Б. Дипольные электрические зондирования: экваториальные, азимутальные и осевые 6 страница

При проведении работы с установкой АВ — q разнос выбирается исходя из геологической задачи в соответствующем интервале времени. Будучи несимметричной, установка АВ — q обладает повышенной чувствительностью к нарушениям горизонтальной неоднородности геоэлектрического разреза и при выполнении работ по системе взаимно-встречных наблюдений позволяет получать дополнительную, информацию о неоднородности разреза в направлении оси зондирования. Установку АВ — q рекомендуется применять при выполнении работ методом ЗС в условиях электропроводных разрезов с суммарной продольной проводимостью, превышающей несколько сотен сименс, и при глубинах исследования до 3—4 км.

Соосная установка Qq, которая может рассматриваться как симметричная, в условиях горизонтально-неоднородной среды позволяет получать осредненные в центре установки результаты. Оптимальными условиями для применения установки Qq являются разрезы с суммарной продольной проводимостью до нескольких сотен сименс при глубинах исследования до 1—2 км. Измеренный сигнал становления поля при использовании установки Qq имеет большой динамический диапазон. Преимуществом установки Qq является отсутствие заземлений, поэтому ее можно использовать в пустынях и зимой, когда устройство заземлений затруднительно. Следует иметь в виду также, что при индукционном возбуждении поля поверхностные неоднородности разреза вблизи питающего диполя в меньшей степени исказят результаты измерений, чем при гальваническом возбуждении.

3.3.7.30. При работах методом ЗС следует стремиться к постоянству геометрических параметров установок в пределах площади исследований. Это особенно важно при использовании установки АВ — q.

3.3.7.31. При работах методом ЗС наиболее распространенными масштабами являются 1: 200 000—1: 50 000. Шаг установки по профилю должен обеспечить надежное выделение аномалии не менее чем тремя точками при густоте расположения точек на отчетных графиках с интервалом 1—1,5 см. Расстояние между профилями обычно в два раза превышает расстояние между точками наблюдений по профилю.

Направления профилей задаются вкрест предполагаемого простирания опорного горизонта.

3.3.7.32. Полевые измерения по методу ЗС выполняются с универсальной электроразведочной лабораторией типа ЭРСУ-71, цифровой электроразведочной станцией типа ЦЭС или аппаратурой типа «Цикл».

Для создания в питающей установке заземленной линии или петле ступенеобразного импульса используются генераторные установки постоянного тока с тиристорными коммутаторами типа ЭРСУ-71 или аналогичные.

3.3.7.33. В первом приближении измеренный сигнал становления поля может быть аппроксимирован функцией вида DU (t) ~ Ae~^at + const. Коэффициент затухания сигнала a тем больше, чем больше удельное электрическое сопротивление разреза и чем меньше расстояние между источником поля и точкой наблюдения. Чем больше коэффициент затухания a, тем больше динамический диапазон измеряемого сигнала в заданном временном интервале и тем более широкополосным должен быть измерительный канал для получения неискаженных результатов измерения.

Для оценки аппаратурных искажений сигнала в полевых условиях при выборе режима фильтрации следует измерить переходную характеристику F (t) измерительного канала и, аппроксимировав ее выражением вида F (t) = U_o (1 — e^-bt), определить значение b. При коэффициенте затухания сигнала a меньшем, чем b, на временах t, превышающих длину переходной характеристики, сигнал на выходе измерительного канала можно записать в виде у (t) = х (t) b/ (b — a), где b/ (b — а) — искажение сигнала переходными процессами; у (t) — результат измерения сигнала х (t).

Для станций типа ЭУЛ-60 и ЦЭС-1 значение b £ 80, длина переходной характеристики не менее 0,1 с. Это позволяет измерять сигналы с коэффициентом затухания a £ 5 во временном интервале t ³ 0,1с с погрешностью не более 5 %.

