Электроразведочное устройство

Авторы патента:

G01V3/08 - с использованием магнитных или электрических полей, создаваемых или изменяемых объектом или геологическими структурами или детектирующими устройствами (с использованием электромагнитных волн G01V 3/12; измерение параметров магнитного поля земли G01V 3/40)

Владельцы патента RU 2479858:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) (RU)

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. Технический результат: увеличение чувствительности прибора по измеряемому коэффициенту ВП. Сущность: электроразведочное устройство содержит дифференциальный измеритель с тремя измерительными М, N и О неполяризующимися точечными электродами. Дифференциальный измеритель содержит первый и второй усилители низкой частоты (УНЧ), коммутатор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первое и второе оперативно запоминающие устройства (ОЗУ), блок вычисления дисперсии электрического потенциала ΔU_MO, вычитающее устройство, управляемый аттенюатор, блок вычисления дисперсии разности электрических потенциалов, делитель, блок индикации и блок управления. 1 ил.

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

Известно корреляционное электроразведочное устройство [а.с. SU №842682, МПК G01V 3/08, опубл. 30.06.1981 г.], состоящее из двухкаскадного усилителя постоянного тока с преобразованием и усилителя постоянного тока, связанного непосредственно с управляющим входом блока умножения и через запоминающий и преобразующий блоки. Выход усилителя постоянного тока с преобразованием соединен со входом двухпорогового компаратора, выход которого связан со входом блока совпадения, который подключен к одному из выходов синхронизатора и времязадающему блоку. Другой выход синхронизатора соединен через блок коммутатора с ключами усредняющего блока, подключенного к индикатору. Времязадающий блок соединен с управляющим входом запоминающего блока, а синхронизатор - с преобразующим блоком.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является дифференциальный метод вызванной поляризации ВП [Шайдуров Г.Я., Козлов Ю.Н., Маркушин Я.В. «Дифференциальный метод извлечения информации о потенциалах ВП из естественного электромагнитного поля Земли (ЕЭМПЗ)» В: Геофизическая аппаратура №97, Красноярск, Недра, 1991, с.35-41], в котором используется дифференциальный измеритель с тремя неполяризующимися точечными электродами. Три измерительных М, N и О неполяризующихся точечных электрода двухканального дифференциального измерителя, последовательно расставленные на оси профиля через равные интервалы, образуют трехэлектродную измерительную линию MON, ориентированную поперек предполагаемого простирания искомого рудного тела, а обработке подлежат случайные сигналы x(t) и y(t), снимаемые соответственно с линий МО и ON.

Геологический разрез возбуждается внешним шумовым полем ЕЭМПЗ (естественное электромагнитное поле Земли) напряженностью E(t), падающим параллельно границы раздела. Представим наблюдаемую реализацию сигналов на выборочной частоте ω_i соответственно с выхода линий ОМ и ON в виде:

где амплитуды U_mx, U_my и фазы φ_х, φ_y являются нестационарными случайными величинами.

Без учета пространственной нестационарности, между x(t) и y(t) имеется детерминированная связь, определяемая электромагнитными параметрами исследуемого геологического разреза, так что U_mx и U_my возникает преимущественно за счет его кажущегося сопротивления, а разность фаз Δφ=φ_х-φ_y - за счет потенциала ВП (вызванная поляризация).

Учитывая, что наиболее точными являются компенсационные методы измерений, и, допуская, что удалось скомпенсировать разность амплитуд , a Δφ/φ_х<<1, можно получить средний относительный квадрат разности уравнений (1) и (2) в приближенном виде:

а для конечного числа n спектральных составляющих:

Таким образом, алгоритм (4), реализуемый путем измерения суммы квадратов спектральных выборок нормированной разности наблюдаемых сигналов x(t) и y(t), позволяет определять среднее приращение разности фаз , возникающей за счет неоднородности поляризуемости геологического разреза под линиями МО и ON при движении вдоль профиля наблюдений. В этом случае изменение спектрального состава поля ЕЭМПЗ во времени отразится лишь на абсолютном значении разности ΔU_i. Нормированное же значение [формула (4)] с учетом избыточности измеряемых спектральных составляющих будет более устойчивым.

Общим недостатком известных технических решений является низкая чувствительность из-за нестационарности ЕЭМПЗ и, как следствие этого, достаточный разброс показаний параметров вызванной поляризации.

Задачей изобретения является увеличение чувствительности прибора по измеряемому коэффициенту ВП.

