Способ геоэлектроразведки

(19) ( 1 Ч 3/1 51) ИЯМ ЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКО"ч.; 44итехнический инсв, Н,О,КожевникНикитин иту в, С.П. детельство СССР01 Ч 3/10, 1987. о применению метсов в рудной геофи аменецкого, Л.: да пеике /едра,ими и и веря к способам имектроразведки и при изучении вердля целей инжезысканий, при их геологических ния горизонтальвышение разрусчет детального оводности верх- логического разна схема установ едложенного спо заземленный ге чник 2 тока, шун ,иэмерител ьныи ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ И(21) 4769256/25 (22) 19,12.8.9 (46) 30.11.91, Бюл (71) Иркутский по (72) Г,С. Вахроме Никифоров и И,В (53) 550,837(088.8 (56) Авторское сви М 1453352, кл, 6Руководство и реходных процес Под ред, В.О, К 1976, с. 6 - 8,(54) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕД (57) Изобретение относится к способ пульсной индуктивной электроразв может быть использовано при изучен Изоорепульсной иможет бытьхней частинерно-геопоисках элетел, а такжено слоистыхЦель изшающей спрасчленениней части исреза. ение относитсдуктивной элиспользованоразреза (ВЧР)логических иктропроводящдля зондировасред.обретения - иособности зая по электропследуемого ге На чертеже изображу ки для осуществления пр саба геоэлектроразведкиУстановка содержит н нераторный контур 1, ист 3, к которому подключе хней части разреза (ВЧР) для целей инженерно-геологических изысканий, при поисках электропроводящих геологических тел, а также для зондирования горизонтально слоистых сред, Цель изобретения - повышение разрешающей способности за счет детального расчленения по электропровод- ности верхней части исследуемого геологического разреза. Эта цель достигается тем, что возбуждают электромагнитное поле в земле импульсом тока, пропускаемым от источника тока, включенного в первый разрыв незаземленного генераторного контура, измеря к;т затухающие колебания тока на шунте, включенном во второй разрыв ".енераторного контура симметрично первому. и по форме этих колебаний судят об электропроводности ВЧР, 1 ил. прибор 4 (осциллограф) причем источник 2 тока включен в первый разрыв генераторного контура между точками 5 и 6, а шунт включен во второй разрыв этого контура между точками 7 и 8.Предложенный способ осуществляют следующим образом.Генераторный контур 1 раскладывают на дневной поверхности изучаемого масси-. ва горных пород, В первый разрыв генераторного контура 1 между точками 5 и 6 включают источник 2 тока с коммутатором на выходе, позволяющим отключать источник 2 от контура 1 через выбранный оператором интервал времени, Во второй разрыв генераторного контура 1, который выполняют слмметрично первому, между точками 7 и 8 вклочают шунт 3 с измерительным прибором 4, После отключения источника 2 отконтура 1 регистрируют с помощью измерительного прибора 4 затухающие колебания тока нв шунте 3 по форме которых судят об электропроводимости ВЧР, Для установления связи параметров затухающих колебаний тока и ВЧР проведен анализ процессов, происходящих в генераторном контуре 1 после отключения источника 2 тока,В литературе по электроразведке принято аппроксимировать петлю (генераторнь 1 й контур 1) эквивалентной схемой параллельного колебательного контура с сфсредоточенными индуктивностью 1, емкостью С и активным сопротивлением В. В зависимости от соотношения между В,1 и С переходная характеристика эквивалентной схемы петли имеет вид колебательного либо аериодического процесса, В колебательнрм режиме собственная частота 1 о определяется по формуле. =1/(2 к 1 С)Подобная аппроксимация справедливапри выполнении неравенства 1а (Л,где а - характерный размер петли (длина стороны, радиус);Л - длина волны с частотой 1 оВ действительности провод петли в совокупности с подстилающей его проводящей землей представляет собой систему с расг ределенными параметрами, Эту систему с большой степенью приближения можно аппроксимировать двухпроводной длинной линией, вдоль которой расп ространяются волны тока и напрякения О, Т.к и напрякение связаны соотношением(2)где Ев - волновое сопротивление линии, которое в общем случае является комплексной величиной.После коммутации тока провод петли оказывается разомкнутым и сопротивление между точками 5, 6 равно бесконечности. В точках 5 и 6 возникают отраженные волны, суперпозиция которых проявляется в виде стоячих волн тока. Б рассматриваемом случае система петля - ВЧР образует типичный резонатор с распределенными параметрами, На основной резонансной частоте 1 о в точках 5 и 6 должны наблюдаться узлы тока, в точках 7. 