SU1053041A1 - Способ электромагнитных зондирований - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЗОНДИРОВАНИЙ, при которсда возбуждают электромагнитное поле, с псмлоцью измерительных электродов, размещенных на профиле, измер ют электрическую или магнитную составл ющие элек-, тромагнитного пол  на заданной последовательности разносов в заданные моменты времени, начина  с включени  тока в питающей цепи, или с заданной дискретной последова- тельностью длин волн и по результатам измерений суд т о строении геоэлектрй 1еского разреза, о т л ич a ю щ и и с   тем, что, с целью повьшени  детальности расчленени  разреза, измерени  провод т в моменты времени, соответствующие посто нному дл  всех разносов отношению параметра становлени  или длины волны к величине разноса, на котором производитс  измерение.

Description

сд

:

Изобретение может примен тьс  дл  изучени  геологи еского, строени  осгшочного чехла при наличии в нем непровод щих экранов, дл  вы в лени  неоднородностей в геоэлектрическом разрезе, св занных с залежами нефти и газа, а также дл  изучени  верхней части разреза и детального расчленени  горизонтальнослоистых сред при решении инженерно-геологических задач.

Сущность частотных зондирований и зондирований по методу становлени  пол  как модификаций злектромагнитных зондирований соответствено при гармонически мен ющемс  и неустановившемс  электромагнитном поле, заключаетс  в измерении кажущегос  удельного опротивлени  в зависимости от длины волны или парметра становлени . Распространение гармонических колебаний злектромагнитно го пол  сопровождаетс  изменением их амплитуд и по влением фазовых сдвигов по отношению к фазе тока питани . Неустановившеес  и гармоническое электромагнитные пол  содержат одну и ту же информа цию о геоэлектричёском разрезе, характеризу  разрез по глубине. Наиболее полные сведени  о продольном и поперечном удельных сопротивлени х могут быть получены при коктлсировании зондировани  частотного или становлением пол  с изменением разносов. . .

Задачей морской электроразведки  вл етс  определение электрических характеристик и мощностей геоэлектрических горизонтов с достаточной разрешающей способностью дл  точного расчленени  разреза по глубине.

Известен способ электромагнитных зондирований, характеризующийс  высокой разрешающей способностью (метод переходных процессов МПП), в котором возбуждают электромагнитное поЛе с помощью незаземленной петли в виде пр моугольных импульсов тока и в паузах между этими импульсами в за .данные моменты времени после выкдючени  тока измер ют параметры нестационарного электромагнитного пол , по которым суд т о строении геоэлектрического разреза Ч

Однако МПП предназначен дл  обнаружени  локальных хорошо провод щих тел при индуктивном возбуждении пол  и не обеспечивает исследовани  горизонтально-слоистых структур с удельным электросопротивлением более высоким,чем сопротивление перекрывающей водной толщи. При этом аномальный эффект в способе МПП уменьшаетс  при увеличении удельного электросопротивлени  исследуемого объекта .

Наиболее близким к изобретению техническим решением  вл етс  способ электромагнитных зондирований, характеризующийс  высокой разрешающей способностью, пригодной дл  детального изучени  структур, согласно которому возбуждают электромагнитное поле с помощью измерительных электродов, размещенных на Профиле, измер ют электрическую или магнитную составл ющие электромагнитного пол  на заданной последовательности разносов в заданные моменты времени tj, начина  с момента включени  тока в питающей цепи,, или с заданной дискретной последовательностью длин волн i , а по результатам: измерений суд т о строении геоэлектрического разреза.

