способ геоэлектроразведки

Классы МПК:G01V3/12 с использованием электромагнитных волн 
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Нижневолжский научно-исследовательский институт геологии и геофизики
Приоритеты:
подача заявки:
1994-05-26
публикация патента:

Использование: при глубинных зондированиях для поиска и разведки месторождений нефти и газа. Сущность изобретения: По результатам предварительных исследований выявляют параметры неоднородности. Рассчитывают площадь этой неоднородности Qн при ее проекции на дневную поверхность. Рассчитывают размер площади, на которой проводят наблюдения Q=Qн+h2/2, где h - глубина залегания неоднородности. Рассчитывают максимальное и минимальное расстояния между источниками поля способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 - погрешность измерения. Расстанавливают приемники по системе профилей с шагом способ геоэлектроразведки, патент № 2076343y между приемниками. Располагают не менее двух источников поля параллельно неоднородности по разные стороны от нее. Пропускают электрический ток, одинаковый по величине и направлению. Регистрируют в пунктах наблюдения производную вертикальной компоненты вектора магнитной индукции и первые горизонтальные компоненты электромагнитного поля UIx и UIy. Учитывая параметры вмещающей среды, выделяют электрические составляющие аномального поля Uэахи Uэаy. Затем пропускают одинаковый по величине электрический ток, направление которого по одну сторону от неоднородности оставляют первоначальным, а по другую меняют на противоположное. Регистрируют вторые горизонтальные компоненты электромагнитного поля UIxI и UIyI и выделяют магнитные составляющие аномального поля Uмахи Uмаy. 1 з. п.ф-лы, 8 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8

Формула изобретения

1. Способ геоэлектроразведки, основанный на возбуждении и регистрации неустановившегося электромагнитного поля в виде производной вертикальной компоненты вектора магнитной индукции с помощью установки, включающей систему источников поля и группу приемников поля, расположенных в ближней зоне источника на определенной площади, обработке сигналов становления поля и суждении о строении исследуемого участка разреза, отличающийся тем, что дополнительно регистрируют первые горизонтальные компоненты электромагнитного поля с последующим определением электрических составляющих аномального поля и вторые горизонтальные компоненты электромагнитного поля с последующим определением магнитных составляющих аномального поля, при этом первые горизонтальные компоненты электромагнитного поля регистрируют путем расстановки системы источников поля в количестве не менее двух симметрично исследуемому участку по разные стороны от него и пропускания электрического тока, одинакового по величине и направлению по отношению к исследуемому участку, а вторые горизонтальные компоненты путем пропускания также одинакового по величине электрического тока, но направление которого по одну сторону от исследуемого участка сохраняют первоначальным, а по другую меняют на противоположное, по выявленным параметрам аномальных составляющих электрического и магнитного полей судят о строении исследуемого участка, причем размер площади расстановки приемников, величину шага между приемниками, максимальное и минимальное расстояния между источниками и количеством источников системы выбирают из условий

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343y = 0,05h,

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

N 2n, где n 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14.

где Q размер площади расстановки приемников;

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343y величина шага между приемниками;

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343Lmax максимальное расстояние между источниками;

Lmin минимальное расстояние между источниками;

N количество источников;

Qн размер площади исследуемого участка;

h глубина залегания исследуемого участка;

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 погрешность измерений.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первые и вторые горизонтальные компоненты электромагнитного поля регистрируют путем расстановки дополнительной второй системы источников поля с количеством не менее двух, которую располагают перпендикулярно первой системе источников, при этом при регистрации первых горизонтальных компонент напряженности электромагнитного поля источники располагают симметрично исследуемому участку по разные стороны от него, а направление тока выбирают одинаковым, при регистрации вторых горизонтальных компонент напряженности направление тока по одну сторону от исследуемого участка сохраняют первоначальным, а по другую меняют на противоположное.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электромагнитным методам геофизических исследований земной коры и может быть использовано при глубинных зондированиях при поисках и разведке месторождений нефти и газа.

