Способ геоэлектроразведки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 119) (11) 1 ЧЗ/ ГОСУДА ПО ДЕЛ ОПИСА ИЗОБРЕТЕН ИЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМ объектов, создающих знакопеременныеаномалии, и повышение производительности работ, Способ основан на возбуждении переменного магнитного полянезаземленной петлей, измерении фазо.вого параметра в двухчастотном полев пунктах по профилю на нижней частоте, выделении аномальных егозначений по профилю и последующихизмерениях фазового параметра на заданных частотах в пунктах с аномальными значениями фазового параметрана нижней рабочей частоте. Измерения фазового параметра на заданныхчастотах проводят в исходном пункте,в котором значение фазового параметра на нижней частоте равно нулю, определяют частоту наибольшего, полотельного значения аномального пол 8/24-258486. Бюл. У 1кий филиал В(21) 36873 (22) 05.01 (46) 23.05 (71) Казах оюзног жи я,после чег а этои частоте в фазового параме л змерени а пос овател чиная от исх с наибольшим аномаль овторные тах в по том же н ка ча тра н я пун этоож значен стоянн времени локального объект л ВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ научно-исследовательскогО институтаразведочной геофизики Научно-производственного объединения "Рудгеофи"зика" и Завод "Казгеофизприбор"(56) Якубовский Ю.В. Индуктивный метод электроразведки, - М,:Госгеолтехиздат, 1963, с.85-92, 117, 126и 127,Куликов А,В., Шемякин Е.А, Электроразведка фазовым методом вызванной поляризации.-М.: Недра,:1978,с,144 и 145.Светов Б.С. Теория, методика иинтерпретация материалов низкочастотной электроразведки, - М,:Недра, 1973, с.96, 171, 185, 188, 189,196 и 199,(57) Изобретение относится к областинизкочастотной индуктивной геоэлектроразведки и может быть использовано для определения постоянной времени локальных проводящих объектов,создающих знакопеременные аномалиивторичного поля. Цель изобретения -повышение точности определения постоянной времени локальных проводящих о в пунктах профиля, наодного пункта до пунктаотрицательным значениого поля, затем проводят змерения на заданных часледующих пунктах профиля правлении до тех пор, покстремума фазового параестанет зависеть от раскта наблюдения, и по й частоты определяют по 1 123Изобретение относится к низкочастотной индуктивной геоэлектроразведке и может быть использовано для оп-ределения постоянной времени локальных проводящих объектов, создающихэнакопеременные аномалии вторичногополя.Цель изобретения - повышение точности определения постоянной временилокальных проводящих объектов, создающих знакопеременные аномалии, ипроизводительности работ,На фиг.1 приведены моделированияна физической модели в виде наклонного прямоугольника; на. фиг,2 - результаты измерений на модели пластас заданной постоянной времени.При возбуждении поля незаземленной петлей для определения постоянной времени локальных проводящих объектов измеряют амплитуду и фазу суммарного поля на некоторой рабочей(оптимальной) частоте, выявляют аномалию измеряемых параметров поля, азатем проводят многочастотные измерения в центре аномальных эон. К оптимальной относят ту частоту Й, накоторой аномалия над искомыми объек"тами имеет наибольшую величину.По данным многочастотных измерений строят частотные характеристикинаблюдаемых величин, по которым опо 1ределяют параметр Ф = - --- объекте Ятов, где р, - магнитная постоянная;б - удельная электропроводность;ц - геометрический размер объекта,выражаемый в квадратных метрах,Роб ОПостоянную временифс Ялокального проводящего объекта определяют по выражениюл 1йр 0(гПараметры р и , о 1 тределяют по частотным характеристикам .фазы суммарного поля, измеряемым на каждом пунктепрофиля на всем частотном диапазонеаппаратуры. Для этой цели на частотной характеристике определяют частотуэкстремума фазы (Е ) и вычисляют искомые величины по формуламЙо л 2О(,= и ( Ы(1)2КрПри измерении магнитных полей можно измерить различные параметры, в том числе и амплитудный параметр дА в двухчастотном поле: 3072д Л= - 1 НН, (2)Г 1 2где Г, и Г - соответственно нижняя и верхняя рабо- .5 чие частоты;1 Н и 1 Н - мнимые части суммарв 1 фного магнитного поляна частотах Е и ЕНа низких частотах мнимая частьсуммарного поля пропорциональна сдви.