Способ геоэлектроразведки

(9) 504 СО ЧЗ ТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ А АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Матвеев Б.К. Электроразведка припоисках месторождений полезных ископаемых, - М.: Недра, с,375,Авторское свидетельство СССРР 475583; .кл. С 01 Ч 3/06, 1972.(57) Изобретение относится к электроразведке с применением электромагнитного поля, Целью изобретения являетсяповышение достоверности геоэлектроразведки за счет изменения трех ортогональнык составляющих вторичного поля. Для реализации данной цели в способе геоэлектроразведки с использованием жестко связанных между собой генераторнои и приемных рамок применяют следующую технологию измерения: производят компенсацию первичного по- .ля в приемной рамке, для чего уголмежду полостью генераторной рамки и дневной поверхностью изменяют на 90 добиваясь с помощью компенсаторов неизменного сигнала на выходе приемника в исходном и повернутом состояниях, и измеряют составляющую вторичногополя; аналогично измеряют составляющую вторичного поля, перпендикулярную моменту генераторной рамки и лежащую в одной вертикальной плоскости с ним;при этом угол изменяют на 180 , аналогично измеряют составляющую вторичного поля, совпадающую с моментомгенераторной рамки, изменяя угол ото0 до 90 , при этом компенсация сигнала на выходе приемника изменяется та- Ъю ким образом, чтобы в одном из положений он был в два раза больше, чем в другом, 6 ил., 1 табл.1328777 Изобретение относится к электрораэведке с применением переменногоэлектромагнитного поля, в частностик способам регистрсщии составляющих вектора вторичного магнитного поля вихревых токов в проводящей среде,возбуждаемых первичным полем рамки спеременным током, и определения по ним строения и электрических свойств среды.Целью изобретения является повышение достоверности геоэлектроразведки эа счет измерения трех ортогональных составляющих вторичного поля. 15На фиг,1 приведена схема взаимного расположения рамок; на фиг.2- 5 - векторные диаграммы; на фиг.б - пример реализации способа.Антенная система состоит из генераторной рамки 1, первой - третьей Приемных рамок 2 - 4 и штатива 5.Антенная система может быть повернута относительно среды в горизон 1тальной плоскости (вокруг верти кальной оси штатива) и вокруг оси а-а . Между осью генераторной рамки и дневной поверхностью имеется угол 9, изменяемый в процессе компенсации первичного поля и проведения измере- ЗО иий. Расстояние между генераторной рамкой 1 и третьей приемной рамкой 4 0.,2 м.Поворот рамок относительно дневной поверхности на 90 обеспечивает изменение фазы вектора напряженности вто 35 ричного магнитного поля составляющей, перпендикулярной моменту генераторно" го диполя и лежащей в одной вертикальной плоскости с ним, на 180 О,40 изменение амплитуды составляющей, совпадающей с направлением момента генераторного диполя, в два раза при условии, что в исходном состоянии угол между генераторной рамкой дневной поверхностью равен 90 или 0о 45 Поворот рамок относительно дневной поверхности на 130 обеспечивает из. Менечие фазы горизонтальной составляющей, лежащей в плоскости генератор О кой рамки, на 180 . При полной компенсации первичного поля в рамках изменение фазы вторичного поля на прьтивоположную не влечет изменения напряжения на выходе приемника, а изменение амплитуды составляющей поля в определенное число раз вызывает из.Менение напряжения на выходе приемника в такое же число раз. 2Если первичное поле не скомпенсировано полностью, то напряжение на выходе приемника пропорционально сумме векторов напряженностей первичного и вторичного полей, и укаэанные соотношения между напряжениями на выходе приемника при повороте рамок не соблюдаются. Это дает возможность, сравнивая сигналы на выходе приемника в исходном и повернутом положениях рамок, добиться путем подбора величины компенсирующего сигнала в каждой иэ рамок полной компенсации первичного поля независимо от величины вторично" го поля.Теоретическое обоснование предлагаемого способа геозлектроразведки заключается в следующем. Составляющая вторичного магнитногополя, перпендикулярная моменту генераторного диполя и лежащая в однойвертикальной с ним плоскости, равная п 2 , пг,1 п (1)оГоризонтальная составляющая вторичного поля, лежащая в плоскости генераторной рамки; равнаН =М я 1 ПЧ 1(п,г 4,псп, (2)оСоставляющая, совпадающая с направлением момента генераторного диполя, равнаН =-И(1+я 1 пФ)Кг."снап,1(3)огде М - момент генераторного диполя;Ф - угол наклона диполя к дневнойповерхности;Функция геометрических и электрических параметров среды 11, - Функция Бесселя первого рода;п - переменная разделения;г - расстояние от генераторногодиполя до точки приема.