RU2427007C2 - Method of combining three-electrode, vertical and unipolar electrical sounding - Google Patents
Method of combining three-electrode, vertical and unipolar electrical sounding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2427007C2 RU2427007C2 RU2009125780/28A RU2009125780A RU2427007C2 RU 2427007 C2 RU2427007 C2 RU 2427007C2 RU 2009125780/28 A RU2009125780/28 A RU 2009125780/28A RU 2009125780 A RU2009125780 A RU 2009125780A RU 2427007 C2 RU2427007 C2 RU 2427007C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soundings
- electrode
- measured
- unipolar
- vertical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к электрической разведке по методу электросопротивления и позволяет повысить эффективность изучения верхней части геологического разреза и выявления локальных неоднородностей как в близповерхностных образованиях, так и в коренных породах.The present invention relates to electrical exploration by the method of electrical resistance and can improve the efficiency of the study of the upper part of the geological section and the identification of local heterogeneities in both near-surface formations and bedrocks.
Область преимущественного применения предлагаемого способа: картирование геологической среды при инженерно-геологических изысканиях; обнаружение зон тектонически раздробленных, водопроницаемых горных пород; выявление проводящих (рудоносных) объектов, перекрытых рыхлыми отложениями; изучение состояния грунтовых инженерных сооружений и др.The area of primary application of the proposed method: mapping of the geological environment during engineering and geological surveys; the detection of zones of tectonically fragmented, permeable rocks; identification of conductive (ore-bearing) objects covered by loose deposits; study of the condition of soil engineering structures, etc.
Известен способ вертикального электрического зондирования (ВЭЗ), в котором используются четыре заземления, расположенные на одной линии (профиле наблюдений). Два из них - приемные (М, N), каждое из которых отстоит на одинаковом расстоянии по разные стороны от центра установки (пункта наблюдений), и подключены к измерительному прибору. Два других заземления - питающие (А, В) - размещены на одинаковом (заданном) расстоянии по профилю наблюдений центра установки и подключены к клеммам источника электрического тока. При одном размещении питающих заземлений измеряется падение напряжения ΔUMN между приемными заземлениями (Фиг.1,а). Затем питающие заземления перемещаются на следующее заданное расстояние от центра установки, процесс измерений повторяется и т.д. По результатам электрического зондирования вычисляют значения кажущегося электрического сопротивления среды для каждого положения питающих заземлений (А, В) и по изменению электросопротивления в зависимости от расстояния между питающими заземлениями судят о геоэлектрическом строении среды [1].A known method of vertical electrical sounding (VES), which uses four grounding located on the same line (observation profile). Two of them are reception rooms (M, N), each of which is at the same distance on different sides from the center of the installation (observation point), and connected to a measuring device. Two other grounding - supply (A, B) - are placed at the same (predetermined) distance along the observation profile of the installation center and connected to the terminals of the electric current source. With one location of the supply ground, the voltage drop ΔU MN between the receiving ground is measured (Figure 1, a). Then the supply grounding is moved to the next specified distance from the installation center, the measurement process is repeated, etc. Based on the results of electrical sensing, the values of the apparent electrical resistance of the medium for each position of the supply ground (A, B) are calculated and the geoelectric structure of the medium is judged by the change in electrical resistance depending on the distance between the supply ground [1].
Известный способ имеет недостатки: он предназначен для изучения горизонтально-слоистых сред, поэтому при неоднородном строении исследуемого геологического разреза, а особенно в близповерхностной его части, истолкование полученных экспериментальных данных является неоднозначным; присутствие непроводящего слоя в геологическом разрезе затрудняет изучение нижних горизонтов.The known method has disadvantages: it is designed to study horizontally layered media, therefore, with the heterogeneous structure of the studied geological section, and especially in the near-surface part, the interpretation of the obtained experimental data is ambiguous; the presence of a non-conductive layer in the geological section makes it difficult to study the lower horizons.
