Elektrisk prospektering

Elektrisk utforskning (elektrometri)  är en gren av utforskningsgeofysik . Elektriska prospekteringsmetoder bygger på att mäta parametrarna för artificiellt skapade och naturliga elektromagnetiska fält i bergarter. Elektrisk prospektering används vid sökning och utforskning av fyndigheter av metallmalmer, grundvatten, inom ingenjörsgeologi, ekologi och arkeologi [1] .

Historik

År 1829 mätte R. V. Fox de naturliga elektriska fälten associerade med redoxprocesser vid kopparkisavlagringar i Cornwall ( England ) .

År 1903 publicerade den ryske ingenjören E. I. Ragozin en monografi "Om användningen av elektricitet för utforskning av malmfyndigheter."

År 1910 utvecklade den franske vetenskapsmannen C. Schlumberger resistivitetsmetoden, som sedan fick bred tillämpning i geologiska och strukturella studier.

Åren 1919-1922 lade de svenska vetenskapsmännen N. Lundberg och K. Zundberg med sitt arbete grunden för elektrisk prospektering med växelfält och i synnerhet metoder baserade på observation av ekvipotentiella elektriska fältlinjer och magnetfältstyrka. Något senare, i Amerika, föreslogs metoden för induktion (radior).

En viktig roll i utvecklingen av teorin om elektrisk prospektering av likström spelades av studierna av den tyske vetenskapsmannen I. Hummel och i synnerhet den rumänske vetenskapsmannen S. Stefanescu, som utvecklade metoder för att beräkna de elektriska fälten hos punktkällor med planparallella gränssnitt.

År 1924 genomförde grundaren av inhemsk elektrisk utforskning , A. A. Petrovsky, för första gången i Sovjetunionen , elektrisk utforskning med naturliga fältmetoder ( Ridder -polymetallfyndigheten i Altai). 1925 modifierades ekvipotentiallinjemetoden för växelström, och under efterföljande år testades den i stor utsträckning på sulfidavlagringar i Sovjetunionen. Det första experimentella arbetet med tillämpningen av intensitetsmetoden, utfört i Ural (Bogomolovsky-gruvan), går också tillbaka till 1925. Sedan 1926 har induktionsmetoden ingått i utövandet av elektrisk utforskning. Sedan 1928 har A. A. Petrovsky bedrivit systematisk forskning inom området för radiovågsspaningsmetoder.

På 1920-talet användes elektrisk prospektering främst i sökandet efter malmfyndigheter. Arbetet som utfördes var dock till stor del experimentellt till sin natur, volymen av produktionsarbetet var liten.

1928-1929 började elektrisk prospektering användas för prospektering och prospektering av olje- och gasförande strukturer. Under de följande åren ökar volymen av dessa arbeten avsevärt i enlighet med den allmänna ökningen av volymen geofysiskt arbete i sökandet efter olja och gas och organisationen av en geofysisk tjänst inom oljeindustrin.

1930 utförde A.S. Semyonov det första elektriska prospekteringsarbetet för att lösa hydrogeologiska och ingenjörsgeologiska problem.

1932 utfördes det första elektriska prospekteringsarbetet för att söka efter och utforska fossila kolfyndigheter . Inom detta område av geologisk forskning har elektrisk prospektering använts som en metod för att studera den geologiska strukturen av kolbassänger och söka efter kollag, såväl som kolhaltiga formationer.

På 1960- och 1970-talen, A.I. Zaborovsky , såväl som verk av V.A. Komarov , L.M. Alpin, V.N. Dakhnov, A.N. Tikhonov, A. P. Kraeva, E. N. Kalenova, A. M. Pylaeva och andra. Andra metoder för elektriska utforskningar utvecklades av E. A. Sergeev (naturfältsmetod), A. S. Semyonov (laddningsmetod), A. G. Tarkhov, I. G. Mikhailov (induktionsmetod), etc.

Metoder för elektrisk prospektering

Inom elektrisk prospektering finns det nu mer än femtio olika metoder och modifieringar avsedda både för djupprospektering och för att studera den övre delen av sektionen. Beroende på forskningsprincipen kan de delas in i följande grupper: motståndsmetoder (likströmsmetoder) och elektromagnetiska metoder.

Synbar resistivitetsmetoder

Synbara motståndsmetoder är baserade på att en känd likström passerar genom marken med ett par elektroder och mäter spänningen som orsakas av denna ström med hjälp av ett annat par elektroder. Genom att känna till strömmen och spänningen kan du beräkna resistansen, och givet elektrodernas konfiguration kan du bestämma vilken del av det underjordiska utrymmet detta motstånd gäller. En ökning av avståndet mellan strömelektroderna leder till en ökning av studiens djup och är en undersökningsfaktor för vertikalt elektriskt ljud (VES). Förutom VES inkluderar gruppen dess modifieringar baserade på mätning av amplituder (VES-VP) och faser (VES-VPF) av det inducerade polarisationsfältet, enpolig kombination (SCES) och dipol (DES) elektriskt ljud, som samt elektrisk profilering (EP), där avståndet inte ändras, och hela installationen rör sig längs profilen eller platsen. Under de senaste decennierna har resistansmetoden använts vid modifiering av två- och tredimensionell likströmstomografi (Electric Resistivity Tomography) .

