Способ геоэлектроразведки

. 6% (И) СОЮЗ СООЕТСНИХсСФЦиумесиипРЕСПУЬЛИН з(50 6 01 Ч 3 06 ГОСУД)РСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСНОЬУ СИИДЕТВЪСТВУ(72) И.Ш. Абдуллин, В.Д. Жильнийов, П.В. Кузьмин и В.И. Лемец (71) Казахский Филиал Всесоюзного научно-исследовательского института разведочной геоФиэики Научно-производственного объединения фРудгеофи-. энка 1(56) 1 Авторское свидетельство СССР. В 393711, кл.,6 01 Ч.З/06, 1970.2, Попов В.А. и др. Некоторые ре- зультаты амплитудно-Фазовых измерений нелинейной вызванной поляриза-. ции в полевых условиях. ВИИИТИ М 1359-76 ДЕП, 1976, с. 15-19 (про тотип).(54) (57) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ согласно которому одновременно про-, пускают в среду переменный ток двух частот и постоянныйток заданной величины, измеряют сигнал, суммируют его с вспомогательным компен.сирующим сигналом, выделяют из суммарного сигнала гармонические составляющие двух частот и определяют их параметры при изменяемых величинах токов, пропускаемых в среде, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, , с целью повнаения точности н производительности способа, при одном из значений л тока компенсируют измеряемый сигнал вспомога- тельным сигналом до получения величины разности времен.запаздывания гармоник суммарного сигнала, равной разности четвертей. их периодов,пропускают постоянный ток другой величины и во время его пропускания из-меряют разность времен запаздывания гармоник суммарного сигнала, определяют приращения разностей времен запаздывания гармоник при изменениях постоянного тока, но величине и знаку которых судят о нелинейных ха-Я рактеристиках изучаемых объектов в .среде.Изобретение относится к способамгеоэлектроразведки методом вызванной поляризации (ВП) и, непосредственно, к способам определения не-.линейной вызванной поляризации (НВП)на переменном токе. 5Известен способ геоэлектроразведки, основанный на возбуждении электромагнитного поля в земле перемен"ным током и измерении сдвигов фаэв точке приема, при котором дополнительно измеряют сдвиги фаэ привозбуждении электромагнитного поляпульсирующим током разных направлений, а по величине и знаку разности, сдвигов фаз судят о составе поляризующихся объектов 1),.Недостатком такого споСоба является низкая точность измерения нелинейности фазовых характеристикполяризующихся объектов, так как определяемые в этом способе разностисдвигов фаз, обусловленные полем НВПне превышают 1 от,измеряемых сдвигов фаз,обусловленных полем ВП величина которых в этом способе обычно не . 25более 3-5 О . Таким образом, изменениясдвигов фаз за счет НВП в данномслучае составляют 0,01-0,1 ,. тогдакак для определения характеристикНВП необходима точность измеренийпорядка тысячной доли градуса. Достигнуть этим способом такой точности в полевых условиях невозможно, так как мешают собственные шумыинфранизкочастотных электроразведочных измерительных каналов . с входным сопротивлением в несколько ме,. гаом, флюктуации амплитуды пульси- .рующего тока, создающего искусственное электромагнитное поле, флюктуации естественного электрического 40поля Земли, флюктуации поля, обусловленные электрическими помехамииндустриального происхождения.Наиболее близким к изобретениюпо техническому решению, является 45способ геоэлектрораэведки, при осуществлении которого в среде одновременно пропускают переменные токидвух частот и постоянный ток за-,данной величины, измеряют сигнал,суммируют его со вспомогательнымкомпенсирующим сигналом, выделяютиз суммарного сигнала гармонические составляющие двух частот.и определяют их параметры при изменяемых величинах токов, пропускаемыхв среде. По величине и знаку разности полученных разностей амплитудв способе судят о нелинейности характерных изучаемых объектов.Компенсация амплитуд производится 0на одной и на другой частоте, затемопределяется разность оставшихсяминимальных амплитуд после компенсации, По этой разности вычисляетсядвухчастотный фазовый параметр, но 65 дополнительно необходимо определить действительную составляющую первичного рабочего сигнала или выполнить нормирование относительно ее мнимой составляющей. Перечисленные три операции с амплитудами сигналов выполняются прн каждом изменении величиныпостоянного тока, которых минимум два 2 Д .Недостатками известноГо способа являются .низкая производительность и недостаточно высокая точность измерения параметров НВП. Эти недостатки обусловлены большим количеством (не менее шести) компенсационно-измерительных операций и необходимостью проведения их во время переходного процесса НВП.Проведенными наблюдекиями пара- .