Способ геоэлектроразведки

сОюэ сОВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 704120 А 5)5 (3 01 Ч 3/ ННЫЙ КОМИТЕТ ЯМ И ОТКРЫТИЯ ГОСУДАРСТВЕ ПО ИЗОБРЕТЕ ПРИ ГКНТ ССС ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВ КОМУ С ТЕЛЬСТВУ(71) Институт геофизики и инженерной сейсмологии АН АрмССР(56) Авторское свидетельство СССР М 1350640, кл. 6 01 Ф 3/0, 1985.Комаров В.А, Электроразведка методом вызванной поляризации. Л.: Недра, 1980, с.215-224.(54) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ (57) Изобретение относится к геофизическим методам исследований геологической среды, а именно к геоэлектрораэведке методами вызванной поляризации и блуждаюИзобретение относится к геофизическим методам исследований геологической среды, а именно к геоэлектроразведке мето. дами внезапной поляризации (ВП) и блуждаЮщих токов (БТ) при проведении площадных съемок с целью поисков и разведки полезных ископаемых, инженерно-геофизических изысканиях.Известен способ геозлектроразведки методом БТ при проведении профильных наблюдений, в котором измеряют электрические параметры поля блуждающих токов в двух базисных и полевом пунктах, расположенных на профиле наблюдений, одновременно шестью приемными линиями эа два промежутка времени и по ним определяют характер изменения удельного электрического сопротивления вдоль исследуемого разреза. Недостатком этого способа щих токов при проведении площадных сьемок с целью поисков и разведки полезных ископаемых, инженерно-геофизических изысканиях. Целью изобретения является повышение помехоэащищенности измерений путем одновременного измерения в аждом полевом и по меньшей мере в трех не лежащих на одной прямой базисных пунктах наблюдений параметров первичного и вторичного электрических полей и поля блуждающих токов двумя взаимно перпендикулярными приемными линиями на основе использования линейной интерполяции поля между базисными пунктами и повыщенной точности накопленных значений первичного и вторичною полей в базисных пунктах. 1 ил., 1 табл. является низкая информативность измерений, поскольку проиэводитс изучение геологической среды только по удельному электрическому сопротивлению. и низкая производительность измерений при проведении площадных измерений методом БТ.Наиболее близким к предлагаемому является способ, которым возбуждают в земле электромагнитное поле импульсами постоянного тока; измеряют первичное и вторичное электрические поля двумя взаимно перпендикулярными приемными линиями в каждом пункте наблюдений и по ним определяют параметры удельного электрического сопротивления и поляриэуемостиисследуемой среды,Недостатком этого способа является низкая помехозащищенность измерений, когда электрические помехи становятся со 1704120(12где Ь ЕБтп и Ь ЕБтп - определяемые в результате линейного интерполирования нормир:аннье величины х- и у-составляющих приращений напряженности поля БТ в полевом пункте по результатам измерений х- и у-состав;яющих того я;е поля на базисных пунктах Л ЕБтБ, и Л ЕБТБу, Л ЕБТБ 2 и Л ЕБТБу, Л ЕБТБ и Л ЕБтБ;- - х- и у-составляющие прзращения нггряженности поля измеримы или превышают регистрируемыеполезные сигналы.Цель изобретения - повышение помехозащищенности измерений,На чертеже показана схема установки 5для осуществления предлагаемого способа.На схеме показаны базисные пунктынаблюдений 1-3, а также полевой пункт 4наблюдений и профили 5.