Известен способ электрического зондирования с однополярной установкой (метод наложения полей), в котором два питающих (А, А/) и два приемных (М, N) заземления размещаются на одной линии (профиле наблюдений) так, что заземления (А) и (М) располагаются с одной стороны, а (А/) и (N) - с другой, на заданном расстоянии от центра установки (пункте наблюдений), а еще одно питающее заземление (В) отнесено в практическую бесконечность и подключается к одной из клемм источника электрического тока. Два других питающих заземления (А, А/) подключаются к другой клемме источника электрического тока и с помощью специального устройства осуществляется приведение к единому значению электрических токов, стекающих с питающих заземлений (А) и (А/). Приемные заземления (М, N) подключаются к измерительному прибору. При первом положении питающих заземлений (А, А/) измеряется падение электрического напряжения ΔUMN между приемными заземлениями (Фиг.1,б). Затем заземления (А) и (А/) перемещаются на одинаковое (заданное) расстояние от центра установки, измерения повторяются и т.д. [2].A known method of electric sensing with a unipolar installation (field superposition method), in which two supply (A, A / ) and two receiving (M, N) grounds are placed on the same line (observation profile) so that the ground (A) and (M ) are located on the one hand, and (A / ) and (N) on the other, at a given distance from the installation center (observation point), and another supply ground (B) is put into practical infinity and is connected to one of the terminals of the electric source current. Two other supply ground (A, A / ) are connected to the other terminal of the electric current source and, using a special device, the currents flowing from the supply ground (A) and (A / ) are brought to a single value. The receiving earth (M, N) is connected to the measuring device. In the first position of the supply ground (A, A / ), the voltage drop ΔU MN between the receiving ground is measured (Figure 1, b). Then the ground (A) and (A / ) are moved at the same (predetermined) distance from the installation center, measurements are repeated, etc. [2].
В однородной и горизонтально-слоистой среде значения падения электрического напряжения ΔUMN равны нулю. При наличии в геологической среде неоднородности, отличающейся по электрофизическим свойствам от вмещающих пород, на графиках ΔUMN по профилю наблюдений фиксируются знакопеременные экстремумы падения электрического напряжения с переходом через ноль [3].In a homogeneous and horizontally layered medium, the values of the voltage drop ΔU MN are equal to zero. If there is heterogeneity in the geological environment that differs from the host rocks in the electrophysical properties, the alternating extrema of the voltage drop with zero crossing are fixed on the ΔU MN plots along the observation profile [3].
Известный способ имеет следующие недостатки: во-первых, требуется очень четкое поддержание одинакового значения электрического тока, стекающего с питающих заземлений (А) и (А/) в процессе производства измерений; во-вторых, измерительная аппаратура должна обеспечивать возможность определения знака ΔUMN; в-третьих, аномальный эффект проявляется как над проводящей, так и над непроводящей неоднородностью, в связи с чем затруднительно определить природу выявленного геоэлектрического объекта.The known method has the following disadvantages: firstly, it requires a very clear maintenance of the same value of the electric current flowing from the supply ground (A) and (A / ) during the measurement process; secondly, measuring equipment should provide the ability to determine the sign of ΔU MN ; thirdly, the anomalous effect is manifested both over the conductive and non-conductive inhomogeneities, and therefore it is difficult to determine the nature of the identified geoelectric object.
Целью предлагаемого способа является повышение эффективности выявления геоэлектрических неоднородностей в геологической среде и снижение неоднозначности интерпретации экспериментальных данных за счет совмещения трехэлектродного, вертикального и однополярного электрических зондирований; повышение производительности труда, так как не потребуется для способа однополярного зондирования при каждом измерении поддерживать одинаковым ток, стекающий с питающих заземлений; возможность применения любой электроразведочной аппаратуры, предназначенной для методов сопротивлений.The aim of the proposed method is to increase the detection efficiency of geoelectric heterogeneities in the geological environment and reduce the ambiguity of the interpretation of experimental data by combining three-electrode, vertical and unipolar electrical soundings; increase in labor productivity, since it is not required for the method of unipolar sounding to maintain the current flowing from the supplying grounding at each measurement; the possibility of using any electrical equipment designed for resistance methods.