Задача решается тем, что в заявляемом электроразведочном устройстве, содержащем дифференциальный измеритель с тремя измерительными неполяризующимися точечными электродами, согласно изобретению дифференциальный измеритель содержит первый и второй усилители низкой частоты (УНЧ), неинвертирующие входы которых подключены соответственно к измерительным М и N неполяризующимся точечным электродам, инвертирующие входы первого и второго УНЧ объединены и подключены к измерительному О неполяризующемуся точечному электроду, а выходы первого и второго УНЧ соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами коммутатора, выход которого соединен с сигнальным входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), первое оперативно запоминающее устройство (ОЗУ), сигнальный вход которого соединен с первым выходом двухканального АЦП, первый выход первого ОЗУ соединен с входом блока вычисления дисперсии электрического потенциала ΔU_MO, а второй выход первого ОЗУ соединен с первым входом вычитающего устройства, второе ОЗУ, сигнальный вход которого соединен со вторым выходом двухканального АЦП, управляемый аттенюатор, первый вход которого соединен с выходом второго ОЗУ, а выход управляемого аттенюатора соединен со вторым входом вычитающего устройства, блок вычисления дисперсии разности электрических потенциалов, вход которого соединен с выходом вычитающего устройства, второй выход блока вычисления дисперсии разности электрических потенциалов соединен со вторым входом управляемого аттенюатора, делитель, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления дисперсии электрического потенциала ΔU_МО, а второй вход делителя соединен с первым выходом блока вычисления дисперсии разности электрических потенциалов, и блок индикации, вход которого соединен с выходом делителя, а также блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход блока управления соединен с управляющим входом АЦП, а третий и четвертый выходы блока управления соединены с управляющими входами первого и второго ОЗУ соответственно.

На чертеже представлена блок-схема заявленного электроразведочного устройства.

Электроразведочное устройство содержит дифференциальный измеритель с тремя измерительными М, N и О неполяризующимися точечными электродами. Дифференциальный измеритель содержит первый 1₁ и второй 1₂ усилители низкой частоты (УНЧ), коммутатор 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, первое 4₁ и второе 4₂ оперативно запоминающие устройства (ОЗУ), блок 5 вычисления дисперсии электрического потенциала ΔU_МО, вычитающее устройство 6, управляемый аттенюатор 7, блок 8 вычисления дисперсии разности электрических потенциалов, делитель 9, блок индикации 10 и блок управления 11. Неинвертирующий вход первого 11 УНЧ подключен к измерительному М неполяризующемуся точечному электроду, а неивертирующий вход второго 11 УНЧ подключен к измерительному N точечному электроду. Инвертирующие входы первого 11 и второго 1₂ УНЧ объединены и подключены к измерительному О неполяризующемуся точечному электроду. Выходы первого 1₁ и второго 1₂ УНЧ соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами коммутатора 2, выход которого соединен с сигнальным входом АЦП 3. Сигнальный вход первого 4₁ ОЗУ соединен с первым выходом АЦП 3. Первый выход первого 4₁ ОЗУ соединен с входом блока 5 вычисления дисперсии электрического потенциала ΔU_МО, а второй выход первого 4₁ ОЗУ соединен с первым входом вычитающего устройства 6. Сигнальный вход второго 4₂ ОЗУ соединен со вторым выходом АЦП 3. Первый вход управляемого аттенюатора 7 соединен с выходом второго 4₂ ОЗУ, а выход управляемого аттенюатора 7 соединен со вторым входом вычитающего устройства 6. Вход блока 8 вычисления дисперсии разности электрических потенциалов соединен с выходом вычитающего устройства 6. Второй выход блока 8 вычисления дисперсии разности электрических потенциалов соединен со вторым входом управляемого аттенюатора 7. Первый вход делителя 9 соединен с выходом блока 5 вычисления дисперсии электрического потенциала ΔU_МО, а второй вход делителя 9 соединен с первым выходом блока 8. Вход блока индикации 10 соединен с выходом делителя 9. Первый выход блока управления 11 соединен с управляющим входом коммутатора 2, второй выход блока управления 11 соединен с управляющим входом АЦП 3, а третий и четвертый выходы блока управления 11 соединены с управляющими входами первого 4₁ и второго 4₂ ОЗУ соответственно.

Электроразведочное устройство работает следующим образом.

Геологический разрез возбуждается внешним шумовым полем ЕЭМПЗ напряженностью E(t), падающим параллельно границы раздела.

Три измерительных М, N и О неполяризующихся точечных электрода дифференциального измерителя, последовательно расставленные на оси профиля через равные интервалы, образуют трехэлектродную измерительную линию MON, ориентированную поперек исследуемого геологического разреза. ΔU_МО и ΔU_ОN, обусловленные протеканием теллурических токов в исследуемом геологическом разрезе, снимаются соответственно с линий МО и ON. Сигналы ΔU_МО и ΔU_ОN усиливаются в первом 1₁ и втором 1₂ УНЧ соответственно.

