Способ электрической корреляции

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСКРЕСПУБЛИН 09 1 Ч 3/ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ А ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАЕМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Патент СШЛ М 3151296,кл. 324-6, опублик. 1963.2. Авторское свидетельство СССР.Р 155885, кл. 0 01 Ч 3/18, 1962.3. Семенов В.Д. Метод зарядас измерением напряженности магнитного поля при поисках и разведкесульфидных месторождений. В кн:Электрораэведка методов заряда сизмерением напряженности магнитного поля. Свердловск, УНЦ АН СССР,1974, с. 51-56.4, Тархов А.Т. Справочник геофизика; М.,- "Недра", 1980, с. 427(прототип),(54)(57) СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КОРРЕЛЯЦИИ, в котором возбуждают впервой скважине электрическоС поле заданной частоты и интенсив:ности, а во второй скважине измеряют градиент потенциала этогооля в функции глубины, по которомусудят о непрерывности исследуемого пласта, о т л и ч а ю ц и й с ятем, что, с:целью повышения точности измерений, расстояния междускважинами выбирают не более .1,5глубины подошвы исследуемого- пласта, при этом регистрацию градиентапотенциала ведут непрерывно.Изобретение относится к геологоразведке с применением скважин ислужит для электрической коррелйципластов или тел в межскважинномпространстве, отличающихся по своим электрическим свойствам от вмещающих их пород.Известен способ определения местоположения глубинных поперечныхразрывов между двумя пространственными скважинами, который можно использовать только для пластОв низкого по отношению к вмещающих породам электрического сопротивления.Для осуществления измерения по этому способу питающие электроды заземляют в пласт, пересекаемый скважинами, и по характеру электрического поля на поверхности определяютразрыв этого пласта 113,Однако для пластов высокого сопротивления этот способ непригоден,так как пласт высокого сопротивления в этом случае является экраном,а возможность заземления отсутствует.Известен также способ электрической корреляции(СЭК), заключающийсяв том, что один питающий электродзаземляют в проводящем подсечении,а обратный электрод - во вмещающих.породах последовательно выше и ниже первого электрода, сохраняяв обоих случаях расстояние между ними неизменным, Дважды измеряют потенциал электрического поляв другой скважине, между которымипроизводится корреляция пласта илитела, при каждом фиксированном положении первого питающего электро-да (,21,Однако данный способ применимтолько в том случае, когда телоявляется проводящим, т.е, обладаетповышенной проводимостью по отношению к вмещающим его породам и недает результата в обратном случае,при этом измеряется потенциал электрического поля, для чего необходимо второй измерительный электродотносить в "бесконечность", чтосоздает дополнительные трудностипри проведении измерений этим способом и благоприятные условия длявсевозможных наводок на приемную линию.Известен. также способ заряда,который основан на изучении постоянного (импульсного) электрическогонизкочастотного (около 100 Гц) магнитного (СЗМ) поля точечного источника, расположенного в проводящемрудном теле или во вмещающих породах. Второй электрод питающей сети заземляют таким образом, чтобыможно было пренебречь его полем впределах исследуемой площади, т.е.относят его в "бесконечность". Поля изучают как на дневной поверхности, так и в окружающих скважинахи выработках. Межскважинный вариант также называют методом электрической корреляции (МЭК), который.5 выполняется только на постоянном(импульсном) токе, При выделениианомалий проводимости используютнормальные поля для однородных ипростейших неоднородных сред, для10 изучения которых измеряют потенциал или градиент потенциала погруженного точечного источника в изотропное полупространство ГЗ ).Однако в связи с тем, что поле15 гармонического электрического диполя или погруженного точечного источника создает как вихревое, таки потенциальное электрическое поле,а также вихревое магнитное поле,то при скважинных измерениях в СЗМизмеряются только магнитные характеристики поля. СЗМ применяют в условиях мерзлых и каменистых грунтов,т.е. высокоомных, с целью прослеживания рудных жил и сульфидных месторождений. При этом частота поля,выбранная около 100 Гц, ограничивает радиус исследования, особенно вхорошо проводящих породах и обладающих магнитными свойствами, так какЗ 0 проявляется скин-эффект, из-за которого метод промышленностью практически не применяется.Наиболее близким к изобретениюявляется способ электрической корреЗ 5 ляции, при котором Возбуждают в первой скважине электрическое полезаданной интенсивности, а во второйскважине дискретно измеряют градиентпотенциала этого поля в функции глу 40 бины 4 3.О наличии нарушений условий залегания пластов судят по появлению ха-рактерных аномалий и отклонениюнаправлений осей корреляции (линий,соединяющих источник тока с точка 45ми перехода кривых через нуль) нормального, характеризующего направления слоистости пород.