Способ геоэлектроразведки

Способ геоэлектроразведки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1,805227. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) Дополнительное к авт. сеид-ву 9 627428 (22) Заявлено 010278 (21) 2575811/18-25 с прр соединением заявки ¹ (51)М. Кл з.

G 01 Ч 3/02

Государственный комитет

ССС P ло делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150 2,81 Бюллетень ¹ 6 (53) УДК 550.837 (088.8) Дата опубликования описания 170281 (72) Авторы изобретения

Ю. В. Аладинский, Л. 3. Бобровников Й. 71Г". По

В. В. Сушкевич и Н. Вв СуфЯвИЯ

ЙА".:.

Носковскнв ордена Грудовсго Красного, Ннамерн;;раук :, (геологоразведочный институт им. С. Орджсщикидзй; (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

Изобретение относится к технической физике и может быть применено при измерениях вызванной поляризации (ВП) в геоэлектроразведке.

По основному авт.св. В 627428 известен способ геоэлектроразведки для измерения ВП, заключающийся в том, что электромагнитное поле в

Земле возбуждают токами двух основных кратных н когерентных частот,принимают в точках измерения сигналы и измеряют разность времен запаздывания сигналов двух частот, по которой судят о поляризуемости среды (11 .

Данный способ является саьым эффективным и широко применяется при проведении электроразведочных работ, когда поле в Земле возбуждается заземленными источниками (электри- 20 ческий диполь, заземленный кабель) и параметр ВП определяется по измерениям электрического поля с помощью заземленных приемных линий (диполей).

Недостатком известного способа является невозможность его непосредственного использования параметра

ВП по измерениям магнитных полей.

Цель изобретения — определение параметра ВП по измерениям магнитных 30 полей, увеличение информационной способности и глубинности исследований.

Для достижения цели возбуждают электромагнитное поле в Земле токами двух дополнительных частот, соотношение которых равно соотношению основных частот, и измеряют разность (сумму) разностей времен запаздывания электромагнитных колебаний соответствующих пар частот, по которой судят о поляризации изучаемых геоэлектрических разрезов.

На фиг. 1 . изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, вариант. на фиг.2то же, другой вариант. устройство (фиг.1) содержит входные клеммы 1, два перестраиваемых избирательных усилителя 2 и 3 рабочих частот с переключателями 4 и 5 рабочих пар частот, два импульсных формирователя 6 и 7, форьырователь

8 временных интервалов, схему И 9, генератор 10 образцовых импульсов, счетчик 11 результата, блок 12 управления. Устройство, изображенное на фиг.2, содержит все указанные выше блоки, обозначенные теми же но-, мерами, а такие дополнительно ключи

805227

ЪЗ, делитель 14 частоты, ключи 15 и

16 на два положения.

Сущность способа заключается в следующем.

Вначале электромагнитное поле в

Земле возбуждается токами двух основных кратных и когерентных частот

<>1 и M2 n ®< c помощью заземленного источника и измеряется поле в ближней зоне.

Если представить возбуждающие пото .

10 ки в виде

1„«I ° sin td< и «!О ° sin и !йФ то выражение для принимаемых из Земли сигналвв в точке приема может быть представлено в виде !5

1лМ„ „„д,, +enj«, 20

Ц индл 1 Вп

= A ь1пю„ t +

ы„

И2-62.S n(nu Чинд2 1 вп1

=А Влп Л1,1 ннД2 " вп

30 где еп Ч инд H Р нд — соответственно фазовые углы, обусловленные поляризуемостью (ВП) и проводимостью (индукционные) среды, для сигналов двух З5 частот.

