Методические указания по выполнению лабораторных
и практических занятий по дисциплине «Электроразведка»
для студентов очного обучения по специальности 130201.01
«Геофизические методы исследования скважин»
ОДОБРЕНА Составлена в Предметной комиссией соответствии с
Геофизических дисциплин государственными
Председатель: требованиями к минимуму содержания
Ю. В. Лукьянов и уровню
подготовки выпускников
специальности 130305
Заместитель директора
по учебной работе:
Фазлыева Ф.А.
Автор: Л.У.Фаизрахманова - преподаватель Октябрьского нефтяного колледжа
Рецензенты:
И.А.Лобанова - преподаватель Октябрьского нефтяного колледжа
Р.Р.Фаиршин - ведущий геофизик Западно-Сибирской экспедиции ОАО БНГФ
Содержание
1. ВВЕДЕНИЕ _________5
Лабораторные работы
2. Лабораторная работа №1 Изучение вспомогательного оборудования, применяемого при электроразведочных работах ____________________________________________________________8
3. Лабораторная работа №2 Устройство и монтаж электронно-стрелочного компенсатора ЭСК-1. _____________________________ 19
4. Лабораторная работа №3 Устройство измерителя кажущегося сопротивления ИКС-1. Монтаж установки метода сопротивлений ___________________________________________________________25
5. Лабораторная работа №4.Методика проведения измерений методом электропрофилирования ____ 31
6. Лабораторная работа №5 «Построение карт типов кривых ВЭЗ» 38
7. Лабораторная работа №6 «Качественная интерпретация результатов полевых наблюдений по методу ВЭЗ» 43
8. Лабораторная работа №7 «Качественная интерпретация результатов полевых наблюдений при электропрофилировании» 51
9. Лабораторная работа №8 «Интерпретация результатов полевых наблюдений при электропрофилировании по методу ЭП-СГ» 61
10. Лабораторная работа №9 «Построение карт изоом» 98
11. Лабораторная работа №10 «Интерпретация результатов полевых наблюдений по методу заряда» 101
12. Лабораторная работа №11 «Обработка данных полевых наблюдений, полученных при работе методом естественного поля» 97
13. Лабораторная работа №12 «Обработка данных полевых наблюдений по методу вызванной поляризации» 101
14. Лабораторная работа №13 «Обработка и геологическое истолкование данных полевых наблюдений методами зондирования становлением электромагнитного поля» 114
Практические работы.
1. Практическая работа №1 «Интерпретация двухслойных кривых ВЭЗ» 118
2. Практическая работа №2 «Интерпретация трехслойных кривых ВЭЗ» 121
3. Практическая работа №3 «Количественная интерпретация кривых электропрофилирования» 125
4. Практическая работа №4 «Определение границ пласта и его мощности по данным, полученных полевыми работами методом СЭП» 129
5. Практическая работа №5 «Геологическое истолкование графических материалов в методе ЕП» 136
6. Практическая работа №6 «Обработка данных полевых наблюдений по методу естественного поля при работе способом потенциала» 140
7. Практическая работа №7 «Построение кривых ВЭЗ ВП» 145
8. Список использованной литературы 149
ВВЕДЕНИЕ
Электромагнитной разведкой, или кратко электроразведкой, называют один из геофизических методов исследования земных недр, основанный на изучении естественных и искусственно созданных в Земле электромагнитных полей. По своему положению среди других наук электроразведка представляет собой одну из основных отраслей разведочной геофизики - науки о поисках и разведке месторождений полезных ископаемых физическими методами
Предметом исследования электроразведки является литосфера, и прежде всего его верхняя оболочка - земная кора. Основная цель исследования - прогнозирование внутренней структуры и вещественного состава геологического разреза на стадии поисков и разведки месторождений полезных ископаемых или при гидрогеологических и инженерно-геологических изысканиях. С точки зрения методологии исследования физико-математическое прогнозирование представляется одним из перспективных направлений в геологической разведке, ибо вскрытие земных недр (бурение скважин, проходка шурфов и разведочных штолен) для извлечения вещественной информации может быть оправдано в смысле экологии и охраны природы лишь на стадии подсчета запасов и добычи полезного ископаемого. Во всех других случаях нарушение природной среды в наше время при наличии развитых косвенных методов исследования: геофизических, геохимических, геоботанических, космических и т. п., представляется крайне нежелательным. Следовательно, применение геофизических методов и, в частности, электроразведки позволяет не только упростить и ускорить поиски месторождений полезных ископаемых, но и сохранить во время поисков Землю и ее недра в первозданном состоянии. Это важный аспект рассматриваемой дисциплины.
