книги из ГПНТБ / Якубовский, Ю. В. Электроразведка учебник

симости от типа установки). Провода, соединяющие заземления пита­ ющих диполей с центром установки, наматываются на катушки, расположенные на центре, где помещаются измерительный прибор- и батареи. Дипольные зондирования с разносами более 2 км выпол­ няются с электроразведочными станциями.

Дипольные установки по сравнению с симметричными установ­ ками обладают рядом технических преимуществ, к которым можно отнести почти полное отсутствие помех, связанных с утечками из питающей цепи, а также с индуктивным влиянием питающей цепи на приемную. Количество проводов, необходимое для производства дипольного зондирования, значительно меньше требуемого для обыч­ ного зондирования.

Наряду с этим дипольное зондирование имеет некоторые недо­ статки. Они обусловлены в первую очередь тем, что напряженностьполя диполя убывает обратно пропорционально третьей степени расстояния, т. е. быстрее, чем поле точечного источника. Поскольку Е Ä* АU/r N, то измеряемые разности потенциалов при работе с ди­

польными установками уменьшаются очень быстро с увеличением расстояния между питающим и приемным диполями. Быстрое убы­ вание напряженности поля при дипольном зондировании приходится компенсировать увеличением тока в питающем диполе, что влечетза собой увеличение мощности источника тока. Указанной особен­ ностью поля диполя объясняется также повышенная чувствитель­ ность дипольных установок к неоднородностям в верхних частях разреза и связанная с этим усложненность графиков кажущегося сопротивления. Особенно резко сказываются неоднородности вблизи заземлений на кривых осевого зондирования.

Малое дипольное зондирование. Методика выполнения малых ДЗ- в своих основных положениях — в подготовке участка съемки, в монтаже и подготовке установки на точке зондирования, в порядке и правилах проведения измерений АU и I , в контроле за измерени­ ями, проверке прибора и установки — аналогична методике про­ ведения малых зондирований с симметричной установкой, описанной выше. Монтажная схема установки для двухстороннего ДОЗ с раз­ носом диполей до 1 км изображена на рис. 66. Монтажные схемы установок для других разновидностей дипольного зондирования (например, дипольно-экваториального) отличаются от изображенной на рис. 66 лишь тем, что вследствие иных ориентаций и направлений перемещения питающих диполей изменяется расположение катушек с проводами питающей линии.

Последовательность операций, выполняемых при дипольном зон­ дировании с малыми разносами, зависит от типа установки и числа измерительных диполей. При работе с двухсторонними установками измерения на одном из питающих диполей рационально проводить в то время, когда изменяют положение второго иитающего диполя. Размеры питающих и измерительного диполей при дипольном зон­ дировании приходится со временем увеличивать, потому что из­ меряемая разность потенциалов, как указывалось выше, быстра

121

уменьшается с увеличением разносов установки. Предельные размеры динолей должны быть такими, чтобы с достаточной точностью можно было поле двух точечных источников А и В принять за поле диполя; в то же время необходимо, чтобы выполнялось условие АUJr ^

Рис. вб. Схема установки для двухстороннего дипольно-осевого зонди­ рования с ЭСК с разносами диполей до 1 км.

В соответствии с этим условием размеры применяемых дипольных установок должны быть следующими (табл. 4).

Таблица 4

Для того чтобы величина регистрируемых разностей потенциалов в процессе измерений оставалась на уровне, соответствующем требо­ ваниям инструкции (0,2—0,3 мВ), с увеличением г время от времени увеличивают также размеры питающего и измерительного диполей. Перекрытия отдельных ветвей (отрезков) кривой дипольного зонди­ рования на графике осуществляют при переходе с одного размера диполя M N на другой или при изменении размера диполя AB.

Поскольку применяемые установки по своим реальным размерам значительно отличаются от бесконечно малых диполей теоретических установок , расстояние г между центрами диполей не соответствует расстояниям между разноименными электродами обоих диполей. В связи с этим введено так называемое действующее расстояние гд дипольной установки, осредняющее размеры практически применя­ емой установки (см. рис. 27). При построении кривой ДЗ его откла­ дывают по оси абсцисс как аргумент функции рк.

