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

резка AB, причем разнос AB больше разноса А 'В' (рис. 94, а). Таким образом, установка AA'MNB'B совмещает две четырехточеч­ ные установки AMNB и A'MNB', имеющие одинаковый разнос прием­

ных заземлений.

Наличие второй пары заземлений позволяет проводить на каждой

сложенная хорошо проводящими породами, на другом — антикли­ наль с низкоомными породами в ядре. Над разрезами помещены графики электропрофилирования установкой AMNB. В обоих слу­ чаях графики носят качественно одинаковый характер — над син­ клиналью и антиклиналью кривые рк имеют минимум. Вследствие

Рио# 95. Графики электропрофилирования установкой AMNB над синклиналью и антиклиналью.

этого при решении обратной задачи мы встретимся с неоднознач­ ностью решения, т. е. не сумеем ответить на вопрос, какой геологи­ ческой структуре отвечают полученные графики.

Если над теми же разрезами провести профилирование установкой с двойными разносами, то над синклиналью при данном соотношении сопротивлений график рк для малого разноса расположится ниже1

графика рк для большого разноса; над антиклиналью соотношение кажущихся сопротивлений для обоих разносов будет обрат­ ным (рис. 96). Отсюда следует, что применение установки с двойными

Рис. 9(1. Графики электропрофилнровашія установкой AA'MNB'B над синклиналью и антиклиналью.

разносами в данном случае позволяет исключить неоднозначность решения обратной задачи.

Рассмотрим случай, когда в результате фациального изменения

ной особенности разреза, этот максимум можно было бы объяс­ нить наличием антиклинального поднятия в высокоомных изве­ стняках. Применение установки AA'MNB'B позволяет в данном случае избежать этой ошибки.

На рис. 97 изображены графики рк для двойной установки. При малых разносах рост сопротивления верхнего горизонта вызывает резкое увеличение рк; при больших разносах он существенно не

162

сказывается на значениях рк. Следовательно, проявление анома­ лии рк только на малом разносе указывает на связь ее с особенно­ стями строения верхней части разреза, а не с антиклинальным поднятием в глубоких горизонтах.

Область применения установки с двойными разносами распро­ странена в общем на те же объекты, которые перечислялись выше для установки AMNB; однако ограничивающие условия, касающиеся относительной простоты структур, постоянства сопротивлений пере­ крывающих отложений, в данном случае менее существенны.

Монтаж установки. Монтажная схема установки с двойными раз­ носами изображена на рис. 98. Для уменьшения количества проводов

Рис. 98. Монтажная схема установки AA'MNB'B с ЭСК.

иупрощения работы на профиле питающая линия AB по обе стороны от центра на расстояниях, равных разносам ОА' и OB', разрезана

иснабжена вилками для подключения заземлений А' и В'. Пере­ ключение питающей линии на большой или малый разносы произ­ водят рабочие, обслуживающие заземления А ' и В'. При выборе величины разноса питающих заземлений прежде всего следует опре­ делить задачи, которые должны быть решены при помощи каждого из разносов установки (например, график рк на большом разносе должен отразить погребенный рельеф коренных пород, а график рк на малом разносе — особенности литологии покровных отложений). Для удобства перехода с точки на точку размеры установки выгодно подбирать такими, чтобы расстояния между заземлениями А и В, А' и В', М и N были кратны шагу установки. Разнос питающих заземлений А'В' обычно выбирает наименьшим, т. е. равным утроенной величине разноса приемных заземлений.

Полевые работы. Последовательность проведения полевых опера­

ций при профилировании установкой с двойными разносами отли­ чается от порядка работы с установкой AMNB только тем, что после окончания замеров на большом разносе производят переключение питающей линии на малый разнос для определения рк на этом раз­ носе. Каждый раз, переключив заземления, рабочие сигнализируют о готовности линии к измерениям.

Результаты наблюдений с установкой AA'MNB'B записывают в полевой журнал, форма которого приведена ниже.

Журнал для записи наблюдений методом профилирования

с установкой AA'MNB'B

Участок . . . Профиль . . . Азимут . . . Дата................

AB . . . А'В' . . . MN . . . Шаг . . Начало наблюдений.....

К.... К ' .... Батареи........ Конец наблюдений........

Погода...............

В графу «Примечание» записывают те же сведения, что и в ана­ логичную графу журнала при профилировании установкой AMNB.

По подсчитанным значениям рк строят графики рк, карты изоом и реже карты графиков рк. Способы построения их изложены выше.

§4. ПРОФИЛИРОВАНИЕ С НЕПОДВИЖНЫМИ ПИТАЮЩИМИ ЗАЗЕМЛЕНИЯМИ (СЪЕМКА СРЕДИННЫХ ГРАДИЕНТОВ)

При электропрофилировании на участках со сложным геоэлектрическим разрезом (например, в областях развития карста, в пределах сложно построенных рудных полей и т. п.) условия заземления питающих электродов могут оказать существенное влияние на форму графикарк и сильно исказить его. Так, если в процессе перемещения четырехточечной установки по профилю между одним из питающих заземлений (например, А) и приемными заземлениями окажется плохо проводящая кварцевая жила или дайка, то она экранирующим образом повлияет на распределение тока в земле. Электрический ток будет обтекать плохо проводящую жилу, и поэтому в области между приемными заземлениями плотность тока окажется уменьшенной. Понижение плотности тока в свою очередь приведет к уменьшению разности потенциалов между заземлениями М и N и, следовательно, к понижению величины кажущегося сопротивления.

При дальнейшем перемещении по профилю заземление А перейдет через жилу и окажется по одну сторону от нее с приемными заземле­ ниями. В этом положении установки электрический ток будет «от­ жиматься» жилой в сторону приемной цепи. Увеличение плотности тока между приемными заземлениями в данном случае приведет к увеличению рк. Таким образом, переход питающего заземления

164

через плохо проводящее тело отметится на графике электропрофили­ рования двумя экстремумами — максимумом и минимумом кажуще­ гося сопротивления. Такими же экстремумами будет отмечен на гра­ фике переход через жилу второго питающего заземления. Наличие на графике рк нескольких экстремумов, связанных с экранными эффектами у заземлений, значительно осложнит вид графика и за­ труднит его интерпретацию.

Для уменьшения искажающегося влияния неоднородной среды вблизи заземлений применяют модификацию электропрофилирования

5

Рис. 99. Порядок работы при съемке срединных градиентов.

а— расположение профилей и перемещение приемных за­ землений по профилю; б — расположение планшетов.

градиентов. При этом способе профилирования А и В оставляют неподвижными, а приемные заземления перемещают вдоль профилей, параллельных линии 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 (рис. 99).

В однородной среде напряженность поля двух точечных источ­ ников в пределах средней трети расстояния между ними изменяется незначительно, поэтому при наблюдениях над неоднородной средой можно более четко выявить искажающее влияние геологических образований, нарушающих электрическую однородность среды.

Расстояние между питающими заземлениями и, следовательно, размеры планшета выбирают в соответствии с геологической обстанов­ кой и требуемой глубинностью исследований. Иногда этот выбор обос­ новывают рекогносцировочными зондированиями. Из целесообразных

165

разносов питающих заземлений выбирают по возможности наиболь­ шие, чтобы при одном их положении заснять большую площадь.

Разносы приемной линии определяются размерами изучаемых объектов и детальностью работ. В том, весьма характерном для данного метода случае, когда задачей работ является выявление и прослеживание крутопадающих, плохо проводящих геологических образований, разнос M N не должен превышать 2—5-кратной мощ­ ности этих образований.

Если геоэлектрический разрез на исследуемой площади изменчив в вертикальном направлении, то во избежание осложнения вида графиков рк длину профилей берут такой, чтобы она не превышала треть разносов AB. При условии вертикальной однородности разреза длину профилей можно увеличить до половины разноса AB, что выгодно в отношении повышения производительности труда.

Профилирование с неподвижными питающими заземлениями может проводиться как на постоянном, так и на низкочастотном переменном токе с аппаратурой ИКС. Второй способ более произ­ водителен и дешев, так как при работе с аппаратурой ИКС нет необ­ ходимости измерять силу тока, поскольку она жестко стабилизиро­ вана; процесс измерения АU в переменном низкочастотном поле занимает меньше времени, чем в постоянном, из-за отсутствия поля­ ризации электродов и меньшего влияния полей-помех; поле, создава­ емое одной питающей линией AB, может одновременно измеряться несколькими микровольтметрами, автономно перемещаемыми вдоль соседних профилей.

Монтаж установки и полевые работы. На рис. 100 изображена схема установки для съемки срединных градиентов с аппаратурой ИКС, рассчитанная на проведение наблюдений одновременно с двумя измерительными линиями.

Заземления питающей линии осуществляют при помощи желез­ ных штыревых электродов. Генератор из комплекта ИКС-1, 50 или 600 (в зависимости от размеров питающей линии) включают последо­ вательно в питающую линию на любом удобном ее участке. Во избе­ жание индуктивных наводок провода этой линии раскладывают так, чтобы они отстояли от профилей, на которых ведутся измерения, не менее чем на 10 м.

В качестве заземлений измерительных линий применяют тонкие стержни с деревянной ручкой и клеммами для подключения проводов. Заземления такой конструкции входят в комплект аппаратуры ИКС.

При работе с неподвижными питающими заземлениями генератор прямоугольных импульсов целесообразно питать от внешней батареи большой емкости (например, 29-ГРМЦ-13) или от бензоэлектрического агрегата. Перед включением генератора оператор контролирует напряжение агрегата или батареи по стрелочному прибору, рас­ положенному на пульте.

Убедившись в нормальной работе генератора, оператор подает условный сигнал, по которому операторы измерительных линий начинают измерения при помощи измерителей — микровольтметров.

166

Микровольтметры следует включать на рабочий режим не менее, чем за 5 мин до начала измерения и не выключать, если перерыв между измерениями не превышает 15 мин.

Наблюдения на профиле проводят в следующем порядке. Прием­ ные заземления помещают в две крайние точки одного из профилей (положение М XN х на рис. 99, а) и измеряют разность потенциалов между этими точками. Затем перемещают приемные заземления вдоль профиля на расстояние, равное принятому шагу профилиро­ вания (обычно шаг бывает равен расстоянию между приемными

! ип\

/ м> і^/

и — -----------------------------

Г — генератор комплекта ИКС; Б — батарея (или бензоэлектричеекий агрегат); ИП — измерительный прибор; I — V I — профили.

заземлениями), и измерение повторяют. Таким образом проводят наблюдения вдоль всего профиля. После этого приемные заземления переносят на следующий профиль и в том же порядке продолжают измерения. После окончания измерений на первом планшете П х питающие заземления перемещают во второе положение А гВ г так, чтобы смежные планшеты П х и П 2 перекрывались по концам про­ филей. При перемещении питающих заземлений в положение A SB S соответствующие планшеты П х и П 3 должны перекрываться край­

(III.3); коэффициент установки определяют из выражения (III.2) или по следующей приближенной формуле;

167

Обозначения, принятые в этом выражении, поясняются на рис. 101.

Погрешность в определении К по этой формуле при рекомендо­ ванных выше размерах планшетов не превышает 1%. В связи с тем, что этот коэффициент плавно изменяется при перемещении измери­ тельной линии по профилю, можно рассчитывать его для каждой второй или третьей точки, а для промежуточных точек найти путем интерполяции.

Иногда кажущееся сопротивление не вычисляют и при обработке наблюдений ограничиваются приведением измеренной разности по­ тенциалов к единичной силе тока в питающей цепи. В этом случае

М 0 N

Рис. 101. Пояснение к расчету коэффициента установки для съемки срединных градиентов.

во избежание усложнения графиков за счет неоднородности нор­ мального поля рекомендуется, чтобы расстояние между крайними профилями планшета было не больше чем AB] 12.

Монтажная схема установки для съемки срединных градиентов с аппаратурой ЭСК сходна со схемой установки AMNB (см. рис. 88) и отличается от нее лишь длиной проводов приемной линии, которую выбирают такой, чтобы с одной стоянки прибора в центре планшета можно было измерить разность потенциалов на всех профилях план­ шета либо на всех точках одного профиля. Провода приемной линии удобно иметь намотанными на катушку и по мере надобности сматы­ вать с нее.

В связи с тем, что питающие заземления неподвижны, силу тока измеряют лишь на первой и последней точках каждого профиля.

Результаты наблюдений записывают в журнал следующей формы.

Ж урн ал для записи наблю дений методом профилирования при съемке срединны х градиентов

168

Изображение результатов. Результаты съемки срединных градиен­ тов изображают в виде графиков кажущегося сопротивления или

§ 5. КОМБИНИРОВАННОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ

При применении рассмотренных выше модификаций электриче­ ского профилирования электрическое поле изучают либо в центре отрезка, соединяющего питающие заземления (симметричные уста­ новки), либо в средней трети этого отрезка (съемка срединных гра­ диентов). Выше указывалось, что эти установки являются мало­ эффективными при поисках и картировании маломощных круто­ падающих хорошо проводящих образований, например жильных тел, сложенных хорошо проводящими рудами, или пластов антра­ цита и т. п.

Для поисков и прослеживания таких крутопадающих хорошо проводящих тел широко используется комбинированное профили­ рование.

Установка для комбинированного профилирования состоит из двух встречных несимметричных установок AMN и BMN с общим питающим заземлением С, отнесенным в бесконечность (см. гл. III). Заземления А и В, как показано на рис. 103, расположены симме­ трично центру приемной линии M N , являющейся общей для обеих установок. Заземления А, М, N я В перемещают по профилю через интервалы, равные шагу установки, и при каждом положении уста­ новки выполняют два определения кажущегося сопротивления: одно установкой АМУ, С оо, другое — установкой BMN, С ->- оо. Это дает возможность получить по профилю два графика рк отдельно для каждой установки. Совместное рассмотрение обоих графиков позволяет в ряде случаев выявить особенности геологического раз­ реза более уверенно, чем по другим модификациям электропрофили­ рования.

169

В качестве примера рассмотрим комбинированное профилирова­ ние над тонким крутопадающим хорошо проводящим пластом, залегающим среди плохо проводящих пород.

Как показано на рис. 104, хорошо проводящий пласт искажает поле питающих заземлений обеих установок. Это искажение про­ является в том, что силовые линии, радиальные в однородной среде, при наличии проводящего пласта отклоняются в сторону этого пласта.

Если установка для комбинированного профилирования рас­ положена слева от проводящего пласта (рис. 104, положение /),

С ->-оо? будет больше, чем кажущееся сопротивление pKBMN, опре­

деляемое установкой BMN, С оо, так как плотность тока между приемными заземлениями первой установки будет больше, чем у вто­ рой. Если установка для комбинированного профилирования рас­ положена справа от проводящего пласта (рис. 104, положение II), соотношение сопротивлений, определяемых обеими установками, будет обратным. Таким образом, график рк слева от пласта для уста­ новки AMN расположится выше графика рк для установки BMN. Справа от пласта расположение графиков будет обратным. Непосред­ ственно над пластом обе кривые пересекаются, образуя так назы­ ваемое « п р о в о д я щ е е п е р е к р е с т и е » 1.

Следует отметить, что существенным недостатком комбинирован­ ного профилирования является громоздкость установки для полевых работ, вызванная необходимостью устройства заземления в беско­ нечности, т. е. на большом расстоянии от приемных заземлений.

1 Иногда вместо этого термина пользуются термином « п р я м о е п е р е ­ к р е с т и е».

170