Способ измерения вызванной поляризации при геоэлектроразведке

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюз Саеетскнк

Соцналнстнческнк

Республик

<>972446 (61) Дополнительное к авт. свид-ву 9 834646 (22) Заявлено 190581 (21) 32 88600/18-25 с присоединением заявки ¹вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 0711.82. Бюллетень ¹ 41

Дата опубликования описания 07. 11. 82 (И) М. Кл.з

G 01 Ч 3/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (331УДК sso ° 83 (088.8) В.A. Попов, В.В. Сушкевич, Л.З. Бобровников

IO.В. Аладинский и Л.Й. Орлов (72) Авторы изобретения

Московский ордена Трудового Красного Знамени геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫЗВАННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ

ПРИ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКЕ

Изобретение относится к техничес кой физике и может быть использовано в геоэлектрораэведке методом вызванной поляризации (BII j.

По основному авт. св. Р 834646 известен способ измерения вызванной поляризации при геозлектроразведке, заключающийся в том, что возбуждают в земле электромагнитное поле импульсами тока, одновременно принимают сигналы иэ земли в точках исследований аномальных зон изучаете участков и за их пределами, в котором изменяют во времени величину возбуждающего тока, комплексируя изменениями тока сигналы вторичного поля в нормальном поле, и измеряют результирующий сигнал вторичного поля в точках исследований аномальной зоны, по которому судят о поляриэующихся объектах. Способ позволяет исключить фоновую поляриэуемость, а в точках исследований аномальных зон регистрировать непосредственно сигналы, обусловленные изучаемыми аномальным объектом, что значительно повынает разрешающую способность метода ВП (1 ).

Недостатком иэвестного способа измерений выээаншой поляризации, 1 является то, что на результаты измерений сильное влияние оказывают различные электрические помехи (промышленные помехи, сигналы магнитотеллургического ноля земли), т.е. низкая помехозащищенность в тех случаях, когда сигналы-помехи становятся соизмеримыми и превькаают измеряе10 е полезные сигналы.

Цель изобретения - повышение помехоэащищенности измерений вызванной поляризации.

Цель достигается тем, что согласно способу измерения вызванной поляризации при геоэлектроразведке, заключающемуся в том, что возбуждают в земле электромагнитное поле импульсами тока, одновременно принимают сигналы из земли в точках исследований аномальных эон изучаемых участков и за их пределами, изменяют во времени величину возбуждающего тока, компенсируя изменения. ми тока сигналы вторичного поля в

25 нормальном поле и измеряют результирующий сигнал вторичного поля в точках исследований аномальной эоны, по которому судят о поляриэующнхся объектах, выбирают соотношение длин

30 приемных линий, с помощью которых

972446

5й, + «вЧ

7ДЧ где АМ;ИМ„; ВМ принимают сигналы в точках нормального тока и аномальных зон, равным отношению коэффициентов установок для каждых из этих линий.

Сущность способа заключается в следующем.

На изучаемом участке, перспективном на наличие месторождений тех или иных металлов, подземных вод или других объектов, располагают заземленную питающую линию, длину которой (обычно несколько километров) выбирают в соответствии с существующими инструкциями и методическим указаниями. Через питающую линию пропускают импульсы тока заданной длительности или частоты и с помощью любой серийной аппарату1 ры {например, станции СВП-74, ВП-Ф и др.) проводят площадную съемку с целью выявления аномальных зон, перспективных на наличие тех или иных полезных ископаемых. Указанные зоны выделяют по увеличенным значениям измеренных параметров вызванной поляризации. Как показывает опыт проведения таких работ в различных районах СССР, выделенные аномальные зоны чаще всего имеют большую протяженность слабо дифференцированы и для обнаружения в пределах этих зон месторождений требуется выполнить большой объект буровых работ.

После выполнения рассмотренных операций располагают одну (или несколько) приемную линию в точках исследований аномальных зон изучаемых участков, а вторую линию — за пределами аномальной эоны, вновь возбуждают в земле электромагнитное поле импульсами тока и одновременно принимают сигналы из земли обеими приемными линиями. Вторая линия, как правило, располагается вблизи питающих заземлений, поэтому сигнал, принимаемый этой линией, можно представить в виде совокупности трех частей: первой, не изменяющейся во времени и обусловленной проводимостью среды (первичное поле ), второй, изменяющийся во времени и обусловленной поляризуемостью вмещающей среды (вторичное поле 1 и третьей обусловленной сигналами-помехами. Индукционными эффектами со времен регистрации, начиная с нескольких десятков миллисекунд, можно пренебречь.

Для простоты рассмотрим случай одродного полупрост ран ства с удельным сопротивлением у и лоляризуемостью (t ), где t — текущее время, а поле помехи представим в виде электрического поля, обусловленногс прохождением тока помехи с плотностью

J (t. ) через однородное полупространство (плотность тока помехи может непрерывно изменяться во времени) °

После выключения тока в питающей линии AB напряжение на приемных электродах М„М„второй приемной линии равно

pe = К„Р 3М (t) + Р- j (t) М„N, (1) где К „- коэ ффицие нт установки для приемной линии М и, равный:

1 2 г (2) расстояние между !