8 - его пучность (подтверждено экспериментально), Поэтому для регистра ции колебаний тока в петле необходимо использовать шунт 3, включенный в разрыв провода генераторного контура 1 между точками 7 и 8,5 Причиной колебаний тока в петле, называемым "звоном", является возникновение стоячих волн в системе "провод петли - верхняя часть разреза (ВЧР)", Легко показать, что основная частота колебаний 1 о (1/Т) оп ределяется по формуле: где 1:, - погонная индуктивность провода,15 Гн/к,С - погонная емкость, Ф/км;гк - радиус петли, км. Для проводОвГПМП и ГПСМП С = 8,4 10 Ф/км, 12,6 10 Гн/км,Провод сам по себе обладает активнымсопротивлением В = 2 л гВ, (В - погонное сопротивление провода), Кроме того,вследствие влияния проводимости подстилающих петлю пород активное сопротивление последней возрастает на величину Л Й,Поэтому суммарное активное сопротивление петли составляет В + Л В, а затуханиетока с основной частотой 1 о описывается30выражением 1(т) = 1, е(сов йот+ 1(4) где Ьо - минимально-возможное время регистрации переходных процессов,параметр т содержит информацию о верхней части разреза. В градиционных модигде оъ = 2 шЬ,; с ---- ,1 = 2 л гк 1- полная индуктивность петли;1 о - амплитуда импульса тока.Из формулы (4) видно, что параметр т,определяющий скорость экспоненциального затухания высокочастотного звона, завиит от Л Й, а следовательно, и от удельногосопротивления р проводящего полупространства.Связь между параметрами г и р определяет "звон", как источник полезной50 информации об удельной проводимости пород. Причем вследствие того, что периодколебаний высокочастотных колебаний Тоудовлетворяет условию(6) Такие зависилюсти, рассчитанные для гк = 1 ЭО м и г, =. 10 м, показывают, что маленькая петля обеспечивает получение информации в более широком диапазоне изменения р, чем большая, а также то. что имеется области значений р, в пределах которой параметр г наиболее чувствителен к изменению удельного сопротивления, Для большой петли эта область попадает в интервал 3 10 Ом м л10 Ом м, для5маленькой петли - 30 Ом м =р10 Ом5м, Однако вследствие повышенной частоты собственных колебаний малая петля по сравнению с большой характеризуется меньшей глубинностью исследований.Таким образом, регистрацля на шунте 3, включенном в среднюю часть генераторно. го контура 1, формы затухающих колебаний тока, возникающих в системе "генераторный контур 1 - верхняя часть геологического разреза" с момента отключения генератор- ного контура 1 от источника 2 тока, позвсляет детально изучить злектропроводность верхней части геологического разреза. При этом использование предложенного способа позволяет изучать геологический разрез непосредственно от дневной поверхности. .Особенно это важно, когда гальваническое заземление технически выполнять трудно либо вообще невозможно.Формула изобретения Способ геоэлектроразведки, в которомвозбуждают электромагнитное поле в земле импульсом тока, пропускаемым от источника тока, включенного последовательно в первый разрыв незаземленного генератор- ного контура, и регистрируют сигнал переходного процесса после отключения источника тока от генераторного контура, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности за 20(8) 55Расчеты по формуле (10) показывают, что в волновой зоне Ь В не зависит ни от размеров петли, ни от удельного сопротивления подстилающих петлю пород и составляет 110 Ом м, Волновая зона соответстфикациях нестационарной индуктивной электроразведки получение этой информации невоэмбжно, Глубина исследования разреза с помощью "звона" сравнима с мощностью скин-слоя (глубиной проникно вения д): где,ио - магнитная проницаемость, В низкочастотной части спектра, т.е. ГК/д 0)3 - 1) Л Я определяется выражениемИз выражения (7) вытекает, что в низко частотной части спектра Ь Р зависит от удельного сопротивления полупространства (р = 1/д).Для петли с радиусом .гк = 100 м Ьо .-.=5 10 Гц. При таких гк и о условие (6) 30 означает, что "звон" петли с гк = 100 м информативен в интервале удельных сопротивлений 10 Ом м р Л оо . При использовании петли с гк = 10 м и Ьо =5 10 Гц "звон" информативен в интервале удельных сопротивлений 10 Ом м (Р( со,. В дальней (волновой) зоне, т.е. в высокочастотной области спектра, определяемой исходя из условия40 Л К не зависит от удельного сопротивлен)ляполупространства )л определяется выражением Лй =(4/л) (во,ио гк) (9) С учетом формулы (3) выражение (9) преобразуем к виду вует относительно низким значениям удельного сопротивления. для гк - 100 м волновая зона начинается при р, меньших нескольких сотен Ом м, для гк = 10 м - нескольких десятков,При измерении "звона" информативным параметром является постоянным времени г Чем меньше эта величина, тем быстрее происходит затухание высокочастотных колебаний. Б геоэлектроразведке представляют интерес зависимости видасчет детального расчленения верхней части исследуемого геологического разреза, регистрацию переходного процесса проводят путем измерения затухающих колебаний тока на шунте, включенном последовательно Во второй разрыв генераторного контура, который выполняют симметрично относительно первого разрыва этого контура, определяют частоту аЪ и постоянную времени Ф спада затухающих колебаний тока и судят О величине удельного электрического сойротивления р исследуемой среды, исходя из соотношения о = 2 р/ магнитная проницаемость среды;и й - соответственно погонная индсость и погонное сопротивление пронераторного контура; .к - радиус генераторного контура,ти да 15 оставитель В.Поп ехред М. Моргента Редактор М,Келем рек и ня аказ 41 ВНИИ Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101