Способ геоэлектроразведки

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.з 6 01 Ч 3/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 550.837 (088.8) Дата опубликования описания 1702813ного Знамени:,.Цтх.; ;С. Орджомикидзй,) Заявител Московс геолого й ордена Трудового Кр зведочный институт им 54 ) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДК Изобретение относится к технической физике и может быть применено при измерениях вызванной поляризации (ВП) в геоэлектроразведке.По основному авт.св, Р б 27428 известен способ геоэлектроразведки для измерения ВП, заключающийся в том, что электромагнитное поле в Земле возбуждают токами двух основных кратных и когерентных частот,принимают в точках измерения сигналы и измеряют разность времен запаздывания сигналов двух частот, по которой судят о поляризуемости среды (.111Данный способ является саьым эффективным и широко применяется при проведении электроразведочных работ, когда поле в Земле возбуждается заземленными источниками (электри ческий диполь, заземленный кабель) и параметр ВП определяется по измерениям электрического поля с помощью заземленных приемных линий (диполей.Недостатком известного способа является невозможность его непосредственного использования параметра ВП по измерениям магнитных полей.Цель изобретения - определение параметра ВП по измерениям магнитных 3 полей, увеличение информационной способности и глубинности исследований.Для достижения цели возбуждают электромагнитное поле в Земле токами двух дополнительных частот, соотношение которых равно соотношению основных частот, и измеряют разность (сумму) разностей времен запаздывания электромагнитных колебаний соответствующих пар частот, по которой судят о поляризации изучаемых геоэлектрических разрезов. На фиг.1 изображена структурнаясхема устройства, реализующего предлагаемый способ, вариант на Фиг.2 то же, другой вариант,устройство (фиг.1) содержит входные клеммы 1, два перестраиваемыхизбирательных усилителя 2 и 3 рабочих частот с переключателями 4 и 5рабочих пар частот, два импульсныхформирователя б и 7, форьырователь8 временных интервалов, схему И 9,генератор 10 образцовых импульсов,счетчик 11 результата, блок 12 управления. Устройство, изображенноена фиг.2, содержит все указанныевыше блоки, обозначенные теми же но",мерами, а такие дополнительно ключи805227 20 т.е. ЪЗ, делитель 14 частоты, ключи 15 и16 на два положения,Сущность способа заключается вследующем.Вначале электромагнитное поле вЗемле возбуждается токами двух основных кратных и когерентных частотСд. и ьгпо с помощью заземленногоисточника и измеряется поле в ближнейзоне.Если представить возбуждающие пото 110ки в виде1 ьпо)с и 1:Оьп и ис,то выражение для принимаемых из Земли сигналвв в точке приема может бытьпредставлено в виде 5 О= АЫпЫ+Чинд. ч.вп 1= Циндл Ч вп= А ь(пы 1 + 25О 2=2 ЬЧ Д Ч 1: А5 ап С 11 а+ + Вп Чнндг Чпи под,30впЧннд и .Рнндг - сОответствеН- но фазовые углы, обусловленные поляризуемостью (ВП) и проводимостью (индукционные) среды, для сигналов двух 35 частот.Время записывания сигналов О и О равно соответственно1 2 ЧИНд ЧВп (НА 2 ЧВП40а + -а+ь.3г пбд пы Для получения разности времен запаздывания из сигналов О, и О 2 форми 45 руют последовательности импульсов, жестко связанные по Фазе с исходными сигналами. Наиболее просто формируются импульсы в момент перехода синусоидальных через Нуль от отРицательных и положительным значениям или от положительных к отрицательным, или те и другие вместе. В этом случае разность времен запаздывания представляется как временной интервал между импульсом последовательности одной частоты и ближайшим по времени к нему импульсом последовательности другой частоты. Для увеличения точности может быть сформирована такая же последовательность Ьс по моментам пе- ЬО рехода через .