RU2248016C1 - Geophysical electric prospecting method - Google Patents
Geophysical electric prospecting method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2248016C1 RU2248016C1 RU2003115332/28A RU2003115332A RU2248016C1 RU 2248016 C1 RU2248016 C1 RU 2248016C1 RU 2003115332/28 A RU2003115332/28 A RU 2003115332/28A RU 2003115332 A RU2003115332 A RU 2003115332A RU 2248016 C1 RU2248016 C1 RU 2248016C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- loop
- magnetic induction
- prospecting
- earth
- geophysical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к геоэлектроразведке на переменном токе, возбуждаемом в земле индуктивным способом, и может быть использовано при поисках и разведке проводящих объектов в непроводящей и проводящей среде, например в морской воде. Область преимущественного применения: поиски рудных месторождений, залегающих на глубинах до 500 м и более.The present invention relates to geoelectrical exploration on alternating current, excited in the earth by an inductive method, and can be used in the search and exploration of conductive objects in a non-conductive and conductive medium, for example in sea water. Scope of primary application: searches for ore deposits occurring at depths of up to 500 m and more.
Известен способ [1] радиокомпарирования и пеленгации (радиокип), в котором осуществляются измерения пространственных составляющих электромагнитных полей удаленных радиостанций сверхдлинноволнового диапазона. Однако этот способ имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что он имеет малую глубинность исследований и низкую точность измерений из-за применения относительно высоких частот (более 10 кГц) и наличия вариаций (от короткопериодных до длиннопериодных) уровня сигнала во времени.There is a known method [1] of radio comparing and direction finding (radio kip), in which the spatial components of the electromagnetic fields of remote ultra-long-range radio stations are measured. However, this method has significant drawbacks in that it has a small depth of research and low measurement accuracy due to the use of relatively high frequencies (more than 10 kHz) and the presence of variations (from short-period to long-period) signal level over time.
Известен также способ геоэлектроразведки [2], в котором низкочастотное электромагнитное поле возбуждают при помощи вертикального кабеля, заземленного обоими концами в скважине, и измеряют декартовые составляющие магнитной индукции на заданных высотах по параллельным профилям, что позволяет осуществить разбраковку аномалий магнитного поля, вызванных глубинными и приповерхностными объектами.There is also a known method of geoelectrical exploration [2], in which a low-frequency electromagnetic field is excited using a vertical cable, grounded by both ends in the well, and the Cartesian components of magnetic induction are measured at given heights along parallel profiles, which makes it possible to sort out magnetic field anomalies caused by deep and near-surface objects.
Однако способу присущи существенные недостатки: 1) требуется наличие вертикальной необсаженной скважины; 2) при измерении реальной и мнимой компонент магнитного поля требуются посадки летательного аппарата вблизи питающего кабеля с целью компенсации начальных фазовых сдвигов в измерительном аппаратурном комплексе; 3) необходимость передачи опорного сигнала по радиоканалу; 4) при измерении реальной и мнимой компонент требуются высокая стабильность тока в незаземленной петле.However, the method has significant disadvantages: 1) the presence of a vertical open hole is required; 2) when measuring the real and imaginary components of the magnetic field, landing of the aircraft near the power cable is required in order to compensate for the initial phase shifts in the measuring hardware complex; 3) the need to transmit a reference signal over the air; 4) when measuring the real and imaginary components, high current stability in an ungrounded loop is required.
Наиболее близким техническим решением является способ геоэлектроразведки [3], взятый нами в качестве способа-прототипа. В способе-прототипе электромагнитное поле создают при помощи вертикального кабеля, заземленного обоими концами в скважине и измеряют декартовые составляющие магнитной индукции по параллельным профилям на заданных высотах. Основное достоинство известного способа заключается в том, что путем размещения глубинного электрода над и под глубинным аномальным объектом, по результатам измерений более четко отмечается аномальный объект, залегающий на глубине до 2.8 км.The closest technical solution is the method of geoelectrical exploration [3], taken by us as a prototype method. In the prototype method, an electromagnetic field is created using a vertical cable grounded at both ends in the well and the Cartesian components of the magnetic induction are measured by parallel profiles at given heights. The main advantage of this method is that by placing a deep electrode above and below a deep abnormal object, an anomalous object lying at a depth of up to 2.8 km is more clearly marked by the measurement results.