3.3.7.34. При измерении сигнала становления поля, меняющегося в широком динамическом диапазоне, регистрация его осуществляется поинтервально. Для измерения ранних времен процесса становления регистрация ведется при пониженной чувствительности и широкой полосе пропускания измерительного канала. В целях повышения точности регистрации сигнала на более поздних временах выполняются повторные записи с измененным режимом аппаратуры (чувствительность канала повышается, включаются фильтры). Для избежания возникновения собственных процессов в измерительном канале за счет его перегрузки он блокируется на ранних временах процесса становления.

Выбор режима поинтервальной записи — шага изменения чувствительности регистрирующего прибора, его фильтрации и временного интервала перекрытия отдельных записей — определяется системой обработки. Выбранный режим записи процесса становления поля необходимо выдерживать постоянным в пределах площади исследований.

При использовании цифровой аппаратуры полевая регистрация должна производиться в соответствии с инструкцией (см. 3.1.3) с учетом особенностей конкретной программы обработки на ЭВМ.

3.3.7.35. Питающая линия АВ и питающая петля Q выкладываются из провода низкого сопротивления типа ГПМП с надежным изоляционным покрытием. Заземления выполняются железными пикетами или штангами. В случае необходимости, например в районах развития песчаных отложений, бурятся скважины до обводненного или глинистого слоя. Длина питающей установки АВ выбирается в пределах 500—2000 м в соответствии с требованием l_AB £ L/3. Питающая петля Q обычно выкладывается в форме квадрата со стороной 500—2000 м. Амплитуда ступени тока питающей установки составляет примерно 10—100 А. В целях улучшения качества принимаются меры по увеличению момента питающей установки (произведение длины линии АВ или эффективной площади петли на силу тока в них). Для увеличения силы тока в приемной линии АВ или в петле Q применяют группирование генераторных установок. Работа с проводами, устройство заземлений производятся в соответ­ствии с методическими требованиями.

В случае использования установок AB—q и Q — q с близким расположением приемной петли к питающим проводам (менее 1—2 км) генераторная группа эксплуатируется в режиме «АВ —балласт» с использованием нуль-контактора и регистрацию процесса становления поля проводят, когда цепь питающей линии разорвана, а ток поступает в балласт. При больших удалениях петли q от питающих проводов генераторная установка может эксплуатироваться в режиме «инвертирования тока».

3.3.7.36. В качестве преобразователей электромагнитного поля в электрический сигнал в методе ЗС используются заземленная линия MN длиной 100—300 м и незаземленная петля q с эффективной площадью 0,3—1,0 км². Для заземления линии MN используются неполяризующиеся электроды, обычно изготовленные из сухих элементов анодной батареи типа 29-ГРМЦ-13, с которых снимаются цинковые оболочки. Из группы электродов подбираются пары с минимальной разностью потенциалов поляризации. Соединительные провода должны иметь сопротивление изоляции не ниже 0,5 МОм и в процессе измерений не качаться под действием ветра. При использовании усилителя типа ЭЛУ-62 сопротивление изоляции между землей и аппаратурой (вместе с источником питания) должно быть не менее 0,5 МОм.

Незаземленный контур — петля q изготовляется из 20—50-жильного кабеля. Петля выкладывается на земле обычно в форме квадрата со стороной 50—200 м или круга с радиусом 25—100 м. Сопротивление изоляции отдельных жил друг от друга и от земли должно быть не менее 0,5 МОм. Штыревые разъемы, с помощью которых концы многожильного кабеля соединяются для образования многовиткового контура, должны оберегаться от сырости и грязи. Для подавления ветровых помех кабель, из которого изготовлены петли q, на время измерения присыпается землей.

Места расположения измерительных установок выбираются вдали от промышленных объектов и электрических сетей. Время суток, когда проводятся измерения, выбирается с учетом суточной периодичности в интенсивности помех, как магнитотеллурических, так и индустриальных.

3.3.7.37. С целью накопления импульсов для проведения статистической обработки регистрируется от 10 до 100 сигналов становления поля. Интервал времени между следующими друг за другом посылками ступенеобразных импульсов тока должен быть в два—три раза больше визуально отмечаемой длительности t_в.д процесса становления. При этом глубинность исследования h, м, может быть оценена по формуле (45).

