RU2574861C2 - Method of measuring and processing transient processes with grounded line during pulse field excitation with electric dipole to construct geoelectric sections and apparatus for carrying out said method using hardware-software electrical logging system (apek "mars") - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: method employs a dipole which transmits heteropolar rectangular pulses; measuring is carried out using one or more receiving apparatus simultaneously, using synchronisation based on a satellite positioning system. The method includes measuring electromagnetic field transient processes on time with the frequency of not less than 100 kHz and a dynamic range of not less than 24 bits, and then recording in a corresponding array of primary data; processing the array of primary data using robust regression analysis, using the following sequence of actions: suppressing the trend in the source data from the source, arising under the effect of telluric currents and polarisation of electrodes; precision removal of surges (peaks) in the record arising under the effect of thunderstorm activity; filtering using a low-pass robust filtering method in a two-dimensional sliding window based on time delays in the entire time range and calculating transient build-up curves with a logarithmic time increment on multiple tens of time delays to obtain transient process curves; to enable clear display of the field material and identification of search objects, minimising the effect of the geometrical position of the source-receiver on the values of transient processes at each time delay by calculating the values of transient processes using a robust regression analysis procedure using calculated transient process curves from the background section for the same geometry of the receiving apparatus with the same source-receiver arrangement and empirical relationships of receiver potential differences.

EFFECT: more accurate prediction of the presence of an anomaly generating object.

10 cl, 14 dwg

Description

Областью применения группы изобретений является применение устройства и способа в составе комплекса геофизических методов исследований при поисках и разведке месторождений углеводородов, редких и благородных металлов, алмазов, при проведении инженерных изысканий и решении задач экологического мониторинга с помощью цифровой аппаратуры.The scope of the group of inventions is the use of a device and method as part of a complex of geophysical research methods in the search and exploration of deposits of hydrocarbons, rare and precious metals, diamonds, when conducting engineering surveys and solving environmental monitoring problems using digital equipment.

Назначением устройства является расширение универсального инструментария исследований в виде аппаратно-программного электроразведочного комплекса «МАРС», в частности, для измерения и обработки переходных процессов в геологической среде с размещенной в ней заземленной линией при импульсном возбуждении поля электрическим диполем и построения геоэлектрических разрезов как методом срединного градиента, так и методом электромагнитных зондирований и вызванной поляризации (ЭМЗВП).The purpose of the device is to expand the universal research tools in the form of a hardware-software electrical exploration complex “MARS”, in particular, for measuring and processing transients in a geological environment with a grounded line placed in it with pulsed field excitation by an electric dipole and constructing geoelectric sections as a mid-gradient method , and by the method of electromagnetic sounding and induced polarization (EMWR).

Целью предложенной группы изобретений является построение геоэлектрических разрезов и геоэлектрических разрезов и/или моделей по измерениям переходных процессов заземленной линией при импульсном возбуждении поля электрическим диполем с использованием универсальных методов и устройств.The aim of the proposed group of inventions is the construction of geoelectric sections and geoelectric sections and / or models for measuring transients with a grounded line during pulsed field excitation by an electric dipole using universal methods and devices.

Изобретательской задачей предложенного изобретения является наиболее точное прогнозирование наличия аномалеобразующего объекта поиска методами импульсной электроразведки с использованием заземленной приемной линии от поля электрического диполя, поэтому способ основан на комплексном анализе распределения удельного электрического сопротивления и параметров его частотной дисперсии, описывающих эффект вызванной поляризации. Одной из задач является реализация идеи метода электромагнитного зондирования и вызванной поляризации (ЭМЗВП), которая заключается в максимально полном использовании информации по замерам характеристик переходных процессов, возбуждаемых прямоугольными разнополярными импульсами, которые применяются в традиционных методах постоянного тока и методах вызванной поляризации (ВП).The inventive objective of the proposed invention is the most accurate prediction of the presence of an anomalous object of search by pulsed electrical exploration using a grounded receiving line from the electric dipole field, so the method is based on a comprehensive analysis of the distribution of electrical resistivity and its frequency dispersion parameters describing the effect of induced polarization. One of the tasks is the implementation of the idea of the method of electromagnetic sounding and induced polarization (EMWL), which consists in the most complete use of information on measuring the characteristics of transients excited by rectangular bipolar pulses, which are used in traditional direct current methods and induced polarization (VP) methods.