Методические указания по дисциплине «Электроразведка» разработаны в соответствии с Государственным образовательным стандартом СПО и рабочим учебным планом для специальности 130201.02 «Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых» среднего профессионального образования и является единой для всех форм обучения.
Учебная дисциплина «Электроразведка» относится к циклу «специальных дисциплин» - СД.02, устанавливающей базовые знания для получения профессиональных знаний и умений.
В результате изучения учебной дисциплины студент должен:
иметь представление:
- о взаимосвязи учебной дисциплины «Электроразведка» с другими общепрофессиональными и специальными дисциплинами;
- о прикладном характере учебной дисциплины в рамках специальности;
- о новейших достижениях и перспективах развития в области электрических методов разведки полезных ископаемых;
знать:
- физические основы и геолого - геофизические предпосылки применения электрических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых;
- назначение, устройство и область применения основных типов аппаратуры и оборудования;
- методику и технику производства полевых работ;
- содержание камеральной обработки полевых работ;
- простейшие способы качественной и количественной интерпретации с применением ПЭВМ;
уметь:
-самостоятельно и методически правильно провести геофизические электроразведочные работы
- подготавливать аппаратуру и приборы к работе;
- вести полевую документацию;
- наносить результаты исследований на геологические и геофизические карты;
- проводить статистическую обработку полевых материалов и интерпретацию.
Учебная дисциплина «Электроразведка» базируется на знаниях и умениях, полученных при изучении дисциплин: «Физика», «Математика» и «Информатика», «Электротехника и электроника», дисциплин геологического цикла и др. В ней рассматриваются: электрические свойства горных пород, устройства аппаратуры и оборудования, методика и техника производства полевых работ.
После выполнения лабораторных и практических работ студентом составляется отчет, в котором приводится:
1. тема работы;
2. цель работы;
3. план выполнения работы;
4. визуализация результатов обработки на бумаге;
5. анализ результатов.
На предложенные контрольные вопросы необходимо ответить устно или письменно в тетради. Студент допускается к выполнению последующей работы только после представления оформленного отчета по предыдущей работе.
Лабораторная работа №1
Изучение вспомогательного оборудования, применяемого при электроразведочных работах.
Цель: Изучение типов источников питания, электродов, проводов и др., применяемых в электроразведке.
Оборудование: батареи 29-ГРМЦ-13 и 69-ГРМЦ-6, аккумуляторы, металлические электроды, неполяризующиеся электроды, кабели, самоходная установка ЭВ-1, вспомогательное оборудование.
Порядок выполнения работы:
Изучить устройство и виды:
1. Батарей сухих элементов;
2. Аккумуляторов;
3. Заземлителей;
4. Проводов, применяемых в электроразведочных работах;
Оформление работы:
После выполнения работы составляется отчет, в котором приводятся
1. Тема работы;
2. Цель работы;
3. Порядок выполнения работы
4. План- конспект теоретических основ.
Батареи сухих элементов.
Батареи сухих элементов находят в электроразведке весьма широкое применение. Используются батареи двух видов, причем одного типа — главным образом для питания токовых цепей электроразведочных установок АВ, другие - для питания электронных схем электроразведочной аппаратуры. Различаются они между собой ёмкостью и упаковкой элементов: первые имеют сравнительно большую ёмкость, находятся в деревянной упаковке и выпускаются для геологоразведочных работ, вторые характеризуются малыми ёмкостями, находятся в бумажной упаковке, широко применяются в различных областях электротехники и радиотехники.
За основу конструкции подавляющего большинства сухих элементов взята классическая пара: уголь-цинк (элемент Лекланше). Положительным электродом является уголь, отрицательным - цинк, электролитом водный раствор нашатыря NH4CL. Действие такого элемента рассматривается в курсе физики. Получение электрического тока от элемента связанно с постепенным химическим необратимым процессом изменения активных веществ, по израсходовании которых элемент не восстанавливается. Основные типы сухих батарей, используемых в электроразведке, приведены в табл. 4.1.