гу фазы суммарного поля относительнотока возбудителя, поэтому формула(1) эквивалентна следующему выражению:15где Ь ф - фазовый параметр в двухчастотном поле;20 С и- фазовые углы на соответствующих частотах.Величину д измеряют современными техническими средствами,Значения постоянной времени опре 25 деляют по частотным характеристикамЬ А или дЦДля пояснения физических предпосылок способа рассмотрим результатымоделирования, выполненного с квадратной незаземпенной петлей при длине стороны петли 2 1 = 50 см и с моделями пластов из дюралюминия и свин.ца (фиг 1 и 2)Размеры пластов по просиранию(Р р) и (Р ад) изменяют от 2 до0168 , а мощйости (а) - оз 0,160до 0,004 1, Измерения фазового параметравертикальной компоненты магнитного поля в двухчастотном поле выполнены с аппаратурой, имеющей ценуделения счетчика фазового параметра0,01 , при изменении нижней рабочей0частоты в диапазоне 2 4-156 Гц. Погиорешность измерений составляет 0,05В результате моделирования установлено следующее.В использованном диапазоне частотформа аномалии фазового параметра(ц) не зависит от частоты для вертиокально залегающих пластов =90 ),50 так же как и тел с изомерным сечением (шар, цилиндр), и мало зависитот частоты для пологозалегающих пластов (830 ), где 9 - угол наклонапласта.55 Для пластов с перечисленными условиями залегания оптимальные частоты, на, которых наблюдается наибольшая аномалия (Ьд), связаны с прово123 О 3димостью и размерами тел следующимисоотношениями: о в 2 2 Чпри 9 =90 Е = -: ----- ,(4)ьр 0,9 в бшр г 2 2 фрл 2 5при Я с 30 Г = ------ (5)з 0,9 р,бЫгде д - удельная электропроводностьпластов;д - минимальный из размеровОд и Пддду(символы 1 иотносятся соответственно к вертикальному и горизонтальному пластам).Наиболее представительными дляпластов являются величины Г и Г:поскольку в формулу (5) входят значения ш и й,Дпя пластов с углами падения больше 30 и меньше 90 оптимальная часо о20тота Г , определенная в центре ано"мальной эоны, принимает промежуточ 8ные значения между Е и 1 и не моо ожет быть использована для оценки постоянной времени ь, Правильное определение частоты возможно по даннымизмерений на флангах аномалии по изложенному способу,На фиг.1 показаны зависимости параметра Ь д от пунктов наблюдения надпластами с разной проводимостью иразными условиями залегания. Приведенные зависимости оцифрованы значением частоты (Гц), на которой они по"лучены. Размеры пластов одинаковыРпдд, 0 =0,88 и ш =0,16 К), 35Результаты измерений (фиг.1 а) относятся к пласту иэ дюралюминия с величиной=20 мс (значение с определено при горизонтальном залеганиипласта). Наибольшая величина аномалии 4 ОУфиксируется при - = -0,8 на частоте2 =78 Гц, ц - абцисса, Если для опО флределения постоянной времениис"пользовать формулу (1), то полученное 45значение этой величины будет в 4-8лраз меньше. истинного значенияАналогичная картина наблюдаетсянад пластом из свинца (фиг,б), длякоторого с =5 мс, а величина Го нес колько больше 156 Гц, Более достоверные величиныполучают, если используют результаты измерений в области положительных экстремумов кривых ду, где значение фазового параметра на оптимальной частоте переходит через нуль. Эта область (фиг,1)включает пункт с координатой 3072У= 0,38, В этом пункте на оптимальной частоте, равной 78.,Гц, д =О,а на частоте 4,8 Гц величина ду имеет максимальное положительное значение д0, 22, Если принять, чтоГ 4,8, то полученное по формуле(1) значение постоянной времени;42 мс будет только в два раза отличаться от истинногог лТочное значение величин й иможно получить, используя результаты1измерений в интервале -0 8 ( - сФс,32. Здесь график дЦ на частоте9,7 Гц идет ниже графиков фазовогопараметра на всех других частотах,указывая на то, что