Способ геоэлектроразведки

Способ геоэлектроразведки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

««959005 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.02.81(21) 3243717/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 1509,82. Бюллетень ¹ 34 (31) М. Кл.

G 01 V 3/06

Госуаарственный комитет

СССР оо «елам изобретений н открытий ($3) УДК 550. 837 (088. 8) Дата опубликования описания 150982 (72) Авторы изобретения

Г.Я.Шайдуров, Ю.C.Âoðîíöoâ, И.Ю.Ваксм

Красноярский политехнический и нсти тут (71) Заявитель ррркр (54) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ та (21 .

Изобретение относится к геофизической разведке электромагнитнымиполями импульсной формы и может быть использовано для повышения глубинности поиска методами вызванной поляризации (ВП) и переходных процессов.

Известен способ геоэлектроразведки рудных месторождений методом ВП, заключающийся в том, что электромагнитное поле в эемтте вначале возбуждают импульсами малой мощности, отыскивают на исследуемой площади эквипотенциальные линии поля ВП и располагают на них приемные электроды. Затем последовательно возбуждают электромагнитное поле двумя мощными импульсами тока одинаковой длительности, по разной полярности и регистрируют поле ВП в обоих случаях (1) .

Известен способ геоэлектроразведки, относящийся к методу, согласно которому регистрируют мгновенные зна чения поля ВП после выключения тока и определяют сумму мгновенных значений напряжений в моменты времени, отстоящие друг от друга на интервале, равном длительности импульса поляризующего тока, затем дополнительно возбуждают электромагнитное поле в земле импульсом тока, увеличенным не менее, чем в полтора раза по отношению к первоначальной длительности, регистрируют нарастание напряжения поля ВП во время пропускания тока и по величине разности напряжений поля ВП, возбуждаемой импульсами разной длительности, знаку и изменевию во времени, определяют минералогический состав поляризующего объекИзвестные способы предназначены

15, для повышения достоверности определения минералогического состава поляризующихся объектов и не дают увеличение глубинности и помехоустойчивости поиска.

Наиболее близким к предлагаемому является способ геоэлектроразведки, в котором возбуждают геологический разряд последовательностью знакопеа ременных прямоугольных импульсов тока со скважностью два, подбирают режим возбуждения и регистрируют в паузе между импульсами тока вторичные сигналы, по которым судят о строении.геологического разряда. Причем длительностью отрицательного импульса ограничивают моменты компенсации

959005 суммарных сигналов от мешающего объекта 3) .

Недостатком этого способа является малая эффективность компенсации мешающего объекта при случайном изменении его параметров, а также неполное использование энергии зондирующего сигнала и дополнительной информации об объекте поиска и геологических помех. Это связано с тем, что один отрицательный импульс позволяет скомпенсировать лишь амплитудные изменения в переходной характеристике мешающего объекта, но не компенсирует случайных изменений параметра скорости спада сйгнала помехи и f5 мало эффективен при более сложном характере переходной характеристики мешающего объекта, чем одна экспонента.

Цель изобретения — увеличение глубинности поиска.

Эта цель достигается тем, что согласно способу гЕоэлектроразведки, з аключающемся в возбуждении геологического разреза последовательностью знакопеременных прямоугольных импульсов тока со скважностью два, подборе режима возбуждения и регистрации в паузе между импульсами тока вторичных сигналов, по которым судят о строении геологического разреза, дополнительно регистрируют в контрольных точках, расположенных в нормальной зоне, усредненную, переходную характеристику нормального геологичес- 35 кого разреза и средне-квадратичное отклонение показаний контрольных приборов по точкам, соответствующее геопомехе и по времени соответствующие шуму, по которым вычисляют им- 4р пульсную переходную характеристику .(ИПХ) нормального георазреза, коэф-, фициент корреляции К к ожидаемой

ИПХ объекта поиска и ИПХ нормального георазреза, а также коэффициент 1 45 отношения мощностей шумовой и геологической помех, затем среднее значение амплитуды возбуждающего тока изменяют по закону линейной комбинации, с учетом коэффициентов К и, зеркальных ИПХ объекта поиска и нормального георазреза, путем возбуждения плавно нарастающего по амплитуде рабочего импульса, с длительностью, сопоставимой с постоянной времени объекта поиска, за которым возбуждают серию компенсирующих знакопеременных импульсов с длительностью, в

10-20 раз меньшей длительности рабочего импульса, амплитуду и длительность компенсирующих импульсов регу- 60 лируют так, чтобы средний уровень геопомехи по контрольным точкам был минимальным, после чего с подобранным режимом производят рабочие изменения вдоль исследуемых профилей. 5

При этом рабочий импульс предпоч тительно формировать в виде серии низкочастотных прямоугольных импульсов одинаковой амплитуды, но разной длительности и скважности.