Таблица 4.1 - Типы батарей сухих элементов
| Тип батареи | Старое обозначение | Длина мм. | Ширина мм. | Высота мм. | Вес кг. | Напряжение В | Емкость А/ч | Длит. Работы ч. | Сохранность, месяцы | Сопротивление нагрузки | Конечное напряжение | Использование в электроразведке |
| 29 –ГРМЦ-13 | Б-3 0 | 34 2 | 28 7 | 2 0 | 14,5 или 29 | ---- | < 30 | ----- | Генератор АНЧ-1, ИКС-50 для питания электоразведочных установок | |||
| 69-ГРМЦ-6 | Б-7 2 | 45 0 | 36 0 | 16 0 | 34,5 или 69 | ---- | < 180 | ----- | Генератор АНЧ-1.ЭРГГ-50. ВП-59.ВП-62. для питания электроразведочных установок. Питания Омметра и питания анодных цепей переносного устройства станций |
Для питания цепей AB электроразведочных установок применяется батарея 29-ГРМЦ-13(геолого-разведочная, марганцево-цинковая, начальное напряжение 29 В, емкость 13 а/ч) и 69-ГРМЦ-6 (геологоразведочная, марганцево-цинковая, начальное напряжение 69 В, емкость 69-ГРМЦ-6). Выпускаются они взамен старых марок Б-30 Б-72, имевших большие размеры, вес 28 кг,и емкость 20 а/ч. Батарея 29-ГРМЦ-13 состоит из 20 элементов типа 1,5-7МЦ-29,5, соединенные в две секции по 10 элементов в каждой. Полюса секций выведены на распределительную панель. Подключая различными способами внешние штепсельные вилки, можно соединять секции между собой параллельно или последовательно и получать соответственно напряжения 14,5 или 19 В. Благодаря такому подключению батарею можно заряжать током в первом случае до 1А, во втором до 0,5 А. Батарея 2-69-ГРМЦ-6 состоит из 48 элементов типа 1,48-ПМЦ-9, соединенных также в две секции по 24 элемента. Она дает возможность получать напряжения 34,5 и 69В, соответственно ток до 0,4 А и 0,2 А. Качество геологоразведочных батарей проверяется по мгновенным значениям тока короткого замыкания 10-12 А и 5-6А. батареи 29-ГРМЦ-13, дающие ток короткого замыкания 4 А, и 69-ГРМЦ-6-2А, непригодны для полевых работ
Аккумуляторы.
Аккумуляторы используются обычно для питания накальных цепей электронной аппаратуры и различных вспомогательных цепей аппаратуры электроразведочных станций во всех случаях, когда требуется значительная сила тока.
В электроразведке применяются в основном щелочные и кислотные аккумуляторы. Первые, как правило, рассчитаны на питание геофизической аппаратуры, вторые — на питание вспомогательных устройств электроразведочных установок, смонтированных на автомобилях.
Аккумулятор состоит из двух электродов, погруженных в электролит. При зарядке аккумулятора вследствие происходящих в нем химических изменений электроды приобретают устойчивые поляризационные потенциалы, при разрядке активные вещества претерпевают обратные изменения. По мере разрядки разность потенциалов аккумуляторов уменьшается.
а) Щелочные аккумуляторы. В настоящее время применяются щелочные аккумуляторы двух видов: кадмиево-никелевые (КН) и железоникелевые (ЖН). Для питания геофизической аппаратуры используются главным образом аккумуляторы КН. Активная масса их отрицательных пластин (электродов) состоит из смеси гидрата закиси кадмия Cd(OH)2 и гидрата закиси железа Fe(OH)2 в качестве активной массы положительных пластин применяются водная окись никеля №(ОН)з с примесью графита, увеличивающего проводимость и не принимающего участия в химических процессах. Корпус аккумулятора соединен с положительными пластинами.
Корпус щелочных аккумуляторов представляет собой сосуд плоской формы сваренный из тонкой листовой стали, никелированные с наружной стороны. Сверху расположены выводы выход газа. Под давлением газа, скопившегося внутри аккумулятора, резиновое кольцо расширяется и пропускает газ. Из отдельных элементов собираются батареи на различную емкость и разное напряжение. В этом случае элементы в пазах деревянного ящика крепятся при помощи цапф. Отечественной промышленностью выпускаются кадмиево-никелевые аккумуляторы нескольких типов (табл. 4.2).