наблюдений. Взависимости от конкретной решаемой гео Ологической задачи выбирают оптимальныйпланшет съемки. определяют необходимуюрасстановку питающих электродов и размеры приемных линий, Месторасположениебазисных пунктов выбирают в нормальном 15поле как в пределах планшета съемки, так иза его пределами. Сначала выполняют режимные наблюдения поля блуждающих токов. Для этого в базисных и полезных(обычно выбранных в двух, трех пунктах 20планшета сьемки, где возможны максимальные отклонения нормального поляблуждающих токов) устанавливают приемные неполяризующиеся электроды двухвзаимно перпендикулярных приемных линий (причем в каждом пункте одна из приемных линий ориентирована вдольпрофилей и дает х-составляющие, а другаяперпендикулярная (им, -у-составляющиеполя БТ) с целью излучения характера поля 30БТ на исследуемой территории,Интерпретацию полевого материала пометоду БТ выполняют путем вычисления величины параметров электрического поля БТв полевом пункте по результатам измерений этих же параметров в трех не лежащихна одной прямой базисных пунктах, которые опоеделяются изаравненийгде , у, /уЛ ЕБт) и Л приращения на го поля БТ, иэм приемными ли уу - компоненты тензора ф ЕБту - х- и у-составляощие пряженности электрическоеренные на полевом пункте ниями П и Пусоответствен 1) и (2) в выражениях (3) тветствующие величины, вом и втором промежутках Индексами обозначены с полученные в и време БТ, измеренные в базисных пункта, соответственно;хи у, х 2 и уг, хз и уз, х и у - координаты базисных и полевого пунктов соответственно;р, рг,рз - величины удельного электрического сопротивления в базисных пунктах соответственно. которые определяются по предварительным (априорным) исследованиям.Вводят следующие обозначения: з бтбк з Ьбтбх зз ЬГбтбхб дЕ Ь бтбхх ЬЕбтбхб Ьтбтбхз тт бтбЧ, З ЬЕбтбб, ЬЗ ЬЬХтбттдс (2) т ьб бтбхз Ьтбтбб 3 ЬтбтббзВ результате режимныхнаблюденил из уравнений (1) получают нормированные величины х- и у-составляющих приращений напряженности поля БТ в полевом пункте и коэффициенты о из соотношения (2) в различные промежутки времени. Из й полученных различных промежутков времени режимных наблюдений поля БТ можно получить до М(М)/2 пар промежутков време. ни с отличными один от другого величинами коэффициента о. характеризующими нестационарность поля БТ. Поскольку на поверхности проводящего полупространства по результатам измерений эа два различных промежутка времени геоэлектрическая среда по удельному электрическому сопротивлению в полевом пункте наблюдений характеризуется двумерным тензором второго ранга. его компоненты определяются гала фсрмулам ЕИмея тензор ф вычисляют его главные(4 и их направления относительно оси хчф-огсз- -ч -")хЧ-Чх хх ЧЧ(5) где и -Оили 1.Затем о ля т величины параметРов Ф фл Рмакс финн - среднегеометрическое значение ф характеризующее электро- проводимость среды в полевом пункте наблюдений, и фхвкс/фин - отношение главных значений тензора ф характеризующее анизотропность по электропроводности в данном пункте.Таким образом, в результате режимных наблюдений получают до й(й)/2 значений соответствующего интерпретируемого параметра методом БТ (фаакс финн, фп. Факс/9 кин и т,д.), по которым определяют относительную погрешность наблюдений для каждой 1-й пары промежутков времени,по формуле- 10 Фичина соответств ого параметра пол аботке результат ромежутков врем ющего интерБТ, полученнаблюденийи гдето-в прети руе ная при о 1-й парой 1ф - - , ф - среднеарифметическаяивеличина этого же параметра, определенная из и его значений,Если величина Р для 1-й пары промежутков времени не превышает допустимую погрешность полевых работ методом БТ, то коэффициенты о для этих двух промежутков времени удовлетворяют критерию линейности изменения приращений напряженности поля блуждающих токов на исследуемом