нуль сйгналов в другую сторону (от положительных к отрицательным ) . В этом случае импульсы а с будут следовать с удвоенной частотой, т.е, измеряемая величина будет в 2 раза больше, Величина разности времен запаздывания лс равна ПЧ и н д+ ( Вп 1 1 Р и н д г ЧвпЬ= 2П 1.,Как показывают проведенные теоретические расче-ы, при измерениях магнитного поля выражения для Фазовых углов Рина, обусловленных проводимостью среды, имеют вид9 К М+К Сд пЯгде К, К 2 - коэффициенты, зависящие от типа установки и расположения приемного датчика магнитного поля относительно питающей линии. ПоэтомуС,= - ) - (1- - ) -К 2п 7 пЧвпКак следует из этого выражения, измеряемая разность времен запаздывания зависит, помимо поляризуемости, еще и от коэффициента К , т.е. типа установки, расположенйя кабеля и магнитного датчика. В общем случае коэфФициент К . неизвестен, а поэтому и не удается определить поляризуемость по измерениям магнитного поля.Если же дополнительно возбудить электромагнитное поле в Земле токами двух дополнительных частот сд и (я 4, причем выбрать эти частоты так, что их соотношение равно соотношению основных частот, т.е. 04 = и сд, то разность времен запаздывания сигналов этих частот будет равна при тех же условияхЬ С:-п - (1- - ) - Ки й1) И 2 ) а разность полученных разностей времен запаздывания будет равнаЬ С-ЬС -ьС = " (1- - ) (1- - )дпп где а=вьЫОбозначив вп = - ВВ- , получимЮЬ Ь 2(. ) полученная разность определяется только поляриэуемостью изучаемых объектов ( геозлектрических разрезов) Таким образом, предлагаемым способом можно определить параметр поляризуемости по измерениям магнитного поля.Для практической реализации способа удобно измерять не разность, а сумму полученных разностей времен запаздывания, Для этого разность времен запаздывания сигналов дополнитель ных частот получают несколько иначе, чем разность времен запаздывания сигналов основных частот. Так, если временной интервал ь с Формировать как промежуток времени между переходом через нуль сигнала с частотой о). и ближайшим к нему переходом через нуль сигнала с частотой Ь) то временной интервал ьс 2 будем Формировать как805227 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 промежуток времени между переходомчерез нуль сигнала с частотой Ы 4 иближайшим к нему переходом через нульсигнала с частотой Ы 3. Тогда получимлс: ( 1) к 1 пс 73Поэтомудс =дс фдс = - (1- - ) (1- - ),Мвп 1с)т.е. будет получен результат Таким образом, параметр поляриэуемости можно получить и по сумме измеренных разностей времен запаздывания,при этом устройство для измерения ВПпроще,Рассмотрим работу устройства дляреализации способа, изображенногона Фиг.1.Сигнал с магнитного датчика поступает на клеммы 1 устройства. Вначале электромагнитное поле в Земле возбуждается заземленной линией,питаемой от генератора двухчастотного тока(на чертеже не показаны ) . В качествегенератора двухчастотного тока можетбыть использовано устройство, в котором вырабатывается ток, амплитудапервой и третьей гармоник которогопримерно равны между собой, а пятаягармоника полностью подавлена. Рабочие частоты следует выбирать в диапазоне 0,3-5 Рц, хотя в принципе можноиспользовать и значительно более низкие, и значительно более высокие частоты.