Подключение измерительного О неполяризующегося точечного электрода к инвертирующим входам первого 1₁ и второго 1₂ УНЧ позволяет снизить влияние синхронной помехи, в частности промышленной помехи 50 Гц.

По управляющему сигналу блока управления 11 коммутация линий МО и ON осуществляется посредством коммутатора 2 с частотой переключения f_к=2×f_S, где f_S - частота дискретизации электрического потенциала.

С выхода первого 1₁ УНЧ усиленный электрический потенциал ΔU_МО через коммутатор 2 поступает на вход АЦП 3. Отсчет усиленного электрического потенциала ΔU_МОi записывается в память первого 4₁ ОЗУ. Затем происходит коммутация линий, и отсчет усиленного электрического потенциала ΔU_ОNi записывается в память второго 4₂ ОЗУ. По истечению интервала измерения

n отсчетов электрических потенциалов ΔU_МОi и ΔU_ОNi извлекаются из памяти первого 4₁ и второго 4₂ ОЗУ соответственно.

С выхода первого 4₁ ОЗУ n отсчетов электрических потенциалов ΔU_МОi поступают на вход блока 5 вычисления дисперсии электрического потенциала ΔU_МО, где вычисляется значение дисперсии . Одновременно n отсчетов электрических потенциалов ΔU_МОi поступают на первый вход вычитающего устройства 6. С выхода второго 4₂ ОЗУ n отсчетов электрических потенциалов ΔU_ОNi поступают на первый вход управляемого аттенюатора 7, где умножаются на управляемый коэффициент К. Полученные отсчеты KΔU_ОNiпоступают на второй вход вычитающего устройства 6, где вычисляется разность электрических потенциалов ΔU_MOi-KΔU_ОNi. Разность электрических потенциалов ΔU_MOi-KΔU_ОNi поступает на вход блока 8 вычисления дисперсии разности электрических потенциалов, где вычисляется значение дисперсии . Полученные величины дисперсий и поступают на первый и второй входы делителя 9 соответственно, где вычисляется значение коэффициента ВП по формуле (5):

где n - количество отсчетов сигнала.

Для того чтобы минимизировать разность между ΔU_MOi и KΔU_ОNiпо амплитуде, обусловленную нестационарностью ЕЭМПЗ, и, как следствие, разбросом сигналов ΔU_MO и ΔU_ОN, снимаемых с линий МО и ON соответственно, посредством управляемого аттенюатора 7, на второй вход которого поступает значение дисперсии разности электрических потенциалов , подбирают значение управляемого коэффициента К из условия

В результате данной подборки коэффициента К в отсутствие рудного тела в исследуемом геологическом разрезе на входе блока индикации 10 полученное значение коэффициента ВП приблизительно равно нулю . В противном же случае о наличии рудного тела в исследуемом геологическом разрезе судят по ненулевому значению коэффициента ВП .

Использование данного прибора позволяет достичь чувствительность по коэффициенту ВП порядка 1% по сравнению с чувствительностью по коэффициенту ВП прототипа порядка 10%-30%.

Электроразведочное устройство, содержащее дифференциальный измеритель с тремя измерительными неполяризующимися точечными электродами, отличающееся тем, что дифференциальный измеритель содержит первый и второй усилители низкой частоты (УНЧ), неинвертирующие входы которых подключены соответственно к измерительным М и N неполяризующимся точечным электродам, инвертирующие входы первого и второго УНЧ объединены и подключены к измерительному О неполяризующемуся точечному электроду, а выходы первого и второго УНЧ соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами коммутатора, выход которого соединен с сигнальным входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), первое оперативно запоминающее устройство (ОЗУ), сигнальный вход которого соединен с первым выходом двухканального АЦП, первый выход первого ОЗУ соединен с входом блока вычисления дисперсии электрического потенциала ΔU_MO, а второй выход первого ОЗУ соединен с первым входом вычитающего устройства, второе ОЗУ, сигнальный вход которого соединен со вторым выходом двухканального АЦП, управляемый аттенюатор, первый вход которого соединен с выходом второго ОЗУ, а выход управляемого аттенюатора соединен со вторым входом вычитающего устройства, блок вычисления дисперсии разности электрических потенциалов, вход которого соединен с выходом вычитающего устройства, второй выход блока вычисления дисперсии разности электрических потенциалов соединен со вторым входом управляемого аттенюатора, делитель, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления дисперсии электрического потенциала ΔU_MO, а второй вход делителя соединен с первым выходом блока вычисления дисперсии разности электрических потенциалов, и блок индикации, вход которого соединен с выходом делителя, а также блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход блока управления соединен с управляющим входом АЦП, а третий и четвертый выходы блока управления соединены с управляющими входами первого и второго ОЗУ соответственно.