Предлагаемый способ обеспечивает максимальное отношение мощности полезного сигнала от объекта поиска к средней мощности геологических помех и шумов вследствие согласования их амплитудно-частотных характеристик.

Решение задачи оптимизации указанного соотношения при ограничении на энергию возбуждающего поля приводят к следующей форме импульса возбуждения (ИВ)

1М=к, — -t - — к,„— <, где К (; - t);K,„=(> -t) — соответстТ Т венно зеркальные импульсные переходные характеристики (ИПХ) объекта поиска и геопомех; отношение мощностей шума и геопомех;

Т/2 — полупериод импульса возбуждения;

t текущее вре1I2 мя, К =) К (t)K „(t)dt — коэффициент

1/Ф корреляции.

Реализовать такую форму можно способами амплитудно-временной или временной модуляции. B последнем случае. зондирующий сигнал представляет последовательность низкочастотных и, высокочастотных импульсов с различной скважностью.

Вариант с временной модуляцией имеет преимущество перед амплитудновременным в простоте реализации на типовых коммутирующих приборах. В то же время амплитудно-временная модуляция позволяет лучше использовать энергетический: потенциал генератора.

На фиг.1-3 изображены эпюры возбуждающих импульсов для двух соседних полупериодов ИВ и сигналов отклика в контрольных точках, на фиг.4 устройство, реализующее способ в варианте метода вызванной поляризации.

Фиг.1 — испытательный импульс а и его отклик б для получения переходной характеристики нормального георазреза на одной из контрольных точек по измерениям в поисках времени

t2 ° ., 1„. Фиг.2 — оптимальный буждающий импульс в и его отклик г для случая амплитудно-временной модуляции. Фиг.3 — оптимальный возбуж959005 дающий импульс д и его отклик е для случая временной модуляции;

Мощность геологической помехи вычисляют по результатам измерения амплитуды сигнала георазреза, усредненной по числу контрольных точек и и по числу временных выборок сигнала m tlat tl

I,„=7: Е (h„(<,)- „) /mn, где h„(t;) — средняя по времени амплитуда выборки в паузе между испытательными импульсами в К-й контрольной точке, на i-й временной выборке, наблюдаемая регистрирующим

h прибором;

) „= h„(t,)/и — среднее арифметическое значение переходной характеристики нормального георазреэа в i-й временной выборке. (t,„) — амплитуда выборки в

К-точке в момент вре-. мени

Среднюю мощность шумовых помех вычисляют с помощью выражения и Ь в= <, „, ("кем,)-.)„(;)) / L, где Ь„(t„) — текущее значение сигнала отклика в

i-1 временной выборке и в К-й контроль; ной точке;

1 номер реализации;

Ь вЂ”. число импульсов возбуждения в реализации;

h„(t ) - Q h„< (t„)/1

Импульсную переходную характеристику нормального георазреза вычисляют путем ди фференциров ани я о времени зарегистрированной в контрольных точках усредненной:переходной харак. теристики, в виде реакции на испытательный импульс а (фиг.1) к;„(т) = L -+—

d hк(t) 45 мощностей шумовой и геологической помехи, изменением среднего значения ф5 .амплитУды возбуждающего тока по заЧисло контрольных точек на нормальном георазрезе желательно брать большим, однако с позиции сокращения времени подстройки режима можно ограничить тремя, одна из которых расположена вблизи питающей линии, а две другие справа и слева от нее, на

:расстоянии 0,1-0,3 длины питающей

Линии. Длительность рабочего импульса при амплитудно-временной модуляции, или суммарную длительность низкочастотной серии импульсов при временной модуляции р выбирают в соот5

40 ветствии с длительностт.ю ИПХ объекта поиска. Среднее значение амплитуды наращивают к концу этой серии по закону, соответствующему разности зеркальных функций от ИПХ объекта поиска и нормального георазреза с учетом коэффициента

На фиг.1-3 указанные ИПХ взяты в виде экспоненциально затухающих функций. Длительность компенсирующей серии. импульсов „ выбирают в 10.20 раз меньше р, с таким расчетом, чтобы эти импульсы за счет скинэффекта замыкались в основном в верхних слоях георазреза и скОмпенсировали переходные электромагнитные и электрохимические процессы, вызванные в этих слоях предшествующим рабочим импульсом. Их среднее значение по времени должно име-.ü отрицательное значение по сравнению .со средним значением рабочего импульса.