3.3.7.38. Перед началом полевых работ методом ЗС и в процессе их не реже одного раза в месяц должны быть проверены следующие характеристики аппаратуры: а) линейность шкалы измерительного канала (выдерживается с погрешностью 1 — 2 %); б) стабильность градуировочных сигналов (выдерживается с погрешностью 1—2 %); в) стабильность цены марок времени (выдерживается с погрешностью 1 %); г) вид переходной характеристики измерительного канала вместе с переходным преобразователем— датчиком (сохраняется с погрешностью 5%); д) стабильность шкалы измерителя тока в питающей линии (выдерживается с погрешностью 1—2 %); е) вид фронта токового импульса в питающей линии; ж) состояние питающих и измерительных линий (петель), неполяризующихся электродов.

Характеристики аппаратуры должны соответствовать указанным и паспортным параметрам.

Для оценки собственных шумов и дрейфа нуля измерительного канала, включающего приемную установку MN или приемную петлю q, проводят запись при сближенных электродах MN или с кабелем приемной петли q, разложенным бифилярно.

3.3.7.39. Для контроля за точностью произведенных наблюдений проводятся контрольные измерения в объеме не менее 5 % от общего объема работ. Контрольные измерения выполняются с обязательной повторной раскладкой измерительных и питающих линий, с разрывом по времени после контролируемого измерения не менее 1—2 дней.

Допустимая погрешность определения геометрических параметров установки ЗС, входящих в топографический коэффициент соответствующих трансформаций сигнала (см. 3.3.7.49—3.3.7.52), может задаваться от 1 до 5 %, что должно быть оговорено в проекте полевых работ. При измерении процесса становления вертикальной компо­ненты магнитного поля с помощью незаземленного контура q угол между плоскостью петли и горизонтальной плоскостью не должен превышать 1°, а разность высот питающих и приемных линий должна быть менее 0,01 разноса L.

3.3.7.40. Для оценки погрешности измерений используют относительное расхож­дение контрольного и контролируемого сигнала, нормированных по чувствительности и силе тока. Допустимые расхождения в зависимости от стоящих задач могут задаваться в пределах от 1 до 5 %, что должно быть оговорено в проекте полевых работ.

Указанная погрешность измерений не должна превышать погрешности определе­ния топографического коэффициента.

3.3.7.41. Основными первичными документами являются осциллограммы и магнитограммы с записями становления поля, полевые журналы, материалы аппаратурных контрольно-проверочных работ, журнал эталонировки (прил. 65), журналы топографических коэффициентов установок ЗС, схема расположения установок на участке работ, данные обработки контрольных и контролируемых наблюдений (прил. 66, 67).

3.3.7.42. Все данные, характеризующие режим измерений, заносятся в полевые журналы (прил. 68—70). Каждую осциллограмму (магнитограмму) снабжают паспортом (прил. 71). Все осциллограммы (магнитограммы) при передаче в камеральное бюро регистрируются в соответствующем журнале (прил. 72). Результаты обработки оформляются в журналах (прил. 73—74).

3.3.7.43. Критериями качества первичных записей (осциллограмм, магнитограмм) являются:

а) полнота и правильность заполнения паспорта осциллограмм (магнитограмм);

б) хорошее качество проявления осциллограмм, небольшое число пропаданий на магнитной ленте (не более двух-трех слов в зоне);

в) различие градуировочных импульсов в начале и конце записи, а также импульсов разной полярности не более чем на 1—2 %;

г) нестабильность силы тока генераторной установки за время записи не более 2 %;

д) свидетельство материалов аппаратурных проверок о том, что на протяжении полевого периода характеристики аппаратуры сохраняются постоянными;

е) данные переходных характеристик измерительного канала и форма фронта токового импульса в питающей линии, используемые в ходе обработки полевых записей и обеспечивающие необходимую точность измерения самых малых времен процесса становления.

