Інтерпретація кривих ВЕЗ методом логарифмічної палетки

Кількісна інтерпретація кривих ВЕЗ. Задачею кількісної інтерпретації кривих ВЕЗ є визначення потужностей і питомих опорів геоелектричних горизонтів. Варті уваги два основних способи кількісної інтерпретації – палетковий та автоматизованого підбору (або машинний чи комп’ютерний).

Палетковий спосіб інтерпретації кривих ВЕЗ. Палетка – це логарифмічний бланк, на якому побудована низка розрахованих теоретичних кривих ВЕЗ у відносному функціональному зображенні , де r = AB /2 (приклади палеток наведені на рис. 3.13, 3.14). Для палеткової інтерпретації використовується двошарова та, як правило, набір (альбом) тришарових палеток. Кожна палеткова крива електричного зондування має свій шифр. Для двошарової палетки – це значення модуля m ₂= r ₂/ r ₁ (відносного опору другого горизонту), а для тришарової – значення трьох модулів: m ₂= r ₂/ r ₁ і m ₃= r ₃/ r ₁ та n₂= h ₂/ h ₁(відносної потужності проміжного горизонту). Модулі m ₂ і m ₃ тришарової палетки можна вважати шифром самої палетки, оскільки їх значення однакові для всіх кривих, зображених на ній.

Процес інтерпретації полягає у графічному співставленні польової кривої ВЕЗ з палетковими і підборі, на цій основі, такої теоретичної кривої, яка найкраще співпадає з експериментальною. Параметри геоелектричного розрізу, що відповідають підібраній теоретичній кривій, являються результатом формальної кількісної інтерпретації.

Практична реалізація палеткової інтерпретації дво- та тришарових польових кривих ВЕЗ полягає у наступному. Попередньо експериментальна крива будується на прозорому логарифмічному бланку модуля 6,25 см. Потім цей бланк розташовують поверх відповідної палетки і шляхом його переміщення по палетці (зберігаючи паралельність осей бланка і палетки) добиваються найкращого графічного суміщення експериментальної кривої з однією із теоретичних кривих палетки. Після виконання цієї дії на прозорому бланку відмічають початок координат палетки, яким є точка перетину її одиничних осей r / h ₁=1 і r_П / r ₁=1, і фіксують значення модулів шифру палеткової кривої, суміщеної з експериментальною (для двошарової кривої – це значення m ₂, а для тришарової – значення трьох модулів: m ₂, m ₃ і n ₂). В подальшому параметри першого горизонту h ₁ і r ₁ визначають як значення, відповідно, абсциси і ординати перенесеної на прозорий бланк точки початку координат палетки, а параметри наступних горизонтів розрізу розраховують: r ₂= m ₂ r ₁, h ₂=n₂ h ₁, r ₃= m ₃ r ₁. Для двошарової кривої обмежуються розрахунком лише r ₂.

При неможливості суміщення експериментальної і теоретичної кривих добиваються найкращого розташування польової кривої між двома сусідніми палетковими. В цьому випадку значення модуля n₂ підібраної теоретичної кривої визначають шляхом інтерполяції в межах значень модулів палеткових кривих, між якими розташувалася експериментальна.

Досить часто при інтерпретації тришарових кривих приходиться виконувати графічне суміщення не повних кривих, а лише їх початкових і середніх частин. Ця обставина пов’язана з обмеженістю спектра значень модуля m ₃= r ₃/ r ₁ в альбомах тришарових палеток.

При інтерпретації тришарових кривих ВЕЗ доводиться із альбому палеток вибирати одну, яку використовують для графічних співставлень з експериментальною кривою. Виконання такого вибору вимагає знання модулів m ₂= r ₂/ r ₁ і m ₃= r ₃/ r ₁ необхідної палетки. Значення цих модулів оцінюють шляхом попередньої інтерпретації двошаровою палеткою початкової малорозносної гілки експериментальної кривої ВЕЗ та візуальної оцінки r ₃за асимптотичною гілкою даної кривої на великих напіврозносах АВ/2.

Отримані результати інтерпретації тришарових кривих ВЕЗ носять формальний характер, оскільки вони можуть знаходитися в межах дії принципу еквівалентності. А тому при апріорі відомому (закріпленому) значенні питомого опору проміжного горизонту r ¢₂ необхідно уточнити отриману в результаті інтерпретації потужність h ₂ згідно принципу еквівалентності: - для кривих Н і А; - для кривих K і Q.

Палеткова інтерпретація багатошарових кривих зондувань ґрунтується на апроксимації цих кривих рядом тришарових (чи їх елементів). Спочатку на експериментальній кривій виділяють її ліву тришарову гілку, що відповідає відносно невеликим розносам, і інтерпретують її за методикою інтерпретації тришарових кривих, визначаючи h ₁, r ₁, h ₂ і r ₂. В подальшому перші два горизонти замінюють одним еквівалентним шаром, параметри якого h_е і r_е визначаються в залежності від типу початкового розрізу:

для типу Н: ;

для типу Q:

для типу А: ,

;

для типу K: .

