Лекция 13.Электроразведка 3.6 Методы переменных электромагнитных полей (стр. 2 )

Расстояние от базисного до полевого пункта выбирают таким образом, чтобы сохранялось линейное изменение поля ТТ. В центральных зонах крупных равнин оно может достигать 30-80км, в предгорных областях – 25-30км.

При крупномасштабной съемке следует располагать базисную станцию в центре, а полевые - вокруг нее.

Размеры приемных линий МN составляют 400-600м. Работу на пунктах начинают с подготовки приемных линий. Провода приемных линий растягивают по простиранию (М1N1) для измерения Ех и падению (М2N2) для изучения Еу опорного горизонта, параллельно и перпендикулярно к осям вытянутых структур, линиям разломов и т. д. Приемные линии МN чаще всего располагают в виде буквы Г (см. рис.3.34,а), но можно применять и другие установки.

Приемные линии подключают к осциллографу. В районах с высоким переходным сопротивлением пород между пультом управления и осциллографом включают усилители. Затем оператор полевой станции докладывает оператору базисной станции о готовности аппаратуры к работе. После этого оператор базисной станции включает осциллограф и визуально наблюдает за полем ТТ до появления вариаций с амплитудой не менее 15мм. При появлении таких вариаций он подает команду на все полевые станции о начале записи. По этой команде все операторы включают моторы лентопротяжных механизмов. На базисной станции телевключатель устанавливают в положение передачи марок, а на полевой - в положение приема. Длительность регистрации в среднем 10-15мин, чтобы записать не менее 10-20 периодов вариаций. После окончания работы на пункте операторы договариваются об изменении стоянок полевых станций и о времени начала работы на других пунктах после переезда.

Методами МТП и МТЗ кроме измерения теллурических вариаций Ех и Еу определяют и вариации магнитного поля Нх и Ну. Для регистрации вариаций магнитного поля на пункте устанавливают два магнитометра (Нх и Ну) и подключают их к пульту управления.

В методе МТП продолжительность записи составляет 1,5ч и обычно содержит 8-10 квазисинусоидальных импульсов Ех, Еу, Нх, Ну (рис.3.36,а) с различной поляризацией поля и периодом 10-80с. Методом МТП изучают составляющую электромагнитного поля какой-либо одной частоты.

Рисунок 3.36 - а-группа квазиси-нусоидальных импульсов, б–геолого-геофизический разрез по данным магнитотеллурических методов: 1 – проводящие терригенные отложения; 2 – карбонатные отложения высокого сопротивления; 3 – точки МТЗ

При работах методом МТЗ запись многократно повторяют в течение длительного времени (5-50ч) с целью получения колебаний с равномерным распределением периодов в интервале 0,1-1000с. Каждому периоду соответствует не менее двух-четырех групп квазисинусоидальных импульсов, характеризующихся различной поляризацией поля.

В результате обработки записей поля ТТ чаще всего рассчитывают теллуропараметр К путем деления средней напряженности электрического поля в полевой точке ЕП на среднюю напряженность поля в базисной точке Еб:

                                       К=ЕП1Еб                                        (3.26)

По параметру К строят графики и карты изолиний. Максимальным значениям К соответствуют поднятия, минимальным - прогибы опорного горизонта (рис.3.32, б).

Методы МТП и МТЗ основаны на выделении группы квазисинусоидальных импульсов, соответствующих друг другу во времени, периоды, которых различаются не более чем на 10-15%, а фазы сдвинуты не более чем на 1/15 периода (см. рис.3.36, б). Амплитуда импульсов должна составлять не менее 10см. Средний период для каждой группы импульсов определяют по формуле:

                               Т=1/4(ТЕх+ТЕy+ТHх+ТHy)                                (3.27)

Для каждой группы выделенных импульсов определяют величину входного импеданса Z=Ех/Ну и вычисляют кажущееся сопротивление:

                                                                       (3.28)

где Т - период составляющих Е и Н, по которым вычислена величина Z.

Методом МТП определяют эффективную продольную проводимость над опорной толщи Sэф. Способы ее определения описаны в специальной литературе. По значениям Sэф строят графики и карты, которые дают представление о структуре исследуемого района (см. рис.3.36, б).

При работах методом МТЗ вычисляют значение сТ для различных частот и на билогарифмическом бланке строят кривые МТЗ (как в методе ВЭЗ).