122

емый по специальной номограмме (рис. 67). Для этого находят точку с абсциссой, равной выбранному значению угла Ѳ, и с ординатой, равной отношению АВ]2г. По кривым, нанесенным на номограмме,

находят значение р.

Коэффициент К установок вычисляют либо по общей формуле для коэффициента установок метода сопротивлений (III.2), либо по специальным формулам, полученным из общей формулы примени­ тельно к каждому типу установок.

Большое дипольное зондирование. Методика выполнения диполь­ ных зондирований с разносами питающих электродов, превыша­ ющими 2 км, существенно отличается от методики зондирований с малыми установками. Применение в данном случае автокомпенса­ торов невыгодно, так как схемой измерения AU и I предусматри­ вается подводка к точке расположения измерительного прибора проводов от питающего и измерительного диполей. Таким образом, не используется одно из преимуществ дипольных зондирований, заключающееся в уменьшении длины соединительных проводов. Кроме того, батареи сухих элементов не обладают необходимой мощностью для создания в земле поля достаточной интенсивности. В связи с этим дипольные зондирования с большими разносами в настоящее время выполняют при помощи электроразведочных станций. Питающий диполь при этом обычно оставляют неподвиж­ ным, а перемещают диполь измерительный. Чаще всего применяют двухсторонние экваториальные зондирования.

Для экономии времени измерения на разносах до 1 км проводят при помощи батарей с ИКС или ЭСК в интервалы между измерениями на больших разносах посредством симметричной установки AMNB. Схема такой комплексной установки для двухстороннего эквато­ риального зондирования изображена на рис. 68. Один из возможных

123

вариантов схемы последовательного изменения размеров установки ДЭЗ приведен в табл. 5.

Как видно из табл. 5 перекрытия отдельных отрезков кривой ДЭЗ

.производятся при переходе с диполя А В одного размера на другой.

Рис. 69. Кривая ДЭЗ, полученная при измерениях комплексной установкой.

Значения рк, полученные при измерениях установкой AMNB, нано­ сят на тот же логарифмический бланк (в функции ABJ2), что и зна­ чения рк, полученные при измерении установкой ДЭЗ (в функции гд), как показано на рис. 69.

Порядок выполнения дипольного зондирования с электроразведочной станцией следующий.

Вдоль профиля наблюдений, который совпадает с направлением оси зондирования, проводят пикетаж через 50—100 м для опре­

дикулярно к линии профиля при ДЭЗ и вдоль профиля при ДОЗ). Подготавливают также малую установку (AMNB — при ДЭЗ, ди­ польно-осевую — при ДОЗ) для измерений с ИКС или автокомпенса-

124

тором; разносы малой установки ориентируют вдоль профиля. Вблизи центра располагают генераторную группу станции, к выход­ ной панели которой подключают диполь AB. В соответствии с при­ нятой схемой изменения размеров установки на соответствующем пикете размещают диполь M N (перпендикулярно к профилю при ДЭЗ, вдоль профиля при ДОЗ), около которого устанавливают поле­ вую лабораторию станции. При двухстороннем зондировании изме­ рения ведут с двумя лабораториями одновременно.

Подготовку генераторной группы и полевой лаборатории к изме­ рениям и сами измерения проводят так же, как и при выполнении симметричных ВЭЗ. Однако расположение генераторной группы и лаборатории на значительном (и возрастающем в процессе зонди­ рования) расстоянии друг от друга обусловливает некоторую спе­ цифику работы. Оператор ГГ и оператор ИЛ свои действия согласо­ вывают по радио; подача пробных и токовых импульсов производится оператором ГГ; регистрация рабочих й градуировочных токовых импульсов проводится отдельно от записи А£7 также оператором ГГ при помощи осциллографа генераторной группы. При этом токовые рабочие и градуировочные импульсы регистрируют не на каждом разносе, а величину рабочего тока определяют непосредственно по прецизионному стрелочному прибору, шунт которого включают в цепь AB. Показания прибора записываются оператором ГГ и сооб­ щаются им по радио оператору ИЛ и интерпретатору.

