 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
Вертикальные электрические зондирования
Лабораторная работа №6 Изучение типов установок и электроразведочной аппаратуры для методов сопротивлений Цель работы: изучить установки для методов сопротивлений, ознакомиться с инструкцией электроразведочной аппаратуры ТЕЛЛУР С-В.
Теоретические сведения Методы сопротивлений изучают поля точечных и дипольных источников постоянного или низкочастотного тока. Выделяют следующие модификации: электропрофилирование (ЭП), вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) и метод заряженного тела (МЗТ). Электрическое профилирование Электрическое профилирование представляет собой одну из основных модификаций метода сопротивлений. Электропрофилирование применяется для проведения структурно-геологических исследований до глубин 1—2 км, решения задач геологического картирования (картирование складчатых структур, крутопадающих контактов пород и плохо проводящих крутопадающих геологических образований, прослеживание разрывных нарушений), решения гидрогеологических и инженерно- геологических задач, изучения участков вечной мерзлоты, поисков рудных и нерудных месторождений. Для успешного применения метода необходима четкая дифференциация пород по электрическим свойствам в горизонтальном направлении. В процессе электрического профилирования кажущееся сопротивление измеряют установками, размеры которых остаются постоянными, а сами установки перемещают вдоль профиля или системы профилей, покрывающих исследуемую площадь с густотой, определяемой характером решаемой геологической задачи. При этом на всей площади наблюдений коэффициент установки постоянен. В связи с тем, что глубинность исследований при работе методом сопротивлений существенно зависит от размеров установки, мы вправе ожидать, что при электрическом профилировании исследуется геоэлектрический разрез вдоль профиля или в пределах некоторой площади на некоторой приблизительно постоянной глубине. Помимо размеров установки эта глубина сложно зависит от характера геоэлектрического разреза. Установка должна обеспечивать наилучшее соотношение между аномалиями от объектов в геологическом разрезе, являющихся предметом исследования, и аномалиями-помехами, связанными с теми особенностями разреза, которые при данном исследовании не представляют интереса.
Рис. 1. Наиболее распространенные установки в методе сопротивлений Для ЭП используются различные установки в зависимости от характера геоэлектрического разреза и решаемых задач (рис. 1). Установка для различных модификаций профилирования состоит из питающей АВи измерительной MN линий, источника питания или генератора Г и измерительного прибора mV. А) симметричная Наиболее распространена четырехэлектродная симметричная установка (установка Шлюмберже), в которой питающие и приемные электроды расположены симметрично относительно центра установки О. Эта модификация применяется при изучении простых геоэлектрических разрезов, в которых изучаемые геологические объекты находятся в сравнительно однородных вмещающих породах и перекрыты выдержанными по мощности и сопротивлению покровными отложениями.
Рис.2. Профилирование симметричной установкой AMNB над крутопадающим плохо проводящим пластом ( по Ю.В. Якубовскому,1973).
Б) дипольная Сравнительно реже в электроразведке применяются дипольные установки (ДЭП), что связано с особенностями поля диполя, отмеченными выше. К достоинствам дипольной установки следует отнести меньшую длину проводов по сравнению с точечными установками и, как следствие, большую мобильность и производительность. На рис. 4.8 показано, что точкой относимости (т.е. точкой, к которой относят результат), является средняя точка между диполями, однако так считают обычно при проведении работ методами зондирования (см. ниже). Строго говоря, точкой относимости следует считать центр приемного диполя MN, но, учитывая принцип взаимности в электроразведке, точкой относимости можно считать и центр питающего диполя АВ, поэтому при дипольном профилировании обычно строят два графика ρк – один относят к центру MN, другой – к центру АВ. На рис 3 показаны такие графики дипольного профилирования, полученные при модельных измерениях в воде. По сравнению с профилированием в поле точечных источников графики ДЭП отличаются большей дифференцированностью, т. е. большей амплитудой аномалий ρк над локальными, особенно низкоомными, объектами. Однако эта установка более чувствительна и к помехам.
Рис. 3. Результаты модельных измерений в воде установкой ДЭП над вертикальным пластом. Установка (в см) А2В6M2N. Преимущества дипольного профилирования — хорошая дифференцированность графиков рк позволяющая выявить интересующие нас неоднородности геоэлектрического разреза. Это обстоятельство в некоторых случаях бывает и недостатком, так как влияние приповерхностных неоднородностей сильно осложняет графики рк и затушевывает аномалии от объектов поиска. Другим недостатком является быстрое убывание поля дипольного источника при удалении от него, что ограничивает глубинность исследований и требует применения мощных источников питания.