5 со от ве тот вующими заземлениями . измерительной ус тановки.

Сигнал, принимаемый первой приемной линией, в данном случае можно представить в таком же виде

Ьчк .= Кя. Г!и(t) + p j(t)Майе(3)

1где К вЂ” коэффициент установки для приемной линии М М, величина которого определяется выражением (2), в котором индекс 1 заменен на индекс 2, т.е. расстояния АМ ; AN>, ВМ ; BN

К, И ° а которые входят в это выражение, равны расстояниям между соответствуют шими заземлениями второй измерительной установки.

Выберем соотношение длин приемных линий й„ й„ и М и, равным отношению коэффициентов установок для каждой

35!! из этих линий ю м к (4)

М. и К

Тогда сигнал, принимаемый первой приемной линией, равен аЧ = К Р!,)() + Р 3()- " М„М„ (S) !

После выключения основного им— пульса тока через питающую линию про пускают ток обратной полярности, величина которого не превышает 3-5Ъ

or аплитуды основных имцульсов тоУ ка. При этом вспомогательный ток так изменяют во времени, чтобы ском50 пенсировать полностью сигнал, принимаемый второй приемной линией

-! q (t) - j(t), " " . (6)

К!

Критерием полной компенсации является равенство нулю сигнала на выходе приемной линии М, Й

Дополнительный ток создает компенсирующий сигнал и в точках, где расположена первая приемная лин ия М М

ыь, = к. р!, (7)

Под .действием тока .в приемных линиях появляются также сигналы, 65 обусловленные вызванной поляризацией

972446

Формула изобретения

Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Заказ 8510/38

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4

Однако, так как сила тока I состав- ляет единицы процентов от силы тока I, амплитуда сигналов ВП, обусловленная действием тока I, не превышает сотых долей процента, и их величиной можно пренебречь.

Суммарный сигнал в приемной линии М и равен ьч = ьи + ьч (8)

Подставйв в (8) выражение (5), (6)и (7), получаем ьН = О.

Таким образом, если выбрать соотношение длин приемных линий, равным отношению коэффициентов -установок для каждой из этих линий, то одновременно с компенсацией нормального (фонового) поля ВП осуществляется и компенсация сигналов-помех в измерительной линии. При наличии локальных поляризующихся объектов в зоне, где расположена первая приемная линия, суммарный сигнал на выходе этой линии определяется только избыточной поляризуемостью этого объекта по сравнению с поляризуемостью однородной среды, а сигнал помехи практически полностью отсутствует.

Пример. Измерения проводились с питающей линией AB = 1000 м.

Основная приемная линия симметрично располагалась в центре питающей линии и имела размер M

5-7 мВ и более. Затем в точке О, отстоящей от электрода A на 250 м, располагалась вспомогательная приемная линия, длина которой M„N„== 33,6 м была выбрана из условия, чтобы отношение длин этих. линий было равно отношению коэффициентов установок для каждой из линий (точка 0 — центр вспомогательной приемной линии).

В данном случае К„ 1,05.104 м;

К = 1,565 104 м. В паузах между импульсами основного тока вспомогательным током осуществлялась компенсация вторичного поля и помехи во вспомотальной приемной линии. При этом на выходе основной приемной линии суммарный сигнал не превышал

0,1 мВ, т.е. сигнал фоновой поляризуемости и помехи был практически полностью скомпесирован.

Затем та же установка перемещалась так, что основная приемная линия располагалась в точках аномаль5

1О

40 ной зоны, а вспомогательная приемная линия — за пределами аномальной зоны. Сигнал ВП на выходе основной приемной линии составлял примерно

5 мВ, а сигнал помехи по-прежнему достигал 5-7 мВ и более, что не позволяло получить необходимую точность измерений сигнала ВП.

После осуществления компенсации сигнала во вспомогательной приемной линии измерен сигнал ВП в основной линии, равный 2 мВ, а сигнал помехи не превышал 0,1-0,2 мВ, что позволило с высокой точностью измерить сигнал ВП, а также всю переходную характеристику ВП ат локального объекта.

По мере перемещения основной приемной линии вдоль профиля наблюдений регулярно изменялась длина вспомогательной приемной лини таким- образом, чтобы соотношение длин этих линий оставалось равным отношению коэффициентов установок для каждой из этих линий. Только в этом случае достигалось существенное подавление помех и тем самым повыаалась помехозащищенность измерений.

Технико-экономическая эффективность применения предлагаемого способа заключается в увеличении помехозащищенности измерений, что позволяет с более высокой точностью измерять меньшие по амплитуде сигналы ВП. Благодаря этому при тех же расходуемых мощностях оказалось возможным увеличить размеры измерительной установки более, чем в 3 раза и производить съемку гораздо больших площадей без перемещения питающих линий, что позволило повысить производительность труда..

Способ измерения вызванной поляризации при геоэлектроразведке, по авт. св.. р 834646 о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, выбирают соотношение длин приемных линий, с помощью которых принимают сигналы в точках нормального поля и аномальных зон, равным отношению коэффициентов установок для каждой нз этих линий.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 834646, кл. G 01 Ч 3/02, 1978 (прототип).