Как видно из выражения.(1), изменение углана 90 ведет к изменениюзнака Функции яп 24 на противоположный, а фазы составляющей Ч на 180оИзменение угла Ф на 180 согласновыражению (2) влечет изменение знакафункции я 1 пна противоположный, аФаза составляющей Н на 180 . Соглас-гно выражению (3) и при условии, чтоФ первоначально принят 0, изменениеОего на 90 вызывает изменение функциия 1 п 9 от.О до 1, что, в свою очередь,ведет к изменению , в два раза.Реализация способа поясняется векторными диаграммами напряжений, приложенных к входу приемника и пропорциональных напряженностям первичного и вторичного полей (фиг.2 ь,Гг, где Б- напряжение, пропорциональпееное напряженности первичного поля; Б- напряжение пропорциональное наьтпряженности вторичного поля; напряжение компенсации; Бе, - ре зультирующее напряжение, представляющее собой сумму напряжений, действующих на входе приемника).На фиг.З даны векторные диаграммы для случаев, когда изменение угла Ф на 90 или 180 приводит к изменению фазы, вторичного поля, а значит, и пропорционального ему напряжения Б . на 180. Если первичное поле скомпенсировано не полностью (фиг.2), т.е. Б Ю , регистрируемые на выходе пер ффприемника результирующие напряжения в исходном и повернутом состояниях рамок не равны Б ФБ. При полной комееъ,ееьпенсации первичного поля Ц ФБ репер зультирующие напряжения равны между собой и равны напряжению 13 т .На фиг.4 и 5 приведены векторные диаграммы для случая, когда изменениеО угла Ч от 0 до 90 приводит к изменению вторичного поля и пропорционального ему напряжения Б в два раза.При неполной компенсации первичного поля отношение результирующих напряжений при углах =90 и т =0 не равно двум (фиг.4), При полной компенсации (фиг.5) Уеез Оет 2 Ъ 20 ютПервичное поле в приемных рамках зависит от момента генераторного ди поля, расстояния между генераторной и приемной рамками и их взаимного расположения и не зависит от положения рамок относительно дневной повер" хности. В силу этого после проведения. компенсации первичного поля рамки могут занимать любое, необходимое для измерений, положение относительно дневной поверхности.,Чля практической Реализации спосоО ба используют аппаратуру АЭИМ-ЗС.Вместо входящих в .комплект аппаратуры передающей и приемной антенн изготав" ливают антенную систему, состоящую из жестко скрепленных между собой передающейи трех приемных рамок.Приемные рамки по отношению к передающей ориентированы следующим образом 1 оси генераторной и первой прием" ной рамок лежат в одной вертикальной плоскости и взаимно перпендикулярньг, вторая приемная рамка располагается на расстоянии 1,5 м от генераторной рамки так, что ее ось совпадает с линией пересечения генераторной и первой приемной рамок, ось третьей приемной рамки совпадает с осью генераторной рамки. Кроме этого, изготавливают три блока амплитудно-фазовой компенсации (АФК) по одному на каждую приемную рамку. Через блок АФК часть сигнала с выхода генератора поДается на вход приемника, Подключение выхо-, дов блоков АФК осуществляется совместно с соответствующими приемными рамками.Измерения проводят следующим образом.Антенную систему фиксируют на штативе так, что угол Ч между осьюгенераторной рамки и дневной поверхностью 45. К входу приемника подключают первую приемную рамку и первый блок АФК. Подбором амплитуды и фазы компенсирующего сигнала добиваются минимальных показаний измерительного прибора приемниКа, Затем на вход прием" . ника подключают вторую рамку и второй блок АФК и осуществляют аналогичные . операции. После этого угол т изменяоли на 90 и считывают показания при-. бора приемника при подключенной первой рамке и первом блоке АФК. Изменивугол Ф на 180 относительно исходного его значения и подключив вторую рамку и второй блок АФК к входу приемника, считывают показания прибора. Антенную систему поворачивают в исходное состояние, сравнивают. отсчеты в исходном и повернутом положениях антенной системы и изменяют регулировки блоков АФК, чтобы получить одинаковые показания прибора приемника в исходном и повернутом положениях. Повороты антенной системы. и подстройку блоков АФК первой и второй рамок проводят до достижения этого равенства.Зафиксировав антенную систему в исходном положении так, что угол Ч О и.подключив к входу приемника третий блок и третью приемную рамку, изменяют угол.