Так, если ИПХ геопомЕх описывается одной экспонентной, то для ее компенсации на всем времени наблюдений t „- t достаточно одного первого отрицатель ного импульса высокочастот ной серии, и процесс компенсации сводится к изменению амплитудЫ либо длительности этого импульса до тех пор, пока на контрольных приемных линиях сигнал в паузе на указанных временах в среднем не станет минимальным.

При работе методом переходных процессов указанная последовательность импульсов подводится к возбуждающей петле (рамке), а контрольные сигналы снимаются с приемных рамок, расположенных в заведомо нормальной зоне. В этом случае компенсируются сигналы, обусловленные токовихревыми процессами в наносах.

Энергетический выигрыш эа счет согласования возбуждающего импульса с задачей поиска реализуется лишь в том случае, если в паузах между импульсами энергия источника не расходуется, например, на балласт, а накапливается каким-либо реактив; ным устройством — аккумуляторами, конденсаторами и т.д.

Способ характеризуется следующими операциями: воз буждением геологического разреза последовательностью прямоугольных импульсов тока.со скважностью два, регистрацией усредненной по контрольным точкам переходкой характеристики нормального .reo логического разреза, вычислением коэффициентов корреляции ожидаемой

ИПХ объекта поиска и полученной усредненной ИПХ нормального геораэреза, а также коэффициента отношения

959005 кону линейной комбинации зеркальных

ИПХ объекта поиска и нормального георазреза путем возбуждения плавно нарастающего по амплитуде рабочего импульса с длительностью, сопоставимой с постоянной времени объекта по- 5 иска, за которым следует серия компенсирующих знакспеременных импульсов с длительностью, в 10-20 раз меньше длительности рабочего импульса, подбором амплитуды и длительнос- 1Q ти компенсирующих импульсов так, чтобы средний уровень геопомехи по контрольнь-м точкам был минимальным, последующими рабочими измерениями с подобранным режи лом вдоль исследуемых профилей.

Во втором варианте способ характеризуется формированием рабочега импульса в ниде серии низкочас-, тотных прямоугольных .импульсов одинаковой амплитуды, но разной полярности и скважности .

П р и м е p . Устройство, реализующее данный способ, содержит генератор 1 прямсугсльных испытательных импульсов тока со скважностью два, подсоеди.ненный по выходу к датчику первичного поля — питающей линии 23 через переключатель 4 рода работ, а по управляющему входу — к блоку 5 временной синхронизации, выход которого подсоединен к входу генера-. тора б рабочих импульсов и генератора 7 .компенсирующих импульсов, соединенных по выходу с устройством сложения токов 8; приемные датчики 9,10,-35 и 11, расположенные в контрольных точ. ках, подсоединенные к стробирующим элементам 12,13 и 14, выходы которых соединены с последовательно включенными линейным сумматором 15., стра- 4О бирующим элементом 16, фильтром 17 нижних частот, дифференцирующей це- пью 18, переключателем 19 рода работ и осциллографом 20; устройство 21 возведения в квадрат (квадратор), 45 соединенный пс входу с линейным сумматором, а по выходу с последовательно включенными вычитающими устройством 22, интегратором 23, и регистра тором 24 мощности шумовых помех, устройства 25,26 и 27 вычитания сигналов, соединенные по одному входу с выходом стробирующИх элементов по другому входу с выходом фильтра нижних частот, а пс выходу — с квадраторами 28,29 и 30, соединенными с входом второго линейного сумматора

31; второй интегратор 3 2, соединеный по входу с линейньпм сумматором, а по выходу — с регистратором 33 мощности геологической помехи, делителем 34 сигналов и регистратором 35 отношения мощностей шумовой и геологической помех. управление режимов производится переключателями 4 и .19 рода работ. 65 регуляторами амплитуды соответственно рабочих 36 и компенсирующих 37 импульсов, регулятором 38 положения синхроимпульсов.

Способ реализуется следующим образом.

Переключатели рода работ 4 и 19 устанавливают в положение 1. При этом питающая линия подсоединяется к генератору 1 испытательных импульсов тока, синхронизируемому блоком 5 синхронизации . Наблюдаемые сигналы принимаются контрольными датчиками

9,10 и 11 и через стробирующие элементы 12,13 и 14, включаемые между импульсами тока, подаются на линейный сумматор 15, а далее через стробирующий элемент 16, фильтр 17 нижних частот, дифференцирующую. цепь 18, контакт 1 переключателя 19 на вертикальный вход осциллографа 20. С эк-рана осциллографа оператор считывает импульсную переходную характеристику нормального геологического разреза, усредненную по трем контрольным точкам К„(1.