метров НВП в лабораторных и полевых условиях установлено, что после изменения величины постоянного тока величины параметров поля НВП изменяются во времени. Для получения ха-. рактеристик НВП,необходимо определять их в различные моменты времени после переключения тока. Поскольку в известном способе при каждом измерении необходимо повторять. все операции, то для получения сведений о переходной характеристике НВП потребуется б и повторений операции, где и - количество точек на переходной характеристике НВП, интересующих исследователя. Это увеличивает трудоемкость работ.Наиболее быстрые изменения НВП происходят в ближайшие интервалы времени к моменту изменения постоянного тока. Поскольку несколько компенсационных операций необходимо выполнять во время быстрых изменений НВП, то на ранних временах переходного процесса бпределение значений НВП осуществляется с низкой точностью.Целью изобретения является повышение производительности и точности способа.Поставленная цель достигается согласно способу геоэлектроразведки, в котором одновременно пропускают в среду переменный ток двух частот и постоянный ток заданной величины, измеряют сигнал, суммируют его со вспомбгательным компенсирующим сигналом, выделяют из суммарного сигнала гармонические составляющие двух частот и определяют их параметры . при изменяемых величинах токов,пропускаемых в среде, дополнительно при одном из значений постоянного тока компенсируют измеряемый сигнал вспомогательным сигналом до получения величины разности времен запаздывания гармоник суммарного сигнала, равной разности четвертей их периодов, Мропускают постоянный ток1053042 35 40 45 50 55 65 другой величины и во время его пропускания измеряют разность времензапаздывания гармоник суммарного сигнала, после чего определяют приращения разностей времен запаздываниягармоник суммарного сигнала при изменениях постоянного тока, по величине и знаку которых судят о нелинейных характеристиках изучаемых,объектов в среде.Такие приращения возникают из-заизменения соотношения действительной и мнимой компонент гармоник суммарного сигнала при включении и изменении постоянной составляющей токав среде.На чертеже представлена структурная схема устройства для осуществле. -ния способа.Предлагаемый способ увеличиваетпроизводительность измерений и снижает трудоемкость эа счет того, чтовнем отсутствует необходимость многократных операций регулированиявспомогательного сигнала,для компенсации гармбник рабочего при каждомновом значении величины постоянноготока,. пропускаемого в среде. Операция компенсации производится одинраз и только по одному параметру1сигнала.Повышение точности измерений НВПдостигается: тем, что после момента,изменения величины постоянного токакомпенсационные операции не производятся. Это позволяет определять переходную временную характеристику НВПна ближних временах с большей точностью. Кроме того, в данном способе точностьповышается за счет измерения разности времен запаздывания гармонических составляющих, которая представляет собой временнойинтервал, а временные интервалы, какизвестно, подвергаются измерению. со значительно меньшей относительнойпогрешностью, чем величины напряжений (амплитуд),Установка для осуществления способа состоит из генератора переменного тока 1, заземленной питающейлинии 2-3, соединенной с выходомгенератора 1, заземленной приемнойлинии 4-5, резистора 6, включенногопоследовательно к входу измерителя .7и в приемную линию, вспомогательнойзаземленной приемной линии 8-9, подключенной к входу блока передачикомпенсирующего сигнала 10, выходкоторого нагружен на резистор 6.Кроме этого, в другом варианте исполнения установка дополнительно содержит источник постоянного тока 11и дополнительную заземленную питающую линию 12-13.В качестве генератора 1 могутбыть использованы генераторные установки злектроразведочных станций Ю.ИНФАЗ-ВП, ВП-Ф в сочетании с полупроводниковыми выпрямителями тока, атакже генератор станции СВП.В качестве измерителя 7 можноприменять любые измерители интервалов времени, в том числе частотомеры в сочетании с усилителями гармоник сигнала, а также измерителистанций ИНФАЗ-ВП, ВП-Ф и ЭВП.Последний позволяет измерять раз 10 ность времен запаздывания первойи третьей гармоник с относительнойпогрешностью (к длительности периода гармоник) + 2,8 10. В качестве блока передачи ком 15 пенсирующего сигнала 10 можно при-, .менять выносной предусилитель станции ЭВА, содержащий следующиеосновные узлы: входной модулятор,демодулятор, регулятор амплитудысигнала. Принцип работы его аналогичен работе блока передачи компенсирующего сигнала, который входитв состав аппаратуры для двухчастотных квазикомпенсационных амплитудно-фазовых измерений вызванной поляризации.В качестве источника постоянноготока 11 могут применяться батареисухих элементов, аккумуляторов,генераторы постоянного тока, например, электроразведочной станцииСГЭ.