частотные характеристики имеют экстремум именно начастоте 9,7 Гц. Используя эту осолбенность, получаем значение20,6 мс, совпадающие с истинным свполне допустимой погрешностью, ВУинтервале -0,8 сс -0,32 величина ьЧ на частоте 4,8 Гц изменяет"ся от 3,5 д до 0,5 дуф. Кроме этого указанный интервал располагаетсямежду пунктом с наибольшим отрицательным значением аномального поляУна частоте 4,8 Гц ( = -0,25) и9пунктами, где аномальное поле прибУлижается к нулю (-" ( -0,90),Частотные характеристики фазового7параметра в промежутке от - 0,257)до --0,90 изменяются следующим образом. В пунктах с координатами отУ У0,25 до 0,29 ремумнаходится на частоте 19 Гц; приУ- = -0 30 экстремум частотной харакФ теристики занимает положение между.1частотами 9 и 9,7 Гц; при - с -30 частота экстремума д не изменяется в зависимости от расположения пункта наблюдения и составляет 9,7 Гц. При использовании этой частоты можно получить значение постоянной времени, близкое к истинной ее величине,Аналогичные особенности в изменении фазового параметра наблюдаются и над моделью иэ свинца (фиг,1 б), В связи с меньшей проводимостью пластаПри измерениях по предлагаемомуспособу осуществляется следующая последовательность операций.На участке работ, где обнаруженааномалия повышенной электропровоцимости, раскладывается незаземленнаяпетля, питаемая двухчастотным током,так, чтобы аномальная зона располагалась в центре петли,По профилю, проходящему через середину аномальной зоны, осуществляются измерения фазового параметра вдвухчастотном поле с помощью автономной рамки и фазометра на нижней рабо 50 3 12330оптимальная частота для этой моделиблизка к 15 б Гц. Переход ь черезнуль на этой частоте происходит вУпункте с координатой - =0 21 а макФ У5симальное положительное значение 5 фв этом пункте наблюдается на частоте39 Гц и составляет 1,2 . Частота экстремумов частотных характеристик,3обеспечивающая правильное определе- Оние значения= 5 мс, может бытьнайдена по положению восходящих ветУвей графиков ц в интервале -0,8-(-0,4 (Е = 39 Гц). В этом интервале 5величина 1 на частоте 39 Гц изменяется от Ьц до 0,3 ь( , На модели+из свинца, так же как и модели изФдюралюминия, начиная с некоторогопункта наблюдений (в данном случае 20Упри - 4 -0,36), частота экстремумаЬЦ (39 Гц) не зависит от расположения пункта наблюдения, а ее использование дает правильное значение пос 25тоянной времени,Результаты экспериментальных исследований показывают, что наиболееинформативными являются частотные характеристики Ь, полученные не в З 0центре аномальной эоны, а на ееФланге, на участке профиля, где значения, Фазового параметра изменяютсяот д до 0,3 Щ. Интервал профиля синформативными частотными характеристиками фазового параметра располагается между пунктом с наибольшимотрицательным значением аномальногополя и пунктами, где аномальное полеприближается к нулю. Характернымпризнаком информативных частотных характеристик является независимостьчастоты экстремума от расположенияпункта наблюдения. 72 ачей частоте, значения которой в каждом районеизвестны по опыту предшествующих работ.Определяют пункт на профиле, гдефазовый параметр на нижней рабочейчастоте переходит через нуль, и вэтом пункте (принимаем его за исходный) осуществляют многочастотныеизмерения фазового параметра,По частотной характеристике, имею.щей, как правило, колоколообразнуюформу, определяют частоту Г наибольшего положительного значения аноМмального поля Фазового параметра,На частоте Г выполняют измерения фазового параметра последователь.но в пунктах профиля, начиная от исходного пункта до пункта с наибольшим отрицательным значением аномального поля фазового параметра.Переместившись в том же направлении до следующего пункта, проводятв нем многочастотные измерения и оптределяют частоту экстремума Г пара(метра у, т.