Способ геоэлектроразведки

Способ геоэлектроразведки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области низкочастотной индуктивной геоэлектроразведки и может быть использовано для определения постоянной времени локальных проводящих объектов, создаю1 (их знакопеременные аномалии вторичного поля. Цель изобретения - повышение точности определения постоянной времени локальных проводящих объектов, создающих знакопеременные аномалии, и повышение производительности работ. Способ основан на возбуждении переменного магнитного поля незаземленной петлей, измерении фазового параметра в двухчастотном поле JB пунктах по профилю на нижней частоте , выделении аномальных его значений по профилю и последующих измерениях фазового параметра на заданных частотах в пунктах с аномальными значениями фазового параметра на нижней рабочей частоте. Измерения фазового параметра на заданных частотах проводят в исходном пункте, в котором значение фазового параметра на нижней частоте равно нулю, определяют частоту наибольшего, положительного значения аномального поля, после чего на этой частоте выполняют измерения фазового параметра последовательно в пунктах профиля, начиная от исходного пункта до пункта с наибольшим отрицательным значением аномального поля, затем проводят повторные измерения на заданных частотах в последующих пунктах профиля в том же направлении до тех пор, пока частота экстремума фазового параметра не перестанет зависеть от расположения пункта наблюдения, и по значению этой частоты определяют постоянную времени локального объекта. 2 ил. (Л ю со со о Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1511 4 0 01 Ч 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ- КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / у

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-./

Ф,/ (21) 3687328/24-25 .(22) 05.01.84 (46) 23.05.86. Бюл. 1i1i 19 (71) Казахский филиал Всесоюзного научно-исследовательскогО института разведочной геофизики Научно-производственного объединения "Рудгеофи" вика" и Завод "Казгеофизприбор" (72) В.И,Лемец, В.А,Мариненко, Г.В.Орлов и В.Ф.Сарбаш (53) 550,837(088,8) (56) Якубовский Ю.В. Индуктивный метод электроразведки. — М.:Госгеолтехиздат, 1963, с.85-92, 117, 126 и 127, Куликов А.В., Шемякин Е.А, Электроразведка фазовым методом вызванной поляризации.-М.: Недра,:1978, с.144 и 145.

Светов Б ° С. Теория, методика и интерпретация материалов низкочастотной электроразведки, — И.:Недра, 1973, с.96, 171, 185, 188, 189, 196 и 199, (54) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ (57) Изобретение относится к области низкочастотной индуктивной геоэлектроразведки и может быть использовано для определения постоянной времени локальных проводящих объектов, создающих знакопеременные аномалии вторичного поля. Цель изобретения— повышение точности определения постоянной времени локальных проводящих

„„SU„„1233072 А1 объектов, создающих знакопеременные аномалии, и повьппение производительности работ, Способ основан на возбуждении переменного магнитного поля незаземленной петлей, измерении фазового параметра в двухчастотном поле

is пунктах по профилю на нижней частоте, выделении аномальных его значений по профилю и последующих измерениях фазового параметра на заданных частотах в пунктах с аномальными значениями фазового параметра на нижней рабочей частоте. Измерения фазового параметра на заданных частотах проводят в исходном пункте, .в котором значение фазового параметра на нижней частоте равно нулю, определяют частоту наибольшего, положительного значения аномального поля, после чего на этой частоте выполняют измерения фазового параметра последовательно в пунктах профиля, начиная от исходного пункта до пункта с наибольшим отрицательным значением аномального поля, затем проводят повторные измерения на заданных частотах в последующих пунктах профиля в том же направлении до тех пор, пока частота экстремума фазового параметра не перестанет зависеть от расположения пункта наблюдения, и по значению этой частоты определяют постоянную времени локального объекта.

2 ил, 1 123

Изобретение относится к низкочастотной индуктивной геоэлектроразведке и может быть использовано для оп- ределения постоянной времени локальных проводящих объектов, создающих энакопеременные аномалии вторичного поля.

Цель изобретения — повышение точности определения постоянной времени

I локальных проводящих объектов, создающих знакопеременные аномалии, и производительности работ, На фиг.1 приведены моделирования на физической модели в виде наклонного прямоугольника; на, фиг.2 — результаты измерений на модели пласта с 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, а затем проводят многочастотные измерения в центре аномальных эон. К оптимальной относят ту частоту fa, на которой аномалия над искомыми объектами имеет наибольшую величину.