Установка работает следующим образом,С помощью генератора 1 через питающую линию 2-3 в среде пропускают переменный ток прямоугольной формы. Ток такой формы содержит нечетные гармоники (первую, третью, пятую и т.д,). Измеритель 7 выделяет из сигнала нечетные гармоники и измеряет времена запаздывания между ними. Приемная линия 4-5 расположена в зоне ранее выявленной аномалии вызванной поляризации. На вход измерителя 7 с линии 4-5 через компенсационный резистор 6 подается рабочий сигнал. Вспомогательная приемная линия 8-9 установлена на местности эа пределами аномалии ВП ("в нормальном полеф); Вспомогательный компенсационный сигнал с линии 8-9 .поступает на вход блока 10, с помощью которого осуществляется гальваническая развязка между линиями 4-5 и. 8-9 и регулировка амплитуды вспомогательного компенсирующего сигнала, падение напряжения которого создается на резисторе 6 и компенсирует напряжение принимаемого. рабочего сигнала, поступающего с приемной линии 4-5.При компенсации соотношение амплитуды и фазы вспомогательного сигнала подбирают таким, чтобы амплитуда суммарного сигнала на входе измерителя уменьшилась. Компенсация1053042 Составитель.Л, ВоскобойниковРедактор Н. Джуган . Техред А.Бабинец Корректор Ю. Макаренко Заказ 88 бб/44 Тираж 710 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 осуществляется до получения временизапаздывания двух нечетных гармоник,равного разности четвертей периодов.В случае применения первой и третьейгармоник сигнала эта разность равнаполовине периода третьей гармоники. 5Затем изменяют режим работы генератора 1 так, чтобы в среде через туже питающую линию 2-3 проходил токв форме периодически следующих другэа другом прямоугольных однополярных импульсов со скважностью 2 итой же частотой, что и у ранее пропускавшегося переменного токаТоктакой .импульсной формы имеет постоянную составляющую и те же нечетные 15гармоники, При этом, из-за нелинейности процессов вызванной поляризации измейяется соотношение междудействительной и мнимой компонентами гармоник рабочего сигнала, соответственно изменяются действительныеи мнимые компоненты гармоник суммар,ного сигнала, что приводит к сдвигуфаз этих гармоник, а значит и к из-.менению измеряемой разности времен 25запаздывания.Так, если изменение амплитуд действительной составляющей гармониксуммарного сигнала составляет по1 от исходных, то это приведет к.сдвигу фаз на величину 0,57 . Это З 0соответствует изменению разностивремени запаздывания на 3,1710пе- .риода третьей гармоники,Известно, что периоды низкочас-тотных сигналов. можно измерять с 35относительной погрешностью 10 ,применяя известные технические решения,основанные на использовании кварцевого резонатора.Таким образом, отклонение параметров поля ВП в 1% может быть из-мерено с относительной погрешностьюпорядка нескольких процентов, чтообеспечивает достаточно высокукгточность измерений для определейия 45параметров НВП.После измерения времени запаздывания гармоник при одной полярностиимпульсного тока меняют полярностьимпульсов тока в линии 2-3 на противоположное (постоянная составляюЖ щая тока так же меняет знак) и при этом значении тока измеряют время запаздывания гармоник.Во втором варианте генератор 1 вырабатывает только переменный ток, а изменение постоянной составляющей тока в среде осуществляется изменением постоянного тока дополнительного источника 11 в дополнительной линии 12-13, например путем изменения его полярности. О нелинейности характеристик поляризующегося объекта судят по знаку и величинеприращения Ь 1 Ь 1 - д йр, где дй + и Ь 1 О - значения времен запаздывания гармоник при пропускании пульсирующего тока положительной полярности и при пропускании,только переменного тока, или по. знаку и величине приращения Ь й баэз = Ь 1+ - Ь 1, где Ьй и Ьй - значения времен запаздывания при пропускании пульсирующего тока положительной и отрицательной полярности.Отрицательный знак приращения характерен для.графитовых месторождений, а положительный - для сульфидных. Величина приращения характеризует обычно структуру рудного объекта и тем больше, когда рудное тело имеет большие размеры проводящих включений. Результаты работ на моделях, а также в реальных условиях на рудопроявлениях показали, что изобретение позволяет определять нелинейность характеристики объектов при плотностях тока в 5-10 раз ниже относительно известного, а на один замер после включения постоянного тока требуется в 3-5 раз меньше времени.Способ предназначен для классификации и разбраковки. аномалий вызванной поляризации, выявленных по-, исковыми площадными съемками, позволяет получить дополнительные сведения о минералогическом составе и структуре поляризующихся рудных объектов и, благодаря этому, сокра-щает объем дорогостоящего проверочного бурения скважин в аномальных зонах.