В предложенном устройстве также обеспечена возможность применения гибридной измерительной установки, сочетающей установки срединного градиента и точечного зондирования.The proposed device also provides the possibility of using a hybrid measuring installation, combining the installation of a mid-gradient and point sensing.

Известно изобретение «Устройство для регистрации формы однократных быстропротекающих процессов», патент RU №2400762, опубл. 27.09.2010, МПК G01R 19/00, включающее буферный усилитель, операционный усилитель, АЦП, блок управления, оперативное запоминающее устройство, интерфейс связи, устройства для регистрации формы однократных быстропротекающих процессов. Изобретение позволяет ввести дополнительно два параллельных канала, каждый из которых состоит из операционного усилителя и аналого-цифрового преобразователя, а также достичь увеличения быстродействия всего устройства за счет так называемого "цифрового переключения" пределов, исключив также динамическую погрешность измерения, свойственную способу "аналогового переключения". Однако данное устройство может использоваться только в ядерной физике при исследовании физических параметров импульсных ядерных реакторов. Устройство по данному изобретению не обладает параметрами полевой геофизической аппаратуры (пылевлагозащищенность, широкий рабочий температурный диапазон, небольшая масса и небольшое энергопотребление и т.д.) и под быстропротекающими процессами в нем понимается весьма быстрые процессы, на порядок быстрее процессов в геологической среде. В данном устройстве по отношению к предложенному имеются различия в том, что в нем есть фазовая задержка в 3-х каналах, в предложенном изобретении такая задержка отсутствует, и измерения по этим каналам осуществляются для одних и тех же процессов, а в предложенном устройстве каналы соединены с различными электродами в разном сочетании.The invention is known "Device for recording the form of a single fast-moving processes", patent RU No. 2400762, publ. 09/27/2010, IPC G01R 19/00, including a buffer amplifier, an operational amplifier, an ADC, a control unit, random access memory, a communication interface, and devices for registering the form of single fast-running processes. The invention allows the introduction of two additional parallel channels, each of which consists of an operational amplifier and an analog-to-digital converter, as well as to increase the speed of the entire device due to the so-called "digital switching" of the limits, eliminating the dynamic measurement error inherent in the method of "analog switching" . However, this device can only be used in nuclear physics in the study of the physical parameters of pulsed nuclear reactors. The device according to this invention does not have the parameters of field geophysical equipment (dust and water tightness, wide operating temperature range, low weight and low power consumption, etc.), and fast processes in it are understood to mean very fast processes, an order of magnitude faster than processes in a geological environment. In this device with respect to the proposed one, there are differences in that there is a phase delay in 3 channels, in the proposed invention there is no such delay, and measurements on these channels are carried out for the same processes, and in the proposed device the channels are connected with different electrodes in different combinations.

Известно изобретение «Электроразведочная станция», патент RU №3329, опубл. 16.12.1996, МПК G01V 3/08, включающая измерительные каналы, блок управления и обработки, блок синхронизации, аналого-цифровой преобразователь, блок управления измерительными каналами. В станции используют активные импульсные источники сигналов, однако в ней отсутствует гибкость измерительной станции, она не обеспечивает произвольного положения питающих и приемных линий, не обеспечивает в режиме реального времени оперативной обработки сигналов. Кроме того, отсутствует GPS синхронизация, а источник и приемник связаны в одном корпусе и присоединены к одной косе, поэтому используется внутренняя синхронизация. В предложенном устройстве приемники с источником разнесены и, кроме того, преодолены вышеуказанные недостатки системы.The invention is known "Electrical exploration station", patent RU No. 3329, publ. 12.16.1996, IPC G01V 3/08, including measuring channels, control and processing unit, synchronization unit, analog-to-digital converter, control unit for measuring channels. The station uses active pulsed signal sources, but it does not have the flexibility of a measuring station, it does not provide an arbitrary position of the supply and reception lines, it does not provide real-time operational processing of signals. In addition, there is no GPS synchronization, and the source and receiver are connected in one housing and connected to the same braid, so internal synchronization is used. In the proposed device, the receivers with the source are spaced and, in addition, the above disadvantages of the system are overcome.