в) установка срединных градиентов Для уменьшения искажающего влияния неоднородной среды вблизи заземлений применяют модификацию электропрофилирования с неподвижными питающими заземлениями – съёмку срединных градиентов. При этом способе профилирования A и B оставляют неподвижными, а приёмные заземления перемещают вдоль профилей, параллельных линий AB. Совокупность этих профилей образует так называемый планшет. Длина каждого профиля не должна превышать одной трети расстояния между питающими заземлениями. Планшет, состоящий обычно из 5-20 профилей, располагают таким образом, чтобы его центральный профиль совпадал со средней третью либо средней половиной линии AB. В однородной среде напряжённость поля двух точечных источников в пределах средней трети расстояния между ними изменяется незначительно, поэтому при наблюдениях над неоднородной средой можно более чётко выявить искажающее влияние геологических образований, нарушающих электрическую неоднородность среды. Наблюдения на профиле проводят в следующем порядке. Приёмные заземления помещают в две крайние точки одного из профилей (положение M1N1 на рис. 4) и измеряют разность потенциалов между этими точками. Затем перемещают приёмные заземления вдоль профиля на расстояние, равное принятому шагу профилирования (обычно шаг бывает равен расстоянию между приёмными заземлениями), и измерение повторяют. Таким образом проводят наблюдения вдоль всего профиля. После этого приёмные заземления переносят на следующий профиль и в том же порядке продолжают измерения. После окончания измерений на первом планшете П1 питающие заземления перемещают во второе положение A2B2 так, чтобы смежные планшеты П1 и П2 перекрывались по концам профилей. При перемещении питающих заземлений в положение A3B3соответствующие планшеты П1 и П3 должны перекрываться крайними профилями. Схема перемещения установки изображена на рисунке.
Результаты съёмки срединных градиентов изображают в виде графиков ρк или градиентов потенциала вдоль профиля. На этих графиках данные для каждого положения питающих заземлений наносят в виде отдельных отрезков кривых, как показано на рисунке. Смещение отрезков в точках перекрытия планшетов обусловлено влиянием неоднородностей у питающих заземлений при их перестановке, что должно учитываться при истолковании графиков.
Установка срединного градиента получила широкое распространение при поисках рудных (особенно сульфидно-полиметаллических) объектов. Здесь положение питающих электродов остается неизменным, а приемные электроды передвигаются с измерениями по профилю. Соответственно, на каждой точке изменяется коэффициент установки, который необходимо пересчитывать. Обычно отрабатывается по несколько профилей по разные стороны от линии АВ. Установка характеризуется большой глубинностью, высокой производительностью, но для реализации работ с ней необходимо применять более мощные источники полей по сравнению с другими рассмотренными установками. Существует большое количество и других вариантов установок, здесь же были рассмотрены только наиболее часто встречающиеся.
Вертикальные электрические зондирования Анализ нормальных полей точечных источников показывает, что в нормальном поле таких источников относительная плотность тока на некоторой фиксированной глубине возрастает с увеличением расстояния между источником и точкой наблюдения. Соответственно должно увеличиваться влияние на характер поля тех геологических объектов, которые находятся на данной глубине. Иными словами, глубинность исследований должна возрастать с увеличением расстояния между источником поля и точкой наблюдения. Очевидно, что по мере удаления от питающих заземлений относительная роль зарядов, индуцированных за счет неоднородности среды и соответственно глубинность исследования должны возрастать. Эта зависимость глубинности исследований от расстояния между источником поля и точкой его измерения используется в группе модификаций метода сопротивлений, объединяемых под общим названием вертикальные электрические зондирования (ВЭЗ). Сущность электрических зондирований заключается в исследовании зависимости между кажущимся сопротивлением и расстоянием от точки наблюдения поля до источника. Для выполнения электрических зондирований можно применять любую из установок, описанных выше, однако технически наиболее просто выполнять зондирование симметричной установкой AMNB и различными модификациями дипольных установок (см. рис. 1). При зондировании симметричной установкой AMNB изучают зависимость кажущегося сопротивления от расстояния между питающими заземлениями, а при зондировании дипольными установками - зависимость кажущегося сопротивления от расстояния между центрами питающего и измерительного диполей. Методика полевых работ и применяемая аппаратура при зондировании любой установкой существенно зависят от требуемой глубины исследования и, следовательно, от максимального расстояния между питающими и приемными заземлениями.
Рис. 6. Методика работ при вертикальных электрических зондированиях (а) и вид кривых зондирования для двухслойного разреза при высокоомной (ρ2 >ρ1) подстилающей толще (б) и низкоомной (ρ2 <ρ1, в). Обозначения: К – катушки с проводом, ГНЧ – генератор низкой частоты, И – измерительный прибор.