Электроды размещены на профиле с заданной последовательностью

разносов г,, г,,..., г;Гц,

(где i 1, 2, ,.., п - число разносов; j 1,2,.../ m - количество длин волн), при этом измер ют на каждой последовательной паре разносов разность фаз сигналов дл  каждой из заданных длин волн. Набор длин волн устанавливают дл  каждой пары разносов таким образом,чтобы

р.- « выполн лось условие -- -2-

«ЛИЛ

дл  набора длин волн (т г 3),приче набор возбуждаемых длин волн измен ют до получени  максимальной разности фаз дл  каждой пары разносов. По измеренным разност м фаз суд т о строении геологического разреза 2 Недостатком способа  вл етс  неоднозначность измерени  регистрируемых параметров из-за слишком высоко чувствительности к вертикальнЕ неоднородност м разреза, а также к изменени м частоты зондировани  60 разноса г в том случае, если измерени  осуществл ютс  с погруженной установкой, используемой в морской электроразведке.

Целью изобретени   вл етс  повышение детальности расчленени .

Поставленна  цель достигаетс  согласно способу электромагнитных зондирований, при котором возбуждают электромагнитное поле, с помощью измерительных электродов, размещенных на профиле, измер ют электрическую или магнитную составл ющие электромагнитного пол  на заданной послдоват льности разносов в заданные мменты времени tf, начина  с момента включени  тока в питающей цепи, или с заданной дискретной последовательностью длин волн Т(. и по результатам измерений суд т о строении геоэлектрического разреза, измерени  провод т в моменты времени, соотве ствующие посто нному дл  всех разносов отношению параметра становлени  ti или длины волны к величине разноса, на котором производитс  и мерение. const,( Это означает, что где i r fi-if tt - моменты времени измерений р, - среднее удельное электросопротивление верхнего сло |U - магнитна  проницаемость ва куума. Зондирование по данному способу возможно при варьировании длины вол ны Л (в варианте частотных зондиро ваний с измерением амплитуд), анало гичному условию (1) const где li Ы- углова  частота. Отношение временного аналога дли ны волны С J к разносу г дл  всех разносов выбираетс  из анализа теоретических кривых, равных 1:3 а диапазон разносов выбирают от толщины верхнего сло  h горных пород до удвоенной толщины водного сло . Результаты измерений представл ют в виде эффективных сопротивлений {равных произведению измеренной разности потенциалов на каждом разносе при соблюдении услови  (1). и (2) на коэффициент установки. Повышение разрешающей способ|ности , т,е, детальности, достигаетс благодар  тому, что измерени  провод т на серии разносов с соблюдением услови  (.1), Ч.ТО обеспечивает получение полной кривой зондировани , и на этой основе -. возможность подетального исследовани  сло ев горизонтально-слоистой среды и и измерени . Выбор на каждом разносе li «; соотношени  -тгг const или con дает возможность проводить измере-; ни  в оптимальном временном интервале переходного процесса, в которо сигнал определ етс  высокочастотными составл ющими его спектра и уже достаточно интенсивен дл  его уверенного определени . На фиг,1 изображено расположение питающих и приемных электродов, на фиг, 2 - структурна  схема измерительной аппаратуры. Измерительна  аппаратура, содержит питающие 1 и 2 и приемные 3-12 электроды, источник тОка 13, коммутатор 14, управл ющее устройство 15 каналы усилени  и регистрации 1б., ,,,,16п, предварительный усилитель 17, фильтр 18, нормирующий множитель 19/ ключ 20, накопитель 21 и регистратор 22, Электромагнитное поле возбуждают посредством источника электрического (заземленна  лини ) или магнитного типа (незаземленный контур) последовательностью пр моугольных импульсов тока 3. Дпительность р возбуждающих импульсов -j в два и более раз больше максимального запаздывани  момента времени измерений (дл  обеспечени  затухани  пол  от каждого предшествующего цикла возбуждени ) , Измерение производитс  с донной установкой набором приемных линий 3-12, расположенных на некотором рассто нии от питающего дипол  1-2, Начина  с момента включени  тока. Измерени  разности потенциалов нестационарного пол  производ тс  в п точках с соблюдением дл  каждой услови  (1) или (2) на серии разносов,. Результаты измерений представл ют в виде эффективных сопротивлений,. равныхпроизведению измеренной разности потенциалов на коэффициент установки (равный дл  дипольной установки К ЙрЗ) , Кривую полного становлени  (зондирований) изображают в билогарифмическом масштабе. Интерпретаци  данных зондировани  производитс  с помощью специально рассчитанных палеток путем совмещени  экспериментальных кривых с теоретическими , Способ осуществл ют следующим образом , Измерени  производ т с помощью многоканальной косы,представл ющей собой многожильный кабель в рези- новом или полиэтиленовом шланге, кажда  из жил которого выводитс  на внешней электрод, представл ющий собой свинцовое кольцо, охватывающее кабель по внешней его поверхности. Датчики могут буксироватьс  по дну или укладыватьс  на дно с помощью судов или подводных аппаратов, Два электрода 12 используютс  дл  возбуждени  пол , остальные 3-12 дл  приема сигналов, В частном случае каждый второй электрод предшествующей приемной пары  вл етс  первым электроде последующей приемной пары (фиг,1). При этсм рассто ни  2-3, 2-5, 2-7, 2-9 и т.