Способ геоэлектроразведки

Изобретение относится к области геофизических исследований и может быть использовано при изучении геоэлектрического разреза и нахождения аномальных проводящих объектов. Технический результат: повышение точности определения электросопротивления путем создания модифицированной геометрии измерительной установки и методики измерений. Сущность: возбуждают переменное электромагнитное поле на дневной поверхности током, протекающим в соцентричных незаземленной петле и питающей линии, соединенных последовательно. На каждой точке профилей измеряют реальные и мнимые компоненты вертикальных составляющих магнитной индукции для двух полярностей подключения питающей линии. Определяют модули и фазы вертикальных составляющих магнитной индукции, возбуждаемых отдельно током в незаземленной петле и питающей линии. По отношению модулей находят значение кажущегося сопротивления. По изменению его модуля и фазового угла на площади определяют глубинное геоэлектрическое строение участка и наличие в нем аномальных проводящих объектов. 2 ил.

 

Изобретение относится к электромагнитным методам исследования вертикального геоэлектрического сопротивления горных пород Земли. Область преимущественного использования предлагаемого технического решения - геологические, геоэкологические и другие изыскания.

Известен индукционный способ [1] определения электропроводности массива горных пород с применением разнесенных на дневной поверхности излучающего вертикального магнитного диполя и магнитоприемного устройства. В известном способе измеряют радиальную Br и вертикальную Bz, составляющие магнитной индукции с дальнейшим определением отношения Bz/Br. На заданной частоте со переменного магнитного поля, с расстоянием r между диполями и определенным отношением Bz/Br определяют электрическое сопротивление на частоте ω1. Аналогичные измерения осуществляют на частотах ω23<…<ωn, больших частоты ω1. Определяют электросопротивление горных пород на ряде частот ω1, ω2, ω3,…, ωn и относят к эффективным глубинам h1>h2>h3>…>hn проникновения электромагнитного поля. Известный способ имеет существенный недостаток, заключающийся в низкой точности определения удельного сопротивления, особенно при следующих условиях: 0.01Bz≤Br≤0.1Bz, т.е. при изучении высокоомных горных пород (например, скальных пород).

Известен также способ [2] низкочастотных индукционных зондирований при малых параметрах электромагнитного поля. В известном способе измеряют малую Bb и большую ось Ba эллипса поляризации электромагнитной индукции. Определяют отношение Bb/Ba<<1 и по величине этого отношения находят электрическое сопротивление горных пород на заданной частоте. Известный способ имеет существенный недостаток в низкой точности измерения Bb из-за неточности определения малой оси Bb в пространстве. Значительная погрешность при измерении Bb вносится первичным магнитным полем при повороте системы ортогональных датчиков в пространстве.

Известен также способ дистанционных зондирований с возбуждением вертикальным магнитным диполем, в котором датчик поля Br устанавливают по малой оси эллипса поляризации магнитного поля на измеряемой частоте [3], взятый нами в качестве способа - прототипа. Этот способ применим только при отношении Bz/Br, не превосходящим 10-30; при Bz/Br≥30 малый поворот датчиков вокруг горизонтальной оси приводит к значительной погрешности определения электросопротивления массива горных пород.

Цель изобретения - повышение точности определения электросопротивления путем создания модифицированной геометрии измерительной установки и методики измерений. Поставленная цель достигается тем, что в способе геоэлектроразведки, наряду с излучателем в виде вертикального магнитного диполя, возбуждается переменное электрическое поле с помощью заземленной линии АВ. Измерения проводятся фазочувствительным магнитоиндукционным датчиком Bz последовательно для магнитного и электрического типа возбуждающего поля, переключаемого с помощью коммутатора. Новизна предлагаемого способа усматривается в том, что измерения осуществляют только одной, а именно вертикальной составляющей магнитной индукции. В различных точках изучаемой компоненты вертикальность магнитоиндукционного датчика обеспечивается с высокой точностью.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", так как оно не известно из уровня техники. Предложенный способ промышленно применим существующими средствами и соответствует критерию "изобретательский уровень", т.к. он явным образом не следует из уровня техники, при этом из последнего не выявлено каких-либо преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, направленных на достижение указанного технического результата. Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности изобретения.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства, с помощью которого реализуют предлагаемый способ. Устройство (фиг.1) содержит генератор 1, коммутатор 2, незаземленную петлю 3, питающую линию 4, блок управления 5, вертикальный магнитоиндукционный датчик 6, фазочувствительный вольтметр 7 и накопитель 8, по каналу синхронизации 9 с блока управления 5 на фазочувствительный вольтметр 7 передаются опорный сигнал и сигнал направления тока J в питающей линии 4. Незаземленная петля 3 и питающая линия 4 соцентричны. Предлагаемый способ реализуют следующим образом. Вначале на вход управления коммутатора 2, в течение интервала времени Δt, поступает управляющий сигнал логического "0" с блока управления 5. Ток в питающей линии протекает в Земле от электрода B к электроду A. В результате величина вертикальной составляющей магнитной индукции в точке наблюдения определяется выражением:

где Bzb, Bze - амплитуда магнитной индукции, соответственно обусловленная магнитным диполем и питающей линией.