планшетесьемки. Проводя укаэанным образом обработку результатов режимных наблюдений, определяют те диапазоны изменений значений коэффициентов о, при которых соблюдается условие линейности поля БТ. В противном случае, если не удается обнаружить такие диапазоны изменений коэффициентов ц, или же промежутки времени, при которых наблюдаются необходимые (требуемые) значения коэффициентов ц, редки и непродолжительны (что может резко отразиться на производительности работ), следует уменьшить расстояние между базисными пунктами и повторно провести приведенные операции по установлению месторасположения базисных линий.Установив рабочие диапазоны измене ний коэффициентов о для исследуемогопланшета съемки при выбранных базисных пунктах, предварительно определяют параметры вторичного электрического поля в базисных пунктах путем многократного 10 возбуждения в среде электрического поля,пропуская через питающую линию импульсы тока в том же временном режиме, который предусматривается при проведении профильных исследований всего планшета 15 съемки, и тем самым получают высококачественный накопленный сигнал вторичного поля в базисных пунктах.Профильные (рядовые) измерения поляБТ и суммарного электрического поля (пер вичного. вторичного и поля блуждающих токов) проводят по всему планшету съемки одновременно всеми каналами измерительной аппаратуры. При этом сперва выполняют регистрацию параметров поля БТ в 25 течение определенного промежутка времени, достаточного для выйолнения исследований методом БТ. Затем возбуждают в земле электромагнитное поле. пропуская через питающую линию импульс постоянно го тока, и измеряют параметры суммарногоэлектрического поля всеми приемными линиями как в процессе пропускания тока, так и после его выключения.При интерпретации результатов проф ильных измерений поля БТ определяют промежутки времени, при которых коэффициенты о принимают значения. входящие в разочие диапазоны, затем из уравнений (1) получают интерполированные величины к х и у-составляющих приращений напряженности поля блуждающих токов в данном полевом пункте, с использованием которых определяют компоненты тензора по формуле (3) и вычисляют величины интерпретиру емых параметров факс, ф ин, фЬ и дрПриращения напряженности поля ВП вполевом пункте эа требуемый промежуток времени ЛТ при пропускании импульса тока или после его выключения, определяют по 50 выражениямЛ ЕВПлх = Л Елх Ь ЕБТлх,Л Е ВПпу = Ь Елу - Ь ЕБтлу. (б)гдЕ Ь ЕВПлх и Ь ЕВПлу - х- и у-СОСтавляЮщиЕ приращения напряженности вторичного 55 электрического поля в полевом пункте;Л Елх и Ь Елу - х- и у-составляющиеприращения напряженности суммарного электрического поля, измеренные в полевом пункте наблюдений.Л ЕБТБх 1 = Л ЕБх 1 - Ь ЕВПх 1,Л ЕБТБу 1 = Л ЕБу 1 - Л ЕВПБу 1:Л ЕБТБх = Л ЕБх 2 - Ь ЕВПБх 2.Л ЕБТБу 2 = Л ЕБу 2 Ь -ВПБу 2Ь ЕБТБхз = Л ЕБхз - Л ЕВПБхз,Л ЕБТБуз . Л ЕБуз - Л ЕВПБуз,ГдЕ Л ЕБх 1 И Л ЕБу 1, Л ЕБх И Л ЕБу 2, Л ЕБхз И Л ЕБуз - х- и у-составляющие приращения напряженности суммарного поля за промежуток времени Л Т, измеренные на базисных пунктах соответственно;Л Еггб ; )Л ЕВПг:;2 Л ЕВ" Бх 2 и Л ЕВПБу 2 Л Е;:,з - "- )-составляющие пр) ра е;:", иапрякен ности поля ВП нд соОтеет- е 1 шик бззис 1 ых;иниях, которые сэре-сгс ы г э гезльтатг )гререгр;тельлых из;:з,:.ийпри мчсгстном еозбж(8) 25,, и: х т. гичэ "ТСЯ ОТИитЕНС; . -.-:ТИ П",.и ПРОФИ.)ЬНЫХ Чаблсдени:, зт, з:. ения приеодлт к единой45и-,е;,я вели аны напряжен;От" поля ВПпои предеаритель- НЬ Х 1 ЗЛ;ЕГ . Я ( З ЕЕ., 1 "У ОТНСШЕЧИЯН З,: "-" , ЛГ П;.Пес",ИПЬЧЫХ Нд 0блюде" " -.; иен-тл лги предеарительнь х зл)- Ичте ) - ,":-;еци О измеречли методомРП Ппо,;З.