д. от второго питающего электрода 2 до первого из каждой пары приемных электродов 3-12 возрастают в геометрической прогрессии с шагом.Рекомендуютс  следующие рассто ни , равные соответственно 1-1,41-2-2,82, -4-5,66-8-11,3-16-22, -6-32-49,4-64, В данном варианте используетс  всего 13 приемных электродов, которые образуют 12 приемных пар. Эта установка обеспечивает зондирование от глубин по горным породам 0,5 м до 15 мм. При данной выборке разноf сов по условию соотнесени  -тр- 2 f- 1 временные аналоги t.j длин волн долж ны измен тьс  от-2 до 128 м. При ве личине удельного электросопротивлени  пород морского дна 40 мм врем  регистрации состаавл ет 0,05; 0, 0,1} 0,.4l; 0,2, 0,82, 0,4; 0,566; 8 1,13} 1,6J 2,26, 3,4; 4,94 см. В случае использовани  гармонического источника наблюдени  необходимо , выполн ть- на следующем набор частот f 40;20;10; 5; 2,5у 1,25 0,625V 0,3125, 0,1562; 0,0781, 0,0 0,0195, 6,00977 МГц. Поле становлени  источника импульсного тока, расположенного на дне в области времен t, св занных с рассто нием между источником и прие ником г и удельными электропровод НОСТЯМИ воды и горных- пород «Jfl и 6 характеризуетс  соотношением Ot 0,2-5, Gjj и 6i - удельные электропровод ности воды и дна. Это соответствует значению отно шени  -р-« 1:10 при отиошении Изменение удельного электросопротивлени  более высокоомной нижней среды, соответствующей породам мор кого дна, приводит к резким измене ни м величин эффективного сопротив лени  при величинах L 2 г. Чем меньше отношение -р j тем больше за висит эффективное сопротивление о удельного электросопротивлени  нижней среды. Напротив, при увели0 чёнии отношени  различи  между кривыми, соответст;вующими различным Удельным электросопротивлени м р падают. Физически это- объ сн етс  тем, что электромагнитные волны, распростран ющиес  по среде с низким удельньм электросопротивлением быстро затухают и величина пол  в точке приема в.основном определ етс  электромагнитными волнами, распростран ющимис  по среле с боль шим удельным электросопротивлением в данном случае по нижней . При низких частотах эффект затухани  не про вл етс  и поэтому в правой части эффективные сопротивлени  очень слабо завис т от удельного электросопротивлени  среды со сравнительно высоким удельным электросопротивлением. Нар ду с эффектами затухани  действует эффект неравномерного растекани  тока по средам с раздичным удельным электросопротивлением. За счет этого эффекта вли ние среды малого электросопротивлени  про вл етс  во всем диапазоне длин волн или их временных аналогов. В области больших длин волн и их временных аналогов 4 г эффекты затухани  гораздо ниже, чем эффект неравномерного растекани  и в этом случае основное вли ние нарезультаты измерений оказывает низкоомна  среда (морска  вода). В случае малых длин волн Я, 3 г вли ние неравномерного растекани  сохран етс  примерно на прежнем уровне, но эффекты затухани  возрастают экспоненциально , поэтому здесь большее вли ние на результаты .измерений оказывает Среда с более высоким удельным электросопротивлением (породы морского дна). Анализ теоретических кривых показывает, что целесообразно отношение (1) выбирать равным в интервале от 1 до 3. Аппаратура в варианте временных изменений становлени  пол  (фиг.2) обеспечивает посылку через погруженные в воду электроды токовых импульсов пр моугольной формы с длительностью,-в 2 раэа превышающей максимальные запаздывани  момента измерений. Управление коммутатором токов 14 осуществл етс  управл ющим устройством 15. Измерени  провод тс  с помощью 12 измерительных каналов 16-i, каждый из которых п одключен к паре приемных электродов. Измерительный канал состоит из предварительного усилител  17,фильтра 18, нормирующего усилител  19, ключа 20, накопител  21, регистрато-. ра 22, Лосле предварительного усилени  в усилителе сигнал фильтруетс  фильтром, отсекаютс  частоты, большие чем Y, f J (где tn - VMнимальные запё1здывани ) , и меньшие, чем (где Т - период посылки). С помощью нормирующего усилител  19 сигнал усиливаетс  с коэффициентом усилени , пропорциональным коэффициенту сйответствующей дипольной установки . Ключ 20 служит дл  выборки игнала с расчетным запаздыванием, выборки по отношению к переднему фронту тбкрвого импульса/ установленным из услови  (1) или (2). На накопителе 21 происходит сглаживание последовательностей выборок. Сглаживание значени  регистрируютс  регистратором 22. Может быть организована по .очередна  регистраци  накопленных по многим каналам измереннй, .