В магнитоиндукционном датчике 6 (Фиг.1) наводится ЭДС:

где S - эффективная площадь датчика.

В течение следующего интервала времени Δt, на коммутатор 2 поступает сигнал логической "1" с блока управления 5. Ток в питающей линии теперь протекает от электрода A к электроду B. В результате в точке измерения величина вертикальной компоненты магнитной индукции и наводимой в датчике ЭДС составят соответственно:

Из-за фазового сдвига в измерительных цепях сигналы Uz1 и Uz2 сдвигаются по фазе на неопределенный угол φ0, по постоянной величине.

В результате выражение для Uz1 и Uz2 приобретает вид:

где коэффициент K=S·ω

Напряжения Uz1 и Uz2 поступают на вход фазочувствительного вольтметра 7 (фиг.1), где подвергаются аналого-цифровому преобразованию. В результате на его выходе возникают цифровые коды, пропорциональные реальной и мнимой составляющей напряжений Uz1 и Uz2, определяющиеся следующими выражениями:

где N1 и N3 - измеряют в течении первого интервала времени Δt,

а N2 и N4 - измеряют в течение второго интервала времени Δt.

Выходные коды блока 7 поступают на вход накопителя информации 8 (фиг.1). Из выражений для N1, N2, N3 и N4 определяют фазовый сдвиг φeb, обусловленный проводимостью горных пород, а неопределенный фазовый угол φ0 исключается из результатов:

где ,

Величины Bzb и Bze определяют из выражений:

где m=1/2K - постоянный коэффициент, характеризующий электронные параметры блоков 6 и 7 (фиг.1).

Аналогичные операции проводят на других точках измерений на исследуемой площади. По отношению модулей Bzb, Bze и фазовому сдвигу φeb определяют глубинное геоэлектрическое строение участка работ и наличие в нем аномальных проводящих объектов. Отношение модулей Bze и Bzb определяют следующим выражением [4]:

где y - проекция расстояния от центра петли и питающей линии до точки измерения на ось y, а - длина стороны незаземленной петли.

,

где r - расстояние от центра петли до точки измерения,

ω - частота,

µ0=4π·107 Гн/м.

Функцию Bze/Bzb=f(ξ) используют (фиг.2) для определения величины ξ. Из выражения для ξ находят модуль и фазовый угол кажущегося удельного сопротивления однородного полупространства Земли.

Таким образом, измерения только вертикальной составляющей магнитной индукции позволяют обеспечить стабильность геометрии измерительной установки. Как следствие, удается повысить точность определения электрического сопротивления горных пород путем создания модифицированной установки и методики измерений.

Способ геоэлектроразведки, в котором возбуждают переменное электромагнитное поле на дневной поверхности током, протекающим в соцентричных незаземленной петле и питающей линии, и измеряют по параллельным профилям вертикальную составляющую магнитной индукции, отличающийся тем, что в нем соединяют последовательно незаземленную петлю и питающую линию, на каждой точке профилей измеряют реальные и мнимые компоненты вертикальных составляющих магнитной индукции для двух полярностей подключения питающей линии, определяют модули и фазы вертикальных составляющих магнитной индукции, возбуждаемых отдельно током в незаземленной петле и питающей линии, и по отношению модулей находят значение кажущегося сопротивления, а по изменению его модуля и фазового угла на площади определяют глубинное геоэлектрическое строение участка и наличие в нем аномальных проводящих объектов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к геологоразведке методами становления электромагнитного поля. .

Изобретение относится к геофизике и предназначено для поисков залежей углеводородов как на шельфе Мирового океана, так и на суше. .

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для оперативного прогнозирования эпицентра ожидаемого землетрясения. .

Изобретение относится к способам геофизической разведки на нефть и газ. .

Изобретение относится к способам регулирования нефтяных и газовых промысловых скважин. .

Изобретение относится к строительной технике и предназначено для обнаружения пробойников или буров в грунте. .