Известно изобретение «Генераторно-измерительный комплекс», патент RU №57020, опубл. 27.09.2006, МПК G01V 3/12, включающий задающий генератор, который состоит из системы управления, регулирования, защиты и автоматики и снабжен согласующим устройством, на соединительных линиях установлены датчики тока (ДТ) и датчики напряжения (ДН), соединенные с системой управления, регулирования, защиты и автоматики, и согласующее устройство подключено через параллельно включенный ограничитель грозовых перенапряжений. Генератор обеспечивает преобразование частоты и имеет звено постоянного тока, а также повышение мощности и надежности работы генераторно-измерительного комплекса в условиях наведенных помех. Однако в нем генерируются синусоидальные сигналы, а не прямоугольные, как в предложенном устройстве. Следовательно, измерительный комплекс принципиально отличается, в нем измерения проводятся в частотной области, а не во временной, как в предложенном устройстве.The invention is known "Generator-measuring complex", patent RU No. 57020, publ. 09/27/2006, IPC G01V 3/12, including a master oscillator, which consists of a control, regulation, protection and automation system and is equipped with a matching device, current sensors (DT) and voltage sensors (DN) connected to the control system are installed on the connecting lines , regulation, protection and automation, and the matching device is connected through a parallel-connected lightning surge suppressor. The generator provides frequency conversion and has a DC link, as well as increasing the power and reliability of the generator-measuring complex in the conditions of induced interference. However, sinusoidal signals are generated in it, and not rectangular, as in the proposed device. Therefore, the measuring complex is fundamentally different, in it the measurements are carried out in the frequency domain, and not in the time, as in the proposed device.

Известно изобретение «Геофизическая электроимпульсная система», патент RU №80023, опубл. 20.01.2009, МПК G01V 3/12, включающая источник энергии с преобразователем, коммутатор, систему управления, диполь. Система позволяет изучить пространственно временное распределение напряженно-деформационного поля в сейсмоопасных зонах, а также увеличить площадь зондирования и обеспечить с высокой точностью крупномасштабное изучение глубинного строения земной коры и верхней мантии на обширной территории во всем спектре глубин. Однако эта система является стационарной с мощным генераторным диполем, не является универсальной и не обеспечивает синхронизацию и одновременную регистрацию и обработку сигналов в реальном времени. Предложенное устройство обеспечивает измерения, в том числе и с использованием предложенного диполя, но не ограничивается этим, поскольку данная система является частным случаем. Предложенная система не позволяет использовать произвольное положение питающих и приемных линий, а также использовать разного типа измерительные установки с несколькими регистраторами.The invention is known "Geophysical electrical impulse system", patent RU No. 80023, publ. 01/20/2009, IPC G01V 3/12, including a power source with a converter, switch, control system, dipole. The system makes it possible to study the spatiotemporal distribution of the stress-strain field in seismically dangerous zones, as well as to increase the sounding area and provide high-precision large-scale study of the deep structure of the earth's crust and upper mantle over a vast territory in the entire spectrum of depths. However, this system is stationary with a powerful generator dipole, is not universal and does not provide synchronization and simultaneous registration and processing of signals in real time. The proposed device provides measurements, including using the proposed dipole, but is not limited to this, since this system is a special case. The proposed system does not allow the use of arbitrary position of the supply and reception lines, as well as the use of different types of measuring units with several recorders.