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.

Системы обнаружения // 2460098

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

Способ геоэлектроразведки // 2460097

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

Устройство для прямого поиска геологических объектов // 2454683

Изобретение относится к геологоразведке методами становления электромагнитного поля. .

Способ геоэлектроразведки и устройство для его осуществления // 2453872

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

Способ предсказания землетрясения и устройство для его реализации // 2453871

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

Способ пространственной частотно-временной геоэлектроразведки (ftem-3d) // 2446417

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

Способ определения положения подвижного компонента скважинного устройства заканчивания скважины // 2446282

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

Способ определения местоположения пробойника или бура в грунте и устройство для его реализации // 2442192

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

Способ морской электроразведки и устройство для его осуществления // 2434251

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

Устройство для измерения компонент вектора плотности тока в проводящих средах // 2483332

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

Подводная измерительная система // 2488850

Изобретение относится к подводным измерительным системам

Сенсорное устройство для обнаружения объекта в зоне обнаружения // 2489285

Способ измерения геофизических характеристик с применением последующей инверсии геоэлектрических данных с дополнительным временным фильтром // 2491580

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

Способ геоэлектроразведки // 2494419

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.

Способ подземной электромагнитной разведки // 2497154

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.

Датчик для обнаружения проводящих тел // 2498355

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.

Способ сбора данных посредством трехмерного регулярного электромагнитного массива малых ячеек интегрирования // 2500002

Изобретение относится к разведке нефтяных месторождений. Сущность: способ предусматривает следующие шаги: выставляют электроды в рабочей области в виде решетки из малых ячеек, все станции для измерения двух компонентов (Ех, Еy) электрического поля записывают синхронно и с одинаковыми настройками временные ряды данных естественного электромагнитного поля. Записанные данные обрабатывают, чтобы устранить помехи и получить очищенные от помех данные. Для краевых и центральной точки к величине для данной точки прибавляют одинаковый компонент с двух смежных точек, чтобы вычислить среднее значение изменяющихся во времени характеристик электрического поля для всех точек наблюдения. Для угловых точек при вычислении среднего значения в качестве смежных берут одноименные компоненты электрического поля для двух точек, расположенных по направлению ячейки, причем компоненты электрического поля, полученные на максимальном удалении, принимают в качестве новых значений электрического поля. В результате обработки данных наблюдения на предшествующих этапах получают новые временные ряды данных, в которых устранены шумы и гальванический эффект, и эти данные обрабатывают известным способом для вычисления кажущихся сопротивлений и фазовых кривых. Технический результат: повышение точности и надежности. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Аппаратурный комплекс для морской электроразведки нефтегазовых месторождений и способ морской электроразведки // 2510052

Заявляемая группа изобретений относится к области разведочной геофизики и предназначена для прогнозирования залежей углеводородов при зондировании морского дна при глубинах моря более 500 м. Предлагается аппаратурный комплекс (АК), содержащий блок измерения сигналов, включающий буксируемую за судном приемную многоэлектродную линию с приемными неполяризующимися электродами, буи для фиксации приемных линий, установленный на судне, приемо-индикатор Global Position System (GPS) и процессор. Причем АК содержит дополнительно телеметрические измерительные модули, способные производить оцифровку сигналов с пар приемных электродов по всем разносам секции, дополнительные приемо-индикаторы Global Position System, установленные на буях. Также предложен способ морской электроразведки, осуществляемый посредством данного аппаратурного комплекса. Сигналы на парах приемных электродов приемной линии измеряют одновременно во временном и частотном диапазонах как во время токовых импульсов , так и во время пауз между ними. Инверсия данных осуществляется также одновременно в частотном и временном диапазонах. Технический результат: повышение точности разведочных данных. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 12 ил.

Геофизическая разведка с использованием вращательно инвариантных параметров природных электромагнитных полей // 2511703

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения удельной электропроводности грунтов, скальных пород и других тел на и под поверхностью земли. Заявлен способ и система для геофизической разведки, которые включают измерение по нескольким осям в нескольких местах в области разведки компонент магнитного поля низкой частоты, исходящего от встречающихся в природе электромагнитных источников, с использованием первой системы датчиков, измерение по нескольким осям компонент магнитного поля низкой частоты, исходящего от встречающихся в природе электромагнитных источников, с использованием второй системы датчиков и прием информации относительно компонент магнитного поля, измеренных первой системой датчиков и второй системой датчиков. Вычисление параметров из полученной информации, которые не зависят от вращения первой системы датчиков или второй системы датчиков относительно любой ее оси. Технический результат: повышение точности разведочных данных. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 22 ил.