способ геоэлектроразведки

Формула изобретения

1. Способ геоэлектроразведки, использующий первое питающее заземление, отнесенное в практическую бесконечность, подключенное к одной из клемм источника электрического тока, и второе питающее заземление, помещенное в скважину и подключенное к другой клемме источника электрического тока, а также два приемных заземления, подключенных к измерительному прибору для измерения на поверхности земли падения электрического напряжения между ними по системе профилей, отличающийся тем, что в нем используют несколько питающих заземлений, помещенных в скважине на заданном расстоянии друг от друга, поочередно подключаемых к клемме источника электрического тока, и при каждом подключении скважинного питающего заземления измеряют падение электрического напряжения между приемными заземлениями, расположенными вдоль профиля наблюдений, определяют значения кажущегося электрического сопротивления, и по распределению кажущегося электросопротивления на площади наблюдений и в разрезах судят о наличии и положении геоэлектрических неоднородностей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в нем одно из приемных заземлений перемещают по окружности относительно второго приемного заземления на заданный угол до тех пор, пока абсолютное значение измеряемого электрического напряжения не достигнет максимального значения, и по направлению приемной линии в области максимума измеряемого напряжения уточняют положение геоэлектрической неоднородности.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к электрической разведке по методу электросопротивления и позволяет повысить эффективность изучения верхней части геологического разреза, выявления локальных неоднородностей в коренных породах.

Область преимущественного применения предлагаемого способа: выявление тектонически раздробленных, водопроницаемых пород; обнаружение рудоносных объектов, перекрытых рыхлыми образованиями; изучение распространения в геологической среде техногенно загрязненных подземных вод и др.

Известен метод заряда, предназначенный для доразведки рудных месторождений, в котором одно питающее заземление относится в практическую бесконечность, другое помещается в рудное подсечение, вскрытое скважиной, а на земной поверхности по системе профилей прослеживаются линии равных потенциалов, либо изучается распределение потенциала либо его градиент. По конфигурации плана линий равных значений, либо по изменению по профилям значений потенциала либо его градиента судят о распространении на обследуемой площади рудоносной зоны [1].

Известный способ имеет существенные недостатки: во-первых, полученные результаты зависят от изменения мощности и электрического сопротивления перекрывающих рыхлых образований, во-вторых, экспериментальные графики потенциала или его градиента сопоставляются с теоретическими, рассчитанными для однородной среды, хотя геологическая среда неоднородна как в горизонтальном, так и вертикальном направлении [2].

Известен способ мелкомасштабного заряда, предназначенный для обследования крупных рудных полей и выделения в их пределах отдельных рудных объектов. Как в методе заряда, одно питающее заземление относится в практическую бесконечность, а второе устраивается в рудном подсечении, вскрытом скважиной. Поскольку планшеты работ методом мелкомасштабного заряда имеют значительные размеры, то с помощью двух приемных заземлений по системе профилей измеряют распределение электрического потенциала, реже градиента потенциала [2].

Известный способ имеет существенные недостатки: во-первых, при измерениях электрического потенциала требуется применение длинных измерительных линий, что в районах с высоким уровнем помех затрудняет выполнение работ, во-вторых, интерпретация экспериментальных данных чрезвычайно сложна и субъективна, так как требует привлечения большого объема геологической и геофизической информации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ погруженных электродов, в котором одно питающее заземление относят в практическую бесконечность, другое размещают в скважине даже при отсутствии рудного подсечения, а на поверхности земли, используя два приемных заземления, по системе профилей изучают распределение градиента электрического потенциала.

Способ-прототип имеет существенные недостатки: искажающее влияние неоднородных как по мощности, так и по электрическому сопротивлению покровных рыхлых образований; влияние вертикальных контактов горных пород [2].

Целью предлагаемого способа является повышение эффективности выявления тектонически раздробленных, водопроницаемых пород; обнаружение рудоносных объектов, перекрытых рыхлыми образованиями; изучение распространения в геологической среде техногенно загрязненных подземных вод.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе геоэлектроразведки, в котором используют первое питающее заземление, отнесенное в практическую бесконечность и подключенное к одной из клемм электрического тока, и второе питающее заземление, помещенное в скважину и подключенное к другой клемме источника электрического тока, и два приемных заземления, подключенных к измерительному прибору для измерения на поверхности земли падения электрического напряжения между ними по системе профилей, заключающийся в том, что в нем используют несколько питающих заземлений, помещенных в скважине на заданном расстоянии друг от друга, поочередно подключаемых к клемме источника электрического тока, и при каждом подключении скважинного питающего заземления измеряют падение электрического напряжения между приемными заземлениями, расположенными вдоль профиля наблюдений, определяют значения кажущегося электрического сопротивления и по распределению кажущегося электросопротивления на площади наблюдений и разрезах судят о наличии и положении геоэлектрических неоднородностей. В пределах выявленных аномальных участков одно из приемных заземлений перемещают по окружности относительно второго приемного заземления на заданный угол до тех пор, пока абсолютное значение измеряемого электрического напряжения не достигнет максимального значения, и по направлению приемной линии в области максимума измеряемого напряжения судят о простирании геоэлектрической неоднородности.