По данным многочастотных измерений строят частотные характеристики наблюдаемых величин, по которым опо 1 ределяют параметр Ф = - — — — объекРо Я тов, где p, — магнитная постоянная; б — удельная электропроводность; (} — геометрический размер объекта, выражаемый в квадратных метрах, 111о 0

Постоянную времени р2 локального проводящего объекта определяют по выражению

1 (» °

Il 06

Параметры о и . о1тределяют по частотным характеристикам .фазы суммарного поля, измеряемым на каждом пункте профиля на всем частотном диапазоне аппаратуры. Для этой цели на частотной характеристике определяют частоту экстремума фазы (f ) и вычисляют искомые величины по формулам г.о л

0(, = и ((1)

2 2 fр

При измерении магнитных полей можно измерить различные параметры, в том числе и амплитудный параметр 6 А в двухчастотном поле:

3072 д л = -- т н -z н (2)

1 2 где f,< и f — соответственно нижняя и верхняя рабо- .

5 чие частоты; т Н и I Н вЂ” мнимые части суммарfi "f2 ного магнитного поля на частотах ft и Е

На низких частотах мнимая часть суммарного поля пропорциональна сдвигу фазы суммарного поля относительно тока возбудителя, поэтому формула (1) эквивалентна следующему выражению:

15 аУ= f- У, - f,, (3)

1 где h ф — фазовый параметр в двухчастотном поле;

20 и — фазовые углы на соответствующих частотах.

Величину d g измеряют современными техническими средствами.

Значения постоянной времени опре25 деляют по частотным характеристикам

Ь А или Ц

Для пояснения физических предпосылок способа рассмотрим результаты моделирования, выполненноro с квадратной незаземпенной петлей при длине стороны петли 2 E = 50 см и с моделями пластов из дюралюминия и свин ца (фиг,1 и 2), Размеры пластов по прос иранию (Р „р) и (D „> ) изменяют от 2 до

0,,168, а мощйости (m) — оъ 0,168 до 0,004 3.,Измерения фазового параметра ф вертикальной компоненты магнитного поля в двухчастотном поле выполнены с аппаратурой, имеющей цену деления счетчика фазового параметра

0,01, при изменении нижней рабочей

О частоты в диапазоне 2 4-156 Гц. Поги р решность измерений составляет 0,05

В результате моделирования установлено следующее.

В использованном диапазоне частот форма аномалии фазового параметра (hq) не зависит от частоты для вертио кально залегающих пластов (0=90 ), 50 так же как и тел с изомерным сечением (шар, цилиндр), и мало зависит от частоты для пологозалегающих плас» тов (8 < 30 ), где 9 — угол наклона пласта.

55 Для пластов с перечисленными условиями залегания оптимальные частоты, на которых наблюдается наибольшая аномалия (Ьд), связаны с прово123!

3 димостью и размерами тел следующими соотношениями: о B 2 2lt ю при 8 =90 f = „- = — — — ---)(4) о ", 0,9 воám о г 2 2 ,ъ 2 5 при g <30 f = — — p(5) г 0,9 р dmd где d — удельная электропроводность пластов;

d — - минимальный из размеров аоод ф (символы о и g относятся соответственно к вертикальному и горизонтальному пластам). Наиболее представительными для пластов являются величины f "и Г

:поскольку в формулу (5) входят значения m u d.

Дпя пластов с углами падения больше 30 и меньше 90 оптимальная часо о

20 тота f определенная в центре аномальной эоны, принимает промежуточг 8 ные значения между f u f и не моо о жет быть использована для оценки постоянной времени ьг, Правильное определение частоты возможно по данным

° измерений на флангах аномалии по изложенному способу.

