Способ измерения вызванной поляризации при геоэлектроразведке и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Распубпик

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 1701.80 (21) 2871009/18-25 ®)М. К 1. с присоединением заявки 1йУа 01 Ч 3/08

ГосударствеяяыЯ комитет

СССР а ио делан изобретеииЯ и открмтиЯ (23) Г1риоритетОпубликовано 30.09.81, Бюллетень 89 36

Дата опубликования описания 300981 (53) УДК S50.837 (088. 8) Ю. В. Элаиинокин, Л. 3. По бронников, В. А,honoy. -., А.A,Ðûæîâ и В. В.Сушкевич

1, " 4 (° -

1 с

Ъ

Московский ордена Трудового Красного Знамени, геологоразведочный институт им. С. Орджоникидзе ва (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫЗВАННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ

ПРИ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКЕ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к техничес кой физике и может быть использовано в геоэлектроразведке при измерениях вызванной поляризации (ВП).

Известны способы измеоения вызванной поляризации при геоэлектроразведке, заключающиеся в том, что с помощью заземленной питающей линии вводят в землю ток, а с помощью другой заземленной линии или датчика магнитного поля принимают из земли сигналы вторичного поля ВП.

Устройства для осуществления этих способов содержат две линии - питающую и измерительную, каждая из кото- 15 рых соединена со своей парой электродов, одна линия соединена с генератором тока,.а другая — с измерителем сигналов (1).

Недостатком данного технического 20 решения является сравнительно низкая производительность работ, связанная с необходимостью перемещений в процессе работы обеих,лиций, а также относительная сложность его реализации: для проведения полевых работ требуется использовать отдельную питающую линию и отдельную измерительную линию (или магнитометр). В ряде случаев, например при проведении 30 скважинных измерений использование такого способа измерений является затруднительным.

Известен также способ измерсния

ВП при геоэлектроразведке, заключающийся в том, что возбуждают элеКтромагнитное поле в земле током, пропускаемым через заземленную линию, .н измеряют .принимаемые нз земли ":òÿàлы той же заземленной линией, например измеряют ток ВП в питающей линии после выключения импульса поляризующего тока.

Для осуществления этого способа применяется устройство, содержащее двухпроводную линию, одни концы которой соединены через трехконтактные трехпоэиционные ключи с генератором тока и измерителем сигналов, а вторые концы соединены с электродами, выполненными, например, в виде железных штырей Г23 .

Недостатком данного технического решения является то, что измеряемый сигнал ВП обусловлен ге только вызванной поляризацией срервя, но в зна» чительно большей степени обусловлен вызванной поляризацией питающих электродов заземленной линии, которые одновременно служат и приамными элект868678 родами. Так как электроды обязательно содержат металлические стержни, то при прохождении через них тока иа контакте металл-электролит протекают.,злектрохимические процессы, вследствие чего происходит поляриза« ция электродов, причем ЭДС ВП может достигать (в зависимости от металла, из которого изготовлен электрод)

1-1,5 В, что значительно больше сигнала ВП, обусловленного вызванной поляризацией изучаемой среды. f0

Цель изобретения - повышение точ- . ности измерений путем снижения погрешностей,обусловленных вызванной, поляризацией заземлений линии.

Для достижения указанной цели в 15 способе измерения вызванной поляризации при геоэлектроразведке, заключаю гдемся в том, что возбуждают в земле электромагнитное поле током, пропускаемам через заэемпенную линию, и ;щ измеряют принимаемые из земпи сигналы той же заземленной линией, определяют приращение сигналов вызванной поляризации н приращение сигналов возбуждающего поля при нескольких преимущественно двух, различных плотностях возбуждающего тока и по отношению приращения сигнала вызванной поляризации к приращению сигнала возбуждающего поля судят о поляриэуемости пород.

Кроме того, в данном способе измерения проводят при плотностях возбуждающего тока не менее 50 мкА/см поверхности заземлений.

Причем в устройстве, содержащем 35 двухпроводную линию, одни концы которой соединены через трехконтактные двухпозиционные ключи с генератором тока и измерителем сигналов, а вторые концы соединены с железными штырями, 4р причем общие контакты ключей соединены с концами двухпроводной линии, одна пара выходных контактов ключей соединена с генератором тока, а вторая пара - с измерителем сигналов, железные штыри снабжены оболочкой из электрохимически йассивного металла, преимущественно алюминия.