Для выбора длительности рабочих импульсов время становле­ ния tc ориентировочно может быть подсчитано по формуле (IV.30); при этом коэффициент будет иметь значения 0,75 (для ДЭЗ) и 0,94 (для ДОЗ).

После проявления и проверки качества осциллограмм полевые лаборатории перемещают на следующие пикеты профиля.

На обратной стороне осциллограмм Д£/ и I заполняют их пас­ порта, затем регистрируют в журнале и обрабатывают. По резуль­

по формуле

ркср = (рк ' Г Рк)/2.

На местности, где передвижение станции возможно только по дорогам и поэтому нельзя прокладывать прямолинейные профили, применяют азимутальную установку. Из формулы (IV.26) следует, что кривая дипольно-азимутального зондирования не зависит от угла Ѳ. Вследствие этого центры диполей AB и M N можно распо­ лагать вдоль криволинейного профиля (дороги). Однако напряжен­ ность EQ, как это видно из формулы (IV.24), зависит от sin Ѳ; поэтому, для того чтобы измеряемые разности потенциалов были большими и тем самым измерения более точными, угол Ѳ следует выбирать в пределах 70—110° (но угол у всегда должен быть равен 90°).

Для проведения ДАЗ проводят пикетаж дороги, который пере­ носят затем на топопланшет. При помощи этого планшета намечают

125

схему расположения питающего и приемных диполей и графически определяют г и Ѳ (рис. 70). На этом основании составляют программу работ по следующей форме.

Рис. 70. Схема выполнения дипольно-азимутального зондирования. 1 — пикет центра ДАЗ; 2 — линия дороги и пикетаж.

риальной и азимутальной установок следует направлять по прости­ ранию пород. Необходимо избегать пересечения установками уча­ стков с тектоническими нарушениями, с резкими формами рельефа дневной поверхности.

§ 3. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Интерпретацию результатов вертикального зондирования про­

о характере разреза и сведения об удельном сопротивлении пород, которыми всегда с той или иной степенью детальности располагает геофизик, работающий в данном районе. При интерпретации электроразведочных наблюдений широко используется понятие об о п о р ­

126

н о м э л е к т р и ч е с к о м г о р и з о н т е , под которым под­ разумевается горизонт, хорошо выделяющийся в разрезе по удель­ ному сопротивлению и обладающий достаточной мощностью для того, чтобы отчетливо выявляться на кривых ВЭЗ. Этот горизонт должен участвовать в строении изучаемых структур, чтобы но его поведению можно было судить об особенностях данной структуры.

Наилучшими опорными горизонтами среди терригенных пород являются глины, характеризующиеся низким удельным сопроти­ влением и фациальной выдержанностью. Среди карбонатных пород опорными горизонтами обычно могут служить пласты гипсов, анги­ дритов и массивных известняков. Хорошим опорным горизонтом часто являются породы кристаллического фундамента.

Отсутствие четко проявляющихся в разрезе и хорошо прослежи­ вающихся по простиранию опорных горизонтов существенно затруд­ няет интерпретацию. В таких условиях необходимо особенно тща­ тельно выявлять и учитывать изменение параметров горизонтов разреза по площади.

Приемы интерпретации результатов вертикальных электрических зондирований могут быть разделены на качественные и количе­ ственные. Они тесно связапы между собой и взаимно дополняют друг друга.

