Способ определения температуры и электрических свойств мерзлых горных пород

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОР Р эл ояния между на волны правл а также рас ным источни и соотве удят о температуре и глу ния соответствующего сло литуде ортогональных сост углу наклона большой оси оляризации электрическог аженной волны судят об ег ских свойствах. емником не зале а. по амляющихэллипса поля отр электрич Изобретеконкретно относитс ео иэ ации мерз по элект тно-геоло гического ческим свойствам и ре мерзлотно-геофизическими предназначено для рераэре темпе иэыс ям,адач атуре. ерэлотной съемки и дифГОСУДАРСТВЕННЬЗЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Справочник геофизика, Геофизические методы исследования скважин. М.: Недра, 980, с. 282-297, с. 319- 327.Авторское свидетельство СССР Р 281569, кл. С 01 К 27/26, 1969. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕК 1 ЕРАТУРЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕРЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОД, при котором направляют излучение поляризованных электромагнитных волн под разными углами падения, осуществляют прием отраженных от границ раздела неоднородностей среды электромагнитных волн и измерение амплитуд ортогональных составляющих отраженной волны и угла наклона большой оси эллипса поляризации электрического поля отраженной волны, по которым судят об электрических свойствах среды, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения информативности, размещают на дневной поверхности разнесенные по профилю1направленные приемники по числу границ раздела между однородными слоями исследуемой среды и направленную излучающую антенну, которую возбуждают одновременно на нескольких частотах в соответствии с числом направленных приемников, настраивают направленные приемники последовательно на частоты, уменьшающиеся по мере удаления направленных приемников от излучающей антенны, изменяют угол падения поляризационных электромагнитных волн там образом, чтобы амплитуда злектической составляющей отраженнойектромагнитной волны, поляризованнои в плоскости падения и принимаемой соответствующим направленным приемником была минимальной, измеряютугол прихода такой волны амплитуды ее ортогональных составляющих, угол наклона большой оси эллипса поляризации электрического поля отраженно вующим направленным приемником, при этом по углу прихода электромагнитной волны и расстоянию между направ ленным источником и направленным1508180Цель изобретения - повышение ин"формативности.На фиг1 представлена схема осуществления способа; на фиг,2 - градуировочные графики зависимости углаотражения ы. от температуры Т отражающего слоя для различных частотвозбужденияНа фиг.1 представлены излучающая 10антенна 1, первый, второй и третийнаправленные приемники 2, 3, 4, первая, вторая и третья границы раздела 5, 6, 7 первого, второго и третьего слоев 8, 9, 10 мерзлых горных породНа фиг.2 представлены градуировочные графики 11, 12 и 13 соответственно для частот возбуждения Е К, Ез.Способ осуществляют следующим образом.Размещают на объекте исследованийизлучающую антенну 1, а на некоторомрасстоянии от нее - направленные приемники 2, 3 и 4, число которых выбирают равным числу слоев 8, 9 и 10горных пород. Излучающую антенну 1возбуждают одновременно на трех частотах Г, й и Г, а направленныеприемники 2, 3, 4 настраивают каждый 30на одну из данных трех частот. Располагают ближе к излучающей антенне 1направленный приемник 2, настроенныйна наиболее высокую частоту К. Наиболее удаленным является третий направленный приемник 4, настроенныйна наименьшую из трех - частоту йЧастоты выбирают таким образом,чтобы первый направленный приемник 2принимал отраженную от первой границы 40раздела 5 электромагнитную волну частоты 1, второй направленный приемник 3 - отраженную от" второй границыраздела б электромагнитную волну частоты Е, а третий направленный приемник 4 - отраженную от третьей границы раздела 