Способ поисков локальных геологический объектов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<в 940114 (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 04.01.79(21) 2707655/18-25 (51)М. Кл.

QO1 V900 с присоединением заявки №

9мудлрстииный комитет

СССР, (23) Приоритет

Олубликовано 30.06.82. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 30.06.82 ию делам хзабретеиий н открытий (53) Л K 550.834 (088.8) (72) Автор изобретения

В. H. Попов гт

Й

1 Л c

1 сX jfnlj%1FAF - а ттнттдИОТИА (7I ) Заявитель

Научно-производственное объединение (54) СПОСОБ ПОИСКОВ ЛОКАЛЬНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ

ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к геофизическим методам, в частности, к поискам локальных объектов в земной коре, отличаюшихся от окружающих пород по тепловым свойствам.

Известен способ поисков локальных

5 объектов, основанный на измерении температуры в скважине на глубине, гарантируютцей отсутствие помех из-аа суточных и сезонных изменений температуры земной поверхности. Измерения проводятся спустя некоторое время после проведения бурения по достижении теплового равновесия между скважиной и окружающими ее горными породамтт. Исследования т5 проводятся с датчиком температуры типа терморезистора или термопары (1).

Недостатком способа является необходимость углубления ниже зоны температурных колебаний, что приводит к поста- 2о новке больших объемов буровых работ.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ поисков ло2 кальных геологических объектов, основанный на изучении теплового поля горных пород на исследуемом участке. В данном способе два термочувствительных датчика размещаются в неглубоких сква жннах по вертикали на заданном расстоя нии. По разности температур судят о величине теплового потока (2).

Недостатком известного способа явля ется сильное влияние температурных помех на проводимые измерения. Разность температур в точках измерен я (теплово вой поток) вблизи поверхности в -зависи» мости от вариаций солнечной радиации, погодных условий и вызываемых ими изменений режима приповорхностной sow, что не позволяет однозначно интерпретировать получаемые результаты.

?1ель изобретения - упрощение способа и повышение его точности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе поисков локальных геологических объектов, основанном на изучении теплового поля горных пород на исо3 . 9401 следуемом участке, в точках наблюдения иэмеряют.в течение фиксируемого промежутка времени количество теплоты, иопускаемое горными породами, и по полученным данным судят о наличии и местоположении локальных обьектов.

Способ реализуют следующим образом.

Проводят одновременно измерения в точках наблюдения количества теплоты 10 (Ц4 ), испускаемой горными породами за длительные промежутки времени, приблизительно равные между собой для.каждой точки наблюдения, затем вносят поправки на отклонение времени наблюдения t5 в точке. от среднего 4 = 3 t Н

1=1 " путем умножения g на безразмерный множитель < = 1 и строят карты изолиний Ь Ц „ превышения параметра 20

Ц„над некоторим фоновым значением

Qc .

Способ основан на ослаблении действия кратковременной и периодической состав ляющей помехи эа счет длительного ха- 25 рактера накопления полезного сигнала при измерении данного параметра теплового поля.

На фиг. 1 показаны графики изменения температуры (К) теплового потока (Q) 30 и количества теплоты .(д Ц) при воздействии одних и тек,же дестабилизирутощих факторов в зависимости от времени, где — 6; — интервал времени воздействия; 6х И 4 g - текуЩие вре- 35 мена отсчета. п п

Значения k, g, и h Q в момент времени ty искажены действием тепловой помехи с периодом 7 . Если значения температуры (и теплового пото-40 и ка g искажаются помехой с амплитудой, не зависящей от момеита времени взятия. отсчета,. то величина количества теплоты

Q Q искажается помехой тем меньше, чем больше время, прошедшее с момента 45 накопления b, ф по сравнению с периодом помехи Т за счет накопления постоянного полезного сигнала и взаимной компенсации переменной составляющей помехи. 50

В предлагаемом способе время накоп:ления сигнала выбирается болыцим, чем период помехи. Аналогично действие и кратковременной нерегулярной тепловой помехи, возникающей, например, за счет 55 инфютьтрации атмосферных осадков, действующей в момент времени Фу . Если значеиия II 64 и 4 (4y) могут значителен

14 4 но отклоняться or средних значений К и ((фиг. 1 а и б}, то значение йф(1у) меныце отклоняется от истинного значения

gQ(ty), которое в любой момент вре мени 1 равно -Ь Q= at b, где а= 4g, (6L — угол наклона прямой, показан на фиг. 16), в=-0, если момент начала накопления Ь О - время отсчета совместить с началом координат. Это объясняется кратковременностью действия значительной по амплитуде тепловой помехи,, вызванной, например, инфильтрацией атмооферных осадков.