К а ч е с т в е н н а я и н т е р п р е т а ц и я заключается в со­ поставлении зондирований по форме кривых рк и в изображении пространственных закономерностей в распределении тех или иных их особенностей в виде карт типов кривых, карт продольной про­ водимости или поперечного сопротивления, карт изоом, разрезов рк и других графиков. Отражая особенности геоэлектрического разреза на площади исследований, качественная интерпретация позволяет: а) составить общее представление о геологическом строении иссле­ дуемой площади; б) качественно охарактеризовать поведение опор­ ного электрического горизонта и, таким образом, выделить геологи­ ческие структуры, представляющие практический интерес; в) полу­ чить качественную характеристику фациального изменения отдель­ ных горизонтов в пределах исследованной площади (например, выделить участки, обогащенные песчаной фракцией, зоны трещино­

с целью определения параметров геоэлектрического разреза — мощ­ ностей и сопротивлений горизонтов, слагающих разрез, а также глубин их залегания.

Качественная интерпретация кривых ВЭЗ. Рассмотрим основные приемы качественной интерпретации.

Карта типов кривых. По распределению в пределах изученной площади кривых различного типа можно судить о характере разреза данной площади и закономерностях его изменений.

Для построения карты типов кривых точки, в которых прово­ дились зондиройания, наносят на план; около этих точек в умень­ шенном масштабе вычерчивают соответствующие кривые ВЭЗ

1 2 7

или обозначают условным знаком их тип. Затем выделяют площади, где получены однотипные кривые. Исходя из имеющихся сведений о геологическом строении и электрических свойствах пород, наме­ чают связь между типом кривых и строением той площади, в пре­ делах которой получены кривые данного типа. Таким образом, карта

Карты типов кривых ВЭЗ позволяют выделять участки, сложен­ ные определенными литологическими разновидностями пород, оконтуривать площади залегания пресных водоносных горизонтов и т. п.

Карты равных значений продольной проводимости S и попереч­ ного сопротивления Т. Карты равных значений S обычно строят в том случае, когда сопротивление опорного электрического горизонта

128

намного больше сопротивления пород, перекрывающих этот горизонт.

Из выражения (IV. 15) следует, что при условии постоянства продольного сопротивления р t продольная проводимость S пропор­ циональна суммарной мощности пород, покрывающих опорный гори­ зонт. Отсюда следует, что карта, на которую нанесены изолинии S, будет характеризовать рельеф опорного горизонта, причем тем точ­ нее, чем выдержаннее сопротивление пород на исследуемой площади.

Рис. 72. Кривые ВЭЗ и схематический геологический разрез по ирофилю II.

1 — пески; 2 —-глины; з — известняки; 4 — кривая ВЭЗ и значения pR (в Ом-м) на начальном и конечном разносах.

Для построения карты S по правой асимптотической ветви каж­ дой кривой ВЭЗ (в случае подстилающего горизонта бесконечно высокого сопротивления) определяют значение продольной проводи­ мости, которое численно равно абсциссе точки пересечения наклон­ ной асимптоты правой ветви кривой с горизонтальной осью бланка. Значение S выписывают на плане около точки соответствующего зондирования и в полученном поле чисел проводят изолинии S. Сечение изолиний выбирают в соответствии с характером измене­ ния S, требуемой детальностью исследования структуры и точностью измерений.

Если по результатам зондирований, проведенных у скважин или в других точках с известным геологическим разрезом, доказано постоянство среднего продольного сопротивления в пределах иссле­ дуемой площади, то от карты S легко можно перейти к карте изо­ линий суммарной мощности пород надопорных горизонтов.

Для этого необходимо в каждой точке величину S умножить на р; и по полученным таким образом мощностям построить карту изолиний равных мощностей.

На рис. 73 изображена карта продольной проводимости для

значительно реже, чем при профилировании, карты изоом, построен­ ные по данным ВЭЗ, по детальности уступают аналогичным картам, построенным по данным профилирования. Однако они обладают тем преимуществом, что их можно строить для различных разносов питающих заземлений и, таким образом, при помощи их характери­ зовать изменение разреза в вертикальном направлении.

Интерпретация карт изоом, как это будет показано в главе V, позволяет ориентировочно судить о положении погребенных структур.

Карты равных значений р к т ах и р к т іп - Если зондирование выполняется над многослойным разрезом, кажущиеся сопротивления по величине тем ближе к истинному сопротивлению промежуточных

130