Время записывания сигналов 0 и U равно соответственно

1 2

MHA q 5n !инд 2 %en

+ +

1 >„ 2 Л43 ЛЫ„

Для получения разности времен запаздывания из сигналов U, и U2 форми- 45 руют последовательности импульсов, жестко связанные по фазе с исходными сигналами. Наиболее просто формируются импульсы в момент перехода синусоидальных через Нуль от отрицательных и положительным значениям или от положительных к отрицательным, или те и другие вместе. В этом случае разность времен запаздывания представляется как временной интервал между импульсом последовательности одной частоты и ближайшим по времени к нему импульсом последовательности другой частоты. Для увеличения точности может быть сформирована такая же последовательность ьс„ по моментам пе- d0 рехода через нуль сйгналов в другую сторону (от положительных к отрицательным ) . В этом случае импульсы а с„ будут следовать с удвоенной частотой, т.е. измеряемая величина будет в 2 раза больше. Величина разности времен запаздываниями „ равна п 1 нд " (в1 !Риндг Рвл

6t, =t„- .,— лс, Как показывают проведенные теоретические расче-ы, при измерениях магнитного поля выражения для фазовых углов Рияд, обусловленных проводимостью среды, имеют вид

М„„«К М+К,Ы1П ЧГ где К„, К2 — коэффициенты, зависящие от типа установки и расположения приемного датчика магнитного поля относительно питающей линии. Поэтому

= — -) — (! - — „, )-К2 1n Vn

Ч вп

Как следует из этого выражения, измеряемая разность времен запаздывания зависит, помимо поляризуемости, еще и от коэффициента К, т.е. типа установки, расположенйя кабеля и магнитного датчика. В общем случае коэффициент К неизвестен, а поэтому и не удается определить поляризуемость по измерениям магнитного поля.

Если же дополнительно возбчлить электромагнитное поле в Земле токами двух дополнительных частот Q>r< (d4, причем выбрать эти частоты так, что их соотношение равно соотношению основных частот, т.е. о)4 = и оЗ, то разность времен запаздывания сигналов этих частот будет равна при тех же условиях

Ь1: =- г — (1- — )-К !и Vn

2-Ы И 2 а разность полученных разностей времен запаздывания будет равна

a t-ÜÑ -4t = (1 ) (1- ) п !

- 2 — (d„ri п1 где m--—

433

v)

Обозначив

i, @n « п —, ПОЛУЧИМ

Ю-1 ! 2

"(-@Н -М т.е. полученная разность определяется только поляриэуемостью изучаемых объектов (геозлектрических разрезов)..

Таким образом, предлагаемым способом можно определить параметр поляризуемости по измерениям магнитного поля.

Для практической реализации способа удобно измерять не разность, а сумму полученных разностей времен запаздывания. Для этого разность времен запаздывания сигналов дополнитель ных частот получают несколько иначе, чем разность времен запаздывания сиг-. налов основных частот. Так, если временной интервал аt< формировать как промежуток времени между переходом через нуль сигнала с частотой

I интервал ht> будем формировать как

805227

30

40

d0

65 промежуток времени между переходом через нуль сигнала с частотой (4 и ближайшим к нему переходом через нуль сигнала с частотой Ы3. Тогда получим

at — (1) К !п Vn

1"73

Поэтому лс =ь i t = — --(1- — ) (1- — ), вп 1 )„и и т.е. будет получен результат

Таким образом, параметр поляриэуемости можно получить и по сумме измеренных разностей времен запаздывания, при этом устройство для измерения ВП проще.

Рассмотрим работу устройства для реализации способа, изображенного на фиг.1.

Сигнал с магнитного датчика поступает на клеммы 1 устройства. Вначале электромагнитное поле в Земле возбуждается заземленной линией,питаемой от генератора двухчастотного тока (на чертеже не показаны ) . В качестве генератора двухчастотного тока может быть использовано устройство, в котором вырабатывается ток, амплитуда первой и третьей гармоник которого примерно равны между собой, а пятая гармоника полностью подавлена. Рабочие частоты следует выбирать в диапазоне 0,3-5 Гц, хотя в принципе можно использовать и значительно более низкие, и значительно более высокие частоты.

