пары - на одной прямой с излучающим электродом, затем строят диаграммы направленности электродных пар, а измерение разности потенциалов проводят между нулевым электродом основной электродной пары и другими электродами соответствующего измерительного модуля, после чего по аномальным значениям разности потенциалов и диаграмме направленности электродных пар определяют направление для каждого измерительного модуля на зону неоднородностей массива горных пород, а местоположение зоны определяют путем пересечения этих направлений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для инженерно-геологического обеспечения при проектировании и строительстве гражданских и промышленных объектов в криолитозоне.

Изобретение относится к измерениям свойств геологических объектов. .

Изобретение относится к электроразведке методом электросопротивления. .

Изобретение относится к области разведочной геофизики. .

Изобретение относится к инженерно-геологическим изысканиям для получения данных о строении верхней части разреза (ВЧР) горных пород для выдачи рекомендаций под строительство технических сооружений, преимущественно на участках переходов через водные преграды.

Изобретение относится к области геофизических методов поиска и разведки полезных ископаемых и может быть использовано для определения параметров геологического разреза и выявления в нем локальных неоднородностей.
Изобретение относится к области сейсмологии, в частности, в системах наблюдения и обработки данных для прогнозирования землетрясений. .

Изобретение относится к устройствам для частотных зондирований с магнитным и электрическим возбуждением электромагнитного поля. .

Изобретение относится к электроразведке методом электросопротивления

Изобретение относится к способу и устройству для интегрирования измерений удельного сопротивления в электромагнитный ("ЭМ") телеметрический инструмент

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при мониторинге катастрофических явлений, например землетрясений

Устройство относится к электроизмерениям и может быть использовано для исследования турбулентности в потоке слабо электропроводящей жидкости, например морской или пресной воды. Устройство содержит диэлектрический корпус обтекаемой формы с установленными на нем измерительными электродами, измерительный блок, включающий в себя усилители, к входам которых подключены электроды, сумматор, входы которого соединены с выходами усилителей, а также дополнительный электрод, при этом измерительные электроды выполнены в виде проволок с изолированной боковой поверхностью, собранных в жгут или пучок с шлифованным торцом, минимальное расстояние между которым и дополнительным электродом превышает размер зоны турбулентности, число усилителей равно числу измерительных электродов, каждый из которых соединен с входом соответствующего усилителя, а дополнительный электрод соединен с общей шиной измерительного блока. Дополнительный электрод выполнен в виде установленного на диэлектрическом корпусе полого металлического цилиндра, площадь поверхности которого на порядок и более превышает суммарную площадь торцевой поверхности измерительных электродов, при этом жгут из проволок, в виде которых выполнены измерительные электроды, установлен внутри второго электрода так, что его торец выступает за край дополнительного электрода. Технический результат, достигаемый при применении предложенного устройства, состоит в увеличении разрешающей способности и повышении точности измерения мелкомасштабных флуктуаций скорости потока. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области разведочной геофизики и может быть использовано для прогнозирования залежей углеводородов под морским дном и изучения глубинного строения земной коры. Предлагается донная станция для морских геофизических исследований, содержащая корпус, в котором расположен блок плавучестей, регистратор сигналов, подвижные штанги с неполяризующимися электродами, датчики, включая индукционные, размыкатель, антенну, блок питания и якорь. В качестве датчиков донная станция дополнительно содержит феррозондовый трехкомпонентный датчик. Причем хотя бы два устройства из группы, включающей в себя датчик, регистратор, блок питания и акустическую систему, помещены в отдельные герметичные корпусы, отнесенные от корпуса станции на расстояние 2-5 метров и связанные с корпусом с помощью консолей. Индукционные датчики, находящиеся внутри корпуса станции, расположены таким образом, чтобы центры индукционных катушек находились максимально близко друг к другу. Технический результат - повышение точности разведочных данных. 3 з.п.ф-лы, 2ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при исследовании залежей минерального сырья в геологической среде. Изобретение относится к сенсорному устройству и способу геоэлектрического исследования местоположения, стратиграфической разбивки и простирания залежей минерального сырья и смежных горных пород, оконтуривающих данные залежи. Заявленное сенсорное устройство имеет сенсорную головку (51), торцевая поверхность которой образует сенсорную измерительную поверхность (53), и по меньшей мере один электрод. Согласно изобретению сенсорная головка (51) может устанавливать контакт с поверхностью геологической среды, и центральный электрод (54) и множество наружных электродов (55), расставленные геометрически единообразно вокруг центрального электрода (54), располагаются на сенсорной измерительной поверхности (53). Причем центральный электрод (54) и наружные электроды (55) являются электропроводными и электрически изолированными друг от друга. Технический результат - повышение точности данных исследования залежи непосредственно в процессе ее разработки. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к многоканальным геофизическим исследованиям и предназначено для решения инженерно-геологических, шахтных, геотехнических, экологических задач, поиска полезных ископаемых и подземных вод. Способ геоэлектроразведки зондирования геологической среды основан на использовании многоканальной установки в виде косы, предназначенной для выполнения групповых зондирований. Установка представляет собой систему парных электродов, расположенных с постоянным шагом вдоль профиля наблюдений, выполняющих в процессе зондирования последовательно функцию как приемных, так и питающих линий. Данная установка в отличие от аналогов обеспечивает независимость задания длины приемной линии MN от шага между пикетами и разносами установки, снижение при необходимости переходного сопротивления питающей линии посредством подачи тока в землю спаренными электродами, повышение плотности наблюдений за счет получаемого дополнительного зондирования. Съемка с помощью данной установки обеспечивает постоянную максимальную глубину зондирования на каждом из пикетов группового зондирования путем применения методики встречных трехэлектродных установок. Технический результат заключается в возможности исследования массива горных пород в условиях ограниченного пространства с повышением производительности работ и информативности результатов измерений, осуществление опережающей разведки впередизабойного пространства, выполнение мониторинговых наблюдений, обеспечивающих контроль изменения свойств среды в пределах исследуемого участка. 2 ил.

