Разработка методики и аппаратуры для измерения фазовых и амплитудных параметров электромагнитного поля при комплексных электроразведочных работах

-2-
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ .................................................... 4
1. СОСТОЯНИЕ ОСНОВНЫХ НИЗКОЧАСТОТНЫХ МЕТОДОВ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ И ТРЕБОВАНИЯ К АППАРАТУРЕ................... 16
1.1. Метод вызванной поляризации ..................... 16
1.2. Индуктивные методы................................ 23
1.3. Метод сопротивлений .............................. 38
1.4. Основные требования к аппаратуре.................... 41
2. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА НИЗКОЧАСТОТНОЙ АППАРАТУРЫ 43
2.1. Анализ и обоснование принципов измерения
фазовых параметров ............................... 43
2.2. Структурная схема аппаратуры ................... 50
2.3. Разработка измерительной установки ........ 56
2.3.1. Обоснование общего принципа построения фазометрического устройства ............................ 57
2.3.2. Оценка возможности уменьшения влияния стационарных и нестационарных имцульсных
помех .......................................... 66
2.3.3. Структурная схема измерительной установки
и принципы построения основных узлов .... 80
2.3.4. Разработка способа учета изменений фазовой характеристики измерительного канала 92
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРИМЕНЕНИЯ АППАРАТУРЫ ................. 100
3.1. Разработка способов измерения и учета фазовых характеристик источника поля .................
-з-
Стр.
3.2. Особенности применения аппаратуры при измерении электрической компоненты поля ................................... 113
3.3. Разработка методики применения аппаратуры для измерения магнитной компоненты поля ............................................. 122
3.4. Экспериментальное исследование возможности применения аппаратуры для комплексных электроразведочных работ с заземленным источником поля .............................. 146
4. ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ АППАРАТУРЫ 158
4.1. Площадная съемка в условиях индустриальных помех ........................................... 158
4.2. Работы комплексом электроразведочных
методов ........................................... 168
4.3. Поиски нефтегазовых месторождений .... 176
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................. 183
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ...................................... 187
ПРИЛОЖЕНИЕ I. Основные технические характеристики разработанных электроразведочных станций ряда ИНФАЗ ................ 194
Приса. Первые существенные исследования в области теории частотного варианта ВП были выполнены в ИГ УНЦ АН СССР в 1960 г. Ю.П. Булашевичем и Г.В.Астраханцевым, В последующие годы сотрудники ИГ УНЦ продолжали успешно развивать частотный метод ВП.
Ц
По иницативе Ю.В.Якубовского в 1962 г. начаты исследования
Ч
во МГРИ. В 1964 г. МГРИ успешно проведены полевые работы на Полярном Урале с помощью разработанной аппаратуры для амплитудных и фазовых измерений параметров ВП. Исследования В.П.Мельникова показали практическую целесообразность фазовых измерений в частотном методе ВП [ 8 ]. Группой сотрудников МГРИ под руководством Л.3.Бобровникова разрабатывались различные способы и макеты аппаратуры для амплитудно-фазовых измерений, проводились лабораторные и полевые методические исследования.
С 1966 г. во ВНИИГеофизика были расширены работы по развитию метода под руководством А.В.Куликова и Е.А.Шемякина [ 7,21, 23,25 ].
В 1968 г. стали развиваться работы в Казахском филиале ВИРГ и СКБ завода "Казгеофизприбор" под руководством В.Ф.Сарба-ша { 8,24,52 ]. Одновременно проводились исследования и в
других организациях. Определение частотных параметров поляризуемости выполнялось по результатам измерений макетами аппаратуры различных типов, которые разрабатывались в упомянутых организациях.
В результате, к началу 70-х годов в нашей стране был осуществлен большой объем исследований в области развития частотного варианта метода ВП. Созданы теоретические основы, изучены амплитудные и фазовые частотные характеристики образцов поляризующихся пород, созданы и опробованы многие варианты макетов низкочастотной аппаратуры, выполнены полевые исследования, раз-
-13-
работаны основы методики полевых наблюдений.
Известно, что модуль (амплитуда) и аргумент (фаза) электрической. компоненты поля зависят не только от поляризуемости, но и от проводимости изучаемой среды. Величина и направление плотности тока индукционного происхождения, зависят от частоты, проводимости, размера питающей линии и координат точки наблюдения. Учитывая отмеченное, для получения частотного поляризационного параметра необходимо исключать индукционные влияния в процессе измерения на точке или при обработке результатов наблюдений. Расчетами электромагнитных полей в проводящих и электрохимически активных средах, выполненными во ВНИИГеофизике совместно с МГРИ /7, <9^7, показано, что фазовые измерения на двух частотах по сравнению с амплитудными (так же на двух частотах) позволяют в большей степени подавить влияния индукционного происхождения. При одинаковых условиях фазовые измерения обеспечивают повышение рабочих частот в 4 {• 7 раз. Это позволяет увеличить производительность полевых наблюдений, что является основным фактором повышающим экономическую эффективность метода. Поэтому исследования были направлены на изучение фазовых характеристик поляризуемости.
Информативность фазового параметра поляризуемости в начале 60-х годов оценивалась Улитиным £ г6 £ сравнением с коэффициентом поляризуемости, получаемым известным импульсным методом ВП. Частотным методом поляризуемость пород с вкрапленностью электронных минералов определялась измерениями сдвигов фаз напряжения на приёмных электродах относительно фазы тока в питающей линии. По результатам измерений на образцах пород и руд с месторождений Южного Урала было установлено, что вкрапленность электронно-проводящих минералов одинаково проявляется как при измерении параметра поляризуемости ( п ) импульсным