Файл: Якубовский, Ю. В. Электроразведка учебник.pdf

простоты при.мем неизменяющимся в направлении, перпендикуляр­ ном к плоскости чертежа (рис. 181), падает плоская электромагнит­ ная волна, электрическая компонента которой (теллурические токи) лежит в плоскости чертежа, т. е. имеет компоненты Ех и Е г, а магнит­ ная — перпендикулярна к этой плоскости (Н у). Рассмотрим маг­ нитотеллурическое поле в двух точках (р и q), лежащих на оси х. Выделим в окрестностях точек р и q два сечения, перпендикулярных к оси х, в виде прямоугольников с горизонтальной стороной, равной единице, и с бесконечно длинной вертикальной стороной. Нетрудно

заметить, что через оба сече­ ния в точках р и q будет протекать один и тот же ток. Это следует, во-первых, из того, что ток течет в плоско­ стях, параллельных плоско­ сти xOz (нет растекания тока), и, во-вторых, из того, что магнитотеллурическое поле поглощается проводящим разрезом и на достаточно

большой глубине практически равно нулю. Из равенства токов, текущих в обоих сечениях, по закону Ампера следует равенство горизонтальных составляющих поля в точках р и д, т. е. Нур = H ljq.

Найдем отношения импедансов в точках р и q:

ZplZq= Е хр/Еxq.

Представляет особый интерес случай, при котором сопротивление опорного горизонта бесконечно велико. Тогда в соответствии с фор­ мулой (Х.8 )

Zp = 796/Ap, Zq = 796/Sqt

Отношение напряженностей электрической составляющей маг­ нитотеллурического поля в двух точках принято называть т е л - л у р о п а р а м е т р о м ц :

9 = Exp]Exq.

Таким образом,

Sq/Sp = p

292

Из выражений (Х.9) и (Х.Ю) следует, что по измеренным в двух точках исследуемой площади напряженностям теллурического поля можно определить отношение продольных проводимостей отложе­ ний, перекрывающих опорный горизонт бесконечно высокого сопротивления.

Если одну из этих точек сделать неподвижной и называть б а ­ з и с н о й (точка р), а вторую (точка q) — перемещать по исследу­ емой площади и называть п о л е в о й , то можно определить про­ дольную проводимость надопорной толщи в любой точке исследуемой площади в долях этой величины на базисной точке.

Если сопротивление опорной толщи имеет конечное значение, то в соответствии с формулой (Х.7) выражение для теллуропараметра усложняется и приобретает следующий вид:

здесь т — поправочный коэффициент, зависящий от отношения р г/р„ и практически равный единице прир„ > 2 0 0 0 p/.

§ 5. ПОЛЕВЫЕ РАБОТЫ МЕТОДАМИ МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Выше при описании основных модификаций методов магнитотеллурического поля предполагалось, что векторы Е и Н поляризо-

293

Особенностью осциллографов ЭПО- 6 и ЭПО-7М является то, что в них регистрирующая часть (гальванометры, оптическая система и лентопротяашый механизм) вынесена в отдельный корпус, а элек­ троизмерительная часть (переключатели, реостаты критического режима, компенсаторы поляризации и градуировочное устройство) смонтирована в герметизированной приставке.

При работе в районах с хорошими условиями заземлений и при интенсивном поле теллурических токов входные линии подключают непосредственно к осциллографу.

Если условия заземлений тяжелые и поле теллурических токов слабое, используют двухканальный автокомпенсатор ЭДА-57, на выход которого переключают каналы АU осциллографа. Автоком­

При помощи радиостанции во время работы поддерживают двух­ стороннюю радиосвязь между операторами на обеих станциях.

Для измерения магнитной компоненты в методах магнитотеллу­ рического поля применяют магнитометр Брюнелли, принципиальная схема которого изображена на рис. 183.

Магниточувствительным элементом магнитометра является магнит 4, подвешенный на упругой кварцевой нити. На магните укреплено зеркало, которое освещается лучом от осветителя 6 через фокусирующую линзу 5. Луч света, отраженный от зеркала, попадает па фотоэлемент 8. Светонепроницаемая заслонка 7 срезает часть светового пучка, направленного в сторону фотоэлемента. Фототок, возникающий в фотоэлементе, усиливается катодной лампой. Про­ текая по обмотке обратной связи 3, он вызывает добавочное отклоне­ ние магнитной системы. Вариации магнитного поля Земли изменяют положение магнитной системы и таким образом приводят к изменению освещенности фотоэлемента. В результате изменяется сила тока

вцепи обмотки обратной связи. Полярность включения этой обмотки выбирается такой, чтобы ее магнитное поле компенсировало изме­ нение магнитного поля Земли. Таким образом, вся система находится

всостоянии автокомпенсации. Мерой интенсивности вариаций маг­ нитного поля Земли является сила тока в компенсационной обмотке. Для регистрации этого тока последовательно с обмоткой включено

294

сопротивление R. Падение напряжения на этом сопротивлении регистрируется при помощи электроразведочного осциллографа.

