Зондирование становлением поля

Зондирование методом становление поля (ЗС) основано на изучении становления электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля в геологических средах при подаче электромагнитных импульсов в заземленную линию или незаземленную петлю. Длительность и характер становление поля связаны с распределением удельного электрического сопротивления по всему разрезу.

Если в питающую заземленную линию или в незаземленную петлю подавать прямоугольные импульсы то в горных породах слагающих разрез будет возникать вторичное электромагнитное поле. При мгновенном включении и выключении тока в питающей петле, измеряемое в приемной петле напряжения спадает до 0 не мгновенно, а постепенно, исчезая достаточно сложным образом.

Это объясняется тем что в момент выключения тока в проводящих областях разреза индуцируются вторичные токи, которые в свою очередь создают в приемной петле ЭДС, причем эта ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

В начальной момент времени после выключения тока в питающей линии вторичные токи распределяются в приповерхностной части разреза. Затем с течением времени(на больших временах становления вторичного поля) токи начинают проникать в более глубокие слои разреза, затухая с удалением от источника. Этот процесс носит название становления поля в земле, а зависимость U в измерительной петле от времени прошедшего с момента выключения тока в питающей петле- кривой становления поля.

Таким образом, глубина проникновения поля переходных процессов в землю определяется временем, прошедшим с момента выключения тока в генераторной линии. Это время называется временем становления.

Для возбуждения поля переходных процессов необходимо создать импульсное переключение тока в питающей петле.

Именно мгновенное переключение тока в питающей петле(или линии) создает в приемной линии поле переходных процессов.

Причем вторичное поле будет возникать вследствие электромагнитной индукции.

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле.

Еще Фарадей в 1831 году брал две катушки. По одной пропускал ток, двигая ее относительно второй катушки. Во второй возникал ток, либо размыкая и замыкая электрический ток в первой катушке. Результат был тот же.

При зондировании становлением поля вторичное поле изучают после выключения тока в питающем диполе или петле, т.е. при отсутствии первичного поля. Причем изучают на разных временах становления поля которые соответствуют разным глубинам.

Зондирования становлением поля применяют при глубинных исследованиях в основном на нефть и газ. При зондировании измеряют горизонтальную составляющую электрического поля(питающий диполь) или вертикальную составляющую магнитного поля (при питающей петле). Реже измеряют обе компоненты. В зависимости от расстояния между источником поля и точкой его измерения различают две модификации зондирования в ближней зоне (ЗСБЗ) и в дальней зоне (ЗСДЗ).

При зондировании в ближней зоне расстояние между питающим диполем и точкой измерения не превышает 2-3 кратной глубины до опорного горизонта.

При зондировании в дальней зоне это расстояние должно в 3-10 раз превышать глубину до опорного горизонта.

Питающим электрическим диполем служит линия АВ с 50-100 параллельно соединенных электродов. Сечение провода таково что позволяет использовать токи до 100А а суммарное сопротивление линии не должно превышать 10-15 Ом.

Магнитным питающим диполем является горизонтальная незаземленная петля со стороной 1 км.

Запись сигналов становление в ближней зоне выполняют в периодически - импульсном разнополярном режиме включения тока в питающем диполе.

Сигналы вторичного поля регистрируют в паузах между импульсами первичного поля. Длительность времени регистрации определяется параметрами изучаемого геологического разреза. При картировании высокоомных опорных горизонтов время регистрации t определяют соотношением:

t=2*10^-6HS

где S- продольная проводимость вышележащей толщи(сим)

Н-глубина до опорного горизонта(м)

Длительность токовых импульсов и пауз между ними приблизительно в 3 раза должна превышать длительность регистрации.

Выбор полосы фильтрации и продолжительность регистрации определяют для каждого района экспериментально с учетом уровня помех и высокоомности разреза.

S_t=K ^2/3*t^-5/3

Где I₀-сила тока в питающем диполе

t- Время прошедшее с момента выключения тока с диполе

(t)-амплитуда вторичного сигнала, в какое-то время t

К - коэффициент установки

При построении полевых кривых ЗС по оси ординат откладывают S_t, а по оси абсцисс -

Кривую строят в двойном логарифмическом масштабе на стандартных бланках. При интерпретации результатов зондирования становления поля в ближней зоне используют то обстоятельство что электрическое поле диполе направлено преимущественно горизонтально. Таким образом, вторичное поле оказывается зависящим от продольной проводимости той части разреза по которой оно распространяется в момент измерения. Это позволяет более детально изучать характер распределения продольной проводимости разреза в вертикальном направлении т.е. послойно. В теории электроразведки доказывается, что в случае наличия опорного горизонта бесконечно высокого сопротивления правая горизонтальная асимптота графика S_t от пересекает ось ординат в точке равной суммарной продольной проводимости S надопорной толщи. Промежуточные слои с высокой проводимостью также будут, выделяется горизонтальными участками кривой S_t.