По горизонтали откладывают сТ, а по вертикали - . Кривая МТЗ показывает изменение сопротивления с изменением частоты или глубины залегания. В результате интерпретации кривых МТЗ методом сравнения их с теоретическими кривыми определяют сопротивление и мощность каждого слоя в разрезе. По полученным значениям с и h строят геоэлектрический разрез и определяют формулу структуры.

Преимущество метода МТЗ заключается в возможности изучения опорных электрических разрезов при наличии в надопорной толще пластов (горизонтов), обладающих высоким удельным сопротивлением. Такие горизонты-экраны препятствуют проникновению постоянного тока на глубину и, таким образом, не позволяют применять практически метод ВЭЗ в этих районах. Для электромагнитной волны эти экраны не являются препятствиями.

Кроме того, при использовании метода МТЗ не нужны питающие линии и генераторные установки, что повышает производительность труда.

Метод ТТ широко используется при изучении строения нефтегазоносных провинций и поисков локальных поднятий в осадочной толще палеозоя. Так при изучении соляно-купольных структур и бортовых частей Прикаспийской впадины был установлено что изменение средней напряженности поля ТТ связано с рельефом поверхности соленосных отложений нижней перми (рис.3.37).

При магнитотеллурическом профилировании (МТТ) регистрируются вариации 10-80 с электрического поля Ex, Ey и горизонтальной составляющей магнитного поля Hx, Hy земных токов. По результатам этих измерений вычисляется суммарная проводимость S отложений над опорным горизонтом высокого удельного сопротивления. На рисунке 3.38 показаны особенности строения Тимано-Печерской нефтегазоносной провинции по схеме распределения S.

Рисунок 3.37 – Карта средней напряженности поля ТТ Комиссаровского поднятия (по ): 1- изогипсы опорного сейсмического горизонта, 2 – изолинии средней напряженности поля ТТ

Рисунок 3.38 – Схема распределения суммарной продольной проводимости осадочных отложений по результатам МТП (МТЗ) на Седуяхинском валу Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (по ): 1 – точки МТП и МТЗ, 2 – изолинии S в см, 3,4 – зоны наибольших и наименьших значений силы тяжести, I – Северо-восточный склон Тимана, II – Печорская впадина, III – Седуяхинский вал, IV – предполагаемое Северо-Оксинское погружение фундамента, V – Малоземельское сводовое поднятие фукндамента, VI – Печорская гряда

3.6.2 Электромагнитные зондирования

Метод зондирования становлением поля (ЗСП) основан на изучении переходных (нестационарных) процессов, возникающих в земле в моменты включения и выключения прямоугольных импульсов тока в заземленную питающую линию или незаземленный контур.

Если на поверхности земли расположен диполь, питаемый постоянным током, то в его поле оказываются проводящие горные породы, слагающие геоэлектрический разрез. При ступенчатом выключении тока в питающем диполе его магнитное поле также ступенчато изменяется от какого-то конечного значения до нуля. Изменение первичного поля приводит к индуктивному возбуждению вторичных токов в горных породах. В начальные моменты времени они распространяются в приповерхностной части разреза, затем проникают вглубь. Соответственно характер зависимости электрического и магнитного вторичных полей от времени на ранних стадиях переходного процесса определяется строением верхних горизонтов геоэлектрического разреза, а на поздних стадиях - строением глубинной части разреза. Таким образом, изучение зависимости нестационарного поля от времени позволяет составить представление об изменении геоэлектрического разреза в вертикальном направлении.

Техника и методика полевых работ в настоящее время позволяют применять зондирование становлением в ближней (ЗСБЗ) и дальней (ЗСДЗ) зонах - в зависимости от расстояния между источником поля и пунктом его измерения.

При зондировании становлением поля нестационарное поле изучают в приемном диполе в промежутки выключения тока в питающем диполе, т. е. при отсутствии первичного поля. При зондировании в ближней зоне расстояние между питающим диполем и пунктом измерения не должно превышать двух-трехкратной глубины до опорного электрического горизонта. Иногда применяют установки, в которых питающие и измерительные диполи пространственно совмещены. При зондировании в дальней зоне разнос должен в 3-10 раз превышать глубину до опорного горизонта.

Питающим электрическим диполем служит линия АВ, рассчитанная на токи до 100А. Питающий диполь заземляют с помощью стальных стержней (50-100шт.), соединенных параллельно. Магнитным питающим диполем служит горизонтальная незаземленная петля квадратной формы со стороной около 1км. В качестве источника тока используют генераторную группу электроразведочных станций. Нестационарное поле регистрируют с помощью цифровых электроразведочных станций (ЦЭС). Схема измерительной установки по методу ЗС приведена на рисунке 3.37.