Способ определения удельных сопротивлений и мощностей геоэлектрических слоев земли

ОП ИСАНИЕИЗЬВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соез Советск ихСоциалистическиереспублик(51)М. Кл, Я 019 3/12 9 кударстееииый комитет ИСР ао аелаи иэабретеиий и открытий(7) Заявите Ленинградский ордена Лен Знамени государственный г4) СПОСО И МОЦНОС ПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ СОПРОТИВЛЕН ТЕЙ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ ЗЕМЛИ Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения удельных сопротивлений и мощностей геоэлектрических слоев земли, основанный на измерении модулей вертикальной и радиальной составляющих магнитного поля. При этом в качестве источника электромагнитного поля исполь зуется вертикальный магнитный диполь. Модули указанных компонент измеряют на разных расстояниях от передающих антенны (разносах) при фиксированной частоте тока (дистанционный вариант) нпи на разных частотах при фиксированном разносе (частотный вариант). По отношению измеренных компонент получают кривые зондирования, по которым определяют удельное сопротивление и мощности геоэлектрических слоев 23.Недостатками этого способа являются малая точность измерения, обусловленная невозможностью учета влияния геологических неоднородностей на результаты зондирования и ведущая к Изобретение относ прикладной геофизик использовано при из ческих разрезов, ко для различных целей ваюшей промышленн многолетнемерзлых ления глубины залег ится к области .и может быть учении геоэлект торое проводитсят, ч, в золотод ости в условиях од для опредеия коренных. пород. Известен способ определения удельного сопротивления земли, в котором в качестве источника эпектромагнитного поля используют вертикальный магнитный диполь и измеряют различные составляющие электромагнитного поля, по которым судят о величине удельйого сопротивления ЫНедостатком известного способа является низкая точность определения удельного сопротивления слоя земли, при этом необходимо, чтобы геологическийразрез былдостаточно выдержан по простиранию и однороден по своим электрическим параметрам. еончиков и Е, Ф. Любце и ордена Трудового верситет им. А. А. Ждано30 3 91141значительным ошибкам в определениипараметров геоэлектрического разреза,если неоднородности широко распространены на изучаемом участке.Цель изобретения - повышение точ 5ности измерений.Поставленная цель достигается тем,что согласно. способу определения удельных сопротюлений и мощностей геоэлектрических слоев, основанному наизмерении модулей, вертикальной Н ирадиальной Н составляющих магнитногополя, дополнительно измеряют модульазимутальной сос тавляющей магнитногополя Н при разных направлениях разноса измерительной установки, определяют азимут направления, при которомотношение модулей радиальной и азимутальной составляющих принимает максимальное значение, по измереннымданным строят кривые зондирования,по виду которых определяют удельноесопротивление и мощности геоэлектрических слоев земли.,На чертеже представлены кривыезондирования, полученные по известному.(кривая 1) и предлагаемому (кривая 2)способам.Сущность предлагаемого способазаключается в следующем.Для однородной среды или среды сплоскопараллельными границами разделана ее поверхности в поле вертикальногомагнитного диполя азимутальная составипощая Нв обычно равна нулю, В реальных же условиях азимутальная составляющая магнитного поля всегда отличает.ся от нуля, причем с увеличением стенени неоднородности или в случае резкого изменения границ раздела Н за 40метно возрастает, и величину Н удобноиспользовать как индикатОр, свидетельствующий об отличии предполагаемойтеоретической модели, используемойпри интерпретации кривых зондированиям 45конкретных ге 9 электрических условии,в которых проводятся эти зондирования,На практике степень геологической неоднородности всегда зависит от направления, поэтому при зондировании необходимо определить направление измери фтельной установки, при котором наблюдается наиболее полное соответствиемежду теоретической моделью и измеренным значением. При этом, направленииНр принимает минимальное значение. 55Для этого при заданной величине разноса измерительной установки измеряютН при разных азимутах измерительной,8аустановки и выбирают такой азимут, при котором НЗ принимает минимальные значения, а затем проводят измерения модулей вертикальной и горизонтальной составляющих магнитного поля, по их отношению определяют эффективное сопротивление, получают кривую зондирования, которую количественна интерпретируют. Минимальное значение Нд всегда отличается от нуля и практически допустимо, если Н,./Н)8 - 10, Если при измерениях указанное отношение меньше 8, то точки на кривой зондирования, соответствующие этим измерениям, не учитываются при интерпретации. В случае, когда большинство измерений одного зондирования выполнено при Н /Н (8 то это означает, что условия не соответствуют горизонтальным границам раздела и для их интерпретации необходимо испольэовать расчеты для более сложных моделей.