Принципы анализа кривых S(H)
Программы обработки данных ЗСБ
Пример S-интерпретации данных ЗСБ
Порядок выполнения работы. Отчетные материалы
Общие замечания. [След. раздел] [В начало]
Зондирование
становлением поля основано на изучении поля переходных процессов, возбуждаемых
в земле при импульсном переключении тока в источнике. При мгновенном выключении
тока в источнике, измеряемое напряжение в приемной установке не мгновенно
спадает до нуля, а исчезает постепенно, изменяясь достаточно сложным образом.
Это связано с тем, что в момент выключения тока в проводящих областях разреза
индуцируются вторичные токи, которые в первый момент времени распределяются
в приповерхностных областях, затем начинают проникать в более глубоколежащие
слои, затухая с удалением от источника. Этот процесс носит название становления
поля в земле, а зависимость измеренного напряжения в приемной установке
от времени, прошедшего с момента переключения тока, - кривой становления
поля. Глубина проникновения нестационарного электромагнитного поля в землю
определяется временем, и это свойство обуславливает возможность проводить
зондирования, изучая зависимость компонент поля становления от времени.
Принципы
интерпретации данных ЗСБ во многом аналогичны принципам интерпретации в
других электроразведочных методах зондирования, таких, например, как ВЭЗ,
ДЭЗ и др. Так же, как и в других геофизических методах, приемы интерпретации
делятся на качественные и количественные. Качественная интерпретация использует
для приближения к решению обратной задачи. Количественная интерпретация
основана на строгом решении обратных задач в рамках различных геоэлектрических
моделей. При этом основной является горизонтально-слоистая модель.
Первым
этапом обработки является расчет кривых кажущегося сопротивления rt(t)
по значениям ЭДС сигнала:
где Q и q - эффективная
площадь генераторной и приемной петель, учитывающая число витков; E(t)
- приведенная ЭДС в приемном контуре 
,
где I0 - амплитуда тока в генераторном контуре.
,
где I0 - амплитуда тока в генераторном контуре.
Кривые
ЗСБ: rt(t) (слева)
и S(H).
Для метода ЗСБ получил широкое распространение способ интерпретации, связанный с определением кажущейся продольной проводимости разреза.
При
рассмотрении процессов становления поля в горизонтально-слоистом разрезе
в ближней зоне импульсного источника было показано, что с течением времени
в переходный процесс оказываются вовлеченными все более и более глубоко
залегающие горизонты. В связи с этим В.А.Сидоров и В.В.Тикшаев в 1969г.
предложили наряду с кажущимся электрическим сопротивлением rt
определять,
так называемую кажущуюся продольную проводимость разреза St
- параметр, который более наглядно, чем rt,
отражает добавление (с ростом времени становления) новых проводящих слоев
в разрезе и позволяет, хотя и приближенно, оценивать параметры этих слоев,
минуя этап формальной одномерной интерпретации.
Кажущейся
продольной проводимостью разреза St называют продольную проводимость
тонкой проводящей плоскости мощности a
и
проводимости s, St=
sa,
погруженной на глубину в непроводящую вмещающую среду. При введении кажущейся
продольной проводимости St реальный разрез заменяется эквивалентной
проводящей плоскостью точно так же, как при введении кажущегося сопротивления
rt
реальный разрез заменяется однородным полупространством, причем с увеличением
времени становления проводящая плоскость погружается, отражая влияние более
глубинных слоев на процесс становления.
Для
расчета St и Ht используются выражения: 
, 
.
, .Кривая
St(Ht) содержит ту же информацию о разрезе, что и
кривая rt(t),
однако, имеет относительно большую наглядность, так как любую часть этой
кривой можно интерпретировать, как продольную проводимость соответствующей
ей пачки слоев разреза. Очевидно, что кривые кажущейся продольной проводимости
для идеального горизонтально-слоистого разреза будут монотонно возрастать,
а наклон каждого участка, аппроксимируемого прямой линией, отражать удельное
сопротивление соответствующего слоя . Прослеживая изменения St
с глубиной, можно расчленить разрез на слои с примерно постоянной проводимостью
s,
и выделить интервалы глубин, соответствующие границам этих слоев. Для повышения
геологической эффективности интерпретации используют корреляцию геоэлектрических
слоев, выделенных по кривым St(Ht) на соседних точках
профиля. Полученные кривые для удобства интерпретации строятся с учетом
рельефа местности и реального положения точек зондирования относительно
друг друга. Корреляция характерных точек на кривых St(Ht)
по профилю позволяет проследить положение геоэлектрических границ. Для
повышения эффективности интерпретации необходимо максимально использовать
всю имеющуюся априорную информацию о разрезе (полученную с помощью других
геофизических методов, по данным бурения и т.д.).