Известен способ геоэлектроразведки, в котором возбуждают импульсное электромагнитное поле в горных породах и измеряют неустановившееся поле на исследуемом участке и в нормальном поле, при этом о строении исследуемого участка судят по разности зависимостей сигналов становления поля, полученных на исследуемом участке и в нормальном поле [1]

Недостатком способа является слабая дифференциация разреза на отдельные слои, т. е. невозможность расчленения всего разреза на отдельные слои при зондировании мощных геологических толщ вследствие того, что в промежуточной зоне сигнал становления формируется полем, обусловленным лишь той частью разреза, которая имеет глубину, соизмеримую с разносом, а также выявление только региональных аномалий при зондировании мощных геологических толщ.

Известен также способ геоэлектроразведки, заключающийся в том, что возбуждают электромагнитное поле в земле с помощью питающей линии, измеряют неустановившееся поле несколькими приемными рамками, расположенными на разных разносах от питающей линии, полученные результаты интегрируют по разносу для каждого фиксированного времени регистрации, затем увеличивают диапазон разносов и снова находят интегральное значение поля для каждого из диапазонов, а геоэлектрические параметры определяют в таком диапазоне разносов, при котором величина интегрального поля выходит на асимптотическое значение [2]

Недостатками способа являются невысокая точность и разрешающая способность из-за усиливающийся осредненности геоэлектрических параметров в пределах выделяемых толщ из-за больших баз интегрирования сигналов в пределах расстановок приемников поля.

Наиболее близким к предлагаемому является способ геоэлектроразведки, основанный на возбуждении и регистрации неустановившегося электромагнитного поля в виде производной вертикальной компоненты вектора магнитной индукции с помощью установки, включающей систему источников поля и группу приемников поля, расположенных в ближней зоне источника на определенной площади, обработке сигналов становления поля и суждении о строении исследуемого участка разреза [3]

Недостатком способа является слабая точность определения параметров неоднородности из-за определения преимущественно интегральных параметров среды, в которых влияние неоднородности проявлялось незначительно. По-существу, способ предназначался только для определения параметров вмещающей среды.

Технический результат изобретения повышение эффективности геоэлектроразведки за счет возможности учета аномальных составляющих электрического и магнитного полей.

Технический результат достигается тем, что в способе геоэлектроразведки, основанном на возбуждении и регистрации неустановившегося электромагнитного поля в виде производной вертикальной компоненты вектора магнитной индукции с помощью установки, включающей систему источников поля и группу приемников поля, расположенных в ближней зоне источника на определенной площади, обработке сигналов становления поля и суждении о строении исследуемого участка разреза, дополнительно регистрируют первые горизонтальные компоненты электромагнитного поля с последующим определением электрических составляющих аномального поля и вторые горизонтальные компоненты электромагнитного поля с последующим определением магнитных составляющих аномального поля, при этом первые горизонтальные компоненты электромагнитного поля регистрируют путем расстановки системы источников поля в количестве не менее двух симметрично исследуемому участку по разные стороны от него и пропускания электрического тока, одинакового по величине и направлению по отношению к исследуемому участку, а вторые горизонтальные компоненты путем пропускания также одинакового по величине электрического тока, но направление которого по одну сторону от исследуемого участка сохраняют первоначальным, а по другую меняют на противоположное, по выявленным параметрам аномальных составляющих электрического и магнитного полей судят о строении исследуемого участка, причем размер площади расстановки приемников, величину шага между приемниками, максимальное и минимальное расстояния между источниками и количество источников системы выбирают из условий

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343y = 0,05h,

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

N=2n, где n=1, 2, 4, 6, 8, 10, 12

где Q размер площади расстановки приемников,

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343y величина шага между приемниками,

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343Lmax максимальное расстояние между источниками,

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343Lmin минимальное расстояние между источниками,

N количество источников,

Qн размер площади исследуемого участка,

h глубина залегания исследуемого участка,

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 погрешность измерений.

