Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Краткое пособие по электроразведке на первой....doc
Скачиваний:
17
Добавлен:
09.09.2019
Размер:
1.27 Mб
Скачать

4.1. Выбор установок

Для изучения анизотропных комплексов горных пород применяются азимутальные наблюдения (обычно азимутальное ЭП - АЭП), реже азимутальные зондирования - АЭЗ).

Вообще говоря, для изучения анизотропии с помощью азимутального профилирования можно использовать любые установки метода сопротивлений. Однако хотелось бы добиться сочетания высокой производительности и помехоустойчивости, информативности и устойчивости к воздействию помех. Эти требования в значительной степени являются взаимоисключающими. Наиболее широко при изучении анизотропии с помощью азимутального ЭП применяется 4-электродная установка Шлюмберже, реже - трехэлектродная AMN. Природные среды отличаются малыми коэффициентами анизотропии (чаще 1.05-1.2, реже 1.5-2), поэтому эффективность АЭП с такими установками невелика. Определяемыми параметрами являются азимут простирания анизотропной толщи и отношение осей эллипса. При вертикальном залегании это отношение равно истинному коэффициенту анизотропии, при наклонном залегании имеет смысл кажущегося - К.

В своих работах профессор ЛГУ А.С.Семенов отметил, что необходимо отдавать предпочтение такой установке которая наименее чувствительной к влиянию неоднородностей разреза. Вместе с тем он обнаружил высокую чувствительность к анизотропии дипольной экваториальной установки и изучил особенности ее поля.

Рис.4.4. Зависимости радиальной и азимутальной компонент над анизотропной средой от азимута Параметры модели: L=1, N=3

А.С.Семенов обратил внимание геофизиков на следующие особенности в изучении анизотропных сред методом сопротивлений. 1. Все установки с ориентацией электродов по одной прямой на поверхности земли (AM, AMN, AMNB, радиальная AB_MN - линейные установки) дают равнозначную информацию, т.е. идентичные эллипсы кругового профилирования. 2. При заземлении питающих и приемных электродов на поверхности земли нельзя определить направление и угол падения, а только азимут простирания анизотропной толщи. 3. Заземление на глубине дает возможность определить все параметры анизотропии. 4. Дипольная экваториальная установка (ДЭП) обладает существенно большей чувствительностью к анизотропии с отношением осей эллипса для вертикального залегания толщи 5, вместо  для линейных установок.

Из работ А.С.Семенова можно сделать вывод, что поиск новых методик изучения анизотропии не следует вести на основе линейных установок; наоборот, нужно обратить внимание на установки, у которых электроды расположены не на одной линии, и на установки с погруженными на глубину питающими электродами.

Рис.4.6. D, T и Y-установки

Рис.4.5. Линии плотности тока, напряженности поля и эллипс к в анизотропной среде.

В однородной изотропной среде электрическое поле точечного источника имеет только радиальную компоненту, для которой и вводится понятие кажущегося сопротивления. В анизотропной среде к ней добавляется азимутальная компонента (рис.4.4). По одной азимутальной компоненте нельзя определить кажущееся сопротивление, так как в однородном изотропном полупространстве эта компонента равна нулю. Радиальная и азимутальная компоненты поля точечного источника в анизотропной среде по разному зависят от азимута установки (рис.4.4). В анизотропной среде направления векторов напряженности электрического поля не совпадают с направлениями векторов плотности тока (рис.4.5). Значит в дифференциальной записи закона Ома сопротивление анизотропной среды оказывается тензором.

Линейная установка регистрирует только радиальную составляющую электрического поля и все линейные установки по чувствительности к анизотропии равнозначны.

Рис.4.7. Эллипсы анизотропии для линейных (1) и нелинейных (2) установок

К нелинейным установкам, которые регистрируют сумму компонент электрического поля - радиальной и азимутальной, кроме дипольной экваториальной (D) можно отнести Т и Y-установки (рис.4.6). Благодаря радиальной составляющей такая нелинейная установка позволяет рассчитать к, а благодаря азимутальной составляющей она приобретает высокую чувствительность к анизотропии (рис.4.7). Секрет высокой чувствительности D, T и Y установок к анизотропии заключен в сочетании измерения радиальной составляющей и двух антипараллельных измерений азимутальной составляющей, выполняемых одновременно или последовательно, но со смещением на малое расстояние (на длину AB или MN). В D-установке измеряется одно значение U (но оно формируется под влиянием двух одновременно действующих точечных источников разного знака A и B), а в T-установке последовательно измеряются два U от одного источника, но двумя противоположно направленными линиями MN. В обоих случаях D и T установки являются сочетанием двух Г-образных установок, поэтому D и Т-установки полностью эквивалентны, а Y-установка отличается от них лишь большей величиной радиальной компоненты.

При изучении анизотропии среды влияние неоднородностей может быть соизмеримо с эффектом анизотропии или даже намного превышать его. Но так как чувствительность разных установок к неоднородности среды примерно одинакова, а к анизотропии сильно различается (от  до 5), то применение нелинейной установки дает шанс на более успешное выявление влияния анизотропии на фоне неоднородностей.

Проявления анизотропии электрических свойств, которые наиболее ярко представлены в районе плато Патиль в породах таврической серии, частично перекрытых горизонтальными напластованиями резанских песчаников, делают район Крымской учебной практики уникальным. Свойство электрической анизотропии, вызванное тонким переслаиванием слоев разной литологии и, следовательно, с разным сопротивлением довольно широко распространено в природе и вызывает немало затруднений при интерпретации данных электроразведки. Но в районе практики анизотропные породы встречаются как бы в чистом виде: они выходят на поверхность, залегают с крутым падением, тонкослоисты относительно размеров электроразведочных установок, что делает этот район исключительно удачным для изучения анизотропии с помощью азимутальных электрических профилирований и зондирований.