На фиг.1 показаны зависимости параметра д д от пунктов наблюдения над пластами с разной проводимостью и разными условиями залегания. Приведенные зависимости оцифрованы значением частоты (Гц), на которой они получены. Размеры пластов одинаковы (D „д D „=0,8 Р и m =0,163) . З5

Результаты измерений (фиг. 1a) относятся к пласту иэ дюралюминия с величиной г =20 мс (значение с„ определено при горизонтальном залегании пласта). Наибольшая величина аномалии40

Y фиксируется при — = -0,8 на частоте

f =78 Гц, ц — абцисса. Если для оп0 л ределения постоянной времени ис" пользовать формулу (1), то полученное 45 значение этой величины будет в 4-8

l л раз меньше. истинного значения г

Аналогичная картина наблюдается над пластом из свинца (фиг.!б), для которого с„ =5 мс, а величина fa нес-50 колько больше 156 Гц. Более достоверные величины „ получают, если используют результаты измерений в области положительных экстремумов кривых ду, где значение фазового пара- 55 метра на оптимальной частоте переходит через нуль. Эта область (фиг,1) включает пункт с координатой

3072 4

= 0,38, В этом пункте на оптимальной частоте, равной 78..Гц, ду =О, а на частоте 4,8 Гц величина дскб имеет максимальное положительное значение д 0, 22, Если принять, что

Ко 4,8, то полученное по формуле (1) значение постоянной времени с

42 мс будет только в два раза отличаться от истинного.

r,г

Точное значение величин и и можно получить, используя результаты

Y измерений в интервале -0 8 с — с

У с-0,32. Здесь график д< на частоте

9,7 Гц идет ниже графиков фазового параметра на всех других частотах, указывая на то, что частотные характеристики имеют экстремум именно на частоте 9,7 Гц. Используя эту осол бенность, получаем значение

20,6 мс, совпадающие с истинным с вполне допустимой погрешностью. В

Y интервале -0,8 с с -0,32 величи на дч на частоте 4,8 Гц изменяет" ся от 3,5 ay+ до 0,5 ду . Кроме этого указанный интервал располагается между пунктом с наибольшим отрицательным значением аномального поля

Y на частоте 4,8 Гц (-- =. -0,25) и

Ч пунктами, где аномальное поле прибY лижается к нулю (-" с -0,90), Частотные характеристики фазового

Y параметра в промежутке от — 0,25

Y до — -0,90 изменяются следующим об. разом. В пунктах с координатами от

Y Y

0,25 до - = -0,29 экстремум находится на частоте 19 Гц; при

Y — = -0 30 экстремум частотной харак(t теристики занимает положение между

Y частотами 19 и 9,7 Гц; при « с -30 частота экстремума hq 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,1б), В связи с меньшей проводимостью пласта

При измерениях по предлагаемому способу осуществляется следующая последовательность операций.

На участке работ, где обнаружена аномалия повышенной электропровоцимости, раскладывается незаземленная петля, питаемая двухчастотным током, так, чтобы аномальная зона располагалась в центре петли, По профилю, проходящему через середину аномальной зоны, осуществляются измерения фазового параметра в двухчастотном поле с помощью автономной рамки и фазометра на нижней рабо50

5 12330 оптимальная частота для этой модели близка к 156 Гц. Переход через нуль на этой частоте происходит в

Y пункте с координатой.— =0 21 а макФ У

5 симальное положительное значение ц в этом пункте наблюдается на частоте

39 Гц и составляет 1,2 . Частота эксО тремумов частотных характеристик, Э обеспечивающая правильное определе- 10 ние значения c = 5 мс, может быть найдена по положению восходящих ветY вей графиков 11ц в интервале -0,8<- -0,4 (f = 39 Гц). В этом интервале 15 г величина 11ц на частоте 39 Гц изменяется от Ьц до 0,3 a g . На модели

+ 1 из свинца, так же как и модели из е дюралюминия, начиная с некоторого пункта наблюдений (в данном случае 20

Y при — 4 -О, 36), частота экстремума

ЬЦ (39 Гц) не зависит от расположения пункта наблюдения, а ее использование дает правильное значение пос 25 тоянной времени.

Результаты экспериментальных исследований показывают, что наиболее информативными являются частотные ха. рактеристики Qg полученные не B 30 центре аномальной эоны, а на ее фланге, на участке профиля, где значения, фазового параметра изменяются от д до 0,3 Щ . Интервал профиля с информативными частотными характерис. 35 тиками фазового параметра располагается между пунктом с наибольшим отрицательным значением аномального поля и пунктами, где аномальное поле приближается к нулю. Характерным признаком информативных частотных характеристик является независимость частоты экстремума от расположения . пункта наблюдения.

72 а чей частоте, значения которой в каждом районе известны по опыту предшествующих работ.