=од- -,тЕм Ог)рздЕЯЕния пара- Л.: - ,СЕ ",Е .)=. ССЯ УпЕ 1.ЧОГС ССПРОтИВЛЕ- ния рг, -) - -.=.,теризующих первичное гопе; - , р" . ". ке к, щейс поляриэуелс з про ле,;тск времени Л Т, ЛРтх, Л 7)-:;.,) ;.:з;,1;: етсич)се поле в полевом и " .тс );,.и оделий, по формулам ПОСлСЛЬКу НаПряжЕННОСтЬ СуММарНрГО электрического поля Е существенно больше, чем приращение напряженности поля бЛуждаЮщнх 1 СКОЕ Л ЕБТ, КСтОрОЕ, В СВОЮ очередь, соизмеримо с величиной прираще ния напряженности вторичного поля Ь ЕВп. тс вторичным полем, сопутствующим блуждаю(, и тока;л, можно пренебречь.Прращения лапряженности поля БТ промежуток времени ЬТ представленные в 1 О выра,кениях (6), определяются по формуламЬ ЕБТпх = фх Ь Е БТпх + фху Л ЕБТпу, Ь ЕБТпу = фх ЛЕБТпх + фуу Ь ГБТпу Р) Приведенные в формула 7) нормированные величины х- и у-составляющих при ращения напряженности поля БТ в полевом пункте эа промежуток ЛТ получают из уравнений (1), пои этом х- и у-составляющие напряженности поля БТ е базисных пунктах опредепя:т -о формулам 20 Епх)вх+Еп 1 п/1 М (0503 пх+3 пдЕ еппх -пхфдЕпЕГ05 М" " ")пхь дЕ". дЕе ., Е.д Г,Е,и Епх Епгде и и Еп - величины плотности тока инапряженности первичного поля в полевомпункте;а 1 и а 2 - углы между векторами напряженности первичного поля Гп и плотности1тока Оп) и векторами прирашения напряженНОСТИ ВтОрИЧНОГО ЛОЛЯ (Л Е Впп) И НаПряжЕНности первичного поля(Еп) в полевом пунктенаблюдений;Епх и Епу - х- и у-составляющие напряженности первичного поля в полевом пункте;)пх и)пу - х- и у-составляющие плотноститока в полевом пункте соответственно.Имея значения приращения напряженности поля ВП на полевых приемных линиях, вычисленных по выражениям(б) с учетомформул (7) и 8), получают необходимые зависимости, характеризующие исследуемуюгеоэлектрическую среду по поляризуемости- переходную характеристику ВП, приращения ка) у.,егся псляриэ,емссти при прспускании тока на спаде и т.д,В зависимости от решаемых задач строят карты изолиний для исследуемой территории или рафики зависимостей вдольи".(;Од . л ых пр. ф.илей различных параметрсее час сс. и, е методе БТ/акс фъин,атакжЕ )/ И Ра.,йп, Е МЕТОДЕ ВП - Л Л ЬУ), ИгГ Э) с ть,.Ь л к + Л 7 Т 1+ 1,случае когда колич. ство базисныхпучктсе превышает три, интерпретацию результатое измерений выполняют приведенной методикой с использованиемразличных трех не лежащих на одной прямой базисных пунктов с последующим осреднением получаемых параметров, чтопозволяет повысить точность исследований.В таблице приведены значения параметрое электрических полей (в условныхединицах) за четыре промежутка времени,наблюдаемые на всех восьми прием ых линиях, В 3-м столбце цифрами обозначеныследующие промежутки времения: (1) и 2) -долропускания импульса тока через питающуюлинию(до возбуждения электрическогополя), при которых производят измерения поля БТ,(3) - во время пропускания тока,(4) - после выключения импульса тока е питающей линии. Значения приращений напряженности поля БТ за эти промежутки времени представлены в 4-м столбце. До включения импульса постоянного тока путем измерения на всех приемных линиях за первые два промежутка времени определены компоненты тензора ф: фЪ - 0,775; фсу 0.016; ф(х - 0,016: ф(х - 0.051: фуу- - 0,616 (согласно выражениям (3) с использованием (1), по которым вычислены следующие величины; флакс 0,782; иьин = 0 609 по формулам (4), - 10.7 по выражению (5), а также флвкс 0,690 и 1 фчаксlфии = = 1,283. В 5-м и 6-м столбцах приведены величины плотности тока и напряженности первичного поля в полевом пункте наблюдений, полученные