По
графикам кривых суммарной кажущейся продольной проводимости S(H) определяются
параметры геоэлектрического разреза. Для этого на каждом графике S(H)
обозначаются точки перегиба кривой, которые соответствуют
границам слоев. По координатным осям определяется мощность Hi
каждого
слоя и соответствующее ему приращение суммарной продольной проводимости
DSi.
Сопротивление слоя рассчитывается по формуле ri=DHi/DSi.
При определении мощностей слоев необходимо использовать априорную информацию
об известных сопротивлениях слоев. Эта информация помогает определить
hi по DSi.
Если
оцениваются свойства мощного проводящего слоя, то Hi
и DSi определяются
хорошо и ri
может быть определено без привлечения априорной информации.
Если
оцениваются свойства мощного слоя высокого сопротивления, то DSi
определяется плохо, а мощность хорошо. В этом случае оценивают только Hi,
а для ri берем
априорное значение.
Для
маломощного
проводящего пласта хорошо определяется DSi
и плохо Hi; для оценки hi используют априорное ri.
Маломощный
высокоомный слой практически не проявляется на кривой ЗСБ.
По
результатам интерпретации строится геоэлектрический разрез.
В
рамках практикума используются программы EDTSTAT и SH2SURF (обе под
DOS).
Программа
EDTSTAT выполняет обработку данных ЗСБ по отдельным зондированиям. Результат
каждого зондирования содержится в отдельном файле (#al.e_t, где # - номер
зондирования). Файл содержит информацию о параметрах зондирования (пикет,
профиль, высота, параметры установки), значения времени (с) и соответствующие
им значения измеренного напряжения, нормированные на величину тока в генераторной
установке (В/А). Настройки программы содержатся в файле config.edt.
После
задания пользователем файла для обработки, программа переходит к режиму
редактирования. Рекомендуется использовать пакетную обработку (пункт PACKET
основного меню). Пакетная обработка включает сглаживающую интерполяцию
кубическим сплайном, расчет S-трансформации и ее визуализацию. Переход
к следующей точке - FILE, выход - Esc. Результаты расчета S-трансформации
автоматически записываются в файлы #al.s_h, где # - номер зондирования.
Программа
SH2SURF готовит результаты обработки в EDTSTAT к визуализации в программах
Golden Software Grapher и Surfer. После запуска программа запрашивает:
число зондирований, последовательно номера зондирований, имя выходного
файла <имя>.
По завершении работы программы в файле <имя>.dat содержатся данные для построения разреза S(H) в программе Surfer. В файлах piquet.dat и heights.bln содержатся координаты по профилю и высоты для отметок пикетов и построения линии рельефа на разрезе S(H). В файлах #al.dat содержатся данные для построения кривых S(H) в программе Grapher.
Пример S-интерпретации данных ЗСБ [След. раздел] [Предыд. раздел] [В начало]
По
данным бурения геологический разрез в районе работ представлен следующими
породами (сверху вниз по разрезу): супеси удельным сопротивлением 50 Омћм;
глины удельным сопротивлением - 10 Омћм; песчаники удельным сопротивлением
150 Омћм; глины удельным сопротивлением 5 Омћм; известняки удельным сопротивлением
500 Омћм. В 5 точках с шагом 200 м. выполнены измерения ЗСБ.
Форма кривых с учетом априорной информации об удельном сопротивлении пород позволяет утверждать, что для первого и третьего слоев уверенно определяются мощности (мощные непроводящие слои), для второго - проводимость (маломощный проводящий слой), для четвертого - и мощность, и проводимость (мощный проводящий слой).