Однако способу-прототипу, как и способу [2], так же присущи существенные недостатки: 1) для проведения измерений требуется наличие вертикальной или малонаклонной необсаженной скважины определенной глубины; 2) необходимость посадки летательного аппарата вблизи вертикального кабеля (питающей линии АВ) для компенсации начальных фазовых сдвигов в измерительной аппаратуре при изучении реальной и мнимой компонент декартовых составляющих магнитной индукции, при этом в качестве реальной оси временной системы координат берется фаза тока в заземленном кабеле; 3) необходимость в радиоканале для передачи опорного сигнала от наземной установки на борт вертолета; 4) при измерении реальной и мнимой компонент требуется высокая стабильность тока в незаземленной петле.However, the prototype method, as well as the method [2], also has significant disadvantages: 1) for measurements, the presence of a vertical or low inclined open hole of a certain depth; 2) the need to land the aircraft near a vertical cable (supply line AB) to compensate for the initial phase shifts in the measuring equipment when studying the real and imaginary components of the Cartesian components of magnetic induction, while the current phase in the grounded cable is taken as the real axis of the temporary coordinate system; 3) the need for a radio channel for transmitting a reference signal from a ground installation on board a helicopter; 4) when measuring the real and imaginary components, high current stability in an ungrounded loop is required.
Цель предлагаемого технического решения - повышение точности измерений и производительности при площадных исследованиях.The purpose of the proposed technical solution is to increase the accuracy of measurements and performance in areal studies.
Поставленная цель достигается тем, что в способе геоэлектроразведки, заключающимся в возбуждении низкочастотного электромагнитного поля током, протекающим в незаземленной петле на дневной поверхности Земли, измеряют фазовые сдвиги составляющих магнитной индукции на заданной высоте по параллельным профилям относительно вертикальной составляющей магнитной индукции по профилю, проходящему через эпицентр петли и перпендикулярному параллельным профилям, определяют по структуре фазовых сдвигов на площади, наличие в Земле аномальных проводящих объектов.This goal is achieved by the fact that in the method of geoelectrical exploration, consisting in the excitation of a low-frequency electromagnetic field by a current flowing in an ungrounded loop on the Earth’s surface, phase shifts of the components of magnetic induction at a given height are measured along parallel profiles relative to the vertical component of magnetic induction along the profile passing through the epicenter loops and perpendicular parallel profiles, determined by the structure of phase shifts in the area, the presence in the Earth of abnormal watering objects.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ, на фиг.2 дан план полетов летательного аппарата, на котором незаземленная петля изображена квадратом со стороной а. На фиг.3 изображен план изолиний фазового сдвига, рассчитанного для однородного полупространства. На фиг.4 изображен план изолиний фазового угла вертикальной составляющей магнитной индукции, измеренного на одном из поисковых участков Среднего Урала. На фиг.5 приведен расчетный план изолиний фазового угла, подобранный с наибольшим подобием плану измеренного фазового угла на поисковом участке.Figure 1 shows the structural diagram of the device with which the proposed method is implemented, figure 2 gives the flight plan of the aircraft, on which the ungrounded loop is depicted as a square with side a. Figure 3 shows a plan of isolines of the phase shift, calculated for a homogeneous half-space. Figure 4 shows a plan of the isolines of the phase angle of the vertical component of magnetic induction, measured in one of the search sections of the Middle Urals. Figure 5 shows the calculated plan of the phase angle isolines, selected with the greatest similarity to the plan of the measured phase angle in the search section.
Устройство (фиг.1) содержит бортовой пульт 1, включающий блок опорного сигнала 2, трехканальный фазометр 3, блок накопления и обработки информации 4, устройство навигации 5, блок датчиков 6, генераторное устройство 7, незаземленную петлю 8.The device (Fig. 1) contains an onboard
Предлагаемый способ реализуется следующим образом. На поверхности Земли раскладывают незаземленную петлю 8 (фиг.1) квадратной формы со стороной а. В этой петле пропускают ток прямоугольной формы без постоянной составляющей с частотой ω . В качестве источника используется генераторное устройство 7. В петле 8 протекает ток J=JmSignCos ω t, где Jm - амплитуда прямоугольного тока. Sign Cosω t - знаковая функция аргумента Cos ω t.The proposed method is implemented as follows. On the surface of the Earth lay an ungrounded loop 8 (figure 1) of a square shape with side a. A rectangular current without a constant component with a frequency ω is passed in this loop. A generator device 7 is used as a source. A current J = J m SignCos ω t flows in loop 8, where J m is the amplitude of the rectangular current. Sign Cosω t is the sign function of the argument Cos ω t.
