Электроразведка

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

	Структурная электроразведка
Постоянный ток		Переменный ток

Искусственное поле

Естественное поле

ВЭЗ

ДЭЗ

ЧЗ

ЗС

МТЗ

МТП

ТТ

МВР

КМТП

МВЗ

ЭП

КП

СП

МЗ

ВЭЗ - метод вертикальных электрических зондирований. Основан на изучении напряженности постоянного электрического поля в зависимости от изменения геометрических размеров установки. Что такое установка? Для изучения геологического разреза в землю вводится через пару электродов (А и В) электрический ток, а с помощью другой пары электродов (MN), соединенных с чувствительным вольтметром, на поверхности оценивается распределение потенциалов, созданное этим током. Зная расстояние (r ) между токовыми электродами, по величине приложенного тока, можно рассчитать распределение потенциалов (_U) и пути протекания тока ( I ), если разрез однороден. Если в разрезе присутствуют неоднородности, то их определяют по отклонению линий тока и нарушению нормального потенциального поля. В этом по существу и состоит принцип измерения вариаций удельного электрического сопротивления в геологическом разрезе.

В методе ВЭЗ чаще всего используют четырехполюсную симметричную установку AMNB.

Зондирование осуществляется за счет увеличения питающей линии АВ при сохранении линии МN, неизменной в пределах некоторой части зондирования. В процессе выполнения ВЭЗ на каждом разносе питающей линии АВ измеряют разность потенциалов между приемными электродами М и N, силу тока в цепи питающей линии АВ. По этим данным рассчитывается кажущееся электрическое сопротивление _к.

Метод ВЭЗ применяют при региональных исследованиях малоизученных территорий, для поисков нефтеперспективных структур, трассирования тектонических нарушений, при гидрогеологических и инженерно - геологических работах. Глубина исследования измеряется в зависимости от поставленной задачи от нескольких метров до 2-3 км.

Преимущество метода - относительно слабое влияние на результаты измерений горизонтальной неоднородности среды. Наиболее благоприятны для применения метода геоэлектрические разрезы, имеющие в основании горизонт высокого сопротивления (например, кристаллический фундамент).

Метод дипольных электрических зондирований - ДЗ также основан на изучении напряженности постоянного электрического поля в зависимости от изменения геометрических размеров установки. Используют несколько видов дипольных установок ABMN, отличающихся от ВЭЗ тем, что расположение питающей (АВ) и приемной (МN) линий на одной линии не является обязательным. Зондирование осуществляется за счет расстояния ( r ) между питающей и приемной линиями, на размеры которых накладывают ограничения, связанные с необходимостью соблюдения требования дипольности установки.

Виды дипольных установок

r - разнос установки; R - действующее расстояние экваториальной установки

а) азимутальная;

б) радиальная;

в) параллельная;

г) перпендикулярная;

д) осевая;

е) экваториальная.

Наиболее часто применяют на практике экваториальную и осевую установки дипольного зондирования. При выполнении ДЗ измеряют разность потенциалов на приемном диполе MN и силу тока в питающем диполе при различных расстояниях r между центрами диполей. Так же как и в методе ВЭЗ, рассчитывают кажущееся сопротивление (S_k). Кривая, как функция разноса установки, отражает изменение электрических свойств разреза с глубиной в окрестностях точки записи, в качестве которой выбирают середину расстояния между питающим и приемными диполями.

Метод ДЗ отличается повышенной чувствительностью по отношению к нарушениям горизонтальной однородности исследуемой среды. Область применения метода ДЗ та же, что и для метода ВЭЗ.

Глубинность метода ДЗ в зависимости от поставленной задачи может изменяться от нескольких сотен метров до 3-4 км. При количественной интерпретации существенное значение имеет выдержанность удельных сопротивлений среды в горизонтальном направлении.

Метод частотных электромагнитных зондирований - ЧЗ основан на использовании скин-эффекта, т.е. неравномерного распределения по вертикали электромагнитного поля в проводящей среде, глубина которого уменьшается по мере увеличения частоты. В методе частотных зондирований измеряют амплитуду и фазу напряженности гармонического поля, создаваемого в Земле гальваническим или индукционным способом. На практике для этого применяют дипольные экваториальные установки с электрическим диполем АВ в качестве источника поля и приемным электрическим (MN) или вертикальным магнитным диполем, удаленным от источника на расстояние r, превышающее в несколько раз глубину до исследуемого горизонта. При выполнении ЧЗ на каждой частоте измеряют амплитуду и фазу компонент электромагнитного поля и рассчитывают кажущееся сопротивление _. Кривая _ как функция периода Т или длины волны  отражает изменение электрических свойств разреза с глубиной. Метод ЧЗ применяют преимущественно при детальных электроразведочных работах с целью поисков нефтеперспективных структур, трассирования нарушений и при инженерно-геологических исследованиях. В зависимости от используемого частотного диапазона глубинность метода изменяется от нескольких десятков метров до 2-3 км. Метод ЧЗ обладает повышенной чувствительностью по отношению к нарушениям горизонтальной неоднородности среды.

Метод зондирований становлением поля - ЗС, Как и метод ЧЗ, использует явление скин-эффекта и основан на изучении переходных процессов, протекающих в земле при ступенеобразном изменении амплитуды тока в питающей линии. В методе ЗС применяют дипольные и недипольные установки с индукционным или гальваническим возбуждением поля и регистрацией электрических и магнитных компонент. Различают модификации: зондирование становлением поля в дальней зоне (расстояние между источником и приемником поля в несколько раз превышает глубину залегания исследуемого горизонта) и в ближайшей зоне (расстояние r сравнимо с глубиной залегания исследуемого горизонта). Кривая кажущегося сопротивления становления поля _ переходный процесс во времени, отсчитываемом от момента ступенеобразного изменения тока, и отражает распределение электрических параметров разреза с глубиной.

Область изменения метода ЗС та же, что и для метода ЧЗ. Преимущество метода ЗС - более высокая производительность работ и глубинность.

Метод магнитотеллурических зондирований - МТЗ основан на изучении вариаций естественного электромагнитного (магнитотеллурического)поля Земли и представляет, разновидность частотного электромагнитного зондирования с источником поля, удаленного в бесконечность. При выполнении МТЗ регистрируются в одном пункте четыре или пять компонент магнитотеллурического поля (_x, _y, Н_x, Н_y, H_z). В случае использования глубинных слоев земной коры (например, верхней мантии) регистрируются часовые или суточные вариации естественного электромагнитного поля. По результатам измерений строят кривые кажущегося сопротивления p_T в зависимости от ( Т - период вариаций). Кривая кажущегося сопротивления p_T характеризует строение геоэлектрического разреза.

Метод магнитотеллурического профилирования - МТП основан на изучении вариаций естественного электромагнитного поля Земли на относительно низких частотах в узком диапазоне периодов вариаций (10-80 с) , обеспечивающем определение суммарной продольной проводимости надопорной толщи в случае наличия в основании разреза высокоомного горизонта бесконечной мощности. При выполнении МТП в каждой точке регистрируются четыре компонента поля (E_x, E_y, Н_x, Н_y). Результаты измерений представляют в виде графиков или карт суммарной продольной проводимости S по профилям наблюдений. С помощью МТП получают в основном качественную информацию. Преимущество метода МТП по сравнению с методом МТЗ - высокая производительность работ. недостаток метода МТП - неполные сведения о разрезе.

Метод теллурических токов - ТТ основан на изучении вариаций горизонтальной составляющей естественного электрического поля Земли в диапазоне 10-80 с. Регистрацию компонент напряженности поля E_x и E_y выполняют синхронно в двух точках и более, одна из которых остается неподвижной при съемках. В результате измерений определяют средние относительные напряженности E_q электрического поля в пунктах наблюдений.

Результаты измерений методом ТТ имеют качественный характер. Преимущество метода ТТ по сравнению с методом МТП - при площадных работах характеризуется большой экономической эффективностью.

Метод магнитовариационной разведки - МВР аналогичен методу ТТ, но изучает лишь вариации магнитных горизонтальных составляющих магнитотеллурического поля Н_x и Н_y. По данным синхронной регистрации вариаций определяют средние относительные изменения напряженности магнитного поля, связанные с изменениями суммарной продольной проводимости надопорных отложений. Преимущество метода МВР по сравнению с методом ТТ - более низкая чувствительность относительно горизонтальных неоднородностей исследуемой среды. Метод эффективен при изучении рельефа надопорного горизонта в разрезах. Метод МВР широкого применения как самостоятельный вид разведки не получил.

Метод комбинированного магнитотеллурического профилирования - КМТП объединяет методы ТТ, МВР и МТП. Сущность метода заключается в том, что в полевых и опорных точках одновременно регистрируются вариации горизонтальных компонент электрической и магнитной составляющих магнитотеллурического поля. В каждом пункте по методикам ТТ и МВР определяют средние относительные значения электрической и магнитной компонент напряженности поля, а также методом МТП суммарную продольную проводимость отложений, перекрывающих высокоомное основание разреза. В опорных пунктах по результатам наблюдений магнитотеллурического поля строят кривые МТЗ. Совместная интерпретация карт электрической и магнитной напряженности, карты S и опорных кривых _ позволяет расшифровать природу теллурических и магнитных аномалий.

Метод магнитовариационного зондирования - МВЗ основан на совместном использовании вариаций вертикальной и горизонтальной компонент магнитного поля. По результатам измерений строят кривые отношения вертикальной компоненты магнитного поля к горизонтальной. Результаты МВЗ используют в качестве дополнительной информации при интерпретации кривых магнитотеллурического зондирования. МВЗ как самостоятельный метод исследования применяется при изучении глубинного строения земной коры и верхней мантии.