Параметры слоев на каждом пикете приведены в таблице:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПК0
|
|||||||
|
1
|
0.653
|
46.8
|
0.653
|
46.8
|
46.8
|
208
|
50.0
|
|
2
|
1.986
|
19.2
|
1.332
|
13.3
|
60.2
|
161.2
|
14.4
|
|
3
|
2.477
|
30.9
|
0.491
|
30.9
|
91.1
|
147.8
|
150.0
|
|
4
|
7.011
|
64.9
|
4.534
|
64.9
|
156.0
|
116.9
|
14.3
|
|
5
|
52.0
|
500
|
|||||
|
ПК 200
|
|||||||
|
1
|
0.522
|
38.9
|
0.522
|
38.9
|
38.9
|
198
|
50.0
|
|
2
|
1.945
|
14.0
|
1.424
|
14.2
|
53.1
|
159.1
|
9.9
|
|
3
|
2.746
|
46.7
|
0.800
|
46.7
|
99.8
|
144.9
|
150.0
|
|
4
|
7.340
|
71.6
|
4.595
|
71.6
|
171.4
|
98.2
|
15.6
|
|
5
|
26.6
|
500
|
|||||
|
ПК 400
|
|||||||
|
1
|
0.309
|
22.0
|
0.309
|
22.0
|
22.0
|
168
|
50.0
|
|
2
|
1.714
|
14.2
|
1.405
|
14.0
|
36.0
|
146.0
|
10.1
|
|
3
|
2.312
|
41.6
|
0.598
|
41.6
|
77.6
|
132.0
|
150.0
|
|
4
|
6.962
|
64.2
|
4.650
|
64.2
|
141.7
|
90.4
|
13.8
|
|
5
|
26.3
|
500
|
|||||
|
ПК 600
|
|||||||
|
1
|
0.441
|
32.4
|
0.441
|
32.4
|
32.4
|
178
|
50.0
|
|
2
|
1.998
|
15.9
|
1.557
|
15.6
|
48.0
|
145.6
|
10.2
|
|
3
|
2.708
|
68.1
|
0.710
|
68.1
|
116.1
|
130.0
|
150.0
|
|
4
|
6.957
|
79.1
|
4.249
|
79.1
|
195.3
|
61.9
|
18.6
|
|
5
|
-17.3
|
500
|
|||||
|
ПК 800
|
|||||||
|
1
|
0.355
|
22.4
|
0.355
|
22.4
|
22.4
|
168
|
50.0
|
|
2
|
1.841
|
16.7
|
1.486
|
14.9
|
37.2
|
145.6
|
11.2
|
|
3
|
2.596
|
75.7
|
0.756
|
75.7
|
112.9
|
130.8
|
150.0
|
|
4
|
6.846
|
69.8
|
4.249
|
69.8
|
182.8
|
55.1
|
16.4
|
|
5
|
-14.8
|
500
|
Геоэлектрический разрез на рисунке:
в основании сложен известняками удельным сопротивлением 500 Омћм. Кровля слоя известняков опускается от абсолютной отметки 50 м на ПК0 до отметок -15 - -17 м на ПК600-800.
На известняках залегает слой глин удельным сопротивлением (по ЗСБ) 15-18 Омћм. Мощность слоя выдержана по профилю на значениях 65-70 м. Кровля опускается от отметки 116 м на ПК0 до отметки 55 м на ПК800.
Выше по разрезу залегает слой песчаников удельным сопротивлением 150 Омћм. Мощность слоя возрастает от 30 м на ПК0 до 70-75 м на ПК600-800 за счет погружения подошвы слоя. Кровля слоя субгоризонтальна, следуя на отметках 145-130 м.
На песчаниках залегает слой глин удельным сопротивлением (по ЗСБ) около 10 Омћм. Мощность слоя - около 15 м, выдержана по всему профилю.
С поверхности разрез перекрыт слоем супесей удельным сопротивлением 50 Омћм, мощностью 25-45 м. Изменение мощности слоя обусловлено рельефом дневной поверхности.
Разрез S(H) представленный на рисунке:
показывает, что основное
нарастание суммарной продольной проводимости с глубиной происходит за счет
слоя глин, перекрывающего основание разреза. Ступенеобразное изменение
структурного плана изолиний S между ПК400 и ПК600 позволяет предположить
наличие резкого погружения слоя глин между этими пикетами.
1.
Файлы EDTSTAT.exe, SH2SURF.exe, CONFIG.edt, и файлы данных *.e_t соответствующего
варианта скопировать в свой каталог.
2. В программе EDTSTAT последовательно выполнить пакетную обработку всех файлов данных.
3. В программе SH2SURF подготовить входные файлы для построения кривых и разреза S(H), построить кривые и разрезы.
4.По зависимостям S(H) оценить параметры слоев разреза, построить геоэлектрический разрез.
Отчетный материал
Кривые и разрез S(H).
Геоэлектрический разрез.
Таблица результатов интерпретации.
Пояснительная записка.
Примеры оформления отчетных
материалов приведены в разделе 'Пример S-интерпретации
данных ЗСБ'.