Первые и вторые горизонтальные компоненты электромагнитного поля могут быть зарегистрированы путем расстановки дополнительной второй системы источников поля с количеством не менее двух, которую располагают перпендикулярно первой системе источников, при этом при регистрации первых горизонтальных компонент напряженности электромагнитного поля источники располагают симметрично исследуемому участку по разные стороны от него, а направление тока выбирают одинаковым, при регистрации вторых горизонтальных компонент напряженности направление тока по одну сторону от исследуемого участка сохраняют первоначальным, а по другую меняют на противоположное.

При этом горизонтальные компоненты напряженности электромагнитного поля при первом режиме регистрируют, создавая направление тока в источниках поля одинаковым по отношению к исследуемой неоднородности, а при втором режиме направление в источниках поля с одной стороны неоднородности сохраняют первоначальным, а с другой меняют на противоположное.

На фиг.1 представлен состав электромагнитного поля над геоэлектрической неоднородностью (кривая 1) в виде совокупности поля вмещающей среды (кривая 2) и добавки, связанной с присутствием неоднородности (кривая 3); на фиг.2 - структура электромагнитного поля при размещении одного источника, при размещении двух источников симметрично исследуемому участку при пропускании тока одинакового и противоположного направлений; на фиг.3 структура электромагнитного поля при размещении двух взаимно перпендикулярных систем источников поля при пропускании тока одинакового и противоположного направлений; на фиг. 4 размещение системы источников поля по профилю, проходящему через неоднородность (d расстояние между профилями наблюдений, Dy расстояние между пунктами наблюдений); на фиг.5 антисимметричные относительно положения неоднородности кривые профилирования электрических составляющих аномального поля для нескольких моментов времени: t1 (кривая 4) < t2 (кривая 5) < t3 (кривая 6) < t4 (кривая 7), характеризующих переход от начальных стадий становления поля к поздним; на фиг.6 симметричные относительно положения неоднородности кривые магнитных составляющих аномального поля для нескольких моментов времени: t1 (кривая 8) < t2 (кривая 9) < t3 (кривая 10) < t4 (кривая 11), характеризующих переход от начальных стадий становления поля к поздним; на фиг.7 размещение системы источников поля по двум взаимно перпендикулярным профилям, проходящим через неоднородность; на фиг.8 - результаты применения предлагаемой методики на начальной и завершающей стадиях обработки данных наблюдений.

Представим наблюдаемые компоненты напряженностей электромагнитного поля способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 в виде суммы величин, соответствующих вмещающей среде способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 и аномальных составляющих способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 связанных с влиянием геоэлектрических неоднородностей. Если для величины способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 источниками поля являются сторонние токи способ геоэлектроразведки, патент № 2076343, то для величин способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 их роль играют "избыточные" токи в пределах неоднородностей способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 создаваемые вмещающей средой, где

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343н электропроводность неоднородности,

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343o электропроводность вмещающей среды.

Существуют интегральные соотношения, связывающие наблюдаемые величины напряженностей электромагнитных полей (ЭМП) с полями в глубине разреза при постоянных значениях его параметров.

Таким образом, ЭМП, возбуждаемое в среде с геоэлектрической неоднородностью объема Vн, находящейся на глубине h и отличающейся от среды на проводимость способ геоэлектроразведки, патент № 2076343способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 = способ геоэлектроразведки, патент № 2076343н-способ геоэлектроразведки, патент № 2076343o, где способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 напряженность электрического поля, способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 - напряженность магнитного поля. Вектор способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 представляется в виде суммы поля вмещающей горизонтально-слоистой среды способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 и аномальных полей, порожденных вторичными источниками, созданными токами и зарядами в пределах неоднородности. Аномальные ЭМП разделяются по их воздействию на ЭМП гальванического происхождения способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 и ЭМП магнитного происхождения способ геоэлектроразведки, патент № 2076343, т.е.

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

На фиг.1 представлен состав электромагнитного поля над геоэлектрической неоднородностью (кривая 1) в виде совокупности поля вмещающей среды (кривая 2) и добавки, связанной с присутствием неоднородности (кривая 3).

