ЛАБОРАТОРНАЯ
РАБОТА
ВЕРТИКАЛЬНОЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ
НАД
ПЛАСТОМ ОРГСТЕКЛА В БАКЕ С ВОДОЙ
В.А.Шевнин
Метод
вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) предназначен для изучени
слоистых геоэлектрических разрезов по вертикали, определения мощностей
и удельных сопротивлений отдельныхгоризонтов
при горизонтальных или слабо наклонных границах с углами падения не более
15-20њ.
В последние годы метод ВЭЗ сталиспользоватьс
и для изучения более сложных разрезов.
Глубина
исследования в методе ВЭЗ зависит от расстояниямежду
электродами АВ. Чем больше это расстояние, тем большеглубина
проникновения тока, и следовательно, тем больше глубинаисследования.
В среднем глубинность разведки методом ВЭЗ равна1/3
- 1/10 АВ и зависит от соотношения удельных сопротивленийслоев
в разрезе.
При
выполнении ВЭЗ центрустановки
зондирования остаетсянеподвижным,
а разносы питающих электродов АВ увеличиваютсяв
геометрической прогрессии скоэффициентом
1.2-1.5 и на каждом разносе измеряется величина DU (в
мВ) в линии MN и сила тока J(в
мА или сА) в линии АВ, азатем
вычисляется кажущееся электрическое сопротивление:
где
К - геометрический коэффициент установки. Размерность К - вметрах,
а rК в Ом.м. Геометрический коэффициент
установки Кравен:
Лабораторна
работа в баке с водой выполняется над листоморгстекла,
укрепленном наклонно на некоторой глубине. Так какоргстекло
является изолятором, то ток ниже его не проникает иполучаетс
двухслойный геоэлектрический разрез: сверху проводящийслой
(вода), а внизу непроводящее основание (оргстекло).
|
Рис.1.
Схема лабораторной установки для ВЭЗ.
|
Измерени
проводятся с помощью полевой аппаратуры низкойчастоты
(АНЧ-3), работающей на переменном токе с частотой 4.88Гц.
Генератор АНЧ-3 вырабатывает стабилизированный ток 10 Ма(или
31.6, 100 Ма) и подает его в линию АВ. Стабилизация токапозволяет
избежать его измерения на каждой точке и тем сокращаетврем
измерения и упрощает расчеты. Если по какой-либо причине(разрыв
цепи, короткое замыкание, большое переходное сопротивление) значение выходного
тока не может достичь номинала, то срабатывает система защиты и на лицевой
панели генератора загораетсякрасна
лампочка (дополнительно подается звуковой сигнал). Чтобыпродолжить
работу, следует выключить генератор, устранить причинунеисправности
и включить его снова. Измеритель АНЧ-3 позволяетизмерить
сигнал в линии MN (в мВ). Он построен по схеме автокомпенсации, имеет высокое
входное сопротивление (не менее 1.5мОм)
и большой динамический диапазон (от 3 мкв до 10 В).
Работа
выполняется в следующей последовательности.
1.
Питающие и приемные электроды подключаются к генератору и измерителю, вс
установка размещается на пикете N1.
2.
Включается ток и измеряется DUMN.
В момент измерениястрелка
прибора должна отклоняться более,
чем на треть шкалы.Измерени
в первой трети шкалы в связи с большими ошибкамисчитывани
- не допускаются, в этом случае следует перейти наболее
чувствительный предел измерения. Измерения тока непроизводятся,
т.к. он стабилизирован.
3.
Выключается ток и питающие электроды переставляются наследующий
разнос. Таким образом проводятся все измерения домаксимального
разноса АВ.
4.
Вся установка перемещается на следующую точку зондирования.
5.
Зондирования выполняются последовательно в 5 точкахпрофиля,
ориентированного по падению границы вода - оргстекло.
Результаты
заносят в журнал по следующей форме:
|
N
|
AB/2
|
K
|
ВЭЗ
1
|
ВЭЗ
2
|
...
|
ВЭЗ
5
|
|
|
(см)
|
(м)
|
DU
|
rК
|
DU
|
rК
|
...
|
...
|
DU
|
rК
|
1
...
9
|
2.3
...
22
|
0.081
...
6.7
|
...
...
...
|
|
...
...
...
|
|
...
...
...
|
|
...
...