Одновременно, с помощью квадратора 21, вычитающего устройства 22, интегратора 23 и регистрирующего прибора 24, измеряется средняя дисперсия (мощность) Р, шумовых помех как средне-квадратичйое отклонение сигналов во временных циклах наблюдений, повторяющихся с периодом зондирующего импульса T/2.

В этом же режиме с помощью вычитающих устройств 25,26 и 27, квадраторов 28,29 и 30, сумматора 31, интегратора 32, регистратора 33 производится измерение .мощности геологи- ческой помехи Р„о, а с помощью делителя 34 и регистратора 35 измеряется среднее отношение мощностей шумовой и геологический помех 1 = Р /Рц,.

После этих измерений переключатели 4 и 19 рода работ переводят в положение 2 и тем самым подсоединяют питающую линию 23 к генераторам сигнальных импульсов 6 и компенсирующих импульсов 7, через устройства 8 сложения их токов.

На экране осциллографа 20 наблюдается усредненная по контрольным точкам переходная характеристика нормального георазреза. Далее регулятором 38 на блоке 5 синхронизации устанавливают нужную последовательность импульсов синхронизации, а

1оегулятором 36 амплитуды устанавливают необходимые весовые коэффициенты, рассчитанные согласно формуле

Импульсную переходную характеристику объекта поиска Ко(t ) берут из заранее составленйых таблиц

ИПХ ожидаемых объектов поиска, ко-. ф9,>9005 фициент корр< лицин К расс впитывают с

2 помощью операции временной свертки

Еъ

K =-j К (t; )k„„(t; )dt коэффициент4

t, берут lo показаниям регистратора

35. После этого с помощью регулято- 5 ра амплитуды 37, наблюдая за картинкой переходного процесса по экрану осциллографа 20, подбирают форму переходного процесса в койтрольных точках, минимально уклоняющуюся по амплитуде от нулевой оси.

На этом процесс настройки оптимального режима генераторного устройства считается законченным и могут быть начаты рабочие из.перения вдоль исследуемых профилей.

Использование способа обеспечивает снижение уровня геопомех, вызванных электромагнитными и электрическими процессами в наносах; рациональное распределение энергии генератора возбуждающего тока в зависимости от вида искомого объекта и помех, т.е. оптимальное согласование возбуждающеГо сигнала с задачей поиска; расшире- 5 ние динамики приемно-измерительных устройств по амплитуде.

Все это приводит к увеличению глубинности поиска.

Формула изабретения

1. Способ геоэлектроразведки, заключающийся в возбуждении геологического разреза последовательностью 35 знакопеременных прямоугольных импульсов тока со скважностью два, подборе режима. возбуждения и регистрации в паузе между импульсами тока вторичных сигналов, по которым судят о 4Q строении геологического разреза, о т. л и ч а ю щ и и сятем,, что, с целью повышения глубинности поиска, регистрируют в контрольных точках, расположенных в нормальной зоне, 45 усредненную переходную характеристиху нормального геологического разре за и средне-квадратичное отклонение показаний контрольных приборов по то"кам, соответствующее геономехе и по времени соответствующее шуму, по которым вычисляют импульсную переходную характеристику (ИПХ) нормального георазреза, коэффициент корреляции К к ожидаемой ИПХ (нормального георазреза) объекта поиска и ИПХ нормального георазреза, а также коэффициент 4 отношения мощностей шумовой и геологической помех, затем среднее значение амплитуды воэбуждающегб тока изменяют по закону линейной комбинации, с учетом коэффицИентов К и Я, зеркальных ИПХ объекта поиска и нормального георазреза, путем возбуждения плавно нарастающего по амплитуде рабочего импульса с длительностью, сопоставимой с постоянной времени объекта поиска, за которым возбуждаю серию компенсирующих знакопеременных импульсов с длительнос тью, в 10-20 раз меньшей длительности рабочего импульса, амплитуду и длительность компенсирующих импульсов регулируют так, чтобы средний уровень геопомехи по контрольным точкам был минимальным, после чего с подобранным режимом производят рабочие измерения вдоль исследуемых профилей.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что рабочий импульс формируют в виде серии низкочастотных прямоугольных импульсов одинаковой амплитуды, но разной длительности и скважности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 301661, кл.G 01 Ч 3/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

М 310212, кл.G 01 V 3/02, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

М 642662, кл.6 01 V 3/02, 1979

{прототип).

Составитель Л. Воскобойников

Редактор Л.Авраменко Техред М.Тепер Корректор Г.Решетник

Заказ 7010/62 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4