т" на 90 и регулировкой блока АФК добиваются увеличения показаний прибора приемника в два разао при изменении угла 1 на 90Результаты замеров приведены в таблице.1328777 Замер Показания измерительного прибора приемника 2-я рамка 3-я рамка 1-я рамкал( 0 Ф =90 2 60 50 30 19 30 48 3 55 46 25 20 52 96 4 50 50 22 22 60 120 Практическое опробование способапроводят после выполнения компенсациипервичного поля путем профилированияустановки кад неоднородностью в видеметаллической трубы диаметром около0,5 м, находящейся на глубине 1,5 м.После обнаружения металлической трубыи определения направления ее осн, антенную систему ориентируют так, что 25линия а -а,соединяющая центры генераторной и второй приемной рамок, параллельна оси трубы, а ось генераторной рамки параллельна дневкой поверхности (фиг.6),30Расстояние У от,уСтановки до проекции оси трубы на дневную поверхность 2 м, а высота расположения антенн над поверхностью Ь 0,5 и. Измеряют величины составляющих И. и Н .,,Величина Н при указанной ориентации рамок и расположении установкиНад однородной средой должна бытьравна 0 согласно выражению (1), таккак угол ( =О.Однако в.рассматриваемом случаевеличина Н не равна О, посколькукроме вторичного поля среды осуществляет еще и вторичное поле линейногопроводника (трубы). Измеренная величина Н равна только вторичному полю,создаваемому проводником. Величина Н,.представляет собой сумму составляю 1щей Н,. Обусловленной вторичным по"- ИлЕм проводника и Н , обусловленнойвторичным полем среды, в которой находится проводник, Для учета влияниясреды величину Н измеряют на значи 3тельном удалении от трубы (более 20 м),1 де ее влияние ке сказывается. Величина Н" составляет 30 усл. ед.Глубина залегания проводника Ь,;Вокруг которого существует электро 1.магнитное поле, независимо от способаего возникновения (поле вокруг про"водника может существовать вследствиепрьпускания по нему тока от генератора или вследствие возбуждения полем .гекераторкой рамки), может быть определена из выражения 1:Н (4)= Нфгде Ф - расстояние от проекции про"водника на дневную поверхность до точки иэмерени 1;Н - горизонтальная составляющая%поля, в данном случае Н,Н - вертикальная составляющая поля, в данном случае Н, .С учетом изложенного выражение для определения глубины проводника приводят к виду1= 1 -- - - Ь.(5)Н ( Уи по нему определяют глубину залегания трубы 1,5 и.Таким образом, измерение трех составляющих по предлагаемому способу позволяет обнаружить вытянутый проводящий,объект, определить направление его главной оси и глубину залегания. Формула изобретения Способ геоэлектроразведки, заключающийся визмерении составляющих вторичного магнитного поля с использованием жестко связанных между собой гекераторной и приемных рамок, распо ложенных на поверхности изучаемой среды так, что плоскость генераторной рамки составляет угол с дневной поверхностью, и определении строения и электрических свойств среды путем сопоставления характера распределенияи абсолютных значений измеренных и заданных амплитуд составляющих вторичного магнитного поля, о т л и - ч а ю щ и й, с я тем, что, с целью.) повыщения достоверности геоэлектроразведки за счет измерения трех ортогональных составляющих вторичного поля, предварительно производят компен.сацию первичного поля в приемной рам О ке, для чего угол между плоскостью генераторной рамки и дневной поверхностью изменяют на 90 , производят амплитудно"фазовую компенсацию таким образом, чтобы сигнал на выходе при г, емной рамкй в исходном и повернутом положениях оставался неизменным, и измеряют составляющую вторичного поля, перпендикулярную моменту генераторной рамки и лежащую в одной вер тикальной плоскости с ним, дополнительно измеряют горизонтальную составляющую вторичного поля, лежащую в плоскости генераторной рамки, предварительно произведя компенсацию первичного поля в соответствующей приеМной рамке путем изменения угла междуплоскостью генераторной рамки и дневной поверхностью на 180 и производитамплитудно-фазоную компенсацию такимобразом, чтобы сигнал на выходе приемной рамки в исходном и повернутомположении оставался неизменнйм, атакже измеряют составляющую, котораясовпадает с моментом генераторнойрамки, предварительно произведя компенсацию первичного поля в соответствующей рамке путем изменения угламежду плоскостью генераторной рамкии дневной поверхностью от 0 до 90или наоборот и производят амплитуднофазовую компенсацию таким образоМ,чтобы сигнал на выходе приемника изменялся в два раза, а о строении иэлектрических свойствах среды судятпо величинам трех составляющих вторичного магнитного поля.328777 тУ дт ставитель Е,Поляковхред М.Хоцанич Корректор.Л.Пилипенко Редактор О.Голо акав 3486 ираж 730 итет оизводственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород ул. Проектна ВНИИ 1 по 13035, Государственноголам иэобретенийосква, Ж, Рау открытии кая наб. ПодписноеССР