Поставленная цель достигается тем, что используется метод двух трехэлектродных зондирований, в котором на профиле наблюдений размещают четыре заземления на одной линии симметрично относительно точки наблюдений, совпадающей с центром установки, а пятое заземление относят в практическую «бесконечность» и подключают к одной из клемм источника электрического тока, центральные заземления подключают к измерителю электрического напряжения, при выполнении измерений к другой клемме источника электрического тока поочередно подключают крайние питающие заземления и измеряют между приемными заземлениями падение напряжения ΔUAMN и ΔUA'MN, после выполнения измерений при одном положении крайних питающих заземлений их перемещают на одинаковое заданное расстояние от центра установки и процесс измерений повторяют, выполняют указанные операции при всех заданных положениях питающих заземлений, затем по измеренным падениям напряжений для двух трехэлектродных зондирований вычисляют в каждой точке наблюдений при заданных разносах падение электрического напряжения для вертикальных электрических зондирований ΔUBЭЗ, и падение электрического напряжения для однополярных зондирований ΔUМНП, по измеренным и вычисленным падениям напряжения определяется распределение кажущегося электрического сопротивления в разрезах для двух трехэлектродных и вертикальных зондирований, а также распределение в разрезе падения напряжения для однополярных зондирований и по результатам зондирований судят о наличии и расположении в разрезе геоэлектрических неоднородностей.This goal is achieved by the fact that the method of two three-electrode soundings is used, in which four groundings are placed on the observation profile on the same line symmetrically to the observation point, which coincides with the center of the installation, and the fifth ground is carried into practical “infinity” and connected to one of the terminals of the electric source current, central grounding is connected to the voltage meter, when performing measurements to the other terminal of the electric current source, the edge is alternately connected s supply and ground measured between the receiving earth voltage drop ΔU AMN and ΔU A'MN, after the measurement at one extreme position of the feeding groundings are moved by the same predetermined distance from the center of the installation and the process repeated measurements, perform these operations for all predetermined positions grounding feeding then, from the measured voltage drops for two three-electrode soundings, at each observation point, for given distances, the voltage drop for vertical electrical soundings ΔU BEZ and the fall of voltage for unipolar soundings ΔU MNP, the measured and computed voltage drop is determined by the distribution of apparent resistivity in sections of two three-electrode and vertical sensing and distribution sectional voltage drop for unipolar sensing and the results of probing judged about the presence and location in the context of geoelectric heterogeneities.
На фиг.1,в показана схема установки для трехэлектродного зондирования. Сигнал ΔUAMN измеряют при использовании в качестве питающих заземлений (А) и (В). Сигнал ΔUA'MN измеряют при использовании в качестве питающих заземлений (А/) и (В).Figure 1, in shows the installation diagram for three-electrode sensing. The ΔU AMN signal is measured using (A) and (B) as the supply ground. The signal ΔU A'MN is measured using (A / ) and (B) as the supply ground.