Цель изобретения - повышение точ 50 ности измерения,Цель достигается тем, что согласно способу электрической корреляции,в котором возбуждают в первой скважине электромагнитноеполе заданнойчастоты и интенсивности, а во второй скважине измеряют градиент потенциала этого поля в функции глубины, по которому судят о непрерывности исследуемого пласта, расстояния между скважинами выбирают не60 более 1,5 глубины подошва исследуемого пласта, при этом регистрациюградиента ведут непрерывно,На фиг. 1 изображена принципиальная схема осуществления способа,65 на фиг. 2 - график апотенциала по1078388 ля и его. градиента (при соблюдении условия Х 1 1,5 Ь); на фиг, 3 график В потенциала и его градиента ъ (при1,5 Ь) на фиг. 4 - график потенциала в зависимости от расстояния между скважинами при фик сированной глубине погружения источника, где 2,2 2 " - точечный источник тока в скважине 1 на различном удалении от скважины 5 по мере увеличения расстояния между ними, и 10 соответстсующие им графики потенциа,лов д, е, ж. Схема (фиг. 1), включает скважину,1, токовые заземления (точечные источники) 2 и 3, первый электрод 4 измерительного диполя, 15 скважину 5, второй электрод б измерительногодиполя, пласт угля 7, наземный измерительный блок 8, автономный возбудитель 9 поля, картон- длинные подъемники 10.Потенциал погруженного точечного источника тока в однородной среде с удельным сопротивлениемравен в общем виде при Хи Х (Ь 25, ы:1 уш 8 45 50 2 п 2 Яи Р 5) где у - проводимость среды;рс - магнитная проницаемость;и- циклическая частота = 2 П60 .либо через безразмерный параметр -приведенное расстояние=:,(К + К) Х (б)где К волновое число, а Х и К"соответственно действительная и мни;65 мая часть,где Т - сила то 1 а, вытекающегоиз источника;Х и Е - координаты точки наблюдения;Ь - глубина погружения источника.Если расстояние между источником и точками наблюдения становится соизмеримо с .глубиной погружения источника, то потенциал Чг и градиент потенциала .ЙК оч Р Х2и"2 ФГ у 23 р 2 г 1 ыг1 (3) Кривая пересекает ось Е вКЧигэпицентре источника тока. Максимум ,потенциала соответствует эпицентру источника и убывает в зависимости от расстояния до линии наблюдения.По мере увеличения расстояния от глубинного источника до точки наблюдения в скважине максимум потенциала смещается к дневной по- . верхности и совпадает с ней при Ь/Х = 1,41 (фиг. 4).влияние дневной поверхности на форму и значение потенциала и его градиента по оси скважнны наблюдения начинает сказываться по мере увеличения расстояния между источником и линией наблюдения, начиная с Х = О,ЗЬ.Для Х = О,ЗЬ кривые Ч и8 ЧЯ в присутствии границы раздела и для безграничного пространства отличаются между собой на 5. С увеличением ХО,ЗЬ кривые потенциала становятся асимметричными, увеличиваются в амплитуде, а у кривых градиента потенциала увеличивается величина одного экстремума, а вблизи поверхности он исчезает (фиг. 3).Если создать в скважине 1 на заданной глубине электрическое поле погруженным источником 2 и наблюдать максимум потенциала или нулевое знаЧение его градиента (переход функции через нулевое значение) на оси скважины б, расположенной на расстоянии Х от первой скважины, значительно меньшем, чем глубина источника 2, то этот максимум будет находиться на той же глубине.По мере увеличения расстояния Х между скважинами максимум потенциала и нулевое значение градиента будет смещаться к дневной поверхности, так как после будет искажаться гра:ницей раздела земля-воздух, причем тем сильнее, чем меньше глубина источника и чем больше расстояние между скважинами. Это и накладывает ограничения. Расчетами и опытами установлено, что это расстояние ограничивается величиной в 1,5 Ь глубины подошвы пласта (фиг. 1-3).Кажущееся сопротивление гармоническому току рм в отличие от р в методах, использующих .постоянный ток - величина комплексная. Она характеризуется амплитудой и фазовым сдвигом, имеющим .место при распространении поля в землеЭш Ю.где 1, - аргумент мнимой Части,Первичные поля точечных возбудителей при гармоническом возбуждении распространяются как затухающие в пространстве однородные плоские сферические волны. Связь этих полей с частотой и параметрами ореды (М, р и г ) выражается через длину волны1078388 И ЬЗаказ 958/1 Н раж 711 ное ал ППП фПатентф, г. ужгорОд, ул.Проектная, 4 меньшим значениям удельного сопротивления должны соответствоватьменьшие значения частоты возбужденияполя. Для осуществления способа пита ния токового заземления или вертикального погруженного электрического диполя производят гармоническим током низкой частоты в пределах 1-40 Гц, при выборе которого руко .водствуются наименьшими поляризационными и поверхностными эффектами для изучаемого района, так как против многих пород угольных месторождений наблюдаются также высокие Б показания на кривой ВП, как и про тив углей, таким образом, относительные превышения значений ВПпротив угольных пластов зачастую незначительны, а при исключении 20 влияния ПС и правильном выборерабочей настоты возможно проведение работ по корреляции на переменном токе с погрешностью в определении значений, не превышающей+5.Причем расстояние между скважинами не должно превышать 1,5 Ьглубины погружения источника поля, в противном случае на результаты измерения, т.е. форму корреляционной кривой будет сказываться влияние дневной поверхности(фиг, 3). Принимаемый сигнал (градиент потенциала) уиливают, подвергают частотной модуляции, согласо;вывают с волновым сопротивлениемкабеля и подают по нему на поверхность, где сигнал усиливают, затемнормализуют по длительности, выделяют низкочастотный сигнал, сноваселективно усиливают усилителем,настроенным на частоту тока питания токового эаэемлителя, либо погруженного вертикального диполя, ирегистрируют, обеспечивая тем самым непрерывную запись исследуеьюгосигнала.