Пример. Участок работ выбран в равнинной местности в средних широтах, 3a время измерения средняя температура по .изучаемой площади на глубине 0,75 м о составляет 3 С. На изучаемом участке имеется рудное тело изометрической фор мы, перекрытое 80-метровой толщей глинистых сланцев (коэффициент теплокал проводности 5,7 10 . Разрез см.град по профилю, пересекающему рудное тело, с графиком приращений Ь Q приведен на фиг, 2. Карта изолиний h ц-С, проекций рудного тела на дневную поверхность (заштрихованный участок) приведена на фиг. 2. Сечение изолиний — через 25 Дж.

Для измерения количества теплоты, выделяемой горными породами в точке, измере}rgb за длительный промежуток времени, применен изотермический калориметр с термоизоляцией на основе пенопласта. с-гиа

Константа калориметра К = 6,28 10 при массе рабочего тела в 100 г, что обеспечивает время накопления сигнала в

1,5 10 с.

Рассмотрим ход измерений на примере, ! пикетов 32 и 36. На пикете (ПК) 36 на глубине 0,75 м установлен калориметр с массой льда 100,075 г, на

ПК 32 100,032 г. Время установки и снятия приборов зафиксировано с погрешностью 30 с и составляет

1,2495 .10 с, 6g 1,2465 105 с.

Среднее время наблюдений

«1,2502 10 с. Поправки К -4,11„составляют Кg(, =1,0005602,,Кyg= :1,002968. Масса расплавившегося льда (определяется с погрешностью

0,001 г) составляет Ny =65,200.т, В =64,131 r, Количество поглощенного приборами тепла с учетом множителей К 1 составляет Q >@ =1,0895 ° 1 0" Дж, Q y -1,0742 10 Дж. Фоновое количество

0401 тепла 4 ср, устанавливаемое по площадному распределению параметра, выбрано равным 1,0700 10тДж. Тогда (4ь=196 Дж )ъл. 2 Дж.

Аналогично проводятся операции на 5 других пикетах. На основе полученных значений Ь 9 строится карты графи ков и изолиний ЬО . По ним, как видно

1 на фиг. 3, отчетливо выделяются аномаль ные зоны, связанные с локальным геоло и гическим объектом, контрастным в тепловом поле Земли.

Поскольку 6 в случае применения изотермического калориметра определяют у . 15 ся по формуле 9„=1,67 10 6 —" Дж, где - среднее время пребывания изотермического калориметра в контакте с горными породами, с, ф1 - время его нахождения в 4 пикете, с; m„- масса расплавившегося льда, г, то аппаратурt но-методическая погрешность определения

Oi для данного примера составляет dQ;=

М.,67 10 4.-(— + dt),Ige 391, d1II, t5

Q ь - соответствующие погрешности. В нашем случае 00,; равно 2,8 Дж. Итак, полезный сигнал в 150 Дж может быть охарактеризован 8-17 изолиниями, прово димыми через 36 или даже 66, что вполне удовлетворяет погрешности поискового метода.

На фиг. 4 представлена карта изолиний

Ь К -приращений температура для того

35 же участка (сечение изолиний через

14 6

2сlO "). В силу высокого уровня помех поле ьК более изрезано, чем поле В|Аномалия поля ь К над рудным телом, отмеченная на карте штриховкой, ðàñïàдается на две.. В отсутствие помех долж на была бы наблюдаться более локали зованная аномалия с максимумом 6К около 8 "10 - . В поле b К проявляются еше несколько слабо аномальных участков, связанных с искажениями тем-. пературного поля . помехами.; В результате положение рудного тела фиксируется . неуверенно.

Предлагаемый способ позволяет сократить буровые работы и повысить точнооти измерений.

Формула изобретения

Способ поисков локальных геологичес ких объектов, основанный на изучении теплового поля горных пород на исследуемом участке, о т л и ч а ю ш и и с я, тем, что, с целью упрощения и повышения ! точности, в точках наблюдения измеряют в течение фиксируемого промежутка времени количество теплоты, испусжаемов, горными породами, и по полученным данным судят о наличии и местоположении локальных объектов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ж 2403704, кл. 73-432, 1946.

2. Патент США % 3714832, . кл. 73-432, 1973 (прототип).

940114

Составитель B. Прааенко

Редактор Н. Чубелко Техред К,Мыцьо Корректор Г. Решетник

Заказ 4662/68 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

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