3.3.7.44. Журнал коэффициентов установок должен содержать результаты определения геометрических параметров установок, проводимого как топографом, так и операторами и отраженного в полевых журналах: длину линий l_AB и l_MN площадь петель S_Q и S_q, число витков в них, расстояние L между центрами питающих и приемных установок (петель), углы между направлением линий АВ, ММ и L.

3.3.7.45. При расчетах экспериментальных кривых ЗС параметры установок и геоэлектрического разреза выражаются в следующих единицах: длина — м, удельное электрическое сопротивление— Ом×м, время — с, сила тока — А, измеряемая разность потенциалов — мкВ, проводимость — См.

Обработка результатов измерений процессов становления поля заключается в определении зависимости измеряемого сигнала DU от времени t, отсчитываемого с момента посылки токового импульса в линию АВ или петлю Q. Функция DU(t) преобразуется в соответствии с математическим выражением того или иного вида трансформации в форму, в которой построены теоретические кривые зондирования [формы кажущегося удельного сопротивления р^Д_t дальней зоны, р^б_t ближней зоны, S^дф_t, f(t) и т.п.].

На основе сопоставления экспериментальных кривых с теоретическими определяются обобщенные параметры, разреза (ордината минимума кривой кажущегося удельного сопротивления р _{т min}, суммарная продольная проводимость S) и выделяются характерные элементы экспериментальной кривой, отражающие геоэлектрические особенности изучаемого разреза. В результате анализа различия экспериментальных кривых, полученных в разных пунктах профиля или площади, делается заключение о характере изменения геоэлектрического разреза в пределах участка исследований.

Приближенная оценка времени t, при котором на кривой зондирования можно отметить проявление слоя, залегающего на глубине h, делается по формуле

 

h , (45)

где р — среднее удельное сопротивление толщи, перекрывающей данный геоэлектрический слой; t — время проявления слоя на кривой ЗС; — коэффициент пропорциональности. При использовании установки АВ — q с L/h ³ 4, £ 2×10³, а при L/h £ 1, £10³.

3.3.7.46. Обработка записей процессов становления поля заключается в определении амплитуд сигнала с равномерно увеличивающимся шагом по оси времен (t_i+1=kt_i, k= 1,05¸1,25).

Для измерения амплитуд на осциллограмму наносят нулевую линию, которая, проводится с учетом предполагаемого дрейфа нуля в пределах данного импульса. Среднее значение амплитуды сигнала A (t) для данной группы импульсов рассчитывается путем суммирования, аналитического или графического. Для получения нормированного значения сигнала AU (t) пользуются выражением

 

DU(t) = (46)

 

где А_СР — усредненное значение сигнала, мм; I — амплитуда ступени тока в питающей линии, А; DU _ГР— значение градуировочного сигнала, мкВ; А _ГР — средняя амплитуда градуировочного сигнала на данной осциллограмме, мм.

Критерием качества записей, выполненных на данной точке наблюдений, является расхождение результатов независимой обработки двух групп импульсов, считая по 10—20 импульсов в группе, не превышающее 3 % для основного интервала времени.

3.3.7.47. Трансформация нормированного сигнала DU(t) (46) в кривые р^Д_t дальней зоны осуществляется по формулам: для установки АВ — MN

р^Д_t = (47)

 

для установки AB—q

р^Д_t = (48)

 

В случае нарушения условия 1_АВ < (1/3) L в величину 1_АВ, используемую в выражениях для р^Д_t, должна быть введена поправка (прил. 75).

Для получения кривых р^б_t ближней зоны используются выражения: для установки АВ — q

р^б_t = (49)

 

для установки Q—q

р^б_t = (50)

 

где 1_АВ — длина питающей линии, м; Imn — длина приемной линии, м; L — расстояние между питающими и приемными диполями, м; — эффективная площадь питающей петли, равная произведению площади петли на число витков, м²; — эффективная площадь приемной петли, м²; q — азимутальный угол, град.

3.3.7.48. Для сопоставления экспериментальных кривых с теоретическими графики кажущегося удельного сопротивления р_t строят в билогарифмическом масштабе с модулем 6,25 см, по оси абсцисс откладываются значения .

