Способ геоэлектроразведки

 

< >857898

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Соввтсинк

Социалистнчесиии

Республии (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 26. 11. 79 (21) 2844193/18-25 с присоединением заявки М— (23) ПриоритетОпубликовано 23.08.81 ° Б»оллетень»те 31

Дата опубликования описания 25. 08. 81 (5 3)М. Кл.

G01 V, 3/06

Гоеударство»ны11 квинтет

СССР ао делен нзабретеннй н ет»»рытнй (53) УДК 550.837 (088. 8) C

А.Д. Ефимов, В. С. Меркушев и А. Н. Шувал-Сергеев >

» » (72) Авторы изобретения (71) Заявитель Научно-производственное объединение "Геофизика"

МИНГЕО СССР

<54) СПОСОБ ГЕОЗЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

Изобретение относится к методу вызванной поляризации (ВП) с изучением нелинейных процессов, Известен способ геоэлектроразведки с использованием эффекта нелинейности горных пород и минералов, сущность которого состоит в пропускании через землю электрического тока синусоидальной формы и измерении постоянной составляющей выпрямленного породами тока P).

Недостатком этого способа является весьма низкая точность измерений, поскольку измерение постоянной составляющей при этом производится на фоне

15 более значительных по величине постоянных полей (естественное электрическое поле, поляризационная разность потенциалов электродов, промышленные линии и др.).

Известен способ геоэлектроразведки методом нелинейной вызванной поляриза- ции (НВП), основанный на компенсации поля ВП, в котором пернь»й токовый электрод размещают недалеко от возмущающего объекта, а второй — на некоторЬм удалении от него по профилю наблюдения. Один из электродов измерительной линии устанавливают в районе эпицентра аномалии. Пропускают через землю поляризующий ток известного направления, находят на. земной поверхности эквипотенциальную линию поля ВП по отношению к первому измерительному электроду и на ней располагают второй электрод измерительной линии. Затем меняют направление поляризующего тока и производят измерение возникающей разности потенциалов, которая и принимается за меру НВП f2).

Недостатками указанного способа измерений являются низкие производительность и точность измерений, связанные с тем, что необходимо отыскивать на.местности эквипотенциальную линию ВП, а измерения кривой спада производятся в разные циклы, поэтому .на результатах измерен»й ска857898 эывается эффект от поляризующего тока, противоположной полярности.

Кроме того, трудно обеспечить одинаковую величину поляризующего тока и стабильность параметров измерительной линии.

Известен также способ геоэлектроразведки, основанный на изучении НВП путем пропускания через землю пульсирующего тока разной полярности и измерения во времени величины амплитуды переменной составляющей напряжения на приемных электродах после зарядки исследуемого объекта пульсирую- — щим постоянным током одного и другого 15 знака (3 j.

Недостатком данного способа является также низкие производительность труда и точность измерений. Для изме" рения одной величины, являющеися мерой20 нелинейности, в соответствии с данной методикой, необходимо провести три вида измерений: амплитуды переменной составляющей в режиме разнополярных токовых импульсов, амплитуды перемен- 25 ной составляющей в режиме однополярного тока с амплитудой, равной половине размаха амплитуды переменного тока в режиме разнополярных импульсов. Естественно, что троекратные амплитуд- 30 ные измерения приводят к трудноучиты — ваемым погрешностям.

Известен способ, основанный на измерении величины и знака фазовых углов при возбуждении поля ВП пульсирую- 35 щим током разных направлений (4), Однако и при этом необходимо дважды повторять измерения при различных направлениях поляризующего тока,,Очевидно, что двухкратные измерения также 40 несвободны от ошибок. Кроме того, здесь требуется передача опорного сигнала от генератора измерителю по про" водной линии или другим путем, что снижает производительность исследований.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности и производительности измерений.

Указанная цель достигается тем, что50 согласно способу геоэлектрораэведки, основанному на изучении нелинейных процессов вызванной поляризации путем возбуждения в земле переменного тока синусоидальной формы и измерении пара-55 метров возбуждаемого в земле переменного электрического поля, регистрируют разность длительностей положительной ф и отрицательной полуволн наблюдаемого переменного электрического поля, по знаку и величине которой судят о минеральном составе исследуемого геологического объекта.

В нормальном поле, когда отсутствуют электронопроводящие объекты, электромагнитное поле в земле изменяется точно IIo синусоидальному закону .и постоянная составляющая такого сигнала равна О.

При этом длительности полуволн тока обеих полярностей одинаковы, В присутствии электронопроводящих объектов, обладающих нелинейной вольт-амперной характеристикой, постоянная составляющая поля уже не равна нулю, хотя длительности полуволн тока могут считаться одинаковыми.

Если исключить постоянную составляю.щую такого сигнала, например, с помо-. .щью фильтра нижних частот, то равенство длительностей полуволн нарушается.

Причем, чем большей нелинейностью обладает объект, тем больше ощущается эта разница, при этом знак ее указывает на тип электронопровоцящего объекта.

Способ осуществляется следующим обр азом.

Пропускают через землю с помощью .токовой линии ток синусоидальной формы и в точках наблюдения с помощью измерительной линии регистрируют изменения формы сигнала электрического поля, т.е. определяют значение разности длительностей полупериодов наблюдаемого сигнала при помощи высокочувствительного измерителя разности интервалов времени и по величине и знаку этой разности, являющейся мерой

НВП, судят о природе и вещественном составе образований, вызвавших аномалию. поля ВП.