Когда ЭМП в пределах объекта (неоднородности) мало меняется, то практически величина способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 представляется через поле от эквивалентного электрического диполя, а способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 от эквивалентного магнитного поля.

На начальных стадиях становления поля влияние неоднородности проявляется достаточно слабо по типу "однократных отражений", которые впервые достигают точки наблюдения через интервал времени способ геоэлектроразведки, патент № 2076343t после выключения тока в источнике поля по закону Хевисайда. Величина интервала способ геоэлектроразведки, патент № 2076343t определяется формулой

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

где способ геоэлектроразведки, патент № 2076343R1 расстояние от точки истока поля до неоднородности;

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343R2 расстояние от неоднородности до точки наблюдения;

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 среднее значение сопротивления вмещающей среды;

K коэффициент, включающий магнитную проницаемость mo.

На средних стадиях происходит интенсивное взаимодействие полей от неоднородности и вмещающей среды, требующее описание их через полные выражения, содержащие различные "мультипольные моменты". На поздних стадиях влияние неоднородности на полное поле заметно ослабевает и носит достаточно простой характер.

Такой характер влияния поля от неоднородности предполагает и соответствующую систему наблюдений и реализации алгоритмов, которая на начальных стадиях позволяет получить годографы однократных отражений, а на промежуточных и поздних добиться полного описания наиболее значимых параметров неоднородности. Используя эти представления и поздние стадии становления, получим достаточно простые выражения для напряженности электромагнитного поля над простейшей локальной неоднородностью (сферической, радиуса "а"), где величины способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 определяются через вектор потенциалы неоднородности способ геоэлектроразведки, патент № 2076343,

где способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 вектор-потенциал электрического типа для аномального поля;

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 вектор-потенциал магнитного типа для аномального поля.

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

Вектор-потенциал неоднородности (с учетом применения "метода изображений") выражаются через дипольные моменты неоднородности аномальный электрический способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 и аномальный магнитный способ геоэлектроразведки, патент № 2076343.

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

Обобщая приведенные формулы на случай малой неоднородности произвольного вида (а точнее вида "бруска" длины 2а1, ширины 2а2 и высоты 2a3), приходим к возможности достаточно простых корректировок формул (4, 5), вводя обозначения Qн проекция неоднородности на дневную поверхность, Vн объем неоднородности

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

Переобозначив параметры способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 перейдем к выражениям общего вида

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

Каждой неоднородности как бы соответствует аномальный электрический и аномальный магнитный диполи, причем

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

а "Методом изображений" учитывается влияние дневной поверхности как границы раздела сред. Здесь способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 расстояние от точки наблюдения до неоднородности;

x, y координаты точки наблюдения относительно центра неоднородности;

h глубина залегания неоднородности.

Таким образом, в аномальных электромагнитных полях на поздних стадиях фактически отмечается присутствие двух независимых составляющих, т. е. способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

где способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 векторные функции зависимости аномальных компонент от координат,

f2 и f4 функции зависимости аномальных компонент от времени.

Если величина Uэа пропорциональна объему неоднородности Vн, а через него и кубу его "среднего радиуса" способ геоэлектроразведки, патент № 2076343, то Uма пропорциональна объему, помноженному на площадь, что позволяет за счет отношения этих величин определить "средний радиус" неоднородности. Знание среднего радиуса позволяет через любую из компонент определить величину способ геоэлектроразведки, патент № 2076343способ геоэлектроразведки, патент № 2076343.

Зная поведение какой-либо из функций способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 от координат, нетрудно определить эпицентр и глубину залегания неоднородности. Все сходится к необходимости разделения аномальных полей, которое проведем следующим образом.

Если расположить источники ЭМП заземленные линии АВ и А1B1 параллельно и симметрично относительно предполагаемой неоднородности, то можно регулировать характер воздействия ЭМП на среду.

Пропуская через А1B1, A2B2, А3B3, А4B4 (фиг.1 и 2) равные по величине и одинаково направленные токи при первом режиме I1=I2 (фиг.1), I1=I2=I3=I4 (фиг. 2), добиваются создания в зоне предполагаемого объекта однородного электрического поля способ геоэлектроразведки, патент № 2076343, полностью ликвидируя магнитное поле способ геоэлектроразведки, патент № 2076343.