Известно изобретение «Устройство для геоэлектроразведки», патент RU №113025, опубл. 27.01.2012, МПК G01V 3/00, включающее питающую линию, которая подключена к соответствующему генератору импульсного тока, средства для измерения, включающие, по меньшей мере, один подключенный к измерителю приемный датчик, входы управления генераторов тока, которые соединены с соответствующими блоками управления, выполненными с возможностью синхронизации импульсов тока в питающих линиях, осуществляемой преимущественно от приемника GPS. Однако в этом устройстве измерения проводятся на одной линии с питающей линией, в то время как в предложенном устройстве измерения могут проводиться на нескольких линиях или в срединном градиенте просто сбоку. Кроме того, питающая линия в предложенном устройстве заземлена только в 2-х электродах - AB и отсутствует протекание одинаковых по величине и разных по полярности импульсных токов. Устройство не обеспечивает использования произвольного положения питающих и приемных линий, а также использования разного типа измерительных установок с несколькими регистраторами.The invention is known "Device for geoelectrical exploration", patent RU No. 113025, publ. 01/27/2012, IPC G01V 3/00, including a supply line that is connected to the corresponding pulse current generator, measuring means, including at least one receiving sensor connected to the meter, control inputs of current generators that are connected to the corresponding control units made with the possibility of synchronization of current pulses in the supply lines, carried out mainly from the GPS receiver. However, in this device, measurements are carried out on the same line with the supply line, while in the proposed device, measurements can be carried out on several lines or in the mid-gradient just from the side. In addition, the supply line in the proposed device is grounded only in 2 electrodes - AB and there is no flow of identical in magnitude and different in polarity of the pulse currents. The device does not provide the use of an arbitrary position of the supply and reception lines, as well as the use of different types of measuring systems with several recorders.

Известно изобретение «Устройство для измерения максимального значения импульсного аналогового сигнала », патент RU №2063048, опубл. 27.06.1996, МПК G01R 19/04, включающее аналого-цифровой преобразователь, блок индикации, запоминающие блоки и позволяющее повысить быстродействие устройства. Однако в предложенном устройстве происходит непрерывная регистрация сигнала с относительно высокой частотой дискретизации - не менее 100 кГц во время переходного процесса, а в данном устройстве осуществляется только выборочная фиксация выбросов. Вследствие этого она не может являться универсальной, не позволяет осуществлять измерения как установкой срединного градиента - с несколькими регистраторами, так и установками для дипольного электропрофилирования в различных модификациях, в том числе и методом ДНМЭ, а также не позволяет выделить на основе этих измерений дополнительные характеристики.The invention is known "Device for measuring the maximum value of a pulsed analog signal", patent RU No. 2063048, publ. 06/27/1996, IPC G01R 19/04, including an analog-to-digital converter, an indicating unit, storage units and allowing to increase the speed of the device. However, in the proposed device, the signal is continuously recorded with a relatively high sampling frequency of at least 100 kHz during the transient process, and in this device only selective emission recording is performed. As a result of this, it cannot be universal, it does not allow measurements to be made using a mid-gradient setup — with several recorders, or installations for dipole electroprofiling in various modifications, including the DNME method, and also does not allow one to distinguish additional characteristics based on these measurements.

Известно изобретение «Устройство для геоэлектроразведки», патент RU №2148839, опубл. 10.05.2000, МПК G01V 3/08, включающее генератор прямоугольных импульсов тока, через датчик тока соединенный с электродами-заземлителями, а также измеритель, ЭВМ, спутниковый приемник. Изобретение позволяет расширить арсенал более совершенных производительных и рентабельных автоматизированных технических средств для геоэлектроразведки, однако не является универсальным, не обеспечивает использования произвольного положения питающих и приемных линий, а также использования разного типа измерительных установок с несколькими регистраторами. Кроме того, измерения проводятся в движении, что не является изобретательской задачей предложенного устройства, поскольку в нем измерения производятся в статике. И, помимо эффектов ВП, в предложенном устройстве измеряют раннюю стадию переходного процесса, в которой преобладает влияние индукционных процессов, что не позволяет сделать устройство по данному изобретению. За счет измерения ранней стадии переходного процесса, обеспечиваются глубинность и разрешающая способность метода. В устройстве по данному изобретению не используются неполяризующиеся электроды.The invention is known "Device for geoelectrical exploration", patent RU No. 2148839, publ. 05/10/2000, IPC G01V 3/08, including a rectangular current pulse generator through a current sensor connected to ground electrodes, as well as a meter, a computer, and a satellite receiver. The invention allows to expand the arsenal of more advanced productive and cost-effective automated technical means for geoelectrical exploration, but it is not universal, it does not provide for the use of arbitrary position of supply and reception lines, as well as for the use of different types of measuring systems with several recorders. In addition, the measurements are carried out in motion, which is not an inventive task of the proposed device, since in it the measurements are made in statics. And, in addition to the effects of VP, the proposed device measures the early stage of the transition process, in which the influence of induction processes predominates, which does not allow to make the device according to this invention. By measuring the early stage of the transition process, the depth and resolution of the method are ensured. The device of this invention does not use non-polarizable electrodes.

