Лекция 13.Электроразведка 3.6 Методы переменных электромагнитных полей (стр. 3 )

Рисунок 3.37 – Схема измерительной установки по методу ЗС: 1 – генераторная группа ЭРС-67; 2 – лаборатория ЦЭС-1; 3 – бензоэлектрический агрегат АВ-0,5; 4 – петля для измерения Вz; 5-7 – соединительные шланги; АВ – питающий диполь; MN – неполяризующиеся электроды для измерения Ex; Р/С – радиостанции для связи

Сигналы становления поля в ближней зоне записывают в периодически-импульсном разнополярном режиме включения тока в питающем диполе. Сигналы регистрируют в паузах между импульсами. Сигналы становления в дальней зоне также регистрируют в режиме разнополярных импульсов, но без пауз между импульсами.

По результатам регистрации определяют величину сигнала на выходе датчиков поля для различных моментов времени ДU=(t) по всем пригодным для обработки импульсам. По усредненной величине ДU=(t) подсчитывают кажущееся сопротивление сТ.

При зондировании в ближней зоне:

                               сТ=K(I0/ДU(t))2/3t-5/3                                        (3.29)

где К-коэффициент установки; t-время, прошедшее с момента выключения тока в питающем диполе; I0-ток в питающем диполе.

При зондировании в дальней зоне:

                               сф=KДU(t)/I0                                                (3.30)

Далее строят кривые ЗСП на стандартных бланках: по оси ординат откладывают сф по оси абсцисс .

Количественную интерпретацию полученных кривых ЗСП выполняют путем сравнения их с теоретическими палеточными кривыми, в результате которого вычисляют глубину залегания до опорного горизонта высокого сопротивления. Отложив полученные глубины на каждом пункте по вертикали, строят разрез и определяют форму структуры в районе.

Зондирование становлением поля в настоящее время проводят главным образом при глубинных структурных исследованиях, сопровождающих поиски месторождений нефти и газа.

При зондировании становлением поля можно применять переменный ток низкой частоты. При изменении частоты переменного тока от 1 до 20000Гц глубина его проникновения при постоянной величине разноса АВ будет различна: чем больше частота, тем меньше глубина проникновения тока. Таким образом, возможно проведение вертикального зондирования при постоянном АВ - так называемого частотного электромагнитного зондирования (ЧЭМЗ). Такие зондирования имеют преимущество перед ВЭЗ, если в разрезе есть горизонты высокого электрического сопротивления. Схема установки для ЧЭМЗ показана на рисунке 3.38.

Рисунок 3.38 – Схема установки ЧЭМЗ; а – измерительная установка, б – генераторная установка

В начале 70-х годов прошлого века (по ОКБ Министерства геологии СССР) было разработано два варианта аппаратуры УНА-1 и ЧЗ-1, обеспечивающие измерения в диапазоне соответственно 20-20 000Гц и 1,6-1250Гц. Аппаратура благодаря своей портативности позволяла проводить наблюдения по схеме профилирования с одновременным измерением на каждой точке наблюдений по схеме частотного зондирования.

По теоретическим оценкам (, ) измерения с этой аппаратурой по схеме частотного зондирования обеспечивали глубинность при измерениях с аппаратурой УНА-1 100-200м с аппаратурой ЧЗ-1 до 4,5-5км.

На рисунке 3.39,а изображены результаты частотного профилирования с аппаратурой УНА-1 в пределах Акжал-Боконского золоторудного поля. Как видно из анализа структуры электрического поля и геологического разреза этим методом четко фиксируются зона смятия вмещающего золото-сульфидное оруденение. На рисунке 3.39,б приведены результаты элетромагнитного профилирования с аппаратурой ЧЗ-1 по Ново-Таубинскому профилю на продолжении рудоконтролирующих золото-сульфидное оруденение структур Западной Калбы. На данным интерпретации выделяются невскрытые эрозионным срезом интрузии и зоны смятия на глубинах от эрозионного среза до 4км. В пределах выхода зоны смятия на дневную поверхность в пределах профиля наблюдения была вскрыта горными выработками зона смятия в черно-сланцевых образованиях, несущие обильную вкрапленность арсенопиритов, антимонитов. Однако на золото она не опробовалась, так как в этом районе проводились поисковые работы на ртутное оруденение и силикатный никель.

Позднее в конце 70-х в начале 80-х годов во Франции была выпущена аппаратура МИОС, являющейся полной аналогией комплекту аппаратуры УНА - и ЧЗ-1. К сожалению в связи с реорганизациями в период перестройки аппаратура ЧЗ-1 и УНА-1 промышленностью не выпускались. Разработки были прекращены на уровне авторских экземпляров.