Пример реализации способа. Зондирование проводилось на частоте 1024 кгц, с усовершенствованной аппаратурой АЭИМу скважины одной из буровых линий прииска. В районе этой скважины по данным самой скважины и по результатам измерений методом вертикального электрического зондирования на постоян ном токе определено, что мы имеем дело с трехслойным типа К геоэлектрическим разрезом. Первый слой этого разреза представлен талыми рыхлыми отложениями, имеющими удельное сопротивление меньше 300 Ом. м. Второй слой состоит из мерзлых рыхлых отложений с удельным сопротивлением 50000 Ом м. Основание разреза представлено пирритизированными песчано- глинистыми сланцами,с удельным сопротивлением не менее 90 Ом м. Глубина залегания коренных пород в районе скважины 177 составляет в среднем 5,5 м. При изучении сланцев в обнажениях установлено, что они электрически анизотропны (); причем угол падения плоскостей напластования может быть различен. Указанные особенности коренных пород явились препятствием для использования известного способа зондирования, согласно которому зон,дирование проводилось вдоль долины р. Дебин, Азимут этого направления составлял 60 о. По отношению модулей вертикальной Н и радиальной Нсоставляющих в каждой точке измерений определялось эффективное сопротивление о . Значения ф для соответствующих25 ЗО40 20 10 Таблица 2 25 30 40 20 10 18 20 18 50 5 91расстояний между источниками поля иизмерительной антенной образуют кривуюЗначения отношения Нг/Но для этихрасстояний приведены в табл. 1,Сопоставление с теоретическими кривыми показывает, что кривая .зондирования 1 не может быть отнесена к кривым, соответствующим разрезу типа К, имеющему параметры, близкие реальному геоэлектрическому разрезу. Тем более по такой кривой нельзя определить глубину залегания коренных пород.Затем при расстоянии г = 15 м приемная антенна была перемещена в азимут 330 о, В этом случае Н 8 равнялась 3,4, в азимуте 15 о Не=2,5 и, наконец, в азимуте 0 Н = 1,2, а отношение Н г / Н р принимало значение, равное 14. Значения НгНо в этом азимуте при других значениях г приве.дены в табл, 2. Измеренные на этих расстояниях 01и Нг определяют кривую р 2, котораяхорошо совпадает с теоретической. кривойдля разреза К при Яд= 10 и4 формула изобретенияСпособ определения удельных сопро тивлений и мощностей геоэлектрических слоев земли, основанный на измерении модулей вертикальной и радиалъной составляющих магнитного поля, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно измеряют модуль азимутальной составляющей магнитного поля при разных направлениях разноса измерительной установки, определяют азимут . направления, при котором отношение модулей радиальной .и аэимутальной 1418 бФ Р = 1/4 (пунктир), а данные ее 1. интерпретации дают следующие результаты фР - 65 Ом.м, д 0,4 м,Й =4,8 м, Р16 Ом мсовпадающие с данными бурения.В этом примере оказалось достаточным найти один оптимальный азимутизмерений. Это обеспечило определениеглубины залегания коренных пород 1 О Й+ с 3 с погрешностью 6%.В процессе полевых работ былоустановлено, что во многих случаяхпредлагаемый способ является единственно возможным для определения пара 15 метров геоэлектрического разреза, вдругих случаях его применение увеличивало точность определения измеряемыхпараметров в среднем в два раза. Особенно эффективен способ при использо ванин его в условиях многолетнеймерзлоты для определения глубины залегания плотика, когда геоэлектрические неоднородности наиболее сильновлияют на результаты измерений, В 25 этих условиях использование предлагаемого способа позволит уменьшить объемдорогостоящих буровых работ.Табли ца 1 составляющих принимает максимальноезначение, по измеренным данным строиткривые зондирования, по виду которыхопределяют удельное сопротивление имощности геоэлектрических слоев земли.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ВеликобританииМ 1239953, кл.01 Ч 3/12,опублик. 1971.2, Вещев А. В, и др, Применениеметода электромагнитных зондирований.Вестник ЛГУ", 1975, М 24, с,48-53Тираж 719 ПодписноГосударственного комитета СССРелам изобретений и открытийМосква, Ж-ЗБ, Раушская наб., д, 4/5 аз, 1117/35ВНИИ 1130 ал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная Составитель В, Майоршин