Спосіб геоелектророзвідки

Реферат: Спосіб належить до галузі геофізики, а саме до електророзвідки геологічного середовища методом електромагнітного зондування становленням поля, і може використовуватись при дослідженнях геоструктур для визначення потужності, а також глибини залягання шарів при структурно-геологічному картуванні, а також для електромагнітної оцінки стану геологічного середовища при вирішенні екологічних, інженерно-геологічних задач тощо. Спосіб зондувань становленням поля в ближній зоні (ЗСБ) з застосуванням типових апаратурних засобів доповнюється синхронними вимірюваннями інтегральних значень вхідного сигналу за допомогою окремого каналу для проведення трансформацій диференціальним та інтегральним методами. Використання запропонованого способу розширює експериментальноінтерпретаційну базу при проведенні трансформацій як диференціальним, так і інтегральним методами, що дозволяє збільшити точність та інформативність досліджень методом ЗСБ. UA 115695 C2 (12) UA 115695 C2 UA 115695 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі електророзвідки, зокрема до електромагнітних зондувань геологічних розрізів нестаціонарними полями при проведенні польових спостережень в умовах високого, порівняно з корисними сигналами, рівня зовнішніх завад. Загальновідомі чіткі кореляційні зв'язки геоелектричних параметрів середовища, зокрема питомого опору, з його речовим та фаціальним складом, фізичними та міцнісними характеристиками. Широке застосування в електророзвідці знаходять модифікації електромагнітного зондування становленням поля (ЗС), які порівняно з методами постійного струму, або природного поля, характеризуються більшою геологічною інформативністю, технологічними перевагами. Метод ЗС обґрунтовано [Ваньян Л.Л. Становление електромагнитного поля и его использование для решения задач структурной геологии. - М.: Наука, 1966. - 103 с.] та розроблено у другій половині минулого століття. Суть методу - збудження перепадами включення-виключення струму та вимірювання згасаючого у часі перехідного процесу у досліджуваному геологічному середовищі. При тому початок і форма сигналу перехідного процесу реєструється, як правило, після виключення струму. Отримані амплітудно-часові залежності (криві становлення поля) служать для інтерпретації даних електромагнітних зондувань. Останні ґрунтуються на скін-ефекті, тому широкий частотний спектр імпульсного поля дозволяє зондувати як малі, так і великі глибини. На сьогодні найбільш застосовними у геофізичній практиці є зондування становленням поля у ближній зоні (ЗСБ) джерела, запропоновані і розроблені Сідоровим В.А. і Тікшаєвим В.В. (Сидоров В.А. Импульсная индуктивная електроразведка. - Μ.: Недра, 1985.- 192 с.) Суттєві технологічні переваги щодо чутливості та локальності спостережень у складних геологічних умовах мають співвісні магнітні установки типу "контур у контурі" Qqz, де Q - генераторний контур, qz - контур для вимірювання вертикального компоненту наведеного поля. Вимірювання сигналів становлення поля після виключення струму у генераторному контурі відомими апаратурними розробками здійснюється одним (апаратурні серії "МПП", "Імпульс") або кількома (апаратура "Цикл") каналами шляхом послідовних вимірів значень залежної від часу електрорушійної сили (Е) у вимірювальному контурі Eq(t)=-μ0S(Φ/t), де Φ - потік магнітної індукції через контур, μ0 - магнітна проникливість повітря, S - площа вимірювального контуру. За прототип, фігура 1, запропонованого винаходу вибрано технічне рішення, наведене у роботі [Электроразведка: Справочник геофизика. / Под ред. А.Г. Тархова – Μ.: Недра, 1979. – 156 с.]. На фігурі 1 показано узагальнену електричну схему прототипа - апаратуру МПП. Усі блоки прототипу керується схемою (СУ). Генераторний блок (ГБ) цього пристрою виробляє у контурі (ГК) однополярні, або різнополярні, розділені паузами імпульси струму, які збуджують у геологічному середовищі індукційний згасаючий у часі процес. Наведені у приймальному контурі (ПК) або елементі (ПЕ) сигнали Eq(t) надходять у вимірювальний блок (ИБ) стробуються (УС) у фіксовані моменти часу, підсилюються (ИУ), детектуються (И) фазочутливою схемою і через підсилювач постійного струму (УПТ) подаються на реєстратор (Р) та реєструються у вигляді фіксованих значень Eq(t). На етапах обробки та інтерпретації отримані дані трансформують у параметри середовища. Існує два способи проведення трансформації: "диференціальний" та "інтегральний" [Сейфуллин Р.