Таким образом, получают первые горизонтальные компоненты (электрические составляющие) электромагнитного поля

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

Пропуская через А1B1, A2B2, А3B3, А4B4 (фиг.1 и 2) равные по величине, но противоположно направленные токи при втором режиме, т.е. I1=-I2 (фиг.1) и I2= -I1, I3= I1, I4=-I3 (фиг.2), добиваются создания в зоне неоднородности однородного магнитного поля способ геоэлектроразведки, патент № 2076343, практически сводя к нулю электрическое способ геоэлектроразведки, патент № 2076343.

Таким образом, получают вторые горизонтальные компоненты (магнитные составляющие) электромагнитного поля:

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

Определив параметры вмещающей среды по измерениям за пределами зоны неоднородности, рассчитывают способ геоэлектроразведки, патент № 2076343, а затем, используя формулы (12, 13) по величинам UI и UII, определяют раздельно Uэа и Uма и т.д.

Функции f2(t) и f4(t) отражают влияние на характер аномального поля полей вмещающей среды, а также описывают поведение во времени эквивалентных неоднородности дипольных моментов. Функции способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 и способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 содержат информацию о глубине залегания и эпицентре неоднородности.

Регистрация процессов становления поля в присутствии локальной геоэлектрической неоднородности ведется в диапазоне [tmin; tmax] где величина tmin определяется по формуле (1), а tmaxспособ геоэлектроразведки, патент № 2076343 способ геоэлектроразведки, патент № 2076343SH, где S продольная проводимость разреза. Если неоднородность находится на глубине Н=5000 м, то при среднем сопротивлении разреза способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 ее влияние наиболее значительно, начиная с tmin способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 1,2 с до tmax способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 15 c. Для более высокоомного разреза при способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 этот диапазон сокращается до [0,24 c; 3 c] и т.д. По данным зондирований строится и уточняется геоэлектрическая модель исследуемой площади. Исследования ведутся в пределах площади Q способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 Qн+h2/2, где h глубина залегания неоднородности, Qн ее проекция на поверхность наблюдения.

На начальных стадиях прогнозируется положение неоднородности по смещению tmin начала ее влияния с изменением расстояния до нее как от источников электромагнитного поля, так и от точек приема. Если задаться изменением tmin на определенный процент способ геоэлектроразведки, патент № 2076343, гарантирующий получение информации

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

то для минимального шага способ геоэлектроразведки, патент № 2076343Lmin перемещения источника поля применяют оценочную формулу

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

где tmin минимальное время становления поля;

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 минимальное время становления при перемещении источника поля на расстояние способ геоэлектроразведки, патент № 2076343L;

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 расстояние от точки истока поля до неоднородности при перемещении его на расстояние способ геоэлектроразведки, патент № 2076343L.

Таким образом,

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

что при способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 0,09 составит 0,3h. Максимальный шаг перемещения определяется соотношением способ геоэлектроразведки, патент № 2076343, т.е. величина способ геоэлектроразведки, патент № 2076343L ограничена пределами способ геоэлектроразведки, патент № 2076343, а количество позиций выбирается четным (К=2n).

Для площадной съемки возможны два варианта размещения точек наблюдения:

по равномерной сетке,

профильно-площадная.

При этом для оценок шага между точками наблюдения способ геоэлектроразведки, патент № 2076343y важным критерием является особенность поведения способ геоэлектроразведки, патент № 2076343Ua/способ геоэлектроразведки, патент № 2076343y~1/hn в зонах наиболее резкого изменения электромагнитного поля, т.е. способ геоэлектроразведки, патент № 2076343y~hnспособ геоэлектроразведки, патент № 2076343способ геоэлектроразведки, патент № 2076343Ua, что допускает заметное увеличение способ геоэлектроразведки, патент № 2076343y с ростом глубины исследования. Поэтому зададимся шагом способ геоэлектроразведки, патент № 2076343y способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 0,05h. Если же фактически выбранный шаг заметно меньше способ геоэлектроразведки, патент № 2076343y, например при решении задач для нескольких глубин одновременно, то целесообразно группирование данных соседних точек наблюдения.