3.3.7.49. Для построения кривых зондирования с установкой АВ — q в форме графиков f (t), объединяющих измерения в ближней и дальней зонах источника, трансформация нормированного сигнала DU (t) осуществляется по формуле

 

f(t)= (51)

 

Эти кривые строят на билогарифмическом бланке с модулем 10 см, по оси абсцисс откладывается величина t.

3.3.7.50. При достаточно высокой точности измерения процесса становления поля строятся дифференциальные кривые зондирования

 

(52)

 

На таких кривых подчеркиваются слабо выраженные особенности сигнала, обусловленные неоднородностью геологического разреза.

При измерении процесса становления поля в ближней зоне источника могут строиться дифференциальные кривые кажущейся продольной проводимости S , нормированные по модели «проводящая плоскость в пространстве». С этой целью по значениям нормированного сигнала DU (t) и первой производной его по времени D U' (t) определяется функция

 

f(m)= (53)

 

где m₀ = 4 p× 10^-7 Гн/м; L — разнос установки, К — безразмерный геометрический коэффициент установки. По значениям f (т) с помощью номограммы для соответствующей установки, построенной по данным прил. 76, определяют значения F (т).

Величину S определяют по формуле

 

S = (54)

 

Величину K для различных установок находят по формулам: для установки AB—q

K= (55)

 

где q — угол между линией АВ и L (прил. 75); для установки Qq (соосная)

 

K= (56)

 

для установки Q—q (разнесенная)

 

K= (57)

 

для установки Qq (совмещенная)

 

K=1.

 

3.3.7.51. При интерпретации материалов ЗС проводятся:

1) сопоставление экспериментальной кривой с палетками двухслойных и трехслойных кривых с определением параметров верхнего слоя d₁, р₁ и обобщенных параметров разреза — суммарной продольной проводимости S, ординаты минимума кривой кажущегося удельного сопротивления р_{t min} (см. 3.3.7.45);

2) определение коэффициента пропорциональности k между средним продольным сопротивлением p_l и р_{t min} на основе обобщенной модели геоэлектрического разреза по теоретическим кривым;

3) расчет глубины Н залегания опорного горизонта высокого удельного сопро­тивления по формуле

 

Н = p_l S=k р_{t min} S, (59)

 

где S — суммарная продольная проводимость разреза; k — коэффициент пропорциональности.

3.3.7.52. При работах с установкой АВ — q анализируются расхождения в результатах, полученных на взаимно-встречных установках. Это позволяет уточнить характер залегания опорного горизонта высокого удельного сопротивления. В случае положения приемной петли q относительно линии АВ в сторону падения опорного горизонта высокого удельного сопротивления имеет место завышение измеряемого сигнала относительно сигнала, измеренного на встречной установке АВ — q. Изменение расхождения вдоль профиля характеризует изменения углов падения опорного горизонта. По этому признаку выделяются участки с постоянным углом падения Слоев, антиклинальные и синклинальные зоны.

3.3.7.53. По результатам интерпретации строятся профили и карты величин р, d, р_{t min}, S, p_l, H. По результатам сопоставления отдельных рассчитанных значений d и H с данными каротажа глубоких скважин определяют коррекцию, которую следует ввести в другие значения d и Н для построения геоэлектрического разреза по профилю или карты упомянутых характеристик.

3.3.7.54. Для прослеживания изменений по профилю (площади) слабо выраженных особенностей процесса становления поля строят схемы корреляции характерных элементов дифференциальных кривых. При постоянных геометрических параметрах установки ЗС изменения вдоль профиля наблюдений уровня площадок S и изменения времени, на котором отмечаются площадки S или характерные элементы дифференциальных кривых, указывают на изменения глубины залегания и проводимости отдельных слоев разреза.

3.3.7.55. Комиссия, принимающая полевые материалы партии, проверяет соблюдение требований настоящей инструкции и производит оценку качества работ. Комиссии должны быть представлены: проект работ, основные первичные документы (см. 3.3.7.42), результаты обработки и предварительной интерпретации полевых материалов.