С помощью избирательных усилителей 2 и 3 из принятого сигнала выделяются составляющие двух основныхчастот. Синусоидальные сигналы свыхода избирательных усилителей поступают на входы импульсных формирователей б и 7, преобразующих их в последовательности коротких импульсов,например в моменты перехода синусоидальных сигналов через нуль. Разностьвремен запаздывания сигналов, соответствующая промежутку времени междуимпульсом на выходе формирователя 6и импульсом на выходе формирователя 7,формируется Формирователем 8 времениинтервалов, далее измеряется, например электронно-счетным способом. Дляэтого полученный импульс в схеме И 9заполняется высокочастотными импульсами, вырабатываемыми генератором 10,а затем эти импульсы подсчитываютсясчетчиком 11, управляемым блоком 12Счетчик 11 может быть реверсивным,поэтому вначале блок 12 подключаетк выходу схемы 9 вход суммированияимпульсов счетчика 11,После этого рабочие частоты генераторного устройства изменяются, например, в 2 раза, а их соотношение сохраняется, Одновременно переключателями 4 и 5 изменяется частота настройки избирательных усилителей2 и 3 (теперь они настраиваются начастоты й) и Ы 4), Д чьнейший процесс работы измерительного устройства тот же, что и рассмотрен выше,однако при этом блок 12 подключает к выходу схемы И 9 вход вычитанияимпульсов счетчика 11, поэтому отсчет по счетчику 11 будет пропорционален параметру ВП, измеренному помагнитному полю,В ряде случаев реверсивный счетчик применять нежелательно в виду егосложности и большого потребления энергии, что при создании портативных полевых приборов играет существенную роль. В этом случае в рассмотренное выше устройство вводится делитель 14 частоты, два двухпозиционных ключа 13 и 15 и сдвоенный двухпозиционный ключ 16 ( см,фиг,2 )Вначале, когда определяется разностьвремен запаздывания сигналов основных частот, делитель 14 отключен,а ключи 13,15 и 16 замкнуты накоротко, так чта схемы на фиг.2 и Фиг,1оказываются одинаковыми, а на счетчике 11 устанавливается результат, пропорциональный Ьс Затем частоты переключаются, ключи 13 и 15 подключают делитель 14 частоты последовательно с выходом импул "ного формирователя 7, а ключ 16 изменяет полярность подключения входов формирователя 8 временных интервалов такимобразом, что Формирователь 8 запускается импульсом с выхода делителя15 частоты и останавливаетсяимпульсом с выхода Формирователя б.При этом на выходе Формирователя 8формируется временной интервал дскоторый заполняется импульсами отгенератора 10. Импульсы поступаютна вход обычного счетчика 11 и суммируются с предыдущими. Суммарныйрезультат пропорционален параметруВП, измеренному по магнитному полю. Вместо делителя 15 частоты может быть использована любая логическая схема, обеспечивающая только один импульс на ее выходе за период (или половину периода ) сигнала с частотойСд 3, Такими логическими схемами могут быть схемы И, ИЛИ, входы которых соединены с выходами как Фсрмирователя 7, так и Формирователя 6. В качестве Формирователя 8 временных интервалов может быть использован триггер, счетный вход которого соединен с выходом одного формирователя а вход установки "0" - с выходом другого Формирователя.Измерения магнитного поля ВП увеличивают разрешающую способность геоэлектроразведочных исследований, обнаруживают месторождения полезных ископаемых на больших глубинах, а так805227 же проводят измерения в условиях,когда трудно обеспечить хорошие контакты приемных электродов со скальными породамиФормула изобретения Способ геоэлектроразведки по авт. св, Ф б 27428, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью определения параметра вызванной поляризации по измерениям магнитного поля, возбуждают электромагнитное поле в Земле токами двух дополнительных частот,Составитель В. ЗверевРедактор М. Келемеш Техред Л.Пекарь Корректор О.Била Тираж 743рственного комитета СССобретений и открытийва, Ж, Раушская наб. одписно д. 4 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,акаэ 06 9 бВНИИПИ Госу по делам 113035, Мо соотношение которых равно соотношению основных частот, и измеряют раз-,ность сумму) разностей времен запаздывания электромагнитных колебаний соответствующих пар частот, покоторой судят о поляризуемости изучаемых геоэлектрических объектов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 627428, кл. 6 01 Ч 3/02, 23,09,77