На фиг. 1 дана структурная схема устройства на фиг. 2 - графики зависимости ЭДС ВП некоторых электродов от плотности возбуждающего тока (график 8 - для железного штыря с алюминиевой оболочкой, график 9 для стандартного медиого неполяри,зукщего .электрода). И

Устройство содержит двухпроводную. линию 1, одни концы которой через трехконтактные двупозиционные ключи

2 и 3 соединейы с генератором 4 тока и измерителем 5 сигналов, à вторые бp концы двухпроводной линии 1 соединены с железными штырями 6, которые снабжены оболочкой 7 из электрохимически пассивного металла, преимущественно алюминия.

Сущность изобретения заключается

s следующем.

В заданных точках измерений параметра ВП (на поверхности земли или в скважине) располагают двухпроводную линию 1, которую через ключи 2 и 3 соединяют сначала с генератором тока

4 (ключи 2 и 3 находятся в первой позиции, когда общие контакты этих ключей, к которым подсоединены концы линий 1, замкнуты с первой парой выходных контактов, ы которым подключены выходы генератора 4). При этом измеритель 5 сигналов оказывается отключенным. Двухпроводная линия 1

;соединяется со штырями 6, покрытие) оболочкой 7. Штыри б устанавливаются на поверхности земли иа расстоянии, например 200-300 м. После этого возбуждают s земле электромагнитное поле током, вырабатываемым генератором 4и пропускаеэаам через заземленную на штыри 6 линию 1. ДлительBocTb импульса тока выбирают исходя из тех же условий: при изучении раииих стадий ВП эта длительность составляет величину от десятков ывллисекунд до десятков секунд, а при изучении поздних стадий ВП « от десятков до сотен секунд. В конце импульса тока измеряют выходное напряжение генератора 4, которое при «стабильной величине тока l равно где Е - падение напряжения на активном сопротивлении средин

Е „- ЭДС поляризации питающих

0 . электродов во время пропус,каиия токау

Е - 9ДС поляризации среды во время нропускания тока.

После выключения имцульса тока ключи 2 и 3 устанавливаются во вторую .позицию, при этом генератор 4 отключается от линии 1, а к ней через вторую пару вмходиых контактов ключей

2 и 3 подсоединяется измеритель 5 сигналов, с помощью которого измеря.ется разность потенциалов ВП в один или несколько моментов времени после выключения тока {иапрвмер, как и в обычной методике измерений ВП, череп

0,5 с после выключения импульса тока)

Е Е „+ Е щ (2}

Э

Эй«М« ,где E „- ЭДС поляризации электродов 6

I 1 с оболочкой 7 после выключения тока

E - ЭДС поляризации среды после

51 выключения импульса тока.

После измерения сигнала ВП выдерживают паузу, равную примерно 5 длительностям импульса тока, достаточную для полного исчезновения ЭДС ВП среды и электродов,. и вновь возбуждают электромагнитное поле в веже юе. пульсом тока точно такой же длитель ности, как и в nepsoM соучае, ío эе8 Я678 личину тока устанавливают s k раз отличающейся от тока в первом импульсе, где k - целое или дробное число, преимущественно k 2. Силу тока I выбирают таким образом, чтобы плотность тока через оболочки 7 быпа не менее 50 мкА/см . Если, например, поверхность Оболочки 7 штыря 6, погруженного в землю, составляет 200 си, то сила тока I„, пропускаемого s заземленной линии 1, должна быть не менее 10 мА, а сила тока должна быть более 20 мА. В этом случае (фиг. 2) ЭДС поляризации электродов предлагаемой конструкции сохраняется постоянной независимо от величины . йоляризующего тока.

Данное явление объясняется тем, что электрохимически пассивные металлы, к числу которых относится и. алюминий, имеют очень малый ток обйена. Если через такие металлы пропус- 20 кать ток, то при очень небольших токах наблюдается "насыщение":,электрические заряды, сообщаемые электроду от внешнего источника ЭДС, медленно расходуются на электроде очень быстро. В связи с этим ЭДС ВП при плотностях тока больших 50 мкА/см

l сохраняется неизменной.