Таблица 4.2 - Типы кадмиево-никелевых аккумуляторов
| Тип аккумулятора | Номинальная Ёмкость, ач | Номинальный зарядный ток на 7 ч работы | Номинальный разрядный ток на 8 ч работы | Кол-во электролита на 1 аккумулятор | Вес аккумулятора с электролитом |
| АКН-2,25 | 2,25 | 0,56 | 0,28 | 0,042 | 0,33 |
| НКН-10 | 2,5 | 1,25 | 0,12 | 0,74 | |
| НКН-22 | 5,5 | 2,75 | 0,27 | 1,67 | |
| НКН-45 | 11,25 | 5,65 | 0,45 | 2,27 | |
| НКН-60 | 7,5 | 0,75 | 4,6 | ||
| НКН-100 | 12,5 | 1,2 | 6,5 | ||
| 2ФКН-8 | 2,3 | 0,26 | 1,45 | ||
| 2НКИ-24 | 0,47 | 2,85 |
б) Кислотные аккумуляторы. Состоят кислотные аккумуляторы из двух свинцовых электродов погруженных в раствор серной кислоты. Активным веществом у анода взаряженном аккумуляторе является перекись свинца РЬОг (бурого цвета), и катода — губчатый свинец РЬ (серого цвета). Пластины разделены изоляционными прокладками (сепараторами). Внутреннее сопротивление и кислотных аккумуляторов в 2 — раза меньше, чем у щелочных в той же емкости, и в зависимости от размеров составляет 0,001 — 0,010 Ом, нормальное напряжение — 2 В. Допускается разрядка аккумуляторов до напряжения 1,8 В. Их систематическая зарядка и подзарядка производится при помощи генератора автомобиля. В случае необходимости они могут заряжаться от зарядной станции ПЗС-3-1 или бензоэлектрических агрегатов других видов. Для этой цели на выходных панелях электроразведочных станций устанавливаются специальные зажимы (+12В) и предусматривается специальная цепь, позволяющая заряжать аккумуляторы, не снимая их с автомобиля. Необходимо отметить, что перезарядка для кислотных аккумуляторов вредна.
Заземлители.
Питающие и приемные линии электроразведочных установок при работе на постоянном или низкочастотном переменном токе заземляются электродами. Все заземлители можно подразделить на три группы: железные электроды для питающих линии АВ, медные или лавинные и неполяризующиеся — для приемных линий МN. В свою очередь каждая из этих групп характеризуется различными конструкциями электродов.
Металлические электроды.
а) электроды для питающих линий. В зависимости от условий работ для заземления питающих линий АВ применяются электроды нескольких видов.
Наиболее распространены электроды стержневого свинца.. Они чаще всего изготавливаются из железного прута диаметром 15 -20 мм, но могут быть сделаны и из квадратного или углового железа. Длина их определяется поверхностными условиями заземления, силой тока используемого в питающей установке, и удельным сопротивлением почвы. Чем больше сопротивление поверхностного слоя и сила пока в питающей линии правило, применяются 2-10 (иногда 100) электродов длиной 0,5 - 1,5м, диаметром около 20мм.
В отдельных электроразведочных методах (методе изолиний, отношения градиента потенциала) вместо точечных питающих электродов применяются линейные, представляющие собой оголенный медный канал, длиной около 1км, сечением 10м, заземлены через 1 — 2м специальными шпильками длиной около 0,5м.
В морской электроразведке питающие электроды изготавливаются из железных стержней или труб длиной 2 - 3м, диаметром 25 — 75мм. Ввиду того что при волочении по морскому дну электроды А и В часто обрываются, в последнее время их делают из отрезков толстого троса. Для диполей различных размеров применяются различной длины отрезки троса. Чем Больше диполь АВ, тем больше размер электрода (отрезок троса). Длина отдельного электрода не должна превышать 5% длины диполя АВ.
б) электроды для приемных линий. Приемные линии MN в методах искусственного поля чаще всего заземляются цилиндрическими стержневыми электродами из трубчатой меди или латуни диаметром около 20мм. Длина их обычно не превышает 1м. Применение трубчатых материалов позволяет экономить цветной металл и облегчает электроды. Цветной металл - медь и латунь - имеет сравнительно не большую поляризацию при контакте с почвенной влагой устойчивую и достаточную прочность. В нижней части трубчатого электрода закрепляется латунный наконечник, в верхней — железная головка. В его внутреннюю часть для прочности плавно загоняется стержень из твердого дерева (дуба и т. п.).
В некоторых методах изолиний, заряда, АНЧ и др. в качестве приемных электродов используются специальные щупы, представляющие собой заостренный металлический стержень с насажанной сверху рукояткой.
В методах скважинной электроразведки питающие и приемные электроды изготовляются из свинцовой проволоки, несколько витков, которой наматываются на каротажный кабель; концы проволоки припаиваются к его токонесущим жилам, места спаев тщательно изолируются.
Электроразведочная установка опускается в скважину при помощи металлического груза, укрепленного на конце кабеля.