е. частоту, при которойзначения фазового параметра макси"мальны по величине в данном пункте,Осуществляют операции, аналогичные предыдущей операции,на следующих пуиктах профиля и определяют частоты экстремумов 2, Еду э 9эК до тех пор,з пока достигнут равенства Г =29По формуле (1) определяют постоянную времени локального проводящегообъекта3- ел 2,фВ качестве примера конкретного выполнения способа рассмотрим результаты измерений на модели пласта с из" вестной величиной постоянной времени ь = 20 мс, Рабочая нижняя частота для этого пласта находится в пределах 39-78 Гц, На фиг.2 а приведена за висимость значений Фазового параметра в двухчастотном поле от пунктов наблюдения, полученная в поле незаземленной петли на частоте 39 Гц, из которой следует, что величина Фазового параметра равна нулю в пункте с координатой У0,28, В этом пункте, принятом за исходный проведены многочастотные измерения ипо частотной характеристике (фиг,2 б, кривая 1) определена частота Х(=4,8 Гц, на которой наблюдается наиболее положительное7 1О значение аномального поля дд =0,95 На частоте 4,8 Гц последовательно выполнены измерения в пунктах профиля, начиная от исходного пунктаУ( =0,28) до пунктов с координатамиУравными -0,083 и -0,17. Они показали, что наибольшее отрицательное значение аномального поля на частотеУ4,8 Гц наблюдается при0,083Ф д(ц =-1,8 ). Начиная с пункта, имеюУщего координату - = -0,17, и далее в пунктах с координатами=0,25; -0,33 и -0,42 выполнены повторные многочастотные измерения (фиг,26, кривые 2-5 соответственно), УстаУновлено, что при - =0,17 частотаФэкстремума находится в промежуткемежду частотами 19 и 39 Гц, т.е.1 - 29 Гц (кривая 2). В последующих пунктах (кривые 3-5) частоты экстремумов не изменяются, так что Е =Г =Е =9,7 Гц. Значение этой частоты использовано для опре- . деления постоянной времени, -- = 21 мс.ЧГ 9,7Ошибка в определении истинного значениясоставляет 5 Ж.Реализация способа может быть осуществлена с помощью известных тех" нических средств,Рассмотрим частотную характеристику ЬЦ, измеренную по известному способу (фиг,26, кривая 6). Эта характеристика получена в центре аномальной зоны, выявленной на нижней рабочей частоте в пункте с координа 7той - =0 04. Как видно иэ приведене=ных данных, экстремум частотной характеристики наблюдается на частоте 233072 8Г =39 Гц,Величина постоянной вреомени с =5 мс, что в четыре разаменьше его истинной величины.Таким образом, предлагаемый способ существенно повышает точностьопределения постоянной времени, используемой при оценке размеров и проводимости рудных залежей, создающихзнакопеременные аномалии ЬЦ , 10Формула изобретения Способ геоэлектроразведки, основанный на возбуждении переменного маг 15 нитного поля незаэемленной петлей,измерении фазового параметра в двухчастотном поле в пунктах по профилюна нижней частоте, выделении аномальных его значений по профилю и по" 20 следующих измерениях фазового параметра на заданных частотах в пунктахс аномальными значениями фазового параметра на нижней рабочей частоте,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 25 с целью повышения точности определения постоянной времени локальных проводящих объектов и производительнос"ти труда, измерения фазового параметра на заданных.частотах проводятв исходном пункте, в котором значениефазового параметра на нижней частотеравно нулю, определяют частоту наибольшего положительного значения ано"мального поля, после чего на этой частоте выполняют измерения фазового 35параметра последовательно в пунктахпрофиля, начиная от исходного пункта,до пункта с наибольшим отрицательнымзначением аномального поля, затемпроводят повторные измерения на заданных частотах в последующих пунктах профиля в том же направле 1нии до тех пор, пока частота экстре"мума фазового параметра не перестанет зависеть от расположения пунктанаблюдения, и по значению этой частоты определяют постоянную временилокального объекта.-о а агФлма ЛФу/афщ 1 у/8 фа Составитель Л,Воскобойников Техред О.Гортвай Коррек Редак Самборс И,Дерба Подписно Заказ 3786 ВТираж 728 НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/ 4 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Уж