Motståndsmetoder hör inte till elektromagnetiska metoder, eftersom det i verkligheten inte är en konstant utan en lågfrekvent ström som används, men magnetfältet förekommer inte i denna grupp av metoder. Enligt resistansmetoderna kan man ta reda på fördelningen av resistiviteten och den inducerade polarisationsvektorn i mediet.

Elektromagnetisk sondning används huvudsakligen i regionala, strukturella kartläggnings- och prospekteringsstudier, när uppgifterna är att dela upp en geologisk sektion i lager och block, bestämma sekvensen av förekomst av lager och kartlägga tektoniska strukturer, i synnerhet vid sökning efter olje- och gasfält , är inställda. Elektrotomografi används för malmprospektering, miljö- och ingenjörsgeologiska uppgifter.

Induktionsmetoder

Gruppen av metoder inkluderar ett stort antal olika modifikationer, vars kärna kan beskrivas enligt följande. Under påverkan av ett alternerande elektriskt eller magnetiskt fält uppstår ett elektromagnetiskt fält i jorden på grund av fenomenet magnetisk induktion. Genom att veta exakt parametrarna för fältkällan är det möjligt att mäta olika elektriska och magnetiska komponenter i det inducerade fältet och återställa mediets parametrar från dem. Till skillnad från motståndsmetoder, där sonderingsparametern är avståndet, beror i induktionsmetoder, förutom storleken på installationen, även djupet på frekvensen av strömmen i generatorn (en undergrupp av frekvenssonderingar - FZ) eller på inspelningstid efter avstängning av strömmen i generatorn (en undergrupp av sonderingar genom fältbildning - FS) . Vid överföring längs profilen eller området av installationen med konstanta dimensioner, frekvens eller tid, erhålls elektromagnetisk profilering.

Den matematiska apparaten för att bearbeta data för induktionselektrisk utforskning är mycket mer komplicerad än resistansmetoderna. När du arbetar i högfrekvensområdet påverkas signalen inte bara av mediets elektriska ledningsförmåga, utan också av dess dielektriska och magnetiska permeabilitet .

På grund av de speciella förhållandena särskiljs metoderna för elektrisk prospektering ned i hålet i en separat grupp, även om metoderna för geofysisk brunnsundersökning (GIS) inte är begränsade till elektriska prospekteringsmetoder.

Nedhåls elektrisk prospektering

Elektrisk prospektering i borrhål är en metod för volymetrisk studie av utrymmet mellan brunnar, baserad på excitation och studie av fältet både inuti brunnar och på jordens yta, samt på elektromagnetisk translucens av miljön mellan brunnar, detta inkluderar alla alternativ för elektrisk brunnsprofilering (EPS), inducerade polarisationsmetoder (VPS, VPFS), naturligt elektriskt fält (EEPS, PEEMPS), elektrisk korrelation (IEC), nedsänkta elektroder (MES), inklusive metoder för elektriska (MZ) och magnetiska ( MZM) laddnings-, kontakt- och beröringsfria metoder för polarisationskurvor (KSPK), BSPK), såväl som alla typer av elektromagnetisk profilering i borrhålet baserad på studiet av fältet för en dipolkälla (DEMPS), en ojordad slinga (NSL) , transienter (MPPS), radiovågsöverföring (RWP), etc. Modifieringar i hålet används för att söka efter mineralavlagringar i utrymmen nära borrhål och mellan brunnar, för att studera form, storlek och komponenter fyndighetens sammansättning, samt att koppla samman resultaten av mark- och borrhålsobservationer.

I "Instruktioner om elektrisk prospektering" (1984) antogs den tekniska principen att dela in metoder och modifieringar i grupper efter arbetsförhållanden. Terrestra, sjö-, gruv- och luftmetoder för sondering och profilering samt borrhålsforskningsmetoder urskiljs. Alla av dem kommer i huvudsak ner till tre framstående grupper.

Anteckningar

1. ↑ Barmasov Alexander Viktorovich. Kurs i allmän fysik för naturbrukare. Elektricitet [gam! ]. - BHV-Petersburg, 2010. - 438 sid. — ISBN 9785977504201 .

Litteratur

• Elektrisk prospektering: Handbok i geofysik / Ed. A. G. Tarkhova. - M., 1980
• Yakubovsky Yu. V., Lyakhov L. L. Elektrisk prospektering. - Moskva, "Nedra", 1982
• Vanyan LL Elektromagnetiska sonderingar. - M., 1997