...
|
|
По
результатам измерений вычисляют rК
и строят кривыеВЭЗ
на логарифмическом бланке с модулем 6.25 см. По осиабсцисс
откладывают разносы АВ/2 в см, а по оси ординат - rК
в Ом.м. Коэффициенты установки, необходимые для расчета приведены в таблице.
|
N
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
AB/2 (см)
|
2.3
|
3
|
4
|
5.5
|
7.2
|
9.5
|
12
|
16
|
22
|
|
K(м)
|
0.081
|
0.145
|
0.24
|
0.43
|
0.8
|
1.4
|
2.2
|
3.9
|
6.7
|
Кривые rК,
полученные в результате вертикальногоэлектрического
зондирования подвергаются количественной интерпретации, в результате которой
определяются величины мощностейи
сопротивлений слоев геоэлектрического разреза.
В
основе интерпретации метода ВЭЗ лежат достаточно простыепринципы:
1. Качественное соответствие формы кривой ВЭЗ распределению сопротивлений
в разрезе. Такое соответствие означает, чтоуменьшение
значений rК
с ростом разноса отражает растущеевлияние
проводящего слоя на глубине, а увеличение rК
- соответствует наличию слоя повышенного сопротивления на глубине. Воднородной
среде кажущееся сопротивление совпадает по величинес
истинным удельным электрическим сопротивлением этой среды.Бывают
случаи, когда слоистая среда проявляется на кривой ВЭЗ как
однородная, например когда весь ток от установки ВЭЗ оказывается сосредоточенным
в пределах одного верхнего слоя на малыхразносах,
а влиянием остальных слоев можно пренебречь. В этомслучае
на кривой ВЭЗ отмечается горизонтальный асимптотическийучасток,
в пределах которого при изменении разноса rК
неменяется.
Особый асимптотический случай возникает, когда r
нижнего слоя бесконечно большое. При этом на кривой ВЭЗ возникает
асимптота, наклоненная к оси абсцисс под углом 45њ,это
так называемая асимптота S.
Собственно
интерпретация проводится путем сопоставлениеполученных
экспериментальных кривых rК с набором
теоретических,собранных
в палетки. На рис.2 приведена такая палетка для случаядвухслойного
разреза с подстилающим основанием повышенногоэлектрического
сопротивления. Все кривые ВЭЗ на палетке имеютобщее
начало координат (крест палетки), в котором AB/2h1=1;
rК/r1=1. Кажда
кривая ВЭЗ на палетке имеет свой индексm2= r2/r1.
|
Рис.2.
Интерпретация экспериментальной
кривой
ВЭЗ с помощью палетки.
|
Экспериментальна
кривая ВЭЗ, вычерченная на прозрачномлогарифмическом
бланке в процессе интерпретации накладываетсяна
палетку так, чтобы оси координат палетки и бланка оказалисьстрого
параллельными, а экспериментальная кривая rК
наилучшимобразом
совместилась с одной изтеоретических
кривых (см. рис.2).В
нашем случае при таком совмещении следует учитывать дополнительную информацию
об исследуемом разрезе, что
rУД.
ОРГСТЕКЛА /rУД.
ВОДЫ
= 
и,
следовательно, следует добиваться совмещения с самой верхней кривой палетки,
имеющейиндекс m
= .
Следует
подчеркнуть, что врезультате
измерений с установкой ВЭЗ мы получаем кривую кажущегося сопротивления,
аинтерпретиру
ее количественно, определяем уже истинные удельные электрические
сопротивления слоев.
Полученные
в результате интерпретации глубины используютсядл
изображения границы на отчетном геоэлектрическом разрезе суказанием
также истинных сопротивлений первого и второго слоя.На
одном рисунке можно показать положение границы по результатам палеточной
и компьютерной интерпретации и истинноеположение
границы по результатам непосредственного определенияглубин
с помощью линейки.
Контрольные
вопросы.
1.
Для каких геологических разрезов применяется метод ВЭЗ, чтоон
позволяет определить?
2.
Каково название установки ВЭЗ и схема подключения электродовк
аппаратуре?
3.
Назовите типы аппаратуры, пригодной для метода ВЭЗ.
4.
Какие принципы лежат в основе интерпретации ВЭЗ?
5.
Какой интервал разносов ВЭЗ потребовался в нашем случае дляобнаружени
листа оргстекла, при какой глубине его залегания? Сучетом
этого результата определите интервал разносов ВЭЗ дляобнаружени
границы раздела на глубине 10 м, 150 м, 400 м.