Наиболее близким техническим решением является устройство, которое используется в изобретении «Способ геоэлектроразведки», заявка RU №2002106846, опубл. 27.11.2003, МПК G01V 3/06, в этом устройстве в каждой отдельной геометрической точке возбуждают электромагнитное поле, измеряют на базе между двумя крайними измерительными заземлениями мгновенное значение осевой разности электрических потенциалов, четыре независимые от силы тока дипольного источника нормированные электрические параметры. Однако отличие состоит в том, что в предложенном устройстве и способе запись может идти в двух режимах: через некоторый интервал во время токового импульса и вся пауза или вся последовательность разнополярных импульсов (может быть и без паузы), а затем, с учетом привязки по сигналу точного времени от спутниковой позиционной системы, после обработки методами робастной статистики рассчитываются переходные процессы как на включение токового импульса, так и на выключение токового импульса (в случае с паузой). В заявке же обязательно измерять вторую осевую разность потенциалов. Это не позволяет использовать множество измерительных каналов. В предложенном же устройстве и способе универсальность обеспечивается за счет того, что в случае срединного градиента в разных позициях на профилях в пределах генераторного диполя AB одновременно можно проводить измерения первых разностей потенциалов AU (MN) столькими измерительными каналами, сколько позволит аппаратура, что и осуществляется в предложенном устройстве. Например, в перспективе можно использовать 48-канальную станцию для этих измерений. В предложенном же способе такая возможность отсутствует. Кроме того, он не обеспечивает применения универсальной измерительной установки, которая позволяет осуществлять измерения как установкой срединного градиента - с несколькими регистраторами, так и установками для дипольного электропрофилирования в различных модификациях, в том числе и методом ДНМЭ, а также не обеспечивает произвольного положения питающих и приемных линий.The closest technical solution is the device that is used in the invention "Method of geoelectrical exploration", application RU No. 2002106846, publ. November 27, 2003, IPC G01V 3/06, in this device an electromagnetic field is excited at each separate geometric point, the instantaneous value of the axial difference of electric potentials is measured on the basis between the two extreme measuring grounds, four normalized electrical parameters are independent of the current strength of the dipole source. However, the difference lies in the fact that in the proposed device and method, the recording can go in two modes: after a certain interval during the current pulse and the whole pause or the whole sequence of unipolar pulses (maybe without a pause), and then, taking into account the signal binding the exact time from the satellite positioning system, after processing by the methods of robust statistics, transients are calculated both on turning on the current pulse and turning off the current pulse (in the case of a pause). In the application, it is necessary to measure the second axial potential difference. This does not allow the use of many measuring channels. In the proposed device and method, the universality is ensured due to the fact that in the case of a median gradient in different positions on the profiles within the generator dipole AB, it is possible to simultaneously measure the first potential differences AU (MN) with as many measuring channels as the equipment allows, which is done in the proposed device. For example, in the future, you can use a 48-channel station for these measurements. In the proposed method, such a possibility is absent. In addition, it does not provide the use of a universal measuring setup, which allows measurements to be made using a mid-gradient setup - with several recorders, and installations for dipole electroprofiling in various modifications, including the DNME method, and also does not provide arbitrary position of supply and receiving lines.

В настоящее время требуется разработка устройства, которая позволит применить методику измерения, отличающуюся простотой и надежностью, свойственной методам постоянного тока. Однако известные методы постоянного тока имеют существенные ограничения, например, по синхронизации, т.к. при измерениях сигнала переходного процесса на ранних стадиях требуется высокая точность синхