Способ геоэлектроразведки

ц 857898 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Соввтсннк Социвпистнчвснни Республнннв делен нзабретеннй н открытий(71) Заявитель Научно-производственное объединение "Геофизика"МИНГЕО СССР 54) СПОСОБ ГЕОЗЛЕКТРОРАЗВЕДКИ Изобретение относится к методувызванной поляризации (ВП) с изучением нелинейных процессов,Известен способ геоэлектроразведкис использованием эффекта нелинейностигорных пород и минералов, сущностькоторого состоит в пропускании черезземлю электрического тока сикусоидальной формы и измерении постоянной составляющей выпрямленного породами тока 1),Недостатком этого способа являетсявесьма низкая точность измерений,поскольку измерение постоянной составляющей при этом производится на фоне1более значительных по величине постоянных полей (естественное электрическое поле, поляризационная разностьпотенциалов электродов, промышленныелинии и др.).Известен способ геоэлектроразведкиметодом нелинейной вызванной поляриза-ции (НВП), основанный на компенсацииполя ВП, в котором первый токовый электрод размещают недалеко от возмущающего объекта, а второй - на некоторЬм удалении от него по профилю наблюдения. Один из электродов измерительной линии устанавливают в районе эпицентра аномалии. Пропускают через землю поляризующий ток известного направления, находят на. земной поверхности эквипотенциальную линию поля ВП по отношению к первому измерительному электроду и на ней располагают второй электрод измерительной линии. Затем меняют направление поляризующего тока и производят измерение возникающей разности потенциалов, которая и принимается за меру НВП 1.23.Недостатками указанного способа измерений являются низкие производительность и точность измерений, связанные с тем, что необходимо отыскивать на,местности эквипотенциальную линию ВП, а измерения кривой спада производятся в разные циклы, поэтому .на результатах измерений ска эывается эффект от поляризующеготока, противоположной полярности.Кроме того, трудно обеспечить одинаковую величину поляризующего токаи стабильность параметров измерительной линии,Известен также способ геоэлектроразведки, основанный на изучении НВПпутем пропускания через землю пульсирующего тока разной полярности и измерения во времени величины амплитуды переменной составляющей напряжения на приемных электродах после зарядки исследуемого объекта пульсирую--щим постоянным током одного и другого 15знака 3 ,Недостатком данного способа является также низкие производительностьтруда и точность измерений. Для изме"рения одной величины, являющейся мерой 20нелинейности, в соответствии с даннойметодикой, необходимо провести тривида измерений; амплитуды переменнойсоставляющей в режиме разнополярныхтоковых импульсов, амплитуды переменной составляющей в режиме однополярного тока с амплитудой, равной половинеразмаха амплитуды переменного токав режиме разнополярных импульсов, Естественно, что троекратные амплитудные измерения приводят к трудноучиты -ваемым погрешностям,Известен способ, основанный на измерении величины и знака фазовых углов при возбуждении поля ВП пульсирующим током разных направлений 4,Однако и при этом необходимо дваждыповторять измерения при различных направлениях поляризующего токаОчевидно, что двухкратные измерения также 40несвободны от ошибок. Кроме того,здесь требуется передача опорного сигнала от генератора измерителю по про"водной линии или другим путем, чтоснижает производительность исследований.Цель изобретения - повышение разрешающей способности и производительности измерений.Указанная цель достигается тем, что 50согласно способу геоэлектрораэведки,основанному на изучении нелинейныхпроцессов вызванной поляризации путемвозбуждения в земле переменного токасинусоидальной формы и измерении пара метров возбуждаемого в земле переменного электрического поля, регистрируютразность длительностей положительной 8 фи отрицательной полуволн наблюдаемого переменного электрического поля,по знаку и величине которой судят оминеральном составе исследуемого геологического объекта.В нормальном поле, когда отсутствуют электронопроводящие объекты,электромагнитное поле в земле изменяется точно по синусоидальному закону .и постоянная составляющая такогосигнала равна О,При этом длительности полуволнтока обеих полярностей одинаковы,В присутствии электронопроводящих объектов, обладающих нелинейнойвольт-амперной характеристикой, постоянная составляющая поля уже не рав"на нулю, хотя длительности полуволнтока могут считаться одинаковыми.Если исключить постоянную составляю.щую такого сигнала, например, с помо-.щью фильтра нижних частот, то равенство длительностей полуволн нарушается,Причем, чем большей нелинейностьюобладает объект, тем больше ощущается эта разница, при этом знак ее указывает на тип электронопровоящегообъекта.Способ осуществляется следующимобразом,Пропускают через землю с помощью.токовой линии ток синусоидальной формы и в точках наблюдения с помощьюизмерительной линии регистрируют изменения формы сигнала электрическогополя, т,е. определяют значение разности длительностей полупериодов наблюдаемого сигнала при помощи высокочувствительного измерителя разностиинтервалов времени и по величине изнаку этой разности, являющейся меройНВП, судят о природе и вещественномсоставе образований, вызвавших аномалию. поля ВП.На фиг.) представлена блок-схемаустройства для реализации способа,на фиг.2 - основные эпюры напряжений,поясняющие сущность предлагаемогоспособа.Устройство для осуществления способа включает в себя генераторподключенный к токовой линии 2, последовательно соединенные измерительную линию 3, фильтр 4 нижних частот,усилитель 5, двусторонний ограничитель 6, выход которого подключен кдвум односторонним ограничителямпо плюсу 7 и по минусу 8, причем выход одностороннего ограничителя 7по плюсу через последовательно соединенные генератор 9 линейно нарастающего напряжения и ключ 1 О подключенк одному из входов дифференциальногонакопителя 11, а выход одностороннегоограничителя по минусу через последовательно соединенные инвертор 12, генератор 13 линейно нарастающего напряжения и ключ 14 подключен ко второ- щму входу накопителя 11, выходы которого соединены с двумя симметричнымивходами вольтметра 15 постоянного тока, Кроме того, выход одностороннегоограничителя 7 по плюсу подключен к 15управляющему входу ключа.10, а выходинвертора 12 - к управляющему входуключа 14,Устройство работает следующим образом. 20Генератор 1 вырабатывает в токовойлинии 2 ток синусоидальной формы счастотой Оз фиг.2,поз.16 1.С помощью заземленной измерительной линии3 регистрируют электрическое поле 25в точке наблюдения, располагающейсяв аномальной зоне, Вид наблюдаемогосигнала показан на фиг,2, поз,17,Сигнал с выхода линии 3 проходит черезфильтр 4, назначение которого состоит в исключении из сигнала постоянной составляющей, а заодно ЗДС, естественного электрического поля и по".ляризации электродов. Постоянная времени фильтра 4 выбирается из условия Э 5С 7) 1 ( И 3 Отфильтрованный сигналусиливает усилитель 5 и ограничиваетдвусторонний ограничитель 6 1 фиг.2,поз,18). Разнополярные прямоугольныеимпульсы с выхода ограничителя 6 постунают на выходы двух одностороннихограничителей 7 и 8, напряжение навыходах которых имеет вид, показанный на фиг,2, поз.19 и 20. Фронтомимпульса, снимаемого с выхода ограничителя 7, запускают генератор 9линейно нарастающего напряжения исрезом импульса его запирают (поз,21),Проинвертированный ннвертором 12импульс с выхода ограничителя 8 : 50своим фронтом запускает идентичныйгенератору 9 генератор 13 линейнонарастающего напряжения, которыйгасится срезом того же импульса. Пилообразные импульсы, вырабатываемые 55этими генераторами, по амплитуде пропорциональны длительности управляющих импульсов и, следовательно, пропорциональны соответствующим длитель"ностям полуволн напряжения, наблюдаемого с помощью измерительной линии3 электрического поля. Пилообразныеимпульсы через синхронно управляемыеключи 10 и 14 подаются на входы дифференцйального накопителя 11, представляющего, например, два последовательно соединенных конденсатора, общая обкладка которых подключена кземляной шине. Таким образом, величина напряжения на выходе накопителя11 пропорциональна разности амплитудпилообразных импульсов. Это разностное напряжение регистрируетая с помощью вольтметра 15 постоянного тока,который также сглаживает пульсации.Показания вольтметра 15 пропорциональны искомой разности длительностей полувслн, т.е. степени нелинейности наблюдаемых поляризационныхэффектов,Полевое опробование предлагаемого способа проводилось на медноколчеданном месторождении. В земле пропускался переменный синусоидальныйток частотой 0,1 Гц и силой 3 А сустановкой заряда. Измерительныеэлектроды находились на поверхности.Результаты измерений показали, чторазница волн положительного и отрицательного полупериодов составила около0,2 (5,5 мс), причем длительность полоожитсльного полупериода была больше дли-тельности отрицательного, что соответствует данным о нелинейной поляризафции сульфидов. Измеренная величина 0,2надежно регистрируется измерительнойаппаратурой.Экономический эффект от внедренияпредлагаемого способа только за счетувеличения производительности исследований минимум вдвое превышает эффектизвестного способа. Формула изобретенияСпособ геоэлектроразведки, основанный на изучении нелинейных процессов вызванной поляризации путем возбужде-. ния в земле переменного тока синусоидальной формы и измерении параметров возбуждаемого в земле переменного электрического поля, о;т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности и производительности измерений, регистрируют разность длительностей положительной и отрицательной полуволн измеряемогопеременного электрического поля, познаку и величине которой судят о минеральном составе исследуемого геологического объекта.Источник информации,принятые во внимание прн экспертизе1. Патент США В 2150517,кл. 324-1, 1939.2. Комаров В.А. н др. Принципметода нелинейной вызванной поляри" 8 Взации; СбфИетофизика и техника разведки", В 81, 1972, ОНТИ ВИТР, с.55-63.3, Авторское свидетельство СССРУ 301661, кл. 801 Ч Э/02, 1971.4. Авторское свидетельство СССР Ф 393711, кл. 8 01 М 3/06, 1973 (прототип),.г я, Швыдка 75 Тираж 732 Государственного делам изобретений 35, Москва, Ж,каз 7236 Т ВНИИПИ по 1130дписное омитета СС и открытий Раушская н 4/5 4 Филиал ППП Патент, г. Уж ул, Проек Составитель В. Зверевктор О. Малец Техред З.Фанта КорреПо