i Способ позвол ет повысить чувствительность морской электроразведки к неоднородност м удельного электросопротивлени  пород морского дна в горизонтально-слоистой среде, с величиной удельного сопротивлени  по горньм породам большей, чем удельное: сопротивление водной среды. Разведка верхней части морского дна при инжеиёрно-геологическнх работах на шельфе сможет обеспечить возможность 1трЬгноза прочности Грунтов, в частности дл  определени  мощности верхнего слЬ  неконсолидированных горных пород и дл  прогноза несущей способности грунтов при укладке на дно сооружений и аппаратов. Основанием дл  прогноза  вл етс  тесна  корре-л ционна  с  зь относительного удельного сопротивлени  водонасыщеиных грунтов с их пористостью (коэффициент коррел ции составл ет 0,95-0,98)

Проведение измерений с устано%- кой, состо щей из гор изонтальной

.петли и приемного электрического днпол , расположенного на определенном рассто нии от петли, технически эвт руднительно . Возможность переведени  измерений в движении с такой уста5 :но9Кой исключена.

. Использование дипольно-осевой усЧ тановки, источника и приёмника э екТ1 йческого типа обеспечивает возмож 0 йость измерений в движении 6 доста:точной разрешающей способностью, что повышает производительность электро;| аэведочных работ и раавир ет воз|м6жности применимости в морской ts электроразведке метода электро-магнйтных зондирований.

По сравнению с известными предлагаемый способ отличаетс  нар ду с большей разре111аю1 1ей способностью .большей информативностью при сохранении глубинности, высокой пройзво| (ительностью измерений, возможностью использовани  в районах с трудными услови ми заземлени .

Claims (1)

1. СПОСОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЗОНДИРОВАНИЙ, при котором возбуждают электромагнитное поле, с помощью измерительных электродов, размещенных на профиле, измеряют электрическую или магнитную составляющие элек-. тромагнитного поля на заданной последовательности разносов в заданные моменты времени, начиная с момента включения тока в питающей цепи, или с заданной дискретной последовательностью длин волн и по результатам измерений судят о строении геоэлектрйЧеского разреза, о т л ичающийся тем, что, с целью повынения детальности расчленения разреза, измерения проводят в моменты времени, соответствующие постоянному для всех разносов отношению q параметра становления или длины вол- v ны к величине разноса, на котором л производится измерение.