Принципы устройства и назначение аппаратуры для электроразведки

Из-за наличия множества методов электроразведки используются раз­нообразные комплекты аппаратуры и оборудования. Создаваемые и выпу­скаемые малосерийные приборы быстро устаревают и непрерывно совер­шенствуются в направлении увеличения числа одновременно регистрирую­щих каналов, компьютеризации измерений и обработки информации.

Для изучения небольших глубин (до 200 м) используются переносные приборы и оборудование. Разведка больших глубин (свыше 0,5 км) осущест­в­ля­ется с помощью электроразведочных станций (ЭРС).

В комплект аппаратуры и оборудования обычно входят следующие блоки:

1. Машинные генераторы, батареи, аккумуляторы постоянного тока - для питания заземлений постоянным током или для получения переменного тока разной частоты и формы, питающего заземления или незаземленные контуры. Машинные генераторы работают от двигателя автомобиля или бензоэлектрических агрегатов. Для работ могут использоваться наборы анодных батарей напряжением до 100 В или аккумуляторов.

2. Измерители тока (J) в питающих линиях (от 0,01 до 100 А).

3. Измерители разностей потенциалов (ΔU), предназначенные для опреде­ле­ния амплитуд, а на переменном токе и фаз сигналов в приемных линиях. Они бывают аналоговыми (стрелочные приборы, фотобумага). Сейчас чаще применяются цифровые приборы, в которых сигналы кодируются в двоичном цифровом коде, а затем их цифровые значения высвечиваются на шкале прибора или записываются в память компьютера.

4. Электроды-заземлители для гальванического создания поля в Земле и измерения разностей потенциалов, пропорциональных напряженности электрического поля. В качестве электродов для питающих линий АВ используются стальные, а для приемных линий МN - медные или латун­ные электроды длиной 0,3 - 1 м и диаметром 1 - 3 см. В поляризации­онных методах применяются неполяризующиеся электроды, которые состоят из заземляемого пористого (керамического или брезентового) сосуда с раствором медного купороса и медного стержня в нем.

5. Незаземленные контуры: петли диаметром до 4 км и рамки диаметром до 1 м, предназначенные для индуктивного возбуждения поля или измерения напряженности магнитного поля.

6. Вспомогательное оборудование, включающее провода невысокого сопро­ти­вления, большой механической прочности и с хорошей изоляцией, кату­ш­ки, кувалды и др.

Электромагнитные зондирования

Методы электромагнитных зондирований (ЭМЗ) направлены на то, что­­бы получить информацию об изменении электромагнитных свойств (чаще это УЭС) с глубиной. С этой целью на каждой точке зондирования постепен­но увеличивают глубинность разведки:

1. В зондированиях, проводимых на постоянном или на переменном токе низкой частоты (до 10 кгц) постепенно увеличивается расстояние между питающими и приемными линиями (разнос - r).

2. В зондированиях с использованием переменного тока высокой частоты (до нескольких мегагерц), разнос установки остается постоянным, а изме­нение глубинности исследования достигается изменением частоты пере­мен­ного тока. Чем ниже частота, тем больше глубинность исследования. При высоких частотах наблюдается скин-эффект – весь ток распростра­няется по поверхности. Таким образом, фактор, определяющий глубин­ность исследования, это период колебания (Т).

3. Используются и оба эти способа изменения глубинности (комбинирование этих методик).

Определяемые в результате зондирований амплитуды и фазы электри­чес­ких ( Е ) или магнитных ( Н ) компонент поля или кажущиеся сопротивле­ния (КС) для разных параметров глубинности характеризуют изменение гео­элек­­трического разреза с глубиной. За параметры глубинности принимаются r или Т^0.5. В результате ЭМЗ строятся кривые зондирований, т.е. графики зави­симостей кажущихся сопротивлений от параметров глубинности.

Теория и методика электромагнитных зондирований хорошо разработа­ны для горизонтально слоистых моделей сред. Поэтому зондирования чаще всего проводятся при изучении горизонтально и полого залегающих (углы падения меньше 10^o - 15^o) разрезов. В результате количественной интерпрета­ции кривых ЭМЗ получаются послойные или обобщенные геометрические и электрические свойства слоев или толщ. По совокупности профильных или площадных зондирований строятся геоэлектрические разрезы (по вертикали откладываются мощности слоев или пачек слоев, а в их центрах проставляя­ются электрические свойства слоев) или карты тех или иных параметров этих разрезов.

Электромагнитные зондирования применяются для глубинных, струк­тур­ных исследований, поисков и разведки полезных ископаемых, детальных инженерно-геологических, мерзлотно-гляциологических, гидрогеологи­чес­ких, почвенно-мелиоративных и экологических исследований.