Геолого-геофизические предпосылки применения метода радио­просвечивания.

Факто­ры, определяющие возможную эффективность метода:

1. Степень дифференциации руд и вмещающих пород по электропровод­ности, величина электриче­ского сопротивления вмещающих пород и размеры руд­ных тел. Сопротивление руд и вмещающих пород должно отличаться не менее чем на порядок. В случае хорошо проводящих руд при радиопросве­чи­вании существенны только поперечные размеры тел, а мощность имеет меньшее значение. Зоны оруденения, имеющие неболь­шие линейные раз­меры, при радиопро­свечивании отмечаются слабо. Малыми считаются такие рудные тела, поперечные размеры которых в плоскости просвечи­вания значи­тельно меньше длины волны в породе.

2. Неблагоприятным фактором для применения радиопросвечивания является наличие в разрезе пород, близких по электрическим свой­ствам к рудным об­разованиям (углистые, графитизированные, пиритизированные породы), а также обводненных зон, характеризу­ющихся высокой электропровод­ностью.

3. Для радиопросвечи­вания очень важно, чтобы расстояния между скважи­нами соответствовали поставленными зада­чам, а состояние скважин обес­печивало доступность на нужные глубины. Максимальная дальность про­свечивания для пород с электрическим сопротивле­нием порядка 1000 ом • м составляет: для частоты 0,5 Мгц — 400 м, 1,0 Мгц — 350 м, 2,5 Мгц — 250 м, 5,0 Мгц — 200 м, 10,0 Мгц — 100 м.

4. Разрешающая способность метода обусловлена: минимальными разме­рами проводящих объектов, при которых будут создаваться теневой эф­фект; длиной применяемых радиоволн. Длина радиоволн в породе в методе РВП лежит в пределах 10—200 м.

Методика.

К основным вопросам методики полевых работ относятся схемы наблю­де­ний, детальность и точность измерений, а также ча­стоты и расстояния, на которых проводится просвечивание. Для правильного выбора оптимальных частот и дальности просвечивания оказывается необходимым проведение специальных опытных исследований. Выбор оптимальной дальности просве­чивания должен проводиться путем опытного просвечивания между скважина­ми на безрудном участке пород, наиболее близких по электрическим свойст­вам к породам изучаемого района или место­рождения. В качестве оптималь­ной выбирается та максимальная дальность для каждой частоты, при которой регистриру­е­мый при­емником сигнал по своей величине превышает уровень шумов в 10— 15 раз. На основании произведенных измерений определяются коэф­фициенты поглощения на типичных для месторождения участках одно­родных вмещающих пород.

Погрешность определения среднего кажущегося коэффициента по­­­г­­­­ло­­­­­­щения уменьшается с увеличением расстояния между приемником и передат­чиком. Суммарная погрешность определения коэффициента поглощения может достигать 10—20%.

Частоты радиопросвечивания выбираются в соответствии с оптимальной дальностью просвечивания и характером решаемой задачи. При выборе час­тоты нужно учитывать следующие факторы:

• с увеличением частоты возрастает поглощение радиоволн породами, что приводит к уменьшению дальности просвечивания;

• хорошо проводящий объект четко отмечается при просвечивании в том случае, когда его линейные размеры составляют не менее длины волны во вмещающей породе;

• точность оценки положения границы хорошо проводящего объекта в плоскости просвечивания составляет приблизительно поло­вину длины волны во вмещающей породе.

В качестве основной рабочей принимается возможно большая часто­та, удовлетворяющая усло­виям требуемой точности решения поставленной задачи и необходи­мой дальности просвечивания. В качестве вспомогатель­ной выби­рается ближайшая к основной более низкая частота радиопросве­чи­вания.

Выбор скважин для РВП обусловлен факторами:

1. Радиопросвечивание может проводиться только в интер­валах сква­жин, не закрепленных металлическими обсадными трубами.

2. При просвечивании приповерхностных участков разреза зна­чительно уси­ливается влияние обходных сигналов (сигнал по поверх­ности земли между скважинами, отраженный сигнал от границы земля — воздух и т. п.). Ча­с­то величина обходного сигнала во много раз превышает полезный сигнал, что практически исключает возможность использования данных просвечи­вания. Поэтому начальная глубина измерений должна приниматься не ме­нь­шей, чем половина расстояния между скважинами, из которых просвечи­вание проводится.

3. В сухих скважинах по сравнению со скважинами, заполнен­ными буровым раствором, существенно увеличивается антенный эффект кабелей пита­ния скважинных снарядов. В связи с этим должен соблюдаться ряд усло­вий:

   1. выбор скважин и рабочих частот должен обеспечить большой пря­мой сигнал;

   2. к обработке принимается только та часть измере­ний, которая выпол­нена на глубинах более 100—150 м;

   3. не используются измерения в тех интервалах, где четко устанавли­вается существенное влияние антенного эффекта кабелей. Осно­вным признаком, определяющим указанный эффект, является отсутс­т­вие закономерной зависимости величины сигнала от расстояния между приемником и передатчиком.

4. При существенном сближении кабелей передатчика и прием­ника (сходя­щиеся скважины, расположенные в пересекающихся плоскостях) также возможно появление обходных сигналов, соиз­меримых с величиной полез­ного сигнала. Допустимая величина сбли­жения кабелей может быть оценена в 30—50 м.

Интерпретация.

