способ определения глубины залегания рудного тела

Формула изобретения

Способ определения глубины залегания рудного тела, заключающийся в возбуждении исследуемой среды переменным магнитным полем и измерении вертикальной компоненты магнитного поля, отличающийся тем, что первичное магнитное поле создают двумя, равными по величине и противоположно направленными, вертикальными магнитными диполями, устанавливают приемник посредине отрезка прямой, соединяющей диполи, производят профилирование поперек рудного тела, устанавливают приемник в одну из двух полученных при профилировании, экстремальных точек на профиле, измеряют вертикальную компоненту магнитного поля, повторяют эту процедуру при различных расстояниях между приемником и диполями, строят кривую зависимости вертикальной компоненты магнитного поля от расстояния между приемником и диполями, определяют среднюю глубину залегания рудного тела путем сравнения полученной кривой с набором палеточных кривых.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к геоэлектроразведке.

Область преимущественного применения - определение параметров вытянутого в одном направлении рудного тела, близкого по форме к горизонтальному или слабо наклонному пласту.

Известен способ определения глубины залегания рудного тела, при котором измеряется суммарный сигнал от вмещающей среды и от аномального тела [1]. При этом сигнал от вмещающей среды несет информацию о параметрах слоев нормального разреза, в то время как аномальный сигнал содержит информацию о параметрах аномального тела. Таким образом, измеренный суммарный сигнал содержит информацию о всех параметрах разреза, в такой ситуации точность определения параметров рудного тела оказывается низкой.

Известен метод (способ) дифференциальных кондуктивных измерений MAN [2], главное достоинство этого метода состоит в том, что измеряемый сигнал не равен нулю только тогда, когда изучаемая среда горизонтально неоднородна.

Однако этот метод не может быть применен, например, в зимний период и на каменистых поверхностях.

Известен способ индукционных дифференциальных измерений [3]. В этом способе используют в качестве источника вертикальный магнитный момент и два датчика, которые подключают к приемнику встречно.

Недостатком этого метода являются высокие требования к идентичности датчиков, что не всегда удается реализовать.

Целью предлагаемого способа является увеличение точности определения глубины до средины рудного тела.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения глубины залегания рудного тела, заключающемся в возбуждении исследуемой среды переменным магнитным полем и измерении вертикальной компоненты магнитного поля, первичное магнитное поле создают двумя, равными по величине и противоположно направленными, вертикальными магнитными диполями, приемник устанавливают посредине отрезка прямой, соединяющей диполи, производят профилирование поперек аномального тела, устанавливают приемник в одну из двух, полученных при профилировании, экстремальных точек на профиле, измеряют вертикальную компоненту магнитного поля, повторяют эту процедуру при различных расстояниях между приемником и диполями, строят кривую зависимости вертикальной компоненты магнитного поля от расстояния между приемником и диполями, определяют среднюю глубину залегания рудного тела путем сравнения полученной кривой с набором палеточных кривых.

На фиг.1 схематически изображена индукционная дифференциальная установка, с помощью которой реализуют предлагаемый способ.

Эта установка содержит следующие элементы: два вертикальных магнитных диполя M1 и М2, расположенные на одной прямой на одинаковом расстоянии d по разные стороны от датчика приемника. В качестве приемника может быть использован селективный микровольтметр АЗЧ-78. Если Ml и М2 равны по величине и противоположно направлены, в приемнике регистрируется чисто аномальная вертикальная составляющая магнитного поля В_AZ (в случае горизонтально неоднородной среды).

На фиг.2 изображена профильная кривая вертикальной компоненты магнитною поля, полученная в результате профилирования поперек двумерного рудного тела.

На фиг.3 представлены теоретические палеточные кривые.

На фиг.4 схематически изображен разрез, содержащий двумерное рудное тело в двухслойной среде.

На фиг.5 показаны результаты численного расчета зависимости вертикальной компоненты магнитного поля от расстояния между источниками и датчиком приемника.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

Сначала поперек рудного тела производят профилирование с описанной выше дифференциальной установкой, в результате получают профильную кривую, аналогичную фиг.2.

Особенность этой кривой в том, что ее экстремумы находятся над боковой границей рудного тела. Далее датчик приемника устанавливают в любой из экстремальных точек профильной кривой и измеряют значения В_AZ при различных значениях разноса d. По данным измерений строят зависимость (d)= B_az/max(B_AZ) как функция разноса d (здесь mах(В_AZ) - максимальное значение вертикальной компоненты аномального магнитного поля при различных значениях d). Полученную кривую сравнивают с набором палеточных кривых (фиг.3), в результате чего определяется среднее значение глубины до рудного тела.

Семейство палеточных кривых, приведенное на фиг.3, получено расчетным путем с помощью формул



здесь U_n - векторный магнитный потенциал нормального поля,

G - функция Грина нормального разреза,

_d = _a-_n.

Приведенная формула для аномального магнитного поля является решением интегрального уравнения для U_a в первом приближении по малому параметру _0ds, где s - поперечное сечение двумерного аномального тела. Для большей общности целесообразно семейство кривых (d) строить, зависящими от двух безразмерных параметров d_a=d/y_a и h_ca(Н₁+Н₂)/(2уа) (H₁ и Н₂ -расстояние до верхней н нижней кромки аномального тела). При расчетах семейства кривых (d_a) в качестве нормального был использован двухслойный разрез, в котором верхний слой образован наносами, а нижний слой является высокоомным, предполагалось также, что аномальное тело находится в нижнем слое. Численными расчетами проверено, что параметры верхнего слоя (₁ и h₁) слабо (не более 10%) влияют на ход кривых (d_a). Таким образом, кривые (d_a) в основном зависят только от двух величин: h_ca и (Н₂-Н₁)/У_а, однако численные расчеты показывают, что при постоянном значении h_ca отклонения кривых (d_a) при изменении (Н₂-Н₁)/У_а в два раза не превышают 5%, т.е. при известном значении у_а, которое определяют после профилирования, положение кривых (d_a) в основном определяется только величиной h_са.

Возможность практической реализации проиллюстрируем на конкретном примере. Пусть в двухслойной среде находится рудное тело, как показано на фиг. 4. Вмещающая среда и рудное тело имеют следующие параметры: ₁ = 100 Омм, ₂ = 10³ Омм, Н=5 м, _a = 10 Омм, H₁=80 м, Н₂=100 м, у_а=75 м. Результаты профилирования (d= 50 M, =200 с^-1) поперек этого тела дают профильную кривую для В_AZ, представленную на фиг.2. Нетрудно видеть, что амплитуда В_AZ составляет единицы рТ (М1=М2=5000 ам²). Значения величины В_AZ в зависимости от d представлены на фиг.5, величина В_AZ в данном случае также составляет единицы рТ, что является вполне измеримой величиной.

Таким образом, предлагаемый способ, основанный на измерении чисто аномального магнитного поля, в результате чего ослабляется влияние параметров нормального разреза на результаты измерений, то есть повышается точность определения глубины залегания рудного тела.

Источники информации

1. Жданов М.С. Электроразведка. Москва, Недра, 1986, с.286.

2. Тархов А.Г. Об электроразведочных методах чистотой аномалии. Известия АН СССР, серия геофизическая, 1957, 8, с.976.

3. Родионов А.Н., Светов Б.С. Эффективность применения дифференциальных установок при исследовании методом переходных процессов. Разведочная геофизика. 1982. Вып.95, с.80, (прототип).