Предлагаемый способ осуществляется с электроразведочной аппаратурой, предназначенной для электромагнитных исследований (например, ЭРА, ЭРА-ЗНАК, ЭРА-МАХ, либо зарубежными аналогами, работающими на постоянном или переменном низкочастотном токе), следующим образом. На профиле наблюдений размещают четыре заземления (A,M,N,А/) на одной линии симметрично относительно точки наблюдений (О), совпадающей с центром установки (фиг.1,в), а пятое заземление (В) относят в «бесконечность» и подключают к одной из клемм источника электрического тока. Заземления (М) и (N) подключают к измерителю электрического напряжения. При выполнении измерений к другой клемме источника электрического тока поочередно подключают питающие заземления (А) и (А7/), измеряют между приемными заземлениями (MN) падение напряжения ΔUAMN и AUA'MN соответственно. После выполнения измерений при одном положении питающих заземлений (А) и (А/) их перемещают на одинаковое заданное расстояние от центра установки (О) и процесс измерений повторяют. Указанные операции повторяют при всех заданных положениях питающих заземлений. Таким образом, на одной точке наблюдений получают две кривые зондирования, соответствующие двум трехэлектродным установкам AMN(В→∞) и A/MN(В→∞) [4].The proposed method is carried out with electrical exploration equipment designed for electromagnetic research (for example, ERA, ERA-SIGN, ERA-MAX, or foreign counterparts operating on direct or alternating low-frequency current), as follows. Four groundings (A, M, N, A / ) are placed on the observation profile on the same line symmetrically with respect to the observation point (O), which coincides with the center of the installation (Fig. 1, c), and the fifth ground (B) is referred to “infinity” and connected to one of the terminals of the electric current source. Grounding (M) and (N) are connected to a voltage meter. When making measurements, the supply ground (A) and (A7 / ) are alternately connected to another terminal of the electric current source, and the voltage drop ΔU AMN and AU A'MN are measured between the receiving ground (MN), respectively. After performing measurements at one position of the supply ground (A) and (A / ), they are moved to the same predetermined distance from the installation center (O) and the measurement process is repeated. These operations are repeated at all specified positions of the supply ground. Thus, two sounding curves corresponding to two three-electrode installations AMN (B → ∞) and A / MN (B → ∞) [4] are obtained at one observation point.
По измеренным падениям напряжений для двух трехэлектродных зондирований вычисляют на каждой точке при каждом разносе:Using the measured voltage drops for two three-electrode soundings, calculate at each point at each separation:
где ΔUBЭЗ - падение электрического напряжения для вертикальных электрических зондирований, ΔUМНП - падение электрического напряжения для однополярной установки (метод наложения полей).where ΔU BEZ is the voltage drop for vertical electric sounding, ΔU MNP is the voltage drop for a unipolar installation (field superposition method).
Для обоснования выражений (1), (2) приведем измеренные падения напряжения в виде:To justify the expressions (1), (2) we present the measured voltage drops in the form:
В методе вертикальных электрических зондирований падение напряжения на заземлениях (М) и (N) при подключении заземления (А) к положительной, а (А/) - к отрицательной клеммам источника электрического тока вычисляется по формуле:In the method of vertical electrical sensing, the voltage drop across the ground (M) and (N) when connecting the ground (A) to the positive, and (A / ) to the negative terminals of the electric current source is calculated by the formula:
которая с учетом формул (3)-(4) приводится к виду:which, taking into account formulas (3) - (4), is reduced to the form:
В тех случаях, когда осуществляются модульные измерения падения напряжения на приемных заземлениях (М) и (N), формулу (6) следует преобразовать с учетом знаков слагаемых, входящих в выражение. Поскольку величина потенциала обратно пропорциональна расстоянию до точки наблюдений, т.е. до заземления (М) и (N), то всегда ΔUAMN>0, т.к. UAM>UAN, соответственно ΔUA'MN<0 и формула (6) с использованием модульных измерений преобразуется к виду:In those cases when modular measurements of the voltage drop at the receiving ground (M) and (N) are carried out, formula (6) should be transformed taking into account the signs of the terms included in the expression. Since the potential value is inversely proportional to the distance to the observation point, i.e. before grounding (M) and (N), then always ΔU AMN > 0, because U AM > U AN , respectively, ΔU A'MN <0 and formula (6) using modular measurements is converted to:
В методе наложения полей (МНП) применяется однополярная установка так, что два питающих заземления (А) и (А/) подключены к одной клемме источника тока, например к положительной, а третье (отрицательное) отнесено в «бесконечность». При этом падение напряжения на заземлениях (М) и (N) вычисляется по формуле:In the method of superimposing fields (MNP), a unipolar installation is used so that two supply earths (A) and (A / ) are connected to one terminal of the current source, for example, to positive, and the third (negative) is assigned to "infinity". In this case, the voltage drop across the ground (M) and (N) is calculated by the formula:
которая с учетом (3)-(4) приводится к виду:which, taking into account (3) - (4), is reduced to the form:
При осуществлении модульных измерений падения напряжений на приемных заземлениях (М) и (N) формула (9) преобразуется аналогичным образом, как и формула (6), с учетом знаков слагаемых, входящих в выражение:When performing modular measurements of the voltage drop at the receiving ground (M) and (N), formula (9) is transformed in the same way as formula (6), taking into account the signs of the terms in the expression:
. .