С помощью избирательных усилителей 2 и 3 из принятого сигнала выделяются составляющие двух основных частот. Синусоидальные сигналы с выхода избирательных усилителей поступают на входы импульсных формирователей 6 и 7, преобразующих их в последовательности.коротких импульсов, например в моменты перехода синусоидальных сигналов через нуль. Разность времен запаздывания сигналов, соответствующая промежутку времени между импульсом на выходе формирователя 6 и импульсом на выходе формирователя 7, формируется формирователем 8 времени интервалов, далее измеряется, например электронно-счетным способом. Для этого полученный импульс в схеме И 9 заполняется высокочастотными импульсами, вырабатываемыми генератором 10, а затем эти импульсы подсчитываются счетчиком 11, управляемым блоком 12 °

Счетчик 11 может быть реверсивным, поэтому вначале блок 12 подключает к выходу схемы 9 вход суммирования. импульсов счетчика 11.

После этого рабочие частоты генераторного устройства изменяются, например, в 2 раза, а их соотношение сохраняется. Одновременно переключателями 4 и 5 изменяется частота настройки избирательных усилителей

? и 3 (теперь они настраиваются на частоты й) и Ы4) . Д чьнейший процесс работы измерительного устройства тот же, что и рассмотрен выше, однако при этом блок 12 подключает к выходу схемы И 9 вход вычитания импульсов счетчика 11, поэтому отсчет по счетчику 11 будет пропорционален параметру ВП, измеренному по магнитному полю.

В ряде случаев реверсивный счетчик применять нежелательно в виду его сложности и большого потребления энергии, что при создании портативных полевых приборов играет существенную роль. В этом случае в рассмотренное выше устройство вводится делитель 14 частоты, два двухпозиционных ключа 13 и 15 и сдвоенный двухпозиционный ключ 16 (см.фиг.2 )

Вначале, когда определяется разность времен запаздывания сигналов основных частот, делитель 14 отключен, а ключи 13,15 и 16 замкнуты накоротко, так чта схемы на фиг.2 и фиг.1 оказываются одинаковыми, а на счетчике 11 устанавливается результат, пропорциональный +t . Затем частоты переключаются, ключи 13 и 15 подключают делитель 14 частоты последовательно с выходом импул "ного формирователя 7, а ключ 16 изменяет полярность подключения входов формирователя 8 временных интервалов таким образом, что формирователь 8 запускается импульсом с выхода делителя

15 частоты и останавливается импульсом с выхода формирователя 6.

При этом на выходе формирователя 8 формируется временной интервал ь:,, который заполняется импульсами от генератора 10. Импульсы поступают на вход обычного счетчика 11 и суммируются с предыдущими. Суммарный результат пропорционален параметру

ВП, измеренному по магнитному полю.

Вместо делителя 15 частоты может быть использована любая логическая схема, обеспечивающая только один импульс на ее выходе за период (или половину периода ) сигнала с частотой

033 . Такими логическими схемами могут быть схемы И, ИЛИ, входы которых соединены с выходами как фсрмирователя 7, так и формирователя 6. В качестве формирователя 8 временных интервалов может быть использован триггер, счетный вход которого соединен с выходом одного формирователя а вход установки "0" — с выходом другого формирователя.

Измерения магнитного поля ВП увеличивают разрешающую способность геоэлектроразведочных исследований, обнаруживают месторождения полезных ископаемых на больших глубинах, а так

805227

Формула изобретения

Фиг 2

Составитель В. Зверев

Редактор М. Келемеш Техред Л.Пекарь Корректор О.Билак

Заказ 06 .9 6 Тираж 743 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 же проводят измерения в условиях, когда трудно обеспечить хорошие контакты приемных электродов со скальными породами °

Способ геоэлектроразведки по авт. св. 9 627428, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью определения параметра вызванной поляризации по измерениям магнитного поля, возбуждают электромагнитное поле в Земле токами двух дополнительных частот, соотношение которых равно соотношению основных частот, и измеряют раз-, ность (сумму) разностей времен запаздывания электромагнитных колебаний соответствующих пар частот, по которой судят о поляризуемости изучаемых геоэлектрических объектов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 627428, кл. g 01 У 3/02, 23.09.77 (прототип).