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

Г л а в а V

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ

§ 1. СУЩНОСТЬ МЕТОДА

Особенностью электрического профилирования (сокращенно электропрофилирования) является то, что при этом способе изучения кажущегося удельного сопротивления размеры установки, т. е. взаимное положение питающих и измерительных заземлений, остаются неизменными, в то время как вся установка от замера к за­

разрез вдоль линий наблюдений.

В качестве примера, иллюстрирующего сущность метода, рас­ смотрим электропрофилирование вдоль линии, проходящей над антиклинальным поднятием каких-либо высокоомных пород, пере­ крытых хорошо проводящими отложениями. На рис. 86 цифрами /

новка расположена далеко от поверхности раздела пород с сопроти­ влениями р х и р 2 и, следовательно, эта граница мало сказывается на распределении тока, введенного в землю через заземления А н В . Это распределение будет близко к распределению тока в однородной среде с сопротивлением рх. Поскольку в однородной среде с удельным сопротивлением р рк = р , для положения / можно написать, что

Рк X-

Перемещение установки по профилю из положения I в положе­ ние I I равносильно приближению ее к рассматриваемой поверхности раздела и, следовательно, к зоне увеличения влияния этой границы на распределение тока. Это влияние проявляется в том, что плохо проводящие подстилающие породы вытесняют ток в верхний, более проводящий слой. Возрастание плотности тока в верхнем слое ведет к увеличению разности потенциалов между приемными электродами и, следовательно, к увеличению кажущегося сопротивления. Макси­ мального значения рк достигнет в положении I I над осевой частью

151

поднятия. По мере удаления установки от осевой части антиклинали р к будет уменьшаться и в положении I I I снова будет близко по вели­ чине к р На рис. 86 изображен также график зависимости рк от положения установки на профиле.

Л

Рис. 86. Электрическое профилирование над антиклинальным поднятием высокоомных пород.

Аналогичным способом можно показать, что, когда ядро анти­ клинального поднятия сложено хорошо проводящими породами, над осевой частью антиклинали наблюдается минимум кажущегося сопротивления.

Рис. 87. Хорошо проводящее тело в поле точечных заземлений.

а — крутопадающее хорошо проводящее тело в поле двух точечных заземлений; б — экранирующее влияние крутопадающего тела.

Указанными выше особенностями изменения рк над антиклиналью определяется возможность применения электропрофилирования для картирования этой структуры без дорогостоящих горных работ.

Характер связи между кажущимся удельным сопротивлением и строением геологического разреза зависит также от типа применя­ емой установки. Так, например, крутопадающее хорошо проводящее тело (рудная жила, пласт антрацита и т. п.), расположенное в эква­ ториальной плоскости установки AB, мало искажает поле заземле­ ний А и В (рис. 87, а). Это объясняется тем, что у границы между хорошо проводящим телом и вмещающими породами вектор плот­

152

разница в значениях рк по обе стороны от сброса будет достаточно велика, чтобы сброс хорошо отметился на графиках электропрофили­ рования и карте изоом.

При выборе разносов следует учитывать, что экономически выгод­ нее работать с установками, имеющими малые разносы.

Рис. 88. Выбор разносов AB для профилирования при помощи кривых ВЭЗ.

" й і

зек

фр

D J --ев^

# — *

Рио. 89. Монтажная схема симметричной четырехточечной установки AMNB с ЭСК.

Монтаж установки. Монтажная схема симметричной четырехто­ чечной установки AMNB, в которой в качестве измерительного при­ бора применен автокомпенсатор ЭСК, изображена на рис. 89. Для питающих и приемных линий установки применяют провода марки ГПСМП, ГПСМПО или другой подходящей марки. В зависи­ мости от требуемого напряжения и силы тока в качестве источника тока используют батареи 69-ГРМЦ-6 или 29-ГРМЦ-13; для заземлений

155

питающей цепи применяют железные стержни, а для заземления приемной цепи — медные стержни. Конструкция заземлений, а также число батарей зависят от сопротивления поверхностных отложений, размеров установки и от величины кажущегося сопротивления и могут быть рассчитаны для конкретных условий работы в том или ином районе, если задаться вероятными значениями кажущегося сопротивления и измеряемой разности потенциалов.

Проведем примерный расчет для установки, имеющей A ß = = 400 м и M N = 40 м. Пусть сопротивление поверхностных отло­ жений 100 Ом-м, а геологический разрез по профилю таков, что кажущиеся сопротивления должны быть не менее 40Ом-м. Чтобы обеспечить хорошие условия измерений, при расчете будем ориен­ тироваться на разности потенциалов между приемными заземле­ ниями, составляющие примерно 10 мВ.

Подсчитаем коэффициент установки:

Воспользуемся выражением (III.3) и определим силу тока, необ­ ходимую для создания разности потенциалов требуемой величины. Находим, что

І = К АН/рк = 3110.10/40 = 777 мА^ 0,78 А.

Поскольку батарея 69-ГРМЦ-6 допускает разрядные токи не свыше 0,5 А, то в нашем случае достаточно иметь одну батарею- с параллельным соединением секций. Рассчитаем теперь сопротивле­ ние заземлений В, необходимое для того, чтобы при напряжении питающей батареи 36 В сила тока в цепи электродов равнялась 0,78 А (сопротивлением подводящих проводов и внутренним сопро­ тивлением батареи пренебрегаем).

Очевидно, что

В=~- £/// = 36/0,78 = 46 Ом.

Таким образом, конструкция заземлений А и В должна быть такой, чтобы сопротивление каждого из них не превышало 23 Ом. Предположим, что питающие заземления устроены из стержневых электродов длиной а = 0,5 м и радиусом b = 0,01 м. Сопротивлениетакого электрода

Вэ = 0,367 £ lg « 147 Ом.