Определяют пункт на профиле, где фазовый параметр на нижней рабочей частоте переходит через нуль, и в этом пункте (принимаем его за исходный) осуществляют многочастотные измерения фазового параметра, По частотной характеристике, имеющей, как правило, колоколообразную форму, определяют частоту f наибольшего положительного значения ано1 мального поля фазового параметра, На частоте Е +1 выполняют измерения фазового параметра последовательно 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, проводят в нем многочастотные измерения и опэ ределяют частоту экстремума f napa( метра A(p, т.е. частоту, при которой значения фазового параметра макси" мальны по величине в данном пункте, Осуществляют операции, аналогичные предыдущей операции,на следующих пуиктах профиля и определяют частоты экстремумов f, f,, f „„, 3 9 э

f „nap пока достигнут равенства f, =f „

По формуле (1) определяют постоян ную времени локального проводящего объекта а л2,f ю

В 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.2а 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

0,28. B sTox nyHKTe, npnmstToM sa исходный,, проведены многочастотные измерения и по частотной характеристике (фиг,2б, кривая 1) определена частота f.(=4,8 Гц, на которой наблюдается наиболее положительное

7 1

0 значение аномального поля дц =0,95

На частоте 4,8 Гц последовательно выполнены измерения в пунктах профиля, начиная от исходного пункта Y (- =0,28) до пунктов с координатами

Y равными 0,083 и -0,17. Они показали, что наибольшее отрицательное значение аномального поля на частоте

4,8 Гц наблюдается при 0,083 (- д (gq =-1,8 ). Начиная с пункта, имеюY щего 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). УстаУ новлено, что при - =0,17 частота

f экстремума находится в промежутке между частотами 19 и 39 Гц, т.е.

1 29 Гц (кривая 2). В последующих пунктах (кривые 3-5) частоты экстпамчмов не изменяются. так что

=9,7 Гц, Значение этой частоты использовано для опре- . деления постоянной времени — 21 мс.

ЧГ 9,7

Ошибка в определении истинного значения составляет 5Х.

Реализация способа может быть осуществлена с помощью известных технических средств, Рассмотрим частотную характеристику bg измеренную по известному способу (фиг,26, кривая 6). Эта характеристика получена в центре аномальной зоны, выявленной на нижней рабочей частоте в пункте с координаY той — =0 04. Как видно иэ приведене= ных данных, экстремум частотной характеристики наблюдается на частоте

23307? 8

f =39 Гц. Величина постоянной вре0 мени с =5 мс, что в четыре раза меньше его истинной величины.

Таким образом, предлагаемый способ существенно повышает точность определения постоянной времени, используемой при оценке размеров и проводимости рудных залежей, создающих знакопеременные аномалии dg, l0

Формула изобретения

Способ геоэлектроразведки, основанный на возбуждении переменного маг.

15 нитного поля незаэемленной петлей, измерении фазового параметра в двухчастотном поле в пунктах по профилю на нижней частоте, выделении аномальных его значений по профилю и по20 следующих измерениях фазового параметра на заданных частотах в пунктах с аномальными значениями фазового параметра на нижней рабочей частоте, отличающийся тем, что, 25 с целью повышения точности определения постоянной времени локальных проводящих объектов и производительности труда, измерения фазового параметра на заданных частотах проводят в исходном пункте, в котором значение фазового параметра на нижней частоте равно нулю, определяют .частоту наибольшего положительного значения ано",. мального поля, после чего на этой частоте выполняют измерения фазового

35 параметра последовательно в пунктах профиля, начиная от исходного пункта, до пункта с наибольшим отрицательным значением аномального поля, затем проводят повторные измерения на за40 данных частотах в последующих пунктах профиля-в том же направлеI нии до тех пор, пока частота экстремума фазового параметра не перестанет зависеть от расположения пункта наблюдения, и по значению этой частоты определяют постоянную времени локального объекта.

1233072

1233072

-%0

-Фб

-ю о ая

Ю/1 л. et<

g,Ô

fg/g эффи

fg/f Ô ВАЯЯ (ф ® 43 ф-епр фЧ 1ЮЦ

Составитель Л,Воскобойников

Техред О.Гортвай Корректор М.Самборская

Редактор И,Дербак

Подписное

Заказ 3786 Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная, 4