По особенности поведения различных компонент аномальных составляющих электромагнитного поля процесса становления обосновывается возможность наиболее точного определения параметров аномального объекта. Определим, например, Vz на поздних стадиях при расположении неоднородности посредине между двумя заземленными линиями (фиг.2, 3). При включении тока в линиях в одном направлении (первый режим) будет зарегистрирована величина

UIz = UIzo+Uэza

которая состоит из UIzoи Uэza, связанных с антисимметричной составляющей поля вмещающей среды и полем аномального электрического диполя следующим соотношением:

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

При включении тока в линиях в противоположных направлениях (второй режим) величина UIzI вблизи положения неоднородности состоит из величины поля вмещающей среды UIIzo и добавки, связанной с полем аномального магнитного диполя, т.е. UIzI= UIIzo+Uмza, где

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

Подробные параметры геоэлектрического разреза определяют интерактивным путем через минимизацию специального функционала.

Определение начальных значений для итерактивных процедур производится последовательно. Сначала определяются параметры горизонтально слоистой среды в предположении, что разрез заменяется эквивалентными проводящим полупространством через функцию становления поля Fт(способ геоэлектроразведки, патент № 2076343способ геоэлектроразведки, патент № 2076343,R,t) и для "ближней волны" наблюдений эквивалентной проводящей пластиной через функцию Fт(Sспособ геоэлектроразведки, патент № 2076343, R,t). Потом, вычитая из наблюдаемых значений Fн(R,t) функцию влияния вмещающей среды Fт(способ геоэлектроразведки, патент № 2076343способ геоэлектроразведки, патент № 2076343o,t) или Fт(Sспособ геоэлектроразведки, патент № 2076343o,t) выделяют аномалийную составляющую и через изучение ее геометрической характеристики определяют эпицентр и глубину залегания неоднородности. При первом режиме изучается характеристика f1z(x,y,z,h), а при втором f3z(x, y, z,h). Четкое разделение ЗМП на симметричную и антисимметричную части позволяют точнее определить параметры неоднородности. Величина r2i определяется из соотнесения величин f1z и способ геоэлектроразведки, патент № 2076343f1z/способ геоэлектроразведки, патент № 2076343y.. Так как f1z=y/r3, а способ геоэлектроразведки, патент № 2076343f1/способ геоэлектроразведки, патент № 2076343y = 1/r3-3y2/r5,

где y координата точки наблюдения по профилю, проходящему перпендикулярно источникам поля A1B1 и A2B2, отсчитываемая от эпицентра неоднородности. Составив сочетание

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

получим, что величина r2 определяется по формуле

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

из которой получим

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

для устойчивого определения величины h с применением формулы способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 требуется данные расчетов h в различных координатах точках подвергнуть статистическому осреднению.

Независимо можно определить h с применением способ геоэлектроразведки, патент № 2076343Uza/способ геоэлектроразведки, патент № 2076343x используя выражения, полученные при двух режимах возбуждения тока:

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

Поскольку величина Uмza преимущественно связана с магнитным эффектом от неоднородности, а Eэxa с гальваническим, то отношение абсолютных величин Uмza и Eэxa позволяет определить величину Qн (или средний радиус неоднородности способ геоэлектроразведки, патент № 2076343).

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

Во втором варианте такое же отношение можно получить через Uмza и Uэza

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

Сходные соотношения получают из формул для ЭДС с заменой f2(t) и f4(t) через пpоизводные от них. Повышение достоверности этого параметра также производится через статическое осреднение данных по ряду координатных точек.

Определение способ геоэлектроразведки, патент № 2076343способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 (для малоамплитудных объектов -DS) произведем, пользуясь выражением функции fi(x,y,h) и данными о вышеприведенных параметрах h и a по любой из измеренных компонент. Взяв в качестве исходных данных величины ЭДС способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 получим два независимых выражения

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

которые также подвергаются статистическому осреднению.

Получив интегральные параметры способ геоэлектроразведки, патент № 2076343, проведем дальнейшее уточнение строения неоднородности, разбивая ее на более мелкие элементы и используя данные измерений при первом режиме возбуждения тока, так как из (4 7) следует, что с уменьшением размеров неоднородности величины аномальных полей одновременно уменьшаются, но электрическое аномальное поле от малой неоднородности становится заметно больше магнитного и для него справедливо правило суммарное поле от мелких объектов равно полю от совокупности объекта.

Для получения уточненных значений параметров ищется минимум функционала способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

где под Fн понимаются наблюдаемые значения какой-либо из компонент ЭМП, Fт значения теоретической кривой для той же компоненты при заданных традиционных параметрах вмещающей среды {способ геоэлектроразведки, патент № 2076343i,Hi} и геоэлектрической неоднородности способ геоэлектроразведки, патент № 2076343, где hj= h+способ геоэлектроразведки, патент № 2076343hj, способ геоэлектроразведки, патент № 2076343, способ геоэлектроразведки, патент № 2076343способ геоэлектроразведки, патент № 2076343j= способ геоэлектроразведки, патент № 2076343способ геоэлектроразведки, патент № 20763431+способ геоэлектроразведки, патент № 2076343способ геоэлектроразведки, патент № 20763432j

при условии выполнения уравнений экстремумов

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

Усложняя модель среды при высокой точности полученных данных, можно дополнительно определить другие параметры геоэлектрического разреза. В частности, по величине вклада поля аномального геоэлектрического диполя, порождаемого неоднородностью, определяются параметры поляризуемости неоднородности за счет замены в формуле (4) для способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 произведения способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 через интеграл

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

и определения дополнительных экстремумов, связанных с поляризацией неоднородности

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

где способ геоэлектроразведки, патент № 2076343н поляризуемость, а способ геоэлектроразведки, патент № 2076343н= 1/способ геоэлектроразведки, патент № 2076343н скорость затухания поляризационных процессов.

Процедура уточнения параметров происходит в несколько итераций путем задания закона изменения параметров. Обозначим Gq= способ геоэлектроразведки, патент № 2076343способ геоэлектроразведки, патент № 2076343/способ геоэлектроразведки, патент № 2076343q и зададим последовательность шагов

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 = (0,1способ геоэлектроразведки, патент № 20763430,05)способ геоэлектроразведки, патент № 2076343q(i),

q1= q(i),q2= q1+способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

где g(i) значение искомого параметра на i-м шаге итерации. Остальные параметры при этом считаются фиксированными. В качестве начальных значений для итераций используются те, которые получены по асимптотическим формулам.

В качестве Fт нами используется выражение

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

где М число элементов, на которое условно разбита изучаемая неоднородность.

Способ осуществляется следующим образом.

По результатам предварительных исследований выявляют параметры неоднородности (протяженность, глубину залегания, ширину). Рассчитывают площадь этой неоднородности Qн при ее проекции на дневную поверхность. Например, для выявленной неоднородности протяженностью 8 км, шириной 2 км и глубиной 5 км величина площади неоднородности составит Qн=16 км2.

Рассчитывают размер площади, на которой проводят наблюдения способ геоэлектроразведки, патент № 2076343, где h глубина залегания неоднородности. В нашем примере Q=28 км2. Рассчитывают максимальное и минимальное расстояния между источниками поля

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343

способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 (при погрешности измерений 10%).

Расстанавливают приемники по системе профилей с шагом между приемниками способ геоэлектроразведки, патент № 2076343y = 0,05h. В нашем примере способ геоэлектроразведки, патент № 2076343y составят 250 м, число пунктов наблюдения 112, расстояние между профилями до 1 км.

Располагают не менее двух источников поля (заземленных линий А1B1 и А2B2) параллельно неоднородности по разные стороны от нее, например 4 источника (фиг. 4). Пропускают электрический ток, одинаковый по величине (например, 100 А) и направлению.