На фиг. ) представлена блок-схема устройства для реализации способа на фиг.2 — основные эпюры напряжений, поясняющие сущность предлагаемого способа.

Устройство для осуществления способа включает в себя генератор подключенный к токовой линии 2, последовательно соединенные измерительную линию 3, фильтр 4 нижних частот, усилитель 5, двусторонний ограничитель 6, выход которого подключен к двум односторонним ограничителям по плюсу 1 и по минусу 8, причем вы. 857898 6 ход одностороннего ограничителя 7 по плюсу через последовательно соединенные генератор 9 линейно нарастающего напряжения и ключ 1О подключен к одному из входов дифференциального накопителя 11, а выход одностороннего ограничителя по минусу через последовательно соединенные инвертор 12s генератор 13 линейно нарастающего напряжения и ключ 14 подключен ко второ- щ му входу накопителя 11, выходы которого соединены с двумя симметричными входами вольтметра 15 постоянного тока, Кроме того, выход одностороннего ограничителя 7 по плюсу подключен к 15 управляющему входу ключа.10, а выход инвертора 12 — к управляющему входу ключа 14.

Устройство работает следующим образом. 20

Генератор 1 вырабатывает в токовой линии 2 ток синуссидальной формы с частотой Qu (фиг.2,поз.16).С помощью заземленной измерительной линии

3 регистрируют электрическое поле 25 в точке наблюдения, располагающейся в аномальной зоне. Вид наблюдаемого сигнала показан на фиг.2, поз.17.Сигнал с выхода линии 3 проходит через фильтр 4, назначение которого состо- 30 ит в исключении из сигнала постоянной составляющей, а заодно ЗДС, естественного электрического поля и по". ляризации электродов. Постоянная времени фильтра 4 выбирается из условия Э5

С 7) 1 (UU ° Отфильтрованный сигнал усиливает усилитель 5 и ограничивает двусторонний ограничитель 6 (фиг.2, поз.18). Разнополярные прямоугольные импульсы с выхода ограничителя 6 пос- 40 тунают на выходы двух односторонних ограничителей 7 и 8, напряжение на выходах которых имеет вид, показанный на фиг.2, поз.19 и 20. Фронтом импульса, снимаемого с выхода огра- 45 ничителя 7, запускают генератор 9 линейно нарастающего напряжения и срезом импульса его запирают (поз.21), Проинвертированный ннверторсм 12 импульс с выхода ограничителя 8 : 50 своим фронтом запускает идентичный генератору 9 генератор 13 линейно нарастающего напряжения, который гасится срезом того же импульса. Пилообразные импульсы, вырабатываемые этими генераторами, по амплитуде про порпиональны длительности управляющих импульсов и, следовательно, пропорциональны соответствующим длительностям полуволн напряжения, наблюдаемого с помощью измерительной линии

3 электрического поля. Пилообразные импульсы через синхронно управляемые ключи 10 и 14 подаются на входы диф ференцйального накопителя 11, представляющего, например, два последовательно соединенных конденсатора, общая обкладка которых подключена к земляной шине. Таким образом, величина напряжения на выходе накопителя

11 пропорциональна разности амплитуд пилообразных импульсов. Это разностное напряжение регистрируетая с помощью вольтметра 15 постоянного тока, который также сглаживает пульсации.

Показания вольтметра 15 пропорциональны искомой разности длительностей полувслн, т.е. степени нелинейности наблюдаемых поляризационных эффектов.

Полевое опробование предлагаемого способа проводилось на медноколчеданном месторождении. В земле пропускался переменный синусоидальный ток частотой 0,1 Гц и силой 3 А с установкой заряда. Измерительные электроды находились на поверхности.

Результаты измерений показали, что разница волн положительного и отрица тельного полупериодов составила около

0,2 (5,5 мс), причем длительность полоо житсльного полупериода была больше дли- тельности отрицательного, что соответствует данным о нелинейной поляризае ции сульфидов. Измеренная величина- 0,2 надежно регистрируется измерительной аппаратурой.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа только за счет увеличения производительности исследований минимум вдвое превышает эффект известного способа.

Формула изобретения

Способ геоэлектроразведки, основанный на изучении нелинейных процессов вызванной поляризации путем возбужде-. ния в земле переменного тока синусоидальной формы и измерении параметров возбуждаемого в земле переменного электрического поля, о;т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и производительности измерений, регистрируют

pcLsHocTb длительностей положительной и отрицательной полуволн измеряемого

85789 переменного электрического поля, по знаку и величине которой судят о минеральном составе исследуемого геологического объекта.

Источник ин@оржации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Патент США Р 2150517, кл. 324-1, 1939.

2. Комаров B.A. н др. Принцип метода нелинейной вызванной поляри"

8 8 зации; Сб. ™Иетофизика и техника разведки", Р 81 1972, ОНТИ ВИТР, с.55-63.

3. Авторское свидетельство СССР

У 301661, кл. 901 Ч Э/02, 1971.

4. Авторское свидетельство СССР

Ф 393711, кл. G 0I М 3/Об, 1973 (про<6 тотип) .

857898 иг..

Составитель В. Зверев

Редактор О. Малец Техред З.Фанта

Корректор H- Швыдкая

Заказ 7236Т75 Тираж 732

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

il3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4