Очевидно, что для однородного проводящего полупространства ΔUМНП=0. При наличии в нем геоэлектрических неоднородностей ΔUМНП может быть как положительной, так и отрицательной величиной, отражая особенности распределения электрофизических параметров среды.Obviously, for a homogeneous conducting half-space ΔU MNP = 0. In the presence of geoelectric inhomogeneities ΔU in it, the MNP can be either a positive or a negative value, reflecting the distribution of the electrophysical parameters of the medium.
По обследованному профилю наблюдений по значениям (ΔUAMN), (ΔUA'MN) и (ΔUВЭЗ) вычисляют значения кажущегося электросопротивления (ρк) и строят разрезы ρк для трехэлектродных и четырехэлектродной симметричной (ВЭЗ) установок, а также разрез (ΔUМНП). По разрезу падения электрического напряжения, полученного по результатам измерений с однополярной установкой (ΔUМНП), выделяют геоэлектрические неоднородности, а по разрезам кажущегося электросопротивления определяют электропроводность неоднородности (повышенная или пониженная по сравнению с вмещающей средой), уточняют морфологию объекта и с учетом этого проводят количественную интерпретацию результатов вертикального электрического зондирования.Based on the surveyed observation profile, the values of (ΔU AMN ), (ΔU A'MN ) and (ΔU VES ) calculate the apparent electrical resistance (ρ к ) and the sections ρ k are constructed for three-electrode and four-electrode symmetric (VES) installations, as well as the section (ΔU MNE ). According to the section of the voltage drop obtained according to the results of measurements with a unipolar installation (ΔU MNP ), geoelectric inhomogeneities are distinguished, and the conductivity of the inhomogeneity (increased or decreased compared to the enclosing medium) is determined by the sections of the apparent electrical resistance, the morphology of the object is refined and quantitative interpretation of the results of vertical electrical sensing.
На фигуре 2 приводится таблица значений разности потенциалов, полученных на одной из профильных точек совмещенных зондирований при проведении экспериментальных работ. Зондирования выполнялись с полуразносами (r=АА//2) от 1,5 до 15 метров по предложенному в заявке способу. Кроме того, для контроля при этих же разносах были дополнительно выполнены вертикальные электрические зондирования по стандартной методике [1], при которых разности потенциалов (ΔUMN) практически совпадают с разностями потенциалов, полученных при совмещенных зондированиях ΔUВЭЗ (фиг.2, столбец 4 и 6).Figure 2 shows a table of values of the potential difference obtained at one of the profile points of the combined soundings during the experimental work. The soundings were carried out with half distributions (r = AA / / 2) from 1.5 to 15 meters according to the method proposed in the application. In addition, for monitoring at the same spacings, vertical electric soundings were additionally performed according to the standard method [1], in which the potential differences (ΔU MN ) practically coincide with the potential differences obtained with the combined ΔU VES soundings (Fig. 2,
Преимущество предлагаемого способа состоит в повышении эффективности выявления геоэлектрических неоднородностей, как в верхней части геологического разреза, так и в коренных геологических образованиях за счет комплексирования четырех методов электрического зондирования, повышающих геоэлектрическую информативность исследований при высокой производительности работ.The advantage of the proposed method is to increase the efficiency of detecting geoelectric heterogeneities, both in the upper part of the geological section, and in primary geological formations due to the combination of four methods of electric sounding, which increase the geoelectric information content of studies with high productivity.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009125780/28A RU2427007C2 (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Method of combining three-electrode, vertical and unipolar electrical sounding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009125780/28A RU2427007C2 (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Method of combining three-electrode, vertical and unipolar electrical sounding |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009125780A RU2009125780A (en) | 2011-01-20 |