С. Сравнительный анализ двух способов обработки данных ЗСБ // Физика Земли. № 10, 1991, с. 99-103]. Переваги і недоліки кожного з них залежать від ряду геологічних та техногенних факторів, зокрема бокових впливів латеральних неоднорідностей, рівня та характеру електричних завад. Метою запропонованого технічного рішення є підвищення достовірності і точності інтерпретаційних побудов при проведенні трансформацій спостережених сигналів у параметри геологічного середовища. Суть полягає у наступному: методика зондувань становленням поля в ближній зоні (ЗСБ) з застосуванням типових апаратурних засобів доповнюється синхронними вимірюваннями інтегральних значень вхідного сигналу за допомогою окремого каналу, для цього на час дії струмових різнополярних імпульсів та в паузах до моменту стробування вимірювальний канал блокується установленою на вході ключовою схемою, а виділені нею корисні сигнали детектуються окремою фазочутливою схемою, інтегруються та реєструються паралельним каналом синхронно з стробованими сигналами. Структурна схема вимірювань і часові діаграми виконуваних операцій показані відповідно на фігурі 2 та фігурі 3. Прийняті позначення на фігурі 2: 1 - генератор імпульсного струму та опорних сигналів (виходи: 1 - опорні сигнали схеми вибірки, 2 - імпульси блокування вимірювальних сигналів, 3 - сигнали керування струмом, 4 - опорні сигнали синхронних детекторів); 2 - схема блокування; 3 - підсилювач; 4 - схема вибірки і зберігання; 5 - синхронний детектор стробованих сигналів; 6 - синхронний детектор сигналів, виділених схемою блокування; 7 - інтегратор детектованих сигналів; 8 - реєстратор. Позначення на фігурі 3: А різнополярні імпульси струму у генераторному контурі (Q), Б - наведені у вимірювальному контурі (q) сигнали електрорушійної сили (Φ/t), В - імпульси блокування вимірювального 1 UA 115695 C2 5 10 15 20 25 30 каналу, Γ - виділені сигнали наведеного поля в момент вибірки, Д - стробуючі імпульси, Ж стробовані сигнали, З - вихідні сигнали схеми вибірки і зберігання, Аналогічно прототипу у представленому рішенні генераторна частина виробляє різнополярні, розділені паузами імпульси струму в контурі Q. Блоком 1 формуються сигнали з частотами збудження F (вихід 1) і комутації F/2 (вихід 3) напряму струму, а також стробімпульси (діаграма Д) з частотою F (вихід 2) схеми вибірки 4, і опорні сигнали синхронного детектора 5 з частотою F/2 (вихід 4). Поставлена задача вирішується шляхом блокування вхідного сигналу (діаграма Б) вимірювального каналу встановленою на вході ключовою схемою 2 на час дії імпульсів струму і до моменту вибірки (діаграма В). З одного боку це запобігає перевантаженню підсилювача 3, покращує роботу схеми вибірки 4 і загалом, вимірювального каналу на пізніх етапах, коли значення сигналу становлення падають на кілька порядків, погіршуючи співвідношення сигнал/завада. З іншого боку блоки 6 і 7, що також підключені до виходу підсилювача 3, виконуючи відповідно детектування та інтегрування виділених частин спаду (діаграма Г), утворюють окремий канал вимірювання інтегральних значень сигналу, пропорційних рівням згасаючого потоку індукції Φ(t) і залежних від площі, яку по рівню обмежує крива становлення у різні моменти часу. Вихідний сигнал цього каналу подається на вхід 2 реєстратора 8, тоді як сигнали, пропорційні Φ/t після вибірки (діаграми Ж, З), детектуються і надходять на вхід 1 цього реєстратора. Таким чином запропоноване рішення забезпечує синхронне вимірювання часових характеристик сигналів наведеного поля двома різними за метрологічними параметрами методами. Доцільність застосування запропонованого винаходу полягає у тому, що при виконанні обробки даних (трансформацій) інтегральним методом звична процедура інтегрування сигналу Eq(t) (пропорційного Φ/t) доповнюється апаратно отриманими інтегральними значеннями згасаючого сигналу Φ(t), пропорційного потоку індукції, загалом підвищуючи достовірність даних та геологічну інформативність зондувань. У випадку проведення трансформації "диференціальним" методом апаратне (апаратурне) вимірювання інтегральних значень сигналу Eq(t) дає можливість після математичної процедури диференціювання порівнювати їх з наведеними у контурі (q) сигналами (пропорційними Φ/t). Тобто запропоноване технічне рішення збільшує точність та інформативність ЗСБ шляхом одночасних вимірювань сигналу становлення двома методами за допомогою двох окремих каналів з наступним проведенням трансформації поля у параметри середовища. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 Спосіб геоелектророзвідки, оснований на зондуваннях геологічних середовищ становленням електромагнітного поля, побудований на операціях збудження електромагнітного поля імпульсами струму в генераторному контурі та вимірюваннях, наведених у приймальному контурі сигналів шляхом їх підсилення, стробування у фіксовані моменти часу, фазочутливого детектування та інтегрування стробованих сигналів, який відрізняється тим, що на час дії струмових різнополярних імпульсів та в паузах до моменту стробування вимірювальний канал блокується установленою на вході ключовою схемою, а виділені нею корисні сигнали детектуються окремою фазочутливою схемою, інтегруються та реєструються паралельним каналом синхронно з стробованими сигналами. 2 UA 115695 C2 Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3