Обмотка 2, включенная в анодную цепь лампы через емкость С, служит для успокоения подвесной системы магнитометра. Сила тока в этой обмотке, благодаря наличию емкости, пропорциональна угловой скорости движения магниточувствительной системы, а по­ лярность подключения такова, что магнитное поле препятствует этому движению.

Обмотка 1 позволяет создать импульсы магнитного поля известной величины, используемые для градуировки магнито­ метра.

Длительность регистрации магнитотеллурического поля зависит от его интенсивности и чувствительности измерительных каналов, а также от характера изменения поля во времени. При магнито­ теллурическом зондировании с аналоговой регистрацией иногда приходится производить непрерывную регистрацию Е и Н в течение нескольких дней для того, чтобы в процессе последующей обработки магнитотеллурограмм выбрать достаточное количество вариаций в необходимом для построения кривой МТЗ диапазоне частот. Это обстоятельство существенно ухудшает экономические характеристики методов магнитотеллурического поля.

В последнее время для регистрации магнитотеллурического поля применяют цифровые электроразведочные станции (см. гл. III).

Высокая чувствительность измерительных каналов в сочетании с большим динамическим диапазоном позволяет сократить необхо­ димое время регистрации поля до десятков минут, а цифровая реги­ страция результатов измерения обеспечивает возможность непосред­ ственного ввода результатов измерений в стандартные ЭВМ с целью их обработки и интерпретации.

Регистрацию поля теллурических токов целесообразно осуще­ ствлять при помощи электроразведочных осциллографов. Полевые работы этой модификацией магнитотеллурического профилирования обычно выполняют в масштабах 1 : 1 000 000—1 : 500 000 (региональ­ ные исследования) и 1 : 1 0 0 0 0 0 — 1 : 2 0 0 0 0 0 (поиски локальных нефтегазоносных структур). В первом случае расстояния между точками наблюдения колеблются от 5 до 15 км, во втором — от 1 до 4 км.

Расстояние между базисной и полевой точками не должно пре­ вышать в районах со сравнительно пологими структурами 60—80 км. В прибортовых частях впадин, т. е. там, где возможны сравнительно крутые углы падения пород, это расстояние не должно превышать 25—30 км.

Если площадь исследования велика и съемка ее не может быть выполнена с одной базисной точки, предварительно создают сеть базисных точек, поля на которых увязывают системой многократных наблюдений. Расстояние между базисными точками не должно пре­ вышать указанное выше расстояние между базисной и полевой точками.

295

Полевые операции на точках измерений начинают с подготовки приемных линий. Их взаимное расположение выбирают в соответ­ ствии с рис. 182. Наиболее удобной для производства полевых наблю­ дений является Г-образная установка. Заземление приемных линий осуществляют неполяризующимися электродами.

После того как электроразведочные станции установлены у приемных линий и последние подключены к входным щиткам стан­ ции, операторы обеих станций устанавливают между собой радио­ связь и оператор полевой станции (оператор ПС) докладывает опе­ ратору базисной станции (оператор БС) о готовности аппаратуры к работе. Затем оператор БС, наблюдая за полем ТТ по шкале визу­ ального наблюдения, дожидается появления вариаций с амплитудой не менее 15 мм. При появлении таких вариаций оператор БС подает команду о начале записи. По этой команде оба оператора включают моторы лентопротяжных механизмов, причем на базисной станции телевключатель устанавливают в положение передачи марок, а на полевой станции — в положение приема марок.

Перед началом записи операторы градуируют оба канала че­ тырьмя градуировочными импульсами различной полярности с амплитудой не менее 30 мм и длительностью 8 —10 с. В процессе записи операторы визуально следят за положением бликов и в случае необходимости компенсаторами поляризации корректируют их положение.

Чувствительность каналов в процессе записи может быть изме­ нена, однако при этом обязательна повторная градуировка соответ­ ствующего канала. Длительность регистрации в среднем составляет 10—15 мин. Оператор БС должен следить за тем, чтобы запись поля была достаточно полной. Полной считается запись, на которой имеется не менее 1 0 — 2 0 вариаций поля с нелинейной поляризацией вектора Е. Признак нелинейной поляризации — несинхронное изме­ нение составляющих вектора Е по направлениям приемных линий.

Определив момент конца записи, оператор БС при помощи теле­ включателя сигнализирует оператору ПС о прекращении реги­ страции. Затем оба оператора снова градуируют каналы AU

регистрации, азимуты приемных линий, время регистрации чувстви­ тельности каналов и величину градуировочных импульсов.

§6. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОЛЕВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

ИПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Обработка магнитотеллурограмм, зарегистрированных в про­ цессе МТЗ, начинается с определения чувствительности измеритель­ ных каналов. Для определения этой величины используют граду­ ировочные импульсы, записанные в обоих каналах перед началом и после регистрации поля.

2 9 0