Интерпретация данных радиопросвечи­вания проводится на основе диа­грамм, получаемых в результате скважинных измерений. Эти диаграммы ото­бражают изменение на­пряженности электромагнитного поля в зависимости от изменения электрических свойств просвечиваемых пород (главным образом их проводимости), расстояния между приемником и передатчиком, а так­же взаи­мо­положения передающей и приемной антенн. В задачу геофизической Инте­рпретации данных радиопросвечивания входит оценка поглощающих свойств пород просвечиваемого пространства, на основе которой представляется возможным выявление аномаль­ных зон высокой проводимости, определение их местоположения, формы и размеров, а также уточнение геологических разрезов в без­рудных интервалах. Геологическое истолкование данных радио­просвечивания может быть проведено лишь на основании сопоста­вления их со всем комплексом геологических, геофизических и геохимических данных, получаемых в процессе поисково-разведочных работ.

Способы интерпретации данных радиоволнового просвечивания полу­чили названия:

1. засечек (теневой);

2. коэффициентов экранирования (лучевой);

3. обобщенной плоскости наблюдений.

В теневом способе интерпретации аномалия (тень) выделяется по от­но­сительному ослаблению напряженности электромагнитного поля, вызва­н­ному наличием зоны высокой проводимости между передатчиком и приемни­ком. Способ заключается в нахождении светотеневых границ, определяющих положение контакта низкоомной зоны с вмещающими породами. Положение электропроводящего объекта в разрезе определяется путем построения засечек - линий, соединяющих стоянки приемника с граничными точками геометриче­ской тени на оси скважины, в которой перемещается передатчик. Найденные засечки оконтуривают экранирующую область, определяя местоположение зоны высокой электрической проводимости в плоскости просвечивания

При достаточно простых формах и благоприятном залегании руд­ных тел, когда представляется возможность оконтурить их с разных сторон, теневой способ позволяет определять как форму, так и раз­меры выявленных зон. Схема интерпретации теневым и лучевым способами показана на рисунке 5.

Рис.5. Схемы интепретации различными способами.

1 – проводящая зона; 2 – изолинии α_К; 3 – линии верхней светотеневой границы; 4 – линии нижней светотеневой границы; 5 – лучевая диаграмма Э в логарифмическом масштабе; 6 – границы раздела двух сред с разной проводимостью.

Лучевой способ интерпретации основан на вычислении отноше­ния вели­чи­ны нормального поля к измеренному для каждого луча, по которому прове­дено измерение (коэффициент экранирования) Э:

Величина α для вмещающей среды определяется опытным путем. Резу­ль­таты вычислений Э нано­сятся на разрез в виде лучевых диаграмм. Вычи­с­лен­ные значения коэффициентов экранирования относятся к соответ­ствую­щим лучам, проведенным от стоянки неподвижного снаряда к точкам наблюю­дения. Для наглядности заменяют оцифровку лучей вектором, направление ко­торого определяется лучом, а длина вектора — зна­чением коэффициента экра­нирования Э. Векторы можно наносить на разрез по двум скважинам. Анома­ль­ные объекты высокой проводимости выделяются по повы­шенным значении­ям коэффициента экранирования. Местоположение этих объектов в просвечи­ваемом пространстве определяют по взаи­моположению лучевых диаграмм, по­строенных для разных стоянок передатчика и приемника. В ряде случаев зна­че­ния коэффициентов экранирования можно использовать для количественной оценки аномалий, в частности для оценки мощности экранирующего объекта.

Способ обобщенной плоскости наблюдений применяется для обра­ботки данных радиопросвечивания на разрезах, характеризующихся значительной неоднородностью вмещающих пород по электрическим свойствам. Способ обобщенной плоскости наблюдений позволяет представлять на раз­резе изме­нение поглощающих свойств пород в просвечиваемом про­странстве в виде изолиний коэффициентов поглощений, по которым затем выделяются ано­ма­льные участки разреза, а также дополняются и уточняются данные других поисково-разведочных методов (рис.6.).

Радиопросвечивание между двумя скважинами выполняется, как прави­ло, при различных стоянках приемника, поэтому каждый уча­сток разреза зон­дируется многократно. Следовательно, αк будет изменяться в основном за счет изменения поглощения на участках, где скрещиваются лучи выбранной систе­мы просвечивания. Отсюда появляется принципи­альная возможность оценить поглощение в любой точке плоскости просвечивания, используя информацию, получаемую при просвечи­вании по тем направлениям, которые прошли через данную точку. Вычисления осуществляются путем перенесения значений αк на новую координатную плоскость, получившую на­звание обобщенной плоскости наблюдений.

По соответствующим осям прямоугольной системы координат отклады­вается глубина скважин, из которых проводилось просвечивание. В новой системе координат каждый луч на разрезе, проходящем через скважины, отображается в виде точки, к которой относится результат суммирования по всем лучам, прошедшим эту точку. Решается переопределенная система ли­ней­ных уравнений (т.е. количество неизвестных меньше, чем количество уравнений). Проставляя значение α_к для каждого луча, по которому прово­дилось измерение напряженности поля, на обобщенной пло­скости наблю­дений, и строится карта изолинии рав­ных поглощений. Однако следует иметь в виду, что значения α_к не отражают истинных значений коэф­фициента погло­щения в исследуемой точке разреза, а только каче­ственно позволяют диффере­н­цировать изучаемый геологический раз­рез по электрическим свойствам.

Рис.6. Обобщенная плоскость наблюдения