при пропускании тока через питающую линию, по которым получены параметры кажущегося сопротивления: Р = 44.6 Ом м и рр = - 0.6 Ом м (согласно первым двум выражениям (9), В 7-м столбце таблицы приведены значения приращений напряженности суммарного электрического поля. измеренные эа промежутки времени (3) и(4), а в 8-м столбце - приращения напряженности вторичного поля за эти же промежутки времени, Имея значения приращений напряженности поля ВП (8-й столбец) и напряженности первичного поля (6-й столбец) в исследуемом полевом пункте, по последним двум выражениям (9) вычисляются приращения кажущейся поляризуемости за промежутки времени (3) - Лук = 5,86 Ьтр= 0,16и (4) Л 7 ук = 5.23; Люр= 0,13;4. Технико-зкономическая эффективность применения предлагаемого способа заключается в увеличении помехозащищенности измерений, что позволяет изучать геозлектрическую среду методом вызванной поляризации при наличии меняющихся ео времени электрических помех. Благодаря использованию способа увеличивается эффективность электроразведочных методов при поискоразеедочных изысканиях в промышленно развитых районах, что способствует сокращечию объема проверочных буровых и горнопроходческих работ,5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 Формула изобретения Способ геоэлектроразведки. заключающийся в том, что возбуждают е земле электромагнитное поле импульсами постоянного тока и измеряют две взаимно перпендикулярные составляющие первичного и вторичного электрических полей в каждом полевом пункте наблюдений, по которым определяют параметры удельного электрического сопротивления и поляризуемости исследуемой среды, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что. с целью повышения помехозащищенности измерений, предварительно измеряют электрические параметры поля блуждающих токов одновременно по меньшей мере в трех не лежащих на одной прямой базисных и полевом пунктах, в каждом из которых устанавливают две взаимно перпендикулярные приемные линии, для каждого зарегистрированного импульса блуждающих токов определяют отношение компонент поля, измеренных е базисных пунктах, линейно- интерполированное значениеполя в полевом пункте и вычисляют компоненты тенэора ф связывающие наблюденные компоненты поля блуждающих токов вполевом пункте с интерполированными, исходя из точности площадной съемки выбирают интервал отклонения параметров фот их средних значений и соответствующий этому интервалу рабочий диапазон изменения отношения компонент блуждающих токов в базисных пунктах, многократно пропускают ток и измеряют с накоплением параметров первичного и вторичного полей в базисных пунктах. проводят наблюдение поля блуждающих токов в каждом рядоеом пункте площадной съемки, вычисля значения компонент тензора ф для этого пункта для импульсов из рабочего диапазона, а определение параметров кажущегося электрического сопротивления и ка:ущейся поляризуемости в каждом рядовом пункте площадной съемки проводят по разности наблюденных в этом пункте значений первичного и вторичного полей и значений поля блуждающих токов для этого пункта, вычисленных на основе определенных ранее компонент тензора ф для этого пункта и значений г 1 ервичного и вторичного полей в базисных пунктах,17041. Э 12 Юи/и ПриемныеЛИНИИ ДТ АЕ 1 Бх 39,7 13,7 35,3 12,3 2 Бу 1 42,1 3,7 10,4 3,1 37,0 11 7 32,0 10,7 Бу 2 39,0 4,7 6,0 3,7 5 Бх 3 405 17,3 30,8 15,6ф 6 Бу 3 38,1 1,11704120 Составитель Е.ЧирковТехред М,Моргентал Редактор А,Козориз Корректор М.Кучерявая оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 62 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5