7 электромагнитную волнучастоты Йь,Производят первый шаг измеренияпри любом. начальном угле падения Ю,онапример, 30 ), перемещая по профилю от излучающей антенны 1 первый направленный приемник 2, настроенныйна частоту Й, и добаваясь приема отраженной электромагнитной волны,Изменяют угол падения К, излучаемой электромагнитной волны, продолжаяперемещать вдоль профиля первый на;правленный приемник 2 до тех пор,пока он не воспримет минимальную амплитуду отраженной электромагнитной волны частоты Г поляризованной в плоскости падения. Измеряют угол прихода Ы, данной волны. Вращением первого направленного приемника 2 вокруг продольной оси определяют угол (5 между плоскостью падения и большой осью эллипса поляризации отраженной электромагнитной волны и измеряют амплитуды Е и Е ортогональньх1 отр 11 огрсоставляющих электрического поля.По измеренным значениям, используя градуировочные графики, определяют по углу прихода , электромагнитной волны температуру Т первого слоя 8 мерзлых горных пород, а его электрические свойства определяют по формулам:-к ) сов 2),-4 к (вхп (, ср+ + аз.п)(.( 1 + г -(1-г ) в 1 п Я4 г(1-г )соз 2, зп Ы, гд ю(2 и21+г -(1-г )агап ЬЕ1 отр11 отргдеЯ - действительная и мнимаясоставляющие комплекснойдиэлектрической проницаемости Е, первого слоя 8,Одновременно перемещают второй направленный приемник 4, добиваясь приема электромагнитной волны частоты Г, прошедшей через первый слой 8 и отраженный под углом М, от второй границы раздела б. Измеряют расстояние Ямежду первым направленным при-. емником 2 и вторым направленным дриемкости З.и определяют глубину залеганйя второй границы раздела 6 (мощность первого слоя 8):Ь = - " -- ; К агсз 1 п(здпЫ, - - р),.2 Е 8 К, ф.,ф 1 К, где м - угол падения электромагнитной волны на первую границу раздела 5;(Я( - диэлектрическая. проницаемость воздуха;- диэлектрическая проницаемость первого слоя 8.На этом первый шаг измерений заканчивает ся, 5 15081Йа втором шаге измерений изменяют угол падения Г электромагнитной волны до тех пор, пока второй направленный приемник 4, перемещаемый по профилю, не зафиксирует минимальное зна 5 чение амплитуды электромагнитной волны, отраженной от второй границы раздела 6.Находят угол отражения электро магнитной волны от второй границы раздела 6аЫ,э = аГссО Ягде Ы, - угол отражения электромагнитной волны от второй границы раздела 6 при второмшаге;а - расстояние между направленным приемником 2 и направленным приемником 4 при втором шаге измерения.По углу отражения Ы. определяюттемпературу Т второго слоя 9, а попараметрам электромагнитной волны - 25комплексную диэлектрическую проницаемость Г второго слоя 9,Одновременно перемещают третийнаправленный приемник 4 до тех пор,пока он не будет принимать Электромагнитную волну, прошедшую через первый 8.и второй 9 слои и отраженную 80 бпод углом о от третьей границы раздела 7. При этом измеряют расстояние Ь, между вторым направленным гриемником 3 и третьим направленным приемником 4, определяют глубину залегания третьей границы раздела 7 (мощность Ь второго слоя 9):а = агсв 1 п (в 1 п м,в в )ф эфэ1Ьг 28 югде Я - диэлектрическая проницаеэмость второго слоя.На третьем шаге измерений изменяют угол падения до тех пор,.пока третий направленный приемник 4, переме" щаемый по профилю, не зафиксирует минимальное значение электромагнитной волны частоты Еэ, отраженной под углом оот третьей границы раздела 7.По мощности второго пласта 9 Ь и2 расстоянию Ь между вторым и третьим направленными приемниками определяютЬао = атсС 8 ---2 Ьи определяют температуру Тэ третьего слоя 10, а по измеренным амплитудам ортогональных составляющих и углу наклона большой оси эллипса поляризации - комплексную диэлектрическую проницаемость третьего слоя 10.. Келеме еда и ГКНТ ССС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,О Ю Заказ 5539/49 ВНИИПИ Государ оставитель В, Поповехред М,Ходанич Тираж 484 Подписное венного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., д. 4/