Неполяркзувщиеся. электроды, которые применяются в обычных уставов- Зп ках, имеют большой ток обмена, так как они используют злектрохимически активные металлы, скорость электродной реакции на этих электродах является большей, ЭДС поляризации оказывается небольшой, но изменяющейся при изменении плотности возбуждающего тока. формула изобретения

1. Способ измерения вызванной поляризации при геозлектроразведке,заключающийся в том, что возбуждают в земле электромагнитное поле током, пропускаемым через заземленную линию, и измеряют принимаемые иэ земпи сигналы той же заземленной линией, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем снижения погрешностей, обусловленных вызванной поляризацией заземяений линии, определяют приращение сигналов вызванной поляризации и приращение сигналов возбуждающего поля при нескольких, преимущественно двух., различных плотностях возбуждающего тока и по отношению приращения сигнала вызванной .поляризации к

Для .пропускания второго импульса тока ключи 2 и 3 устанавливаются 40 снова в первую позицию, подключая генератор 4 к эаэемпенной линии 1.

В конце импульса тока, через тот же промежуток времени от начала импульса, как и в первом случае, измеряют выходное напряжение гейератора 4, которое при стабильной величине тока kl ðàâíî

kEo + Еэпо+ kEOAo (3)

Прк увеличении тока в.k раэ в данном случае в k раз увеличится падение напряжения на омнческом сопротивлении (kEp ) и ЭДС ВП среды, в то врекак ЭДС ВП пита"щ х электр дов SS сохранится постоянной.

После выключения импульса тока ключи 2 и 3 устанавливаются во вторую позицию и в тот же момент времени после выключения импульса тока, что и в первом случае, с помощьв кэмери- 40 теля сигналов 5 измеряется сигнал ВП

Е1 m E + kE5n (4) г ап„ап

В данном случае ЭДС ВП электродов сохраняется неизменной, а ЭДС ВП сре.ды увеличивается в k раз, так как

ЭДС ВП среды увеличивается линейно прк увеличении плотности тока.

Приращение сигналов ВП равно

4ЕВп

1 C а приращение сигналов возбуждающего паля равно

4Eo = E„" - Е„ = (k-1) (Ер + Е t (6)

Отношение приращений сигналов .ВП и возбуждающего поля позволяет определить параметр ВП среды, исключив влияние питающих электродов

4Е Е

ЬЕо Е .+ Ееп

Фпо

Приращение сигналов ВП определяется по показаниям измерителя 5 сигналов (первый отсчет здесь запоминается, а затем берется отсчет непосредственного приращения сигналов ВП), а приращение сигналов возбуждающего поля определяется по шкалам генератора тока 4. Отношение этих приращений может быть получено по показаниям блока отношений сигналов (не показан). Для повышения точности измерения могут быть проведены при

3-4 величинах возбуждающего тока.

В качестве генератора тока может быть использовано любое стандартное генераторное электроразведочное устройство. В качестве измерителя сигналов 5 .может быть использован любой электроразведочный измеритель импульспых сигналов. л

B .рассмотренном выше примере изме» рялось отношение приращений ЭДС ВП и первичного поля. Точно такие же результаты получаются и в том случае, если измерять не напряжение, а ток (приращение токов ВП и приращение возбуждающих токов). В данном случае измеритель 5 сигналов может быть выполнен в виде обычного стрелочного мнкроамперметра.

868678

@up r

100 Zpd ЛФ 470 g> ива/ е

Rue. g

Составитель В. Зверев

ТехредЛ.Пекарь..

Редактор Я. Юско

Корректор О. Билак

Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ 8322/67

Филиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4 приращению сигнала возбуждающего поля судят о поляризуемости пород.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что плотности возбуж- .дающего тока выбирают не менее

50 мкА/см поверхности заземлений. ф

3. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее двухпроводную линию, одни концы которой соединены через трехконтактные двухпоэиционные ключи с генератором тока и измерителем сигналов, а вторые KQH- цы соединены с железными штырями, причем общие контакты ключей соедине ны с концами двухпроводной линии, одна пара выходных контактов ",ключей соединена с генератором тока, а вторая пара -; с измерителем сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения точности измерений, железные штыри снабжены бболочкой из злектрохимнчески пассивного металла, преимущественно алюминия .

Йсточники информации, принятые BQ внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 149156, кл. G 01 Ч 3/02, 1962.

2. Комаров В.А. Злектроразведка методом вызванной поляризации, Л., "Недра", 1972, с.18, 71 (прототип).