При оценке качества выполненных работ комиссией должны приниматься во внимание качество осциллограмм, правильность их обработки, состояние документации, качество работы аппаратуры, полнота и степень достоверности решения поставленных геологических задач (см. 3.3.4.33 и 3.3.4.34).

3.3.7.56. Отчет по работе партии составляют в соответствии с общими требованиями настоящей инструкции (разд. 4). К отчету должны быть приложены альбом со всеми полевыми кривыми ЗС и схема расположения установок в масштабе съемки. Обработка на ЭВМ ведется по специальным программам.

3.3.7.57. Промежуточное положение между методами ЗС и переходных процессов занимает модификация зондирования, основанная на изучении скорости изменения во времени неустановившегося магнитного поля вихревых токов, которые возбуждаются в среде импульсами магнитного поля путем включения и выключения постоянного тока в генераторном контуре, расположенном на поверхности земли. Иногда этот способ называется зондированием в модификации переходных процессов — ЗМПП.

ЗМПП применяется для поисков и разведки месторождений, представленных рудами низкого удельного сопротивления (медно-колчеданных, полиметаллических, медно-никелевых, засоленных вод и др.), рудами среднего удельного сопротивления (10—100 Ом-м) в средах высокого удельного сопротивления (кимберлитовых трубок), а также для картирования рудовмещающих или рудоконтролирующих толщ низкого удельного сопротивления, для выяснения природы магнитных аномалий (разбраковка их на обусловленные сплошным или вкрапленным магнетитовым оруденением). ЗМПП может быть использован также для определения удельного сопротивления и мощности рыхлых отложений.

Метод особенно эффективен при наличии в разрезе пород большого удельного сопротивления. Глубинность метода, зависящая от электромагнитных свойств искомых объектов, вмещающих пород, а также масштабов оруденения и магнитного момента установки, в благоприятных случаях может достигать 500—600 м и более (с аппаратурой 3.3.7.59).

Вследствие того, что размер установок, применяемых в модификации, меньше глубины до объекта поисков или соизмерим с ней, метод обладает повышенной разрешающей способностью по сравнению с другими методами постоянного и переменного тока.

3.3.7.58. В зависимости от конкретных задач применяются соосная модификация СМПП и совмещенная МППО. В совмещенной модификации в качестве источника поля используются совмещенные в пространстве генераторная и приемная, обычно квадратные, петли. В соосной модификации центры квадратных генераторной и приемной петель совпадают, но размеры приемной петли существенно меньше размера генераторной. В случае применения совмещенной установки следует убедиться в отсутствии влияния генераторного контура на приемный. С этой целью необходимо выполнить опытные работы соосной установкой с постепенным увеличением размера приемной петли до размеров генераторной на участке, обладающем средними для района (или несколько выше среднего) значениями удельного сопротивления вмещащей среды.

3.3.7.59. Измерения в модификации ЗМПП рекомендуется производить с аппаратурой типа «Цикл», «Импульс-Ц» или ей подобной в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Количество накоплений и циклов наблюдения на точках выбирают в зависимости от уровня и характера электрических помех.

3.3.7.60. Работы в модификациях МППО и СМПП проводятся по сети профилей, расположенных обычно вкрест предполагаемого простирания искомых объектов или структур. Шаг наблюдений по профилям, размеры петель и параметры силовой установки выбираются в зависимости от решаемой геологической задачи, размеров и электрических свойств рудных тел, продольной проводимости насосов и удельного сопротивления вмещающих пород. Так, глубинность в благоприятных условиях может достигать 500—600м. ЗМПП применим при поисках рудных тел типа диска, перекрытого электропроводными отложениями, относительные геоэлектрические параметры которых удовлетворяют неравенству

 

(S_p/S)^1/2³ 1,4h/R_p, (60)

где Sp — продольная проводимость; R_p — радиус; h — глубина залегания рудной залежи линзообразной формы; S — продольная проводимость перекрывающих отложений (пласт, плоскость, среда типа полупространства).