Нормальные поля.

Данные скважинного радиопросвечивания определяются путем сопоста­в­ления измеренных значений напряжен­ности поля с нормальным полем, под которым подразумевается электромагнитное поле излучателя, расположенного в условно однородной среде. При вычислении нормальных полей влияние сква­жин предполагается пренебрежимо малым, что подтверждается экспери­ментальными данными.

В качестве источника электромагнитного поля при скважинном радио­просвечивании обычно применяется электрический диполь. Под электричес­ким диполем понимается линейный проводник конечных размеров, в котором воз­буждается переменный ток.

С оставляющая электрического поля Е_Θ в сферической системе координат напра­влена по касательной к меридиану, Ег — по радиу­су сферы, а составляющая магни­тного поля Нφ — по касатель­ной к парал­лели. Силовые линии электрического поля располо­жены в меридиональных плоско­стях, проходящих через ось диполя, а силовые линии магнитного поля пред­ставляют собой концентри­ческие окружности, центры которых расположены на оси диполя.

В одно­родной среде излучаемые диполем волны будут сферическими, у кото­рых поверхность одинаковых фаз представляет собой поверхность сферы с центром в месте располо­жения излучателя. В полученных выражениях отра­жается сложная зависимость поля от расстояния. По характеру изменения поля с расстоянием от излучателя можно выделить три зоны — ближнюю, проме­жу­точ­ную и дальнюю. В ближней зоне (или зоне квазистатического поля), когда kr < 1, преобладают поля, изменяющиеся обратно пропор­ционально кубу расстояния. Во второй зоне (зоне индукции) все три слагаемых имеют при­мерно одинаковую величину (kr ≈ 1). В дальней зоне, когда kr > 1, преобла­да­ют поля, убывающие об­ратно пропорционально расстоянию. Эти поля назы­ваются полями излучения, а зона — волновой, или зоной излучения. Поле индукции можно не учитывать на расстоянии между излучателем и прием­ником, превышающих половину длины волны в породе, и составляющие электромагнитного поля представляют собой сферическую волну, убывающую с расстоянием, как e ^{-α r}/ r.

Аномальные поля.

Геологические разрезы, имеющие значитель­ные неоднородности, сущее­ственно влияют на прохождение электро­магнитной энергии. Радиоволны на границе раздела двух сред пре­терпевают преломление и отражение. На крае­вых частях проводя­щих тел радиоволны огибают выпуклую поверхность, что обусловле­но дифракцией. Основные закономерности полей в присутствии плоских границ описываются с помощью коэффициентов преломле­ния и отра­жения. Как показывают расчеты, при радиопросвечивании могут наблю­даться аномальные минимумы напряженности поля, вызванные проводящими телами, находящимися в стороне от плоскости просве­чивания. Такие минимумы полу­чаются за счет интерференции в точке приема прямой и отраженных волн. Эти минимумы в отличие от аномалий, создаваемых экранирующими объектами, изменяют свое положение вдоль по скважине при изменении частоты зонди­рую­щего поля, в то время как при экранировании подобных перемещений не наблюдается. Кроме того, для таких участков характерно в отличие от радио­те­ней перемещение аномалий по глубине диаграммы в ту же сторону, в кото­рую перемещается при просвечивании скважинный приемник.

Наибольшее практическое применение при скважинном радио­просвечи­ва­нии получил метод изучения геологических разрезов в проходящих радио­волнах. Различная степень поглощения электро­магнитной энергии проводя­щими рудными телами и сравнительно высокоомными вмещающими поро­да­ми обусловливает появление за проводящим телом области тени и полутени. Изучение этих объектов позволяет определять местоположение искомого объекта и его гео­метрические размеры. За счет дифракции радиоволн на границе проводящего объекта и применения сравнительно низких частот рез­кого перехода к теневой области не наблюдается. Ширина переходной зоны увеличивается с удалением профиля наблюдения от проводящей плоскости. В непосредственной близости от экрана переход резкий, а на расстоянии одной-двух длин волн зона перехода охватывает примерно длину волны в породе и расши­ряется с увеличением расстояния.

Дифракция на неидеально проводящих телах изучалась моделированием (рис.4). Результаты этих работ показывают, что с необходимой для прак­тических целей точностью при расчетах дифракции на полупроводящих телах, достаточно резко отлича­ющихся по проводимости от вмещающих пород, могут быть исполь­зованы формулы для идеально проводящей полуплоскости.

Экспериментальные работы и теоретические расчеты позволяют сде­лать важный для интерпретации вывод - на линии геометрической тени за проводя­щим телом напряженность поля равна примерно половине нормального значе­ния поля.

Рис.4. График напряженности поля за проводящим телом при f = 160 Мгц. 1 – поле в присутствии проводящей решетки; 2 – поле, в присутствии проводящей пластины.

Для вытянутых узких тел (штоки, лентовидные тела), поперечные раз­меры которых значительно меньше длины волны, величина ослабления поля зависит также от поляризации поля по отношению к телу. Наибольший ано­мальный эффект наблюдается тогда, когда электрический диполь расположен примерно параллельно длинной оси тела. При перпендикулярном расположе­нии антенны величина аномалии быстро уменьшается с уменьшением попере­ч­ных размеров тола по отношению к длине волны. В этом случае тела с попе­реч­ными размерами меньше четверти длины волны практически не отмеча­ются. Практика работ на различных месторождениях показывает, что изомет­рические тела отмечаются при радиопросвечивании, когда размеры их превы­шают половину длины волны в породе. Четкость регистрации небольших тел повышается, если эти тела расположены вблизи подвижного элемента, отно­сительно перемещения которого производится регистрация поля.