Загальна хара-ка методу ЧЕМЗ сутність методу,методика робіт, область застосування

До даної групи методів електророзвідки відносяться методи, засновані на вимірах низькочастотних електромагнітних полів (f<10 кГц) штучних джерел. Теоретичні оцінки та експериментальні дослідження свідчать, що у вказаному частотному діапазоні електромагнітні поля реальних середовищах відносяться до класу квазістаціонарних. На їх просторову структуру будуть впливати, перш за все, такі електромагнітні властивості гірських порід, як питомий електричний опір ρ та магнітна проникність μ. Оскільки більшість гірських порід немагнітні, то визначальна роль належить, безперечно, питомому опору.

Частотні електромагнітні зондування (ЧЕМЗ). Частотні електромагнітні зондування, як і метод МТЗ, відносяться до зондувань, що використовують індукційний принцип. На відміну від МТЗ в ЧЕМЗ вимірюються не природні, а штучні гармонійні електромагнітні поля, які створюються контрольованими джерелами. Виміри цих полів виконуються в дальній зоні джерел збудження на відстанях r, що значно перевершують довжину електромагнітної хвилі l у провідному середовищі (r / l >>1 або ½ kr ½>>1, де k – комплексне хвильове число).

При проведенні польових робіт методом ЧЕМЗ застосовують різні установки, за допомогою яких виконують багаточастотні виміри ефективного опору r_w. Для цього на кожній фіксованій частоті в живильний контур пропускають гармонійний струм І і за допомогою приймального контуру вимірюють інформативний сигнал D U. За результатами вимірів D U та І розраховують ефективний опір за відомою формулою дальньої зони: ,

де K – коефіцієнт установки. Інколи при виконанні ЧЕМЗ вимірюють також фазу j_w сигналу D U по відношенню до фази струму в живильному контурі. Багаточастотність вимірів необхідна для отримання зондувальних кривих ЧЕМЗ – амплітудної та фазової , подібних амплітудній та фазовій кривим МТЗ.

Для виконання експериментальних робіт в методі ЧЕМЗ застосовують різні установки, які відрізняються за способом збудження поля і вимірюваними параметрами.

Методика виконання частотних зондувань визначається перш за все необхідною глибинністю досліджень. Оптимальний рознос r установки, який забезпечує виконання умови дальньої зони, повинен бути в 5–6 разів більшим проектованої глибини досліджень Н. Максимальна частота в герцах може бути оцінена за співвідношенням f_max» r / H ², де r - середній питомий опір верхньої частини розрізу, Н –глибина розвідки в кілометрах. Мінімальна робоча частота повинна бути в 100–1000 разів меншою максимальної.

Точка запису в ЧЕМЗ відноситься до центра розносу r. При нахиленому заляганні шарів розрізу необхідно проводити зустрічні зондування (положення живильного і приймального диполів міняються місцями). Середні значення ефективних опорів r_w і фаз j_w відносяться до центра r. Розміри диполів АВ і МN повинні бути меншими r /3, а сумарна площа приймальної петлі – біля 0,5–1 км². Зондування починають з максимальної частоти. Кожна наступна частота в 1,5–2 разів менша попередньої.

Після виконання зондувань будуються амплітудна і фазова криві ЧЕМЗ. Амплітудні криві ефективного опору r_w будуються на логарифмічних бланках: по горизонталі відкладається , а по вертикалі r_w. Фазові криві будуються на напівлогарифмічних бланках – по вертикалі відкладаються кути в арифметичному масштабі в 1 см 10°, а по горизонталі - в логарифмічному масштабі . Амплітудні і фазові криві ЧЕМЗ є основними вихідними експериментальними даними, які підлягають інтерпретації, при цьому основне значення мають криві r_w.

На рис. 3.35, як приклад, наведені палеткові чотиришарові криві ефективного опору типу КН для установки “диполь-петля”. Розгляд кривих показує, що наявність проміжного непровідного екрана (r₂→∞) не перешкоджає електромагнітному зондуванню заекранованих товщ. При наявності в основі розрізу високоомного опорного горизонту (r_n=∞) хвильові криві ЧЕМЗ (криві для нескінченного розносу установки r=∞) мають асимптоту S – висхідну під кутом 63^° 25 лінію (рис. 3.35), по якій визначається сумарна поздовжня провідність надопорної частини геоелектричного розрізу згідно алгоритму:

.

Примітною властивістю хвильових кривих є те, що вони не залежать від типу установки і досить подібні кривим МТЗ.

Рисунок 3.35 Чотиришарові амплітудні криві частотного зондування типу КН для магнітного поля заземленого

диполя при r ₂=¥, r ₃=1/4 r ₁, r ₄=¥, h ₂= h ₃=2 h ₁: λ₁ – довжина хвилі у першому горизонті.

Способи інтерпретації кривих ЧЕМЗ та способи зображення даних практично аналогічні способам інтерпретації кривих і побудовам, що застосовуються в методі МТЗ. За результатами інтерпретації будуються геоелектричні розрізи, карти сумарної провідності до поверхні опорного горизонту, структурні карти та ін.

Частотні електромагнітні зондування застосовуються при вирішенні наступних задач: 1) - регіональному картуванні з метою оцінки основних рис тектоніки осадочних басейнів, зокрема визначенні глибини залягання високоомного фундаменту; 2) - структурних дослідженнях, перш за все на нафту та газ; 3) - крупномасштабному картуванні і вивченні розрізів на невеликі глибини; 4) - вирішенні деяких інженерно-геологічних задач та пошуків підземних вод.