Изобретение относится к морской электроразведке методом становления электромагнитного поля в открытом море, на шельфе Мирового океана и в районах, закрытых полярными льдами.

Изобретение относится к морской геоэлектроразведке и предназначено для обнаружения подповерхностных углеводородных коллекторов. .

Изобретение относится к устройствам измерения магнитной индукции переменного электромагнитного поля в диапазоне частот от единиц герц до 1 МГц. .

Изобретение относится к геофизике, в частности к геоэкологии, и может использоваться при геоэкологическом мониторинге с интегрально-комплексной оценкой индекса экологической опасности среды.

Изобретение относится к магнитным системам обнаружения, включающим в себя электромагнитные системы обнаружения

Изобретение относится к области пассивной локации и может быть использовано при измерении параметров электромагнитного поля Земли; при электромагнитном мониторинге землетрясений для определения стадии развития геодинамической обстановки; в геофизической разведке полезных ископаемых и инженерной геологии; при диагностике напряженно-деформированного состояния инженерных и геологических объектов

Изобретение относится к области электроразведки, в частности к методам вызванной поляризации (ВП), и может быть использовано для поиска полезных ископаемых в исследуемом геологическом разрезе на основе определения коэффициента вызванной поляризации

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения составляющих плотности электрического тока в проводящих средах

Изобретение относится к подводным измерительным системам

Изобретение относится к геологоразведке и может быть использовано для поиска месторождений нефти и газа путем выделения аномальных зон вызванной поляризации

Изобретение относится к электроразведочным исследованиям - зондирование методом переходных процессов, входящих в область импульсных индуктивных методов электроразведки. Технический результат: повышение информативности сигнала в процессе выделения слабоконтрастных особенностей строения разреза при снижении трудозатрат на проведение измерений. Сущность: способ основан на измерениях ЭДС переходных процессов в незаземленных совмещенных квадратных контурах разных размеров, определяемых в зависимости от глубины исследования с последующим определением индукционных и поляризационных параметров исследуемого разреза горных пород. Совмещенные контуры выбирают двух размеров: L1 - большего размера и L2 - меньшего размера, и измерения осуществляют в микромиллисекундном интервале времени, одинаковом для каждого размера контуров. Результаты измерений ЭДС с контура большего размера пересчитывают к контуру меньшего размера. Значения ЭДС, полученные в результате пересчета, сравнивают с измеренными значениями ЭДС, полученными с контура меньшего размера. При совпадении указанных сигналов делают вывод об отсутствии индукционно вызванной поляризации. При отсутствии совпадения указанных сигналов делают вывод о наличии вызванной поляризации. 1 ил.

Изобретение относится к подземной электромагнитной разведке. Сущность: в способе используют создающий наведенный ток генератор 2, который циклически формирует наведенный ток. Повторяют наблюдения магнитного поля во множестве точек измерения на земной поверхности с использованием устройства 1 измерения магнитного поля, которое включает в себя магнито-импедансное устройство, имеющее магнитную аморфную структуру, и стержневую часть сердечника, которая направляет магнитное поле к магнитной аморфной структуре и расположена в продольном направлении относительно магнитной аморфной структуры. Корректируют опорное значение данных наблюдений так, что данные наблюдений попадают в заданный диапазон, на основании значения, получаемого интегрированием данных наблюдений за период времени, в течение которого интегральное значение сигнала магнитного поля, основанного на выходном токе от создающего наведенный ток генератора, равно нулю. Сохраняют данные наблюдения магнитного поля, включающие в себя сигнал магнитного поля, основанный на выходном токе от создающего наведенный ток генератора 2. Вычисляют распределения удельных сопротивлений в нижних слоях грунта на основании данных наблюдений, соответствующих каждой из множества точек измерения. 7 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к емкостному обнаружению проводящих объектов. Сущность: датчик (100) для емкостного обнаружения присутствия проводящих объектов (BOD1) содержит первый сигнальный электрод (10a), второй сигнальный электрод (10b) и структуру (20) базового электрода. Расстояние (s3) между первым сигнальным электродом (10a) и вторым сигнальным электродом (10b) меньше или равно 0,2 ширины (s1) упомянутого первого сигнального электрода (10a). По меньшей мере часть структуры (20) базового электрода находится между первым сигнальным электродом (10a) и вторым сигнальным электродом (10b). Технический результат: повышение чувствительности, увеличение расстояния считывания, нечувствительность к ориентации объекта. 4 н.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к области геофизических исследований и может быть использовано при изучении геоэлектрического разреза и нахождения аномальных проводящих объектов

Наверх