Наведені формули дозволяють розраховувати координати так званих характерних еквівалентних точок. Ці точки потім наносяться на прозорий логарифмічний бланк з експериментальною кривою. Коефіцієнти h і e у формулах є емпірично-функціональними, перший залежить від модулів m ₂= r ₂/ r ₁ і n ₂= h ₂/ h ₁ розрізу, а другий – від коефіцієнта макроанізотропії двох горизонтів . Для визначення коефіцієнтів h і e існують спеціальні номограми, побудовані на основі емпіричних досліджень. В більшості альбомів тришарових палеток є допоміжні палетки, за допомогою яких можна спочатку встановлювати положення характерних еквівалентних точок на прозорому логарифмічному бланку, а потім визначати їх координати h_e і r_e. В деяких альбомах характерні еквівалентні точки кожної кривої нанесені безпосередньо на бланк палетки, що дозволяє в процесі інтерпретації досить просто виконувати еквівалентні заміни шляхом перенесення цих точок на прозорий логарифмічний бланк з експериментальною кривою.

Отже, виконавши еквівалентну заміну перших двох горизонтів, наносять характерну еквівалентну точку (h_e _,1, r_e _,1) на прозорий бланк і, виділивши на експериментальній кривій ВЕЗ тришаровий фрагмент, що відповідає розрізу з параметрами h_e _,1, r_e _,1, h ₃, r ₃, r ₄ інтерпретують його, визначаючи h ₃ і r ₃. В подальшому знову виконавши заміну горизонтів h_e _,1, r_e _,1, h ₃, r ₃ на еквівалентний горизонт h_e _,2, r_e _,2,інтерпретують наступний тришаровий фрагмент експериментальної кривої зондування, визначаючи h ₄, r ₄ і т. д. Таким чином, вдається послідовно визначити усі параметри h ₁, r ₁, h ₂, r ₂,…, h_n- ₁, r_n- ₁, r_n розрізу. На рис. 3.16 наведена схема такої інтерпретації.

Рисунок 3.16 Схема інтерпретації багатошарової кривої ВЕЗ типу НКН тришаровими палетками

1 –експериментальна крива; 2 –палеткова крива; 3 –характерна еквівалентна точка

Інтерпретація даних ВЕЗ методом автоматизованого підбору. На сучасному етапі, в зв’язку з широким впровадженням комп’ютерної техніки (перш за все ПЕОМ) у практику геофізичних досліджень, методи інтерпретації електророзвідувальних даних із застосуванням ЕОМ практично повсюдно витісняють палеткову (ручну) інтерпретацію, В основі автоматизованих методів інтерпретації покладена та ж сама ідея методу підбору, яка використовується і в палеткових способах інтерпретації, тобто електронно-обчислювальна машина (комп’ютер) за спеціальними розробленими програмами виконує в автоматизованому режимі підбір такої теоретичної кривої електричного зондування, яка найкраще співпала б з експериментальною.

Основним результатом робіт методом ВЕЗ є, як правило, геоелектричні розрізи, побудовані на основі кількісної інтерпретації кривих зондувань. Для побудови таких розрізів в кожній точці ВЕЗ, розташованій на профілі, вздовж глибинної вісі відкладають глибини до поверхонь горизонтів, виділених у процесі інтерпретації, із зазначенням питомих опорів цих горизонтів. Потім плавно з’єднують глибинні відмітки ідентифікованих горизонтів і отримують вертикальний геоелектричний розріз (приклад наведений на рис. 3.17, а). При площових дослідженнях можлива побудова структурних карт поверхонь опорних горизонтів (рис.3. 17, б).

Рисунок 3.17 Геоелектричний розріз (а) і структурна карта (б), побудовані за результатами інтерпретації ВЕЗ

1 – рельєф і точки спостережень; 2 – геоелектричні границі з питомим опором (Ом×м); 3 – свердловина; 4 – ізогіпси покрівлі опорного горизонту

38. Інтерпретація три- та чотиришарових кривих ВЕЗ методом логарифмічної палетки.

39. Загальна характеристика методу ВЕЗ: методика робіт, основні геоелектричні побудови, область застосування.

40. Теорія дипольних електричних зондувань (зв’язок дипольних і однополюсних градієнт- зондувань).

Дипольні електричні зондування (ДЗ). В дипольних електричних зондуваннях, як і у методі ВЕЗ, використовується також геометричний принцип. При виконанні дипольних зондувань застосовують два диполі (заземлені лінії) – живильний АВ і приймальний MN. При цьому приймальний диполь винесений за межі живильного. Глибинність дослідження регулюється розносом r дипольних установок – відстанню між центрами живильного і приймального диполів. Криві дипольних зондувань отримують шляхом багаторозносних вимірів позірного опору. Для цього на кожному розносі r пропускають струм I в диполь АВ, вимірюють різницю потенціалів D U у диполі MN і розраховують позірний опір.

