Способ определения удельных сопротивлений и мощностей геоэлектрических слоев земли

 

ОП ИСАКИИ

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиих

Социалистические

Республик

«ii911418 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 21.01.80 (21) 2872645/18-25 с прнсоединениеет заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07,03.82. Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 10,03.82

{51)N. Кл, Q 01 3/12

9кударстееииый комитет

СССР ао аелаи иэабретеиий и открытий . (53) УДК 550 837 (088.8) А. В. Вешев, B. М. Леончиков и Е. Ф. Любце (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового

Знамени государственный университет им. А. А. Жданова (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

И МО1ЦНОСТЕЙ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ ЗЕМЛИ

Изобретение относится к области . прикладной геофизики и может быть использовано при изучении геоэлектрических разрезов, которое проводится для различных целей, т. ч. в золотодобывающей промышленности в условиях

5 многолетнемерзлых пород для определения глубины залегания коренных. пород.

Известен способ определения удель10 ного сопротивления земли, в котором в качестве источника электромагнитного поля используют вертикальный магнитный диполь и измеряют различные составляк шие электромагнитного поля, по которым

lj судят о величине удельйого сопротивления П1 .

Недостатком известного способа является низкая точность определения удельного сопротивления слоя земли, при этом необходимо, чтобы геологический-разрез был достаточно выдержан по простиранию и однороден по своим электрическим параметрам.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения удельных сопротивлений и мощностей геоэлектрическнх слоев земли, основанный на измерении модулей вертикальной и радиальной составляющих магнитного поля. При этом в качестве источника электромагнитного . поля исполь зуется вертикальный магнитный диполь.

Модули указанных компонент измеряют на разных расстояниях от передающих антенны (разносах) при фиксированной частоте тока (дистанционный вариант) нпи на разных частотах при фиксированном разносе (частотный вариант). По отношению измеренных компонент получают кривые зондирования, по которым определяют удельное сопротивление и мощности геоэлектрических слоев (23.

Недостатками этого способа являются малая точность измерения, обусловленная невозможностью учета влияния геологических неоднородностей на результаты зондирования и ведущая к

3 91141 значительным ошибкам в определении параметров геоэлектрического разреза, если неоднородности широко распространены на изучаемом участке.

Бель изобретения - повышение точ5 ности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения удельных сопротюлений и мощностей геоэлектрических слоев, основанному на " измерении модулей, вертикальной fT> и радиальной Н составляющих магнитного поля, дополнительно измеряют модуль азимутальной сос тавляюшей магнитного поля Hg при разных направлениях раз-. носа измерительной установки, определяют азимут направления, при ко ором отношение модулей радиальной и азимутальной составляющих принимает максимальное значение, по измеренным данным строят кривые зондирования, по виду которых определяют удельное сопротивление и мощности геоэлектрических слоев земли., На чертеже представлены кривые

1зондирования, полученные по известному .(кривая 1) и предлагаемому (кривая 2) способам.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Для однородной среды или среды с плоскопараллельными границами раздела на ее поверхности в поле вертикального магнитного диполя азимутальная составляющая Hg обычно равна нулю. В реальных же условиях азимутальная составляющая магнитного поля всегда отличает.ся от нуля, причем с увеличением стецени. неоднородности или в случае резкого изменения границ раздела Hg за40 метно возрастает, и величину Н удобно использовать как индикат0р, свидетельствующий об отличии предполагаемой теоретической модели, используемой при интерпретации кривых зондирования

45 конкретных геоэлектрических условии, в которых проводятся эти зондирования.

На практике степень геологической неоднородности всегда зависит от направления, поэтому при зондировании необходимо определить направление измерительной установки, при котором наблюдается наиболее полное соответствие между теоретической моделью и измеренным значением. При этом. направлении

На принимает минимальное значение. 55

Для этого при заданной величине разноса измерительной установки измеряют

Н при разных азимутах измерительной

4 установки и выбирают такой азимут, при котором Н8 принимает минимальные значения, а затем проводят измерения модулей вертикальной и горизонтальной составляющих магнитного поля, по их отношению определяют эффективное сопротивление, получают кривую зондирования, которую количественна интерпретируют. Минимальное значение Нд всегда отличается от нуля и практически допустимо, если Н,./Н@) 8 - 10. Если при измерениях указанное отношение меньше 8, то точки на кривой зондирования, соответствующие этим измерениям, не учитываются при интерпретации. В случае, когда большинство измерений одного зондирования выполнено при

Н /Н (8, то это означает, что условия не соответствуют горизонтальным границам раздела и для их интерпретации необходимо испольэовать расчеты для более сложных моделей.