Чтобы сопротивление питающих заземлений не превышало 23 Ом, их, очевидно, следует устраивать из семи параллельно соединенных электродов, удаленных один от другого для исключения взаимного влияния на расстояние около 1 м.

Полевые работы. При проведении работ с симметричной уста­ новкой AMNB соблюдают следующие правила: потенциометр или автокомпенсатор устанавливают на расстоянии 1,0—1,5м от центра

156

установки таким образом, чтобы оператор в рабочем положении находился лицом к проводам; батареи ставят на резиновый коврик справа от потенциометра панелями к прибору; вычислитель должен находиться справа от оператора, чтобы оператор мог видеть запись в полевом журнале; рабочий на центре установки находится на противоположной от прибора стороне проводов.

Обычно профилирование проводят вдоль заранее провешенных

иразмеченных пикетами линий — профилей. В этом случае рас­ стояние между питающими и приемными заземлениями, а также положение центра установки устанавливают по пикетам и разметки проводов не требуется. Иногда направление электропрофилей на местности определяют буссолью или по местным ориентирам, а мер­ ной лентой служат провода питающей или приемной линий, на кото­ рые для этой цели наносят соответствующие метки.

Полевые операции на профиле выполняют в следующем порядке. После того как центр установки совмещен с пикетом профиля, забиты

иподключены все электроды, оператор измеряет АU и /, а вычисли­

тель подсчитывает значение рк. Затем оператор подает команду

кпереходу на следующую точку, предварительно отключив все соединительные провода у прибора, освободив, таким образом, приемную и питающую линии, а также батареи для их переноса. Рабочие выдергивают заземления и отключают их от линий. Затем рабочие на передних по ходу питающем и приемном заземлениях перетаскивают провода иа расстояние, равное шагу профилирования, причем рабочий на центре следит за тем, чтобы центр установки оказался на соответствующем пикете профиля; оператор переносит на новую точку прибор, а рабочие — батареи. Закончив переход, рабочие забивают питающие и приемные электроды, подключают их

клиниям; оператор подключает к линии батареи прибор и проводит замер на новой точке.

Впроцессе профилирования оператор выполняет контрольные замеры для обнаружения утечек одним из описанных выше способов. Сходимость значений рк при основном и контрольном замерах должна быть в пределах 5%. В противном случае на следующую точку пере­ ходят только после устранения причины, вызвавщей расхождение замеров.

При работе с небольшими установками (AB < 1 км) контрольные замеры проводят на каждой двадцатой точке профиля, а в сырую погоду — на каждой десятой точке. Контрольные замеры следует выполнять также на точках, в которых резко изменяется ход гра­ фика рк. При разносах больше 1 км контрольные замеры необходимо проводить на каждой точке.

Провода установок с разносами питающих заземлений до 500—

1000 м перетаскивают вручную, для чего их удобно связывать на центре в одну линию. При профилировании с большими установками, если позволяют условия местности, применяют автомашины.

Для удобства перехода с точки на точку разносы питающей и при­ емной линий выбирают такими, чтобы расстояния между питающими

157

и приемными заземлениями равнялись или были кратными шагу наблюдений.

В графе «Примечание» вычислитель отмечает результаты глазо­ мерной съемки рельефа местности вдоль профиля, указывает выходы коренных горных пород в естественных обнажениях или горных выработках, характер поверхностных отложений и т. п. Журнал

Рис. 90. Схема перемещения по профилю установки AMNB с MN - 1 7AB и шагом, равным MN-

должен быть подписан оператором и вычислителем, а после его про­ верки — проверяющим лицом.

Для оценки точности полевых работ проводят повторные измере­ ния по отдельным, равномерно распределенным по исследуемой пло­ щади (и по времени съемки) профилям. Согласно действующей инструкции объем контрольных измерений должен составлять не менее 5% их общего объема. При тяжелых условиях исследований число контрольных замеров увеличивается. Точность измерений

158

характеризуется относительной погрешностью определения рк, вы­ числяемой по следующей формуле:

ной съемке — в виде карт графиков рк и карт линий равных значений кажущегося удельного сопротивления.

На г р а ф и к а х рк по оси абсцисс откладывают положение центра установки, а по оси ординат — значение рк, полученное при

ной поверхности, что по­ зволяет качественно учесть искажающее влияние рельефа местности

на значение рк. На графике должен быть указан район работ, а также в масштабе изображена та установка, с которой получен график. Пример оформления графиков рч приведен на рис. 91. После интер­ претации на график рк наносят геологический разрез вдоль профиля.

При площадной съемке графики р к по отдельным профилям изоб­ ражают на общем плане. Линии профилей служат осями абсцисс. Вертикальный масштаб выбирают таким, чтобы графики соседних профилей по возможности не пересекались. На полученную таким образом к а р т у г р а ф и к о в рк наносят основные элементы ситуации и данные интерпретации, как показано на рис. 92.

159

сеть наблюдений и около каждой точки пишут величину рк, измерен-

для большей наглядности зоны с одинаковым значением рк выде­ ляют штриховкой или закрашивают. На карту также наносят основ­ ные элементы ситуации и данные последующей интерпретации мате­ риалов электроразведки. Карта изоом над антиклинальным подня­ тием изображена на рис. 93.

§3. ПРОФИЛИРОВАНИЕ СИММЕТРИЧНОЙ УСТАНОВКОЙ AA'MNB'B

СДВОЙНЫМИ РАЗНОСАМИ

Симметричная установка с двойными разносами отличается от установки AMNB наличием второй нары питающих заземлений А ' и В ’, расположенных также симметрично относительно центра от-

160