Регистрируют в пунктах наблюдения производную вертикальной компоненты вектора магнитной индукции способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 и первые горизонтальные (электрические) компоненты электромагнитного поля UIx и UIy.

Учитывая параметры вмещающей среды из зарегистрированных величин выделяют электрические составляющие аномального поля Uэax и Uэay (в соответствии с формулой 12).

На фиг. 5 представлены кривые профилирования электрических составляющих аномального поля для нескольких моментов времени становления. На рисунке видно, что с увеличением времени (t1<t) аномальное поле сначала меняет знак, что демонстрирует переход от кривой 4 к кривым 5 7, а затем уменьшается по амплитуде, одновременно увеличивая зону влияния на профиле (переход от кривой 5 к кривой 7).

Затем через линии А1B1 и А2B2 пропускают одинаковый по величине электрический ток, но направление его по одну сторону от неоднородности оставляют первоначальным, а по другую меняют на противоположное. Регистрируют в пунктах наблюдения производную вертикальной компоненты вектора магнитной индукции способ геоэлектроразведки, патент № 2076343 и вторые горизонтальные (магнитные) компоненты электромагнитного поля UIxIи UIyI.

С учетом параметров вмещающей среды из зарегистрированных величин в соответствии с формулой (13) выделяют магнитные составляющие аномального поля Uмax и Uмay.

На фиг.6 представлены кривые магнитных составляющих аномального поля для нескольких моментов времени становления.

Из графиков видно, что с увеличением времени становления (t4>t1) аномальное поле также сначала меняет знак, что демонстрирует переход от кривой 8 к кривым 9 11, а затем уменьшается по амплитуде, одновременно увеличивая зону влияния на профиле (переход от кривой 9 к кривой 11).

Параметры неоднородности способ геоэлектроразведки, патент № 2076343, рассчитывают с использованием формул (17 24), а методом минимизации, используя соотношения (25 30) уточняют распределение электропpоводности Dsj в пределах отдельных элементов неоднородности.

При необходимости, дополнительно определяют поляризуемость вмещающей среды и собственно неоднородности.

В случае более сложного строения изучаемой геоэлектрической неоднородности, что характеризуется нарушениями в характере поведения кривых профилирования (отклонениями от симметричного или антисимметричного распределений), выполняются наблюдения от дополнительной системы источников поля, размещаемой по профилю, перпендикулярному первому (фиг.7). В результате трансформаций данных получаем "куб геоэлектрических параметров".

На фиг.8 показан переход от предварительной геоэлектрической модели исследуемого участка, полученной с применением соответствующих геоэлектрических разрезов и срезов по результатам обработки способ геоэлектроразведки, патент № 2076343способ геоэлектроразведки, патент № 2076343z/способ геоэлектроразведки, патент № 2076343t к уточненной детальной модели неоднородности (уточненному кубу геоэлектрических параметров), в которой выделен ряд элементов, характеризующих ее особенности.

Класс G01V3/12 с использованием электромагнитных волн 

способ геоэлектроразведки в условиях техногенной инфраструктуры -  патент 2528115 (10.09.2014)
устройство обнаружения людей под завалами и поиска взрывчатых и наркотических веществ -  патент 2526588 (27.08.2014)
способ обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков и устройство для его осуществления -  патент 2515191 (10.05.2014)
способ радиолокации объектов в слабопроводящих средах -  патент 2513671 (20.04.2014)
устройство и способ для детектирования электромагнитного излучения -  патент 2507544 (20.02.2014)
способ радиолокационного зондирования подстилающей поверхности и устройство для его осуществления -  патент 2490672 (20.08.2013)
способ георадиолокации многолетнемерзлых пород -  патент 2490671 (20.08.2013)
способ прогноза землетрясений -  патент 2488846 (27.07.2013)
способ получения радиоголограмм подповерхностных объектов -  патент 2482518 (20.05.2013)
способ геоэлектроразведки и устройство для его осуществления -  патент 2480794 (27.04.2013)
Наверх