RU2427007C2 true RU2427007C2 (en) | 2011-08-20 |
Family
ID=44755947
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009125780/28A RU2427007C2 (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Method of combining three-electrode, vertical and unipolar electrical sounding |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2427007C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2581768C1 (en) * | 2014-11-25 | 2016-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геофизики им. Ю.П. Булашевича Уральского отделения Российской академии наук | Method for geoelectric prospecting |
CN109001824A (en) * | 2018-06-06 | 2018-12-14 | 中南大学 | A method of two poles of correction, which arrange non-infinite point, to be influenced |
-
2009
- 2009-07-06 RU RU2009125780/28A patent/RU2427007C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Электроразведка, Справочник геофизика, под ред. А.Г.Тархова. - М.: Недра, 1980, с.26, рис.II.2 г, с.64, с.70, рис.IV.7б. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2581768C1 (en) * | 2014-11-25 | 2016-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геофизики им. Ю.П. Булашевича Уральского отделения Российской академии наук | Method for geoelectric prospecting |
CN109001824A (en) * | 2018-06-06 | 2018-12-14 | 中南大学 | A method of two poles of correction, which arrange non-infinite point, to be influenced |
CN109001824B (en) * | 2018-06-06 | 2019-06-25 | 中南大学 | A method of two poles of correction, which arrange non-infinite point, to be influenced |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009125780A (en) | 2011-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2921822C (en) | Borehole electric field survey with improved discrimination of subsurface features | |
US8030934B2 (en) | Method for hydrocarbon reservoir mapping and apparatus for use when performing the method | |
CN102262173B (en) | Method for measuring buried depth of buried pipeline, size and direction of stray current and geomagnetic azimuth angle | |
CN102156301B (en) | Advanced-prediction observation system while drilling | |
CN106291722B (en) | A kind ofly-well induced-polarization measurement method and relevant device | |
RU2381531C1 (en) | Method for marine geoelectrical exploration with electrical current focusing | |
CN206378448U (en) | Polluted Soil detection arrangement of measuring-line structure based on comprehensive geophysical prospecting methods | |
RU2427007C2 (en) | Method of combining three-electrode, vertical and unipolar electrical sounding | |
US20010030539A1 (en) | Method and system for monitoring of water movement in the subsurface during secondary recovery of hydrocarbons | |
RU2568986C1 (en) | Method of geological monitoring | |
Kirsch et al. | Geoelectrical methods | |
RU2340918C2 (en) | Geo-electrical prospecting method | |
RU2466430C2 (en) | Method of electrical exploration using cylindrical probe | |
RU2581768C1 (en) | Method for geoelectric prospecting | |
RU2332690C1 (en) | Method of geological prospecting | |
RU2408036C1 (en) | Focused current marine geoelectric prospecting method | |
Keller et al. | Determining the resistivity of a resistant layer in the crust | |
Zhang et al. | Discussion on monitoring and characterising group drilling pumping test within a massive thickness aquifer using the time-lapse transient electromagnetic method (TEM). | |
RU2105329C1 (en) | Method of man-made electric charge | |
SU1233071A1 (en) | Method of geoelectroprospecting | |
RU2679269C1 (en) | Method of ground areal geophysical researches by methods of electrical exploration for providing cathode protection of gas pipelines | |
RU2098847C1 (en) | Method for electric reconnaissance | |
RU2107932C1 (en) | Process of geological electric prospecting | |
SU983619A1 (en) | Method of determination of void contour in mountain work zone | |
SU1287077A1 (en) | Method of performing geoelectric surveying by charge method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180707 |