На рис. 6, а пояснена методика измерений при выполнении ВЭЗ. При одном центре установки выполняется серия измерений тока в питающей цепи J и разности потенциалов ΔU в приемной линии для последовательно увеличивающихся разносов АВ и вычисляется значение ρк для каждого разноса. В процессе измерений на билогарифмическом бланке (с модулем 6,25 см) строится график зависимости кажущегося удельного электрического сопротивления от полуразноса питающих электродов АВ/2. Общий вид графиков для двухслойного разреза показан на рис 6 б, в. При увеличении разносов АВ (и постоянной длине линии MN) сигнал ΔU в приемной цепи уменьшается и при большом АВ по сравнению с MN становится слишком слабым. Поэтому после измерения на нескольких разносах АВ увеличивают и MN, повторяя измерения с одинаковым разносом АВ и двумя разными разносами MN. На реальных графиках получаются перекрытия линий графиков, сделанных для разных размеров линий MN (рис. 7).
Рис.7. Полевая кривая вертикального электрического зондирования для трехслойного разреза После поведения полевых работ вначале проводится качественная интерпретация данных ВЭЗ. При этом строятся разрезы изоом, на которые выносят значения ρк в координатах: № ВЭЗ (по горизонтальной оси в соответствующем масштабе) и АВ/2 (по вертикальной оси в логарифмическом масштабе). Разрезы представляют в виде изолиний. Пример построения разреза изоом приведен на рис. 8. Количественная интерпретация данных ВЭЗ ведется либо с помощью палеток, либо с помощью компъютерных программ, реализующих метод подбора теоретических кривых.
Рис. 8. Интерпретация данных ВЭЗ – разрез изоом
Вертикальные электрические зондирования применяются для исследования горизонтально-слоистых разрезов, решения задач геологического картирования, поисков пластовых тел при гидрогеологических и инженерно-геологических работах. Метод ВЭЗ обычно применяется для изучения горизонтально слоистых разрезов с углами наклона слоев, не превышающими 10 – 15 градусов. Наиболее достоверные результаты получаются, когда в разрезе не более 3 – 4 слоев.
3. Метод заряда (заряженного тела) Метод заряда применяется в основном на стадии разведки, когда объект поисков уже обнаружен и вскрыт хотя бы одной скважиной или горной выработкой. Метод применяют для прослеживания и оконтуривания хорошо проводящих рудных тел. Для этого один из питающих электродов заземляют непосредственно во вскрытую часть рудного тела, а второй электрод относят в бесконечность, т. е. на расстояние, значительно большее размеров рудного планшета. При достаточно высокой проводимости тела по сравнению с проводимостью вмещающих пород и форме проводника, близкой к изометричной, его можно считать эквипотенциальным. Поскольку с эквипотенциального проводника ток будет стекать равномерно по направлениям, перпендикулярным к поверхности проводника, форма эквипотенциальных линий во вмещающей среде вблизи рудного тела будет повторять его очертания. Наблюдая на земной поверхности электрическое поле (потенциал или разность потенциалов), по форме эквипотенциальных линий можно определить контуры проекции рудного тела на земную поверхность, а по графикам распределения — глубину его залегания.
Задание 1. Для чего применяется каждая из модификаций метода сопротивлений (ЭП, ВЭЗ, МЗТ), какие решает задачи? 2. Зарисуйте схемы установок электропрофилирования. В чем преимущества и недостатки каждого типа установки? 3. Изучите техническую документацию к генератору TLT – 30. Составьте краткую инструкцию о последовательности действий при включении генератора и работе с ним. Обратите внимание на следующие особенности: a. что означает мигающий светодиод контроля питания? b. в каком положении должен находиться потенциометр «ТОК плавно» и напряжение при включении генератора? c. какой светодиод напряжения должен гореть во время измерений? d. что необходимо сделать при загорании светодиода «напряжение >»? e. когда можно менять величину напряжения АВ, режим работы, длительностей импульсов тока? f. какие параметры нужно установить перед выключением генератора? 4. Изучите инструкцию к измерителю TLR-IP-003. Ответьте на вопросы: a. при каком режиме генератора может работать измеритель? b. как определить, какие параметры нужно ввести в пунктах 0, 9, 11 меню Setup измерителя? c. что необходимо сделать после настройки измерителя перед началом измерений? 5. Сделайте вывод о проделанной работе. Готовы ли вы к работе с электроразведочной аппаратурой?
Поиск по сайту: |
Рис. 4