Рисунок 3.39а - Результаты работ с аппаратурой УНА (рабочие частоты 20ч20 000Гц) по профилю 77: 1 - почвенный слой, 2 - глины, 3 - конгломераты, 4 - песчаники, 5 - переслаивание песчаников и углистых алевролитов, 6 - кремнистые алеролиты, 7 - углистые алевролиты, 8 - зоны смятия, 9 - изолинии сщ

Рисунок 3.39б - Результаты работ с аппаратурой ЧЗ-1 (рабочие частоты 1,6-1250Гц) по Ново-Таубинскому профилю: 1 - глины, 2 - песчано-сланцевые отложения, 3 - граниты, 4 - гранодиориты, 5 - зоны смятия, 6 - диабазы, 7 - графики ДZ, 8 - изолинии сщ

На рисунке 3.40 показан разрез кажущегося сопротивления на месторождении структурно-литологического типа, на котором видно, что в пределах газоносной залежи наблюдается характерная область повышенного сопротивления.

Рисунок 3.40 – Результаты параметрических электроразведочных наблюдений ЗС на газовом меторождении Западного Узбекистана (по ): а – разрез кажущихся сопротивлений, б – разрез нормированных кажущихся сопротивлений, в – геологический разрез, 1 – изолинии ск в Омм, 2 – изолинии нормированных скн в Омм, 3 – рифтогенные известняки, 4 – газоконденсатная залежь, 5 – осадочные породы, 6 – поверхность палеозойских отложений, 7 – разлом, 8 – скважины разведочного бурения

3.6.3 Метод переходных процессов

Метод переходных процессов (МПП) применяют для поисков рудных проводящих объектов, для чего изучают переходный процесс после пропускания через питающую линию П-образных импульсов длительностью в несколько миллисекунд. Питающая линия имеет вид незаземленной петли, по которой пропускается ток. Если вблизи питающего устройства находится проводящий объект, то после выключения тока в петле в проводнике индуцируются вихревые токи, которые в первоначальный момент возникают на его поверхности, а затем распространяются к центру, постепенно затухая. Затухание происходит за счет тепловых потерь, которые увеличиваются с ростом удельного сопротивления объекта. Таким образом, чем больше его проводимость, тем медленнее происходит затухание. Интенсивность индуцированных токов растет с увеличением проводимости и размеров рудных объектов. Расчеты и моделирование показывают, что вихревые токи в рыхлых отложениях и окружающих породах низкого сопротивления исчезают значительно быстрее (1-10мс), чем в рудных телах высокой электропроводности (через 10-20мс).

После подачи импульса тока в питающую линию включается приемная линия, где с помощью измерительного прибора исследуют характер изменения переходного процесса на нескольких временах в интервале от первых единиц до первых десятков миллисекунд. Работы методом ПП ведутся в наземном, скважинном и воздушном вариантах.

Наземные работы выполняются рамочно-петлевой и однопетлевой установками (рис.3.41). Для работы методом переходных процессов используются аппаратура МППО-1, МППУ, МПП-3 и «Цикл». Аппаратура МПП-2,3 позволяет работать с любой установкой. В комплект аппаратуры входят измерительно-генераторный блок, два усилителя мощности 90 и 1200Вт, приемная рамка, катушка с проводом для раскладки небольших петель, катушка с кабелем для монтирования петель больших размеров, комплект кабелей, бензоэлектрический агрегат, аккумуляторы.

Рисунок 3.41 - Рамочно-петлевая (а) и однопетлевая (б) установки метода переходных процессов: П - приемник, Г-генератор, ПР - приемная рамка

Генератор мощностью 3Вт, имеющийся в измерительно-генераторном блоке, служит для питания петель небольших размеров (со стороной квадрата в несколько десятков метров). Для питания петель со стороной до 1000м используют усилитель мощностью 90Вт, а для питания петель, сторона которых достигает нескольких километров, - усилитель мощностью 1200Вт.

Ток в питающую линию подается П-образными импульсами длительностью 20 и 40мс. После прохождения каждого импульса петля (или измерительная рамка) автоматически подключается к усилителю измерительного прибора, импульсы переходного процесса усиливаются и поступают на блок задержки. Измеритель вырезает из усиленного импульса ординату кривой переходного процесса в заданный момент времени tx. Импульсные вырезанные значения напряжения поступают на накопительную емкость.

Поскольку поступление сигнала продолжается несколько сотен периодов, накопительная емкость заряжается до амплитудного значения Е(tx). К емкости подключен милливольтметр, измеряющий постоянное значение напряжения, равное Е(tx). Его делят на ток питающих импульсов. В результате получают отношение Е(tx)/I которое называют собственным импедансом петли. Аппаратура МПП-3 позволяет измерять его в следующие моменты времени после прохождения питающего импульса: 1, 1,5; 2; 3; 4; 6; 8; 12; 16; 24; 32 и 40мс.