Изобретение относится к области полевой электроразведки и служит для оценки размеров камеры в соляном куполе, образующейся при строительстве подземных хранилищ газа (ПХГ). Технический результат: возможность определения размеров соляной камеры в соляном куполе с использованием метода заряда. Сущность: способ включает себя использование двух питающих электродов. Первый электрод погружают в рабочую скважину. Второй электрод размещают на поверхности земли в «бесконечности». С помощью двух измерительных электродов, размещаемых на поверхности земли в окрестности первого питающего электрода, измеряют разность потенциалов в окрестности первого питающего электрода, опускают первый питающий электрод на подошву соляной камеры и после пуска тока проводят измерение потенциалов с помощью передвигаемого измерительного электрода не менее чем по четырем прямолинейным профилям, равномерно распределенным по азимуту, с длиной каждого профиля 50 м, с шагом по профилю не более 2 м. Фиксируют резкое увеличение измеренного потенциала при переходе границы неоднородных сред, составляющих стенки соляной камеры. Длину проекции камеры на дневную поверхность по соответствующему профилю определяют по точкам отрыва потенциала (резкие увеличения), измеренного по этому профилю и характеризующего границу перехода неоднородных сред в соляном куполе. 6 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при поиске морских нефтегазовых месторождений. Сущность изобретения состоит в том, что для поисков морских нефтегазовых залежей используется эффект возникновения над ними аномалий концентрации тяжелых металлов, микроэлементы которых поступают из области залежи на поверхность морского дна. Химический анализ проб морской воды, отобранных в зоне аномалий, подтверждает значительное превышение значений содержания этих элементов над фоновыми в 3-80 раз. Приведенные теоретические и экспериментальные данные позволяют сделать вывод о возможности непрерывного изучения концентраций тяжелых металлов в морской воде с помощью ионоселективных электродов, избирательно реагирующих на отдельные металлы. При этом аномалии серебра и ртути являются мешающими факторами и должны быть введены соответствующие поправки. Технический результат - повышение точности получаемых данных.
Наверх