Ток, протекающий в петле, возбуждает электромагнитное поле, параметры (амплитуда и фаза), декартовых составляющих которого на дневной поверхности и в воздухе зависят от электропроводности горных пород. Измерения в воздухе на высоте h осуществляют по параллельным профилям со скоростью V (фиг.1) и по перпендикулярному к ним профилю.The current flowing in the loop excites an electromagnetic field, parameters (amplitude and phase), the Cartesian components of which on the day surface and in the air depend on the electrical conductivity of the rocks. Measurements in air at a height h are carried out along parallel profiles with a speed V (Fig. 1) and along a profile perpendicular to them.
Измеряемые составляющие первой гармоники магнитного поля Вx, By, Bz осуществляются выражениями:The measured components of the first harmonic of the magnetic field B x , B y , B z are carried out by the expressions:
где Bxm, Вут, Bzm - соответственно амплитуды составляющих Вх, By, Bz; φ
Uоn=Um Cos(ω t+ω i),U on = U m Cos (ω t + ω i ),
вырабатываемым формирователем опорного сигнала 2, где φ i - неизвестный, но постоянный во времени в пределах профиля i, фазовый угол между током в петле и опорным напряжением, i=0, 1, 2, 3, ... , n, где n - количество профилей. Поскольку время пролета профиля невелико, то уход фазы опорного напряжения блока 2 относительно тока в петле за это время очень мал и им можно пренебречь. Однако уход фазы постепенно накапливается при переходе от профиля к профилю, а также во время возможных перерывов в работе. Поэтому сдвиг фазы между опорным напряжением блока 2 и током в петле налагается своим, равным φ i для каждого профиля, где i - номер профиля.generated by the driver of the
Измерения начинают с нулевого профиля (ПР0, фиг.2), перпендикулярного параллельным профилям (ПР1,2,3,... ,n, фиг.2). Нулевой профиль проходит через эпицентр петли со стороной а (фиг.2). В результате в трехканальном фазометре фазовые сдвиги относительно опорного напряжения Uon преобразуются в цифровые кодыMeasurements begin with a zero profile (PR 0 , FIG. 2), perpendicular to parallel profiles (PR 1,2,3, ... , n , FIG. 2). The zero profile passes through the epicenter of the loop with side a (Fig. 2). As a result, in a three-channel phase meter, phase shifts relative to the reference voltage U on are converted into digital codes
где k - коэффициент преобразования фазометра, который обычно равен 1 или кратен 10. Поэтому для простоты будем полагать k=1, тогда цифровые коды определяются следующими выражениями:where k is the conversion coefficient of the phase meter, which is usually 1 or a multiple of 10. Therefore, for simplicity, we will assume k = 1, then the digital codes are determined by the following expressions:
После измерения Nx0, Ny0, Nz0 проводят измерения фазовых сдвигов оставляющих магнитной индукции по параллельным профилям 1,... ,i,... ,n относительно опорного напряжения Uon, формируемого формирователем опорного напряжения 2 (фиг.1). Тогда цифровые коды фазовых сдвигов определяются следующими выражениями:After measuring N x0 , N y0 , N z0 , the phase shifts of the magnetic induction leaving are measured along
где i=1,2,3,... ,n, φ i - неизвестный фазовый сдвиг между опорным сигналом и током в петле для профиля i, постоянный в пределах этого профиля.where i = 1,2,3, ..., n, φ i is the unknown phase shift between the reference signal and the current in the loop for profile i, constant within this profile.
Цифровая информация об измеренных фазовых сдвигах составляющих магнитной индукции относительно опорного напряжения Uon поступает в блок накопления и обработки информации 4. Синхронно с поступлением информации с трехканального фазометра 3 на вход блока 4 поступают данные о координатах положения летательного аппарата в пространстве. В блоке 4 происходит определение фазовых углов φ
Предлагаемый способ прошел экспериментальную проверку на одном из поисковых участков Среднего Урала (фиг.4). На фиг.4 приведен план изолиний фазового угла одной четвертой части исследуемого участка. В северо-восточной и в восточной частях планшета отмечаются две локальные аномалии А1 и А2 фазового угла. Для однородного полупространства изолинии фазового угла вертикальной составляющей магнитной индукции представляют собой концентрические окружности (фиг.3). На фиг.5 приведен план изолиний фазового угла над двумя 3D проводящими телами (VI и V2, изображены черными прямоугольниками) по результатам математического моделирования со структурой поля, подобной структуре поля изолиний фазового угла вертикальной составляющей магнитной индукции на фиг.4. В результате подбора расчетных изолиний с наибольшим подобием выделено два аномальных тела с размерами V1=125× 225× 50 м и V2=50× 200× 100 м (фиг.4, 5).The proposed method was tested experimentally in one of the search sections of the Middle Urals (figure 4). Figure 4 shows a plan of the isolines of the phase angle of one fourth of the investigated area. In the northeastern and eastern parts of the tablet, two local anomalies of the phase angle A1 and A2 are noted. For a homogeneous half-space, the isolines of the phase angle of the vertical component of the magnetic induction are concentric circles (Fig. 3). Figure 5 shows a plan of the phase angle isolines above two 3D conductive bodies (VI and V2, shown in black rectangles) according to the results of mathematical modeling with a field structure similar to the field structure of the phase angle isolines of the vertical component of magnetic induction in Fig. 4. As a result of the selection of design isolines with the greatest similarity, two anomalous bodies with dimensions V1 = 125 × 225 × 50 m and V2 = 50 × 200 × 100 m were identified (Figs. 4, 5).
Полевые эксперименты показали высокую эффективность и производительность геофизической съемки. В предлагаемом способе не требуется передача опорного сигнала по радиоканалу, чем обеспечивается высокая автономность измерительного комплекса, расположенного на борту летательного аппарата (вертолета).Field experiments have shown high efficiency and productivity of geophysical surveys. In the proposed method, the transmission of the reference signal by radio channel is not required, which ensures high autonomy of the measuring complex located on board the aircraft (helicopter).
Предлагаемый способ позволяет осуществлять поиски крупных рудных месторождений на больших, неосвоенных, труднодоступных районах (заболоченных, покрытых лесом), где нет глубинных поисковых необсаженных скважин и невозможна посадка вертолета вблизи петли с током.The proposed method allows you to search for large ore deposits in large, undeveloped, inaccessible areas (swampy, forested), where there are no deep exploratory open-hole wells and it is impossible to land a helicopter near the current loop.
Таким образом предлагаемый способ имеет существенные преимущества по сравнению с известными способами.Thus, the proposed method has significant advantages compared with known methods.
Источники информацииSources of information
1. Электроразведка. Справочник геофизика и двух книгах. Под редакцией В.К.Хмелевского и В.М.Бондаренко. Книга 2. М., Недра, 1989, с.46-52.1. Electrical exploration. Handbook of geophysics and two books. Edited by V.K. Khmelevsky and V. M. Bondarenko.
2. Астафьев П.Ф., Пыжьянов Ю.Б., Алфутов Б.А. Отчет о выполненных опытно-методических работах по разработке методики аэроразведочных работ при поисках медно-колчеданных руд в пределах Верхне-Уральского рудного района. - Свердловск, 1987, с.7-60, № госрегистрации 40-35-30/19а.2. Astafiev P.F., Pyzhyanov Yu.B., Alfutov B.A. A report on the experimental and methodological work performed to develop the methodology for aerial exploration in the search for copper-pyrite ores within the Verkhne-Uralsky ore region. - Sverdlovsk, 1987, p. 7-60, state registration number 40-35-30 / 19a.
3. Патент RU №2076344 С1 (Россия). Способ геоэлектроразведки, G 01 V 3/30, 27.03.97 (прототип).3. Patent RU No. 2076344 C1 (Russia). The method of geoelectrical exploration, G 01
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003115332/28A RU2248016C1 (en) | 2003-05-22 | 2003-05-22 | Geophysical electric prospecting method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003115332/28A RU2248016C1 (en) | 2003-05-22 | 2003-05-22 | Geophysical electric prospecting method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003115332A RU2003115332A (en) | 2004-11-27 |
| RU2248016C1 true RU2248016C1 (en) | 2005-03-10 |
Family
ID=35364697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003115332/28A RU2248016C1 (en) | 2003-05-22 | 2003-05-22 | Geophysical electric prospecting method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2248016C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2331090C1 (en) * | 2007-03-16 | 2008-08-10 | Константин Георгиевич Ставров | Method for determining static geomagnetic field during sea magnetic observation |
| RU2654821C2 (en) * | 2015-09-21 | 2018-05-22 | Михаил Николаевич Марченко | Method of electrical exploration |
| US20220137249A1 (en) * | 2019-02-26 | 2022-05-05 | Obschestvo S Ogranichennoj Otvetstvennostju "Nauchno-Tehnichesakaja Kompanija Zavet-Geo" | Method of prospecting for three-dimensional bodies using geoelectric tm-polarization techniques |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2302018C2 (en) * | 2005-06-21 | 2007-06-27 | Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук (РАН) | Mode of geoelectrical prospecting |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1261732A (en) * | 1968-03-09 | 1972-01-26 | Barringer Research Ltd | Electromagnetic exploration method and apparatus |
| US3936728A (en) * | 1973-11-29 | 1976-02-03 | Mcphar Geophysics Limited | Method and means for investigating the distribution of electrical conductivity in the ground |
| RU2071095C1 (en) * | 1993-02-15 | 1996-12-27 | Юрий Самуилович Копелев | Method for geoelectric prospecting |
| RU2076344C1 (en) * | 1993-01-11 | 1997-03-27 | Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья | Process of geoelectric prospecting |
| RU2107932C1 (en) * | 1996-10-03 | 1998-03-27 | Институт геофизики Уральского отделения РАН | Process of geological electric prospecting |
-
2003
- 2003-05-22 RU RU2003115332/28A patent/RU2248016C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1261732A (en) * | 1968-03-09 | 1972-01-26 | Barringer Research Ltd | Electromagnetic exploration method and apparatus |
| US3936728A (en) * | 1973-11-29 | 1976-02-03 | Mcphar Geophysics Limited | Method and means for investigating the distribution of electrical conductivity in the ground |
| RU2076344C1 (en) * | 1993-01-11 | 1997-03-27 | Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья | Process of geoelectric prospecting |
| RU2071095C1 (en) * | 1993-02-15 | 1996-12-27 | Юрий Самуилович Копелев | Method for geoelectric prospecting |
| RU2107932C1 (en) * | 1996-10-03 | 1998-03-27 | Институт геофизики Уральского отделения РАН | Process of geological electric prospecting |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2331090C1 (en) * | 2007-03-16 | 2008-08-10 | Константин Георгиевич Ставров | Method for determining static geomagnetic field during sea magnetic observation |
| RU2654821C2 (en) * | 2015-09-21 | 2018-05-22 | Михаил Николаевич Марченко | Method of electrical exploration |
| US20220137249A1 (en) * | 2019-02-26 | 2022-05-05 | Obschestvo S Ogranichennoj Otvetstvennostju "Nauchno-Tehnichesakaja Kompanija Zavet-Geo" | Method of prospecting for three-dimensional bodies using geoelectric tm-polarization techniques |
| US12123997B2 (en) * | 2019-02-26 | 2024-10-22 | Obschestvo S Ogranichennoj Otvetstvennostju “Nauchno-Tehnichesakaja Kompanija Zavet-Geo” | Method of prospecting for three-dimensional bodies using geoelectric TM-polarization techniques |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Palacky et al. | Airborne electromagnetic methods | |
| Khesin et al. | Interpretation of geophysical fields in complicated environments | |
| CN101520517B (en) | Method for accurately evaluating targets containing oil gas in clastic rock basin | |
| US2677801A (en) | Geophysical exploration method | |
| US8947093B2 (en) | Electromagnetic survey using naturally occurring electromagnetic fields as a source | |
| US20090096457A1 (en) | Method for determining earth vertical electrical anisotropy in marine electromagnetic surveys | |
| WO2004008183A2 (en) | Electromagnetic surveying for hydrocarbon reservoirs | |
| CN101128747A (en) | Electromagnetic Probing for Resistors or Conductors | |
| Hohmann et al. | Evaluation of the measurement of induced electrical polarization with an inductive system | |
| US3866111A (en) | Method of mineral exploration by detecting electromagnetic energy at power line frequency | |
| US9846254B2 (en) | Method for marine electric survey of oil-gas deposits and apparatus for carrying out thereof | |
| RU2248016C1 (en) | Geophysical electric prospecting method | |
| Curcio et al. | An effective multiphysics toolkit for lithium prospecting: From geophysics to the static reservoir model in the Pozuelos salt flat, Argentina | |
| Kotowski et al. | Semi-airborne electromagnetic exploration of deep sulfide deposits with UAV-towed magnetometers—Part 1: Processing and modeling | |
| Persova et al. | Resolution analysis of airborne electromagnetic survey using helicopter platform and UAV | |
| RU2093863C1 (en) | Method of electromagnetic probing of earth's crust with use of normed sources of field | |
| Ma et al. | Study on the coincident-loop transient electromagnetic method in seafloor exploration—Taking Jiaodong Polymetallic mine as a model | |
| Villegas-Gar ı´ ca et al. | Recognition of electromagnetic overburden anomalies with horizontal loop electromagnetic survey data | |
| RU2250479C2 (en) | Method of geophysical prospecting by electric means | |
| Hohmann et al. | Electrical methods in mining geophysics | |
| Moradi et al. | Cooperative inversion of magnetotelluric and seismic data on Shurab diapirs in Central Iran | |
| RU2657366C2 (en) | Method for search for offshore hydrocarbon deposits | |
| Smith et al. | Electromagnetic induction in an inhomogeneous conductive thin sheet | |
| RU2732545C1 (en) | Method of geological survey of minerals | |
| RU2302018C2 (en) | Mode of geoelectrical prospecting |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100523 |