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

ными. В этом случае землю у колышков на местах установки электро­ дов необходимо предварительно полить водой или слабым раствором медного купороса. Поливка должна быть проведена не менее чем за час до начала работы, чтобы э. д. с. фильтрации, возникающие при просачивании в почву воды или раствора, не искажали резуль­

татов измерений.

В конце дня электроды отмывают от налипшей на них земли, доливают купоросом, устанавливают в сосуд с раствором медного купороса или во влажную землю, политую купоросом, и соединяют

И П

Рис. 140. Монтажные схемы установок для исследования есте­ ственного поля.

Способы: 1 — потенциалов с неподвижной катушкой К ц, I I — потенциалов с подвижной катушкой К п> III — градиен­ тов; ИП — измерительный прибор.

между собой проводником. При длительных перерывах в работе (более 4—5 дней) для предохранения сосудов от растрескивания их промывают в чистой воде и оставляют в ней на сутки, после чего просушивают.

Способ съемки потенциала. При работе этим способом измерения проводят с перемещением только одного переднего электрода, под­ ключаемого к клемме М потенциометра или автокомпенсатора. Второй электрод присоединяют к клемме N и оставляют неподвиж­ ным на одной точке. Перемещая электрод М последовательно по всем точкам наблюдений, измеряют каждый раз разность потенциалов между подвижным и неподвижным электродами. Если потенциал точки стояния неподвижного электрода принять за нуль, то измеря­ емые разности потенциалов будут соответствовать потенциалам точек наблюдений относительно точки стояния электрода N (нулевой точки). Это позволяет значительно повысить производительность наблюдений, а также упростить обработку наблюдений. Нужно только помнить, что при работе этим способом поляризация входит

221

в измеряемые разности потенциалов всегда с одним знаком, в связи с чем в процессе съемки необходимо особенно тщательно следить за состоянием электродов и величиной их поляризации. Изменение величины поляризации за время работы не должно превышать 5 мВ на 1 км профиля.

Монтажная схема установки для съемки этим способом показана на рис. 140, I . Автокомпенсатор (или потенциометр) устанавливают на все время измерений около нулевой точки и соединяют с непо­

женной на рис. 141, нолевую работу проводят в следующем порядке. Электрод N устанавливают в точке I/O; рядом располагают измери­ тельный прибор и катушку с проводом. Электрод М ставят на точку 1/1 и производят подключения по схеме, приведенной на рис. 140, / или 140, II . Затем оператор измеряет разность потен­ циалов между электродами М и N и, после того как вычислитель запишет результат в журнал, отключает прибор от катушки и подает команду к перемещению электрода М на следующую точку. Рабочий переставляет электрод М на точку 1/2, подтягивая за собой провод. Оператор подключает прибор к катушке и проводит следующее измерение. Затем электрод вновь переставляют и т. д. Поскольку передний электрод всегда подключен к клемме М прибора, знак АU соответствует показанию переключателя прибора.

После окончания замеров на первой половине профиля провод сматывают и в том же порядке проводят съемку на второй половине

9.9.9.

профиля. При смотке на каждой пятой или десятой точках выпол­ няют повторные замеры, результаты которых также записывают в полевой журнал. Поляризацию измеряют каждый раз, когда по­ движный электрод возвращается к месту стоянки прибора.

Запись наблюдений ведут в журнале следующей формы.

Журнал для записи наблюдений способом потенциалов

В графу 5 записывают повторные замеры, данные о рельефе, пере­ рывах в работе, геологические сведения и т. п.

Закончив съемку первого профиля, подвижной электрод уста­ навливают на нулевую точку второго профиля ІІ/О и измеряют ее потенциал относительно начальной точки съемки, связывая тем самым профили I и II. Результат измерения записывают в журнал съемки второго профиля в графу 2 — против точки 0. Затем уста­ новку переносят к точке ІІ/О, устанавливают на ней электрод N и в том же порядке проводят съемку по профилю II. Совершенно аналогично привязывают третий профиль ко второму и т. д.

Если почему-либо снять весь профиль с одной стоянки не удается, можно неподвижный электрод переместить в другую точку и тща­ тельно путем многократных (3—5 раз) замеров связать ее с нулевой.

После окончания съемки всего планшета для повышения точности съемки проводят повторную увязку всех профилей по нулевым точкам дважды — при прямом и обратном ходах.

Способ съемки градиентов. При съемке естественного поля спо­ собом градиентов наблюдения проводят по замкнутым контурам или ходам, привязанным к точкам с известным .значением потен­ циала. Протяженность контуров и ходов должна быть такой, чтобы съемка каждого из них заканчивалась в течение одного дня.

При работе способом' съемки градиентов разности потенциалов измеряют между каждой смежной парой точек профиля. Монтажная схема установки для этого способа изображена на рис. 140, I I I .

223

Прибор устанавливают у одного из электродов, а клемму М прибора соединяют с ближайшим электродом коротким проводником а длиной 1,5—2 м. Второй электрод соединяют с клеммой N проводником б, длина которого определяется расстоянием между точками наблюдений. В процессе работы всю установку перемещают по про­ филю. В качестве примера рассмотрим последовательность съемки для сети профилей, изображенной на рис. 141.

Измерения ведут в следующем порядке (рис. 142). Измерительный прибор устанавливают у точки I/ + 1 (первая точка первого про­ филя), электроды ставят на точках I/O и I/+ 1. Задний электрод

I —IV — первый — четвертый замеры.

потенциалов. Поскольку передний по направлению перемещения установки электрод присоединен к клемме М, знак измеренной вели­ чины AU соответствует показанию переключателя прибора. Затем рабочие по команде оператора переносят электроды на следующий интервал. При этом можно либо переставлять одновременно оба электрода (передний электрод с точки I/ + 1 на точку I/+ 2, задний с точки I/O на точку I/+ 1) так, что один и тот же электрод всегда будет впереди, либо переносить только один задний электрод через два интервала (с точки I/O на точку I/+ 2).

Первый способ менее удобен, так как в этом случае поляризация электродов будет входить во все измерения с одним знаком и вносить, таким образом, систематическую ошибку. При втором способе поля­ ризация входит в замеры то с одним знаком, то с другим и при сум­ мировании замеров по контуру при вычислении потенциалов не скажется на конечном результате. В связи с этим в первом случае необходимо систематически определять поляризацию и вводить при обработке поправку на нее, во втором — достаточно только следить за постоянством поляризации, производя контрольные измерения ее лишь через пять — десять точек. Второй способ перемещения элек­ тродов более удобен.

224

прежней стоянке, а длинный проводник перебрасывают ыіеред к переднему электроду на точке І/+ 2. Но тогда передний электрод оказывается подключенным к клемме N, а задний — к клемме М. Не теряя времени на переключение проводников, измеряют разность потенциалов и знак ее меняют на обратный.

Записав результаты измерений, прибор переносят через два интер­ вала на вторую стоянку к точке І/+ 3. С этой стоянки измеряют разности потенциалов между точками 1/+ 2 и 1/+ 3, а затем между

В процессе полевых наблюдений заполняют графы 1—3, 7; осталь­ ные графы заполняют при обработке наблюдений. В графу 2 заносят значения разности потенциалов, причем, поскольку разность потен­ циалов измеряют между точками, запись ведут в интервале строк между соответствующими номерами точек наблюдений. В графу 3 записывают значение поляризации.

Дойдя до конца первого профиля, измеряют разность потенциалов между крайними точками профилей I и II. Если при этом расстояние между профилями больше длины измерительной установки, то выбирают несколько (или одну) промежуточных точек, которые слу­ жат только для связи наблюдений между профилями. Измерив разности потенциалов между промежуточными точками и между крайней из них и конечной точками профиля II, исследуют этот про­ филь в обратном направлении и точку ІІ/О тем же способом привязы­ вают к начальной точке измерений I/O.

К заснятому таким образом контуру привязывают наблюдения по остальным профилям. Для этого проводят измерения по ходу,

образованному вторыми половинами профилей I и II, привязав их к точкам I/O и ІІ/О. При наблюдениях по остальным профилям на­ чальную и конечную точки каждого профиля привязывают к конце­ вым точкам предыдущего профиля через промежуточные точки.

При съемке слабых полей, особенно при наличии значительных помех за счет блуждающих токов, наблюдения целесообразно про­ водить с повторными измерениями на каждом интервале. В этом случае после измерения разности потенциалов между смежными точками следует менять электроды местами и измерять разность потенциалов на том же интервале вторично. Наблюдения записывают по следующей форме.

Журнал для записи наблюдений с повторением

в графу 3 — второй замер. Искомую разность потенциалов и поля­ ризацию определяют по формулам (VII.10), (VII.И) и заносят в графы 4 и 5. Графы 6, 7 и 8 заполняют при обработке наблюдений.

Измерения естественных полей в скважинах. Измерения естест­ венных полей в скважинах, называемые иногда с к в а ж и н н ы м в а р и а н т о м метода ЕП, позволяют изучать поле на глубине, а тем самым придают поисково-разведочным работам объемный характер, помогая выявлять и прослеживать рудные тела в окре­ стностях и между скважинами. В этом заключается отличие скважин­ ного метода ЕП от каротажа скважин методом ПС, который при­ меняется с целью выявления узколокальных аномалий при детальном изучении геологического разреза по скважине.

Вскважинном варианте метода ЕП все измерения в скважинах

ина поверхности земли увязывают между собой для получения единой карты электрического поля.

Наблюдения в скважинах, как и при наземной съемке, заклю­ чаются в измерении разностей потенциалов и последующем вычис­ лении относительных потенциалов. Наиболее удобным для измерений является способ потенциалов, при котором но скважине перемещают

226

только один электрод, а второй оставляют неподвижным на поверх­ ности вблизи устья скважины.

Неполяризующиеся электроды в скважине в течение значитель­ ного времени подвергаются воздействию буровой промывочной жидкости, поэтому чтобы исключить вымывание и разбавление рас­ твора, находящегося в электроде, сосуды электродов изготовляют из малопористых материалов; в некоторых конструкциях сосуд имеет узкий канал, соединяющий полость электрода с внешней средой. Раствор купороса (или KG1 у свинцовых электродов) при­ готовляют на желатине (см. рис. 138, в, г).

Для скважинных измерений используют каротажные лебедки с кабелем. Измерения при непрерывной регистрации ведут с каро­ тажной аппаратурой \ при точечных наблюдениях — с автокомпен­ сатором ЭСК.

Наблюдения начинают с измерения поляризации электродов. С этой целью закрепленный на кабеле подвижный электрод уста­ навливают рядом с неподвижным на почве или в сосуде с раствором купороса (или КС1). Подвижный электрод опускают в скважину на некоторую фиксированную глубину — на 10—15 м ниже башмака обсадной трубы —и измеряют начальный потенциал в контрольной точке. Затем проводят измерения по стволу скважины. Более удобна точечная регистрация, для которой шаг перемещения электрода по скважине выбирают в пределах от 3 до 10 м. По достижении забоя кабель быстро сматывают и проводят повторный замер потенциала в контрольной точке, а затем снова измеряют поляризацию элек­ тродов.

Возможна и иная методика наблюдений, когда после контроль­ ного измерения на фиксированной глубине электрод опускают на забой и измерения ведут при подъеме кабеля.

В условиях сильных помех от блуждающих токов применяют способ градиента; для этого к кабелю присоединяют два скважинных электрода — каждый к отдельной жиле, и при измерениях исполь­ зуют точечную регистрацию с шагом, равным разносу измерительных электродов. Для исключения погрешностей измерения выполняют дважды — при спуске и подъеме кабеля.

Окончив измерения в скважинах, потенциалы точек стояния неподвижных электродов увязывают наземным ходом друг с другом и с начальной точкой наземной съемки.

При любом способе съемки естественного поля ежедневно перед началом работы проверяют состояние компенсационного элемента потенциометра и результаты проверки записывают в примечании. У автокомпенсатора проверяют напряжение источников питания, работу усилителя, градуировку шкал.

Помимо повторных измерений на каждой пятой-десятой точке,

окоторых говорилось выше, выполняют специальные контрольные1

1Устройство и техника работы с каротажной аппаратурой рассматриваются

вкурсе «Геофизические методы исследований в скважинах».

наблюдения. Их проводят на профилях, резко различающихся по характеру поля от смежных, на участках и в скважинах со значитель­ ными расхождениями основных и повторных наблюдений, а также на аномальных зонах. При этом измерения в зонах локальных поло­ жительных аномалий повторяют 2—3 раза в разных метеорологи­ ческих условиях или в разное время дня, а в аномальных зонах минимумов — по двум-трем профилям.

В зависимости от характера полей и воспроизводимости резуль­ татов наблюдений контрольные измерения составляют 5—30% общего объема работ.

Способ обработки результатов наблюдений зависит от методики полевых работ.

Обработка при работе способом съемки потенциала. Обработка наблюдений начинается с определения средней абсолютной погреш­ ности по участку съемки. Для этого вычисляют абсолютные погреш­ ности отдельных измерений по разности основных и повторных измерений, проведенных на каждой пятой или десятой точке про­ филя. Среднее арифметическое из абсолютных погрешностей отдель­ ных измерений и является средней абсолютной погрешностью. Она не должна превышать 5 мВ. При этом абсолютные погрешности на отдельных точках не должны более чем втрое превышать среднюю абсолютную погрешность по участку.

Вслучае обнаружения меняющихся во времени полей (до 30 мВ

иболее в сутки) они должны быть подтверждены неоднократными повторными наблюдениями. При расчете погрешностей участки таких аномалий исключают. Все значения абсолютной погрешности (с ука­ занием номеров точек) и среднее значение погрешности по участку записывают в конце журнала.

Перед вычислением потенциалов точек наблюдений для оконча­ тельной увязки профилей по данным прямого и обратного увязочного ходов вычисляют средние значения разностей потенциалов между нулевыми точками профилей, которые записывают в полевой журнал также во вторую графу против точек 0 соответствующих профилей. Расхождение этих значений с замеренными ранее при переходе с профиля на профиль не должно превышать трехкратной величины средней абсолютной погрешности. По данным увязочного хода вычисляют потенциалы нулевых точек всех профилей по отно­ шению к начальной точке съемки I/O и записывают их в графу 4 журнала.

Затем вычисляют потенциалы точек наблюдений по каждому профилю. Для первого профиля эта операция сводится к переносу значений потенциалов графы 2 в графу 4, поскольку нулевая точка этого профиля является общим нулем всего планшета. По остальным профилям значения потенциалов, измеренные по отношению к нуле­ вой точке данного профиля, алгебраически увеличивают на величину потенциала этой точки, вычисленного относительно общего нуля.

228

Обработка при работе способом съемки градиентов. Обработку вычислений начинают с нахождения невязки наблюдений по опор­ ному контуру.

Для этого подсчитывают суммы положительных 2 (+ At/) и отри­ цательных 2 (—A /) разностей потенциалов и вычисляют невязку по формуле

m = 2 ( - A t/) + 2 ( - A t/) . (VII. 12)

Результаты подсчетов записывают в конце журнала наблюдений. О начестве полевых измерений судят по величине ошибки р,

ных значений измеренных по опорному контуру разностей потен­ циалов.

Наблюдения считаются удовлетворительными, если ошибка не превышает 5%. В противном случае их бракуют и наблюдения про­ водят заново. Значение р записывают в полевой журнал.

Невязку разбрасывают равными долями с обратным знаком по всем измеренным разностям потенциалов At/. Поправку за невязку вычисляют с округлением до первого десятичного знака по формуле

е = —т/п,

где т — невязка; п — число замеров в контуре.

Затем вычисляют и заносят в журнал исправленные значения разностей потенциалов AU ', определяемые по формуле

AU‘ — AU + 8.

После этого находят потенциалы всех точек контура относительно начальной точки I/O, потенциал которой условно выбирают таким, чтобы значения Ut всех остальных точек были положительными. Потенциал каждой последующей точки равен потенциалу предыду­ щей, суммированному с исправленной разностью потенциалов между этими же точками:

U^U^-HAU’t1.

Значение потенциалов заносят в предпоследнюю графу журнала. Если съемка велась таким образом, что при перемещении уста­ новки по профилю впереди оказывался всегда один и тот же электрод, то при обработке наблюдений в измеренные значения разности потен­ циалов необходимо вносить поправку за поляризацию и лишь после этого определять невязку и вычислять потенциалы. В этом случае

в журнал после графы 3 нужно ввести дополнительную графу. Обработка наблюдений по профилям (ходам), опирающимся

начальной и конечной точками на контур или другой профиль

229

с известными значениями потенциала, проводится по той же схеме. Лишь невязка вычисляется по другой формуле:

здесь и я и UK— соответственно потенциалы начальной и конечной точек хода, являющихся точками предыдущего профиля (или кон­ тура), к которым привязаны наблюдения по данному профилю; в квадратных скобках даны суммы положительных и отрицательных значений разностей потенциалов по данному ходу.

[c-zfll I \<С820\2

Рис. 143. Карта эквипотенциальных линий естественного поля на сульфидном месторождении.

1 — изолинии естественного поля; 2 — горизонтали; I —X X — профили.

Невязку разбрасывают по измеренным значениям разностей потенциалов обрабатываемого хода и затем вычисляют потенциалы его точек относительно потенциала начальной точки.

Изображение результатов наблюдений. Результаты съемки есте­ ственных полей изображают в виде карт эквипотенциальных линий, графиков потенциала и карт графиков потенциала.

Для построения карт эквипотенциальных линий естественного поля на план наносят точки наблюдения, записывают около них значения потенциалов и в полученном поле чисел проводят экви­ потенциальные линии. Сечение эквипотенциальных линий зависит от интенсивности наблюденного поля. Желательно, чтобы изолинии наиболее четко отображали особенности распределения потенциалов на участке съемки (рис. 143).

Для построения графика потенциалов на ось абсцисс наносят точки наблюдений, а по оси ординат откладывают значения потен­ циала в соответствующих точках. Горизонтальный масштаб должен соответствовать масштабу отчетной карты, а вертикальный — обес­ печивать возможность четкого анализа графика. График строят в виде ломаной линии. Под графиком вычерчивают рельеф дневной поверх­ ности, геологический разрез и изображают данные последующей интерпретации геофизических наблюдений (рис. 144).

230