В залежності від взаємної орієнтації живильного АВ і приймального MN диполів розрізняють наступні типи дипольних установок: перпендикулярні (ортогональні), паралельні, радіальні, азимутальні, екваторіальні і осьові (рис. 3.18). У практиці дипольних електричних зондувань зазвичай використовують азимутальну, екваторіальну і осьову установки.

В азимутальній установці (зондування такою установкою позначають ДАЗ) приймальний диполь MN перпендикулярний радіусу r. Параметри азимутальної установки повинні задовольняти наступним умовам: АВ <0.6 r, MN <0.2 r, 70°< j <110°, де АВ і MN – розміри живильного і приймального диполів, j - кут між віссю диполя АВ і радіусом r. Коефіцієнт К азимутальної установки обчислюється за формулою .

Частковим випадком азимутальної установки є екваторіальна (зондування такою установкою позначають ДЕЗ). У цій установці кут j = p /2, диполі АВ і MN паралельні, а центри їх лежать на лінії екватора живильного диполя. Коефіцієнт такої установки виражається

В радіальній установці (ДРЗ) приймальний диполь розташовується за напрямком радіуса r, а параметри установки повинні задовольняти наступним умовам: АВ <0,2 r, MN <0.1 r, -30°< j <30°. Коефіцієнт радіальної установки обчислюється за формулою:

Рисунок 3.18 Типи дипольних установок

1 – паралельна; 2 – перпендикулярна; 3 – радіальна; 4 – азимутальна; 5 – екваторіальна; 6 – осьова

Частковим випадком радіальної установки є дипольна осьова (ДОЗ), у якої АВ і MN розташовані на осі диполя (j =0°). Коефіцієнт такої установки виражається:

У формулах розрахунку коефіцієнтів a, b, c, d – додаткові коефіцієнти, що враховують недипольність установок. Вони близькі до 1 і визначаються за спеціальними номограмами.

При виконанні дипольних зондувань як правило живильний диполь АВ залишається на місці, а приймальний віддаляється від нього. Зазвичай передбачають 20–25 розносів. По мірі віддалення від живильного диполя вимірювана різниця потенціалів зменшується до рівня, що унеможливлює її впевнену реєстрацію. В цьому випадку збільшують розміри живильного диполя, вимірюючи позірний опір на двох розносах з перекриттям (при меншому і більшому розмірі АВ), як це робиться в методі ВЕЗ під час переходу на іншу приймальну лінію.

У зв’язку з невизначеністю точки запису кривих односторонніх ДЗ (центр розносу між диполями весь час зміщується) зондування виконують, частіш за все, за двосторонньою схемою. Живильний диполь залишається в центрі, а два приймальні диполі розносяться в різні сторони від нього. Кількісній інтерпретації підлягає усереднена крива позірного опору.

41. Асимптоти кривих дипольних зондувань. Глибинність і точка запису дипольних зондувань

Асимптоти кривих дипольних зондувань такі ж самі, як і для кривих ВЕЗ. Однак, на відміну від кривих позірного опору ВЕЗ, ДЕЗ і ДАЗ, вихід кривих r_П осьових і радіальних дипольних зондувань на дійсне значення r ₁ при r ®0 відбувається з незначною осциляцією. Сумарна поздовжня провідність S розрізу визначається по правій висхідній асимптоті кривих ДЗ за аналогічними в методі ВЕЗ методикою і алгоритмом: , де r_д - діючий рознос дипольної установки. Глибинність досліджень азимутальної і екваторіальної дипольних установок така ж, як і симетричної чотириелектродної установки методу ВЕЗ, в той час як глибинність радіальних і осьових ДЗ приблизно у два рази менша.

Якісна і кількісна інтерпретація кривих ДЗ та результативні геоелектричні побудови практично нічим не відрізняються від способів інтерпретації і форм зображення інформації в методі ВЕЗ.

У порівнянні із методом ВЕЗ метод ДЗ відрізняється перевагами - використання порівняно коротких ліній MN < АВ <3км та можливість (при переміщенні приймальної лінії MN) працювати по криволінійним маршрутам, що полегшує вирішення проблеми під’їзду до точок розмотки приймальної лінії. Однак в методі ДЗ є і недоліки – більша чутливість до горизонтальних неоднорідностей і невизначеність положення точки запису односторонніх ДЗ при вивченні розрізів з нахиленими горизонтами.

42. Задача про сферу в теорії електророзвідки. Розв’язок рівняння Лапласа в сферичній системі координат.

43. Сфера в однорідному електричному полі (поляризований заряд сфери).

44. Рівномірно поляризована сфера. 45. Сфера в полі точкового джерела. 46. Інтерпретація аномалій природного поля способами параметрів m і q. 47. Інтерпретація аномалій природного поля, викликаних нахилено поляризованими об’єктами (на прикладі сфери).