Пример реализации способа. Зондирование проводилось на частоте 1024кгц, с усовершенствованной аппаратурой

АЭИМ-3 у скважины одной из буровых линий прииска. В районе этой скважины по данным самой скважины и по результатам измерений методом вертикального электрического зондирования на постоян« ном токе определено, что мы имеем дело с трехслойным типа К геоэлектрическим разрезом. Первый слой этого разреза представлен талыми рыхлыми отложениями, имеющими удельное сопротивление меньше 300 Ом- м. Второй слой состоит из мерзлых рыхлых отложений с удельным сопротивлением

50000 Ом м. Основание разреза представлено пирритизированными песчаноглинистыми сланцами,с удельным сопротивлением не менее 90 Ом м, Глубина залегания коренных пород в районе скважины 177 составляет в среднем

5,5 м. При изучении сланцев в обнажениях установлено, что они электрически анизотропны (3. >7 g ); причем угол падения плоскостей напластования может быть различен. Указанные особенности коренных пород явились препятствием для использования известного способа зондирования, согласно которому зон,дирование проводилось вдоль долины р. Дебин, Азимут этого направления составлял 60о. По отношению модулей вертикальной Н> и радиальной Н„составляющих в каждой точке измерений определялось эффективное сопротивление о . Значения ф для соответствующих

25 30 40

15

16, Taáлица 2

25 30 40

20

14 17

18 20 18

13 12

50

5 91 расстояний между источниками поля и измерительной антенной образуют кривую

Значения отношения Нг/Hg для этих расстояний приведены в табл. 1.

Сопоставление с теоретическими кривыми показывает, что кривая .зондирования 1 не может быть отнесена к кривым, соответствующим разрезу типа К, имеющему параметры, близкие реальному геоэлектрическому разрезу. Тем более по такой кривой нельзя определить глубину залегания коренных пород.

Затем при расстоянии г 15 м приемная антенна была перемещена в азимут 330о. В этом случае Hg равнялась 3,4, в азимуте 15о Не=*2,5 и, наконец, в азимуте О Н = 1,2, а отношение Н / Н g принимало значение, равное 14. Значения Н„! Но в этом азимуте при других значениях г приве.дены в табл. 2.

Измеренные на этих расстояниях Н1 и Н,. определяют кривую р 2, которая хорошо совпадает с теоретической. кривой для разреза К при Яд ® = 10 и

Формула изобретения

Способ определения удельных сопро тивлений и мощностей геоэлектрических слоев земли, основанный на измерении модулей вертикальной и радиалъной составляющих магнитного поля, о т « л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно измеряют модуль взимутальной составляющей магнитного поля при разных направлениях разноса измерительной установки, определяют азимут . направления, при котором отношение модулей радиальной .и аэимутальной

1418 6

fp /Р = 1/4 (пунктир), а данные ее

1. интерпретации дают следующие результаты t

9,- 65 Ом.м, dq 0 4 м, 4g48ì, Р *160мм, совпадающие с данными бурения.

В этом примере оказалось достаточ ным найти один оптимальный азимут измерений. Это обеспечило определение глубины залегания коренных пород

to Й„+ д с погрешностью 6%.

В процессе полевых работ было установлено, что во многих случаях предлагаемый способ является единственно возможным для определения пара

15 метров геоэлектрического разреза, в других случаях его применение увеличивало точность определения измеряемых параметров в среднем в два раза. Осо бенно эффективен способ при использо20 ванин его в условиях многолетней мерзлоты для определения глубины залегания плотика, когда геоэлектрические неоднородности наиболее сильно влияют на результаты измерений. В

2s этих условиях использование предлагаемого способа позволит уменьшить объем дорогостоящих буровых работ.

Табли ца 1 сос тавляющих принимает максимальное значение, по измеренным данным строит кривые зондирования, по виду которых определяют удельное сопротивление и мощности геоэлектрических слоев земли.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

¹ 1239953, кл. Q 01Ч 3/12, опублик. 1971.

2. Вешев А. В. и др. Применение метода электромагнитных зондирований.

Вестник ЛГУ, 1975, ¹24,,с. 48-53 (прототип).

Составитель В. Майоршин

-Редактор Т. Кугрышева ТехредС. Мигунова КорректорЛ. Бок пан

Заказ, 11 17/35 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4