На фиг.1-2 показаны схемы предлагаемых установок. Первое питающее заземление (В) отнесено в практическую бесконечность. На фиг.1 питающее заземление A₁-A_n размещено на заданном расстоянии друг от друга в скважине; М и N - приемные заземления; U_MN1 - падение электрического напряжения, измеряемого вдоль профиля наблюдений; 1 - блок переключения питающих заземлений; 2 - источник электрического тока; 3 - измерительный прибор. Стрелками на фиг.2 показано перемещение по окружности приемных заземлений N₂-N _i; U_Mni - положение приемной линии при максимальном абсолютном значении измеряемого падения электрического напряжения.

Предлагаемый способ осуществляется с серийно выпускаемой промышленностью аппаратурой ЭРА, ЭРА-ЗНАК следующим образом. При наличии на обследуемом участке земной поверхности скважины, даже не вскрывшей рудного подсечения, размещают в скважине серию питающих заземлений (А₁-А _n), расположенных на заданном расстоянии (по глубине) друг от друга и подключаемых к блоку коммутации, которое осуществляет подключение каждого из питающих заземлений к одной из клемм источника электрического тока. Другое питающее заземление (В) относят в практическую бесконечность, т.е. на такое расстояние, чтобы соблюдалось условие: АВ в 10-15 раз больше расстояния между приемными заземлениями. Питающее заземление В подключают к другой клемме источника электрического тока. Приемные заземления М и N подключают к измерительному прибору. При подсоединении клеммы источника электрического тока к питающему заземлению A₁ измеряют падение электрического напряжения U_MN(A₁). Затем к клемме источника электрического тока подключают заземления А₂, А₃...А _n и измеряют падения электрического напряжения U_MN(A₂)... U_MN(А_n). После выполнения указанных измерений приемные заземления перемещают по профилю с шагом равным MN и все операции повторяют. По полученным результатам находят значения кажущегося электрического сопротивления _к(А₁)... _к(А_n) по известному выражению _к=к·| U_MN|/I. Здесь к - геометрический коэффициент установки; | U_MN| - абсолютное значение напряжения между приемными заземлениями; I - ток, стекающий с питающих заземлений.

Выполнив такие измерения на обследуемой площади, строят планы изолиний кажущегося электрического сопротивления для различных глубин, соответствующих положениям питающих заземлений A ₁...A_n. Каждая неоднородность, обладающая повышенной электропроводностью по сравнению с вмещающими породами, отметится на указанных планах областью пониженных значений кажущегося электрического сопротивления геологической среды.

При выполнении исследований по отдельным профилям, учитывая различную глубину размещения питающих заземлений A₁...A _n, строят распределение кажущегося электрического сопротивления пород в разрезе и судят о положении неоднородности в зависимости от глубины.

На аномальных участках, выявленных как при площадных исследованиях, так и при работах на отдельных профилях, одно из приемных заземлений, расположенное вдоль профиля наблюдений, перемещают по окружности, центром которой является второе питающее заземление, а радиус равен MN. Перемещение осуществляют на заданный угол в одном направлении (фиг.2). При каждом положении подвижного приемного заземления измеряют падение электрического напряжения. Перемещение подвижного приемного заземления производят до достижения максимального абсолютного значения падения напряжения. Полученное в этом случае направление линии MN указывает положение геоэлектрической неоднородности. Например, при присутствии в геологическом разрезе линейно вытянутой неоднородности, имеющей по сравнению с вмещающей средой повышенную электропроводность, направление приемной линии MN, при котором фиксируется максимальное значение падения электрического напряжения между приемными заземлениями, соответствует простиранию зоны повышенной электропроводности, а направления приемных линий, полученных в различных пунктах наблюдений, укажут на положение неоднородности в геологической среде.

Таким образом, преимущество предлагаемого способа состоит в повышении эффективности выявления неоднородностей как верхней части разреза, так и в коренных породах в различных геологических условиях, обнаружения рудоносных зон и локальных объектов, так как конечный результат исследований основан на получении представлений о важнейших параметрах геологической среды - ее электрических характеристиках.