5. Дипольное электрическое зондирование

1. Общее представление

При дипольных электрических зондированиях (ДЗ) измеряется кажущееся сопротивление при разных расстояниях или разносах r между центрами питающего и приемного диполей (рис. 6).

Рис. 6. Схема проведения дипольного азимутального зондирования: ГГ - генераторная группа, ПЛ - полевая лаборатория.

Разнос осуществляется либо в одну сторону от неподвижного питающего диполя (одностороннее ДЗ), либо вначале в одну, а затем в противоположную сторону (двухстороннее ДЗ).

Дипольное зондирование выполняется с помощью электроразведочных станций. Сначала проводится топографическая подготовка работ. ДЗ могут выполняться по криволинейным маршрутам, приуроченным к дорогам, рекам и участкам, к которым может быть доставлена полевая лаборатория. Величина разноса должна увеличиваться примерно в геометрической прогрессии, например, r = 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 15; 20; 30 км.

Измерив силу тока в АВ ( J1) и разность потенциалов на первой М1 N1 (ΔU1) точке О1, можно получить ρ_к=К₁ΔU₁/J₁, где K1 - коэффициент дипольной установки. После этого полевая лаборатория переезжает на новую точку О2 (см. рис. 6). По радио устанавливается связь между станциями, снова проводятся замеры ΔU,J и расcчитывается ρ_k и т.д. В результате на бланках с двойным логарифмическим масштабом строится кривая ДЗ: по горизонтали откладывается r (в азимутальном (ДАЗ) и экваториальном (ДЭЗ) зондировании) или r/2 (в радиальном (ДРЗ) или осевом (ДОЗ) зондировании), а по вертикали - ρ_k. Из теории известно, что кривые ДАЗ и ДЭЗ точно совпадают с кривыми ВЭЗ, а ДРЗ и ДОЗ несколько отличаются.

2. Современная методика дэз

Наивысшим приоритетом для каждой методики электроразведки, определяемой используемой приемно-питающей установкой, является эффективность (разрешающая способность, детальность, чувствительность, глубинность и т.д.). Однако высоки и технологические приоритеты.

Достигаемая высокая технологичность с источником-линией вступает в противоречие с главным приоритетом электроразведки. Это все очень быстро, удобно и дешево, но неэффективно. Дело в том, что токовая линия является смешаным источником (возбуждающим ТЕ- и ТМ-поляризации электромагнитного поля), но таким, поле которого быстро теряет ТМ-поляризацию. Мощное ТЕ-поле, связанное с суммарной продольной проводимостью разреза, является сильнейшей помехой при изучении слабых латеральных неоднородностей (типа нефтяной залежи), а также при определении таких характерных объектов, как тонкий горизонт повышенного сопротивления.

Весьма желательно убрать ТЕ-поле, связанное с индуктивным возбуждением от токовой линии и оставить только ТМ-поле, возбуждаемое посредством заземлений. В таком случае электромагнитное поле станет более чувствительным и к аномальной проводимости, и к более тонкому влиянию других геоэлектрических параметров (например, появляющихся в ореолах над залежью). Полностью компенсируется ТЕ-поле только радиальным набором линий (известный круговой электрический диполь –КЭД). Но такой источник не мобилен.

Сейчас Научно-Техническая Компания ЗаВеТ-ГЕО предлагает компромиссный вариант, в котором в значительной мере ТЕ-составляющая поля компенсируется, а конфигурация остается столь же мобильной, как и обычная токовая линия. Предложение понятно из рис.6, где изображена обычная установка с токовой линией (два заземления по концам) и предлагаемая установка с тремя заземлениями. При этом ток протекает от крайних заземлений к центральному. Такой источник можно назвать дифференциальной токовой линией. Таким образом устраняется (не полностью, но в значительной мере) способность к индуктивному возбуждению, в то же время сохраняя гальваническое возбуждение.

Рис. 6 Обычная и дифференциальные питающие линии.

Преимущество предлагаемого источника на примере известной проблемы определения тонкого высокоомного горизонта. Проблему эту часто связывают с проблемой поиска и разведки нефтяной залежи. На рис.7 представлена подобная 3-слойная модель, параметры которой указаны. Обычно для традиционной установки используют куда более внушительные параметры горизонта повышенного сопротивления, слабо обоснованные, но совершенно необходимые для получения хотя бы слабоизмеримого сигнала. Возбуждение среды происходит обычной установкой (2000м, ток 50А) и дифференциальной (1000+1000м, ток по 50А в каждом отрезке, включается навстречу). Электрический сигнал 100-метровой приемной линией наблюдается на удалении 2000м от центра источника.

Рис. 7 Разрез, включающий высокоомный тонкий слой

На рис.8 представлены кривые ЭДС для обычной и дифференциальной установок, для модели, описанной на рис.7, а также для вмещающего однородного полупространства.

Рис.8 Кривые становления ЭДС с приемной линии

Заметно на рис.8 общее уменьшение сигнала от дифференциальной питающей линии и более быстрый спад. Это совершенно понятно, т.к. доля поля магнитного типа (ТЕ) резко уменьшилась, а ТМ-поле спадает значительно быстрее. Интересно посмотреть абсолютные значения аномального (влияние высокоомного горизонта) сигнала. На рис.9 видно, что абсолютный аномальный сигнал даже возрос в первой стадии становления. Наконец, на рис.10 представлены графики относительного ( в %) аномального эффекта. Аномальный эффект в случае дифференциальной установки возрос в 4-5 раза, и это совершенно понятно – только ТМ-поле взаимодействует с тонким высокоомным горизонтом. Но как раз доля ТМ-поля резко увеличина в составе общего поля посредством дифференциальной конфигурации питающего тока.

Рис.9 . Кривые аномальных сигналов

Рис. 10 Кривые относительных аномальных сигналов

Таким образом, дифференциальная токовая линия действительно существенно эффективнее традиционной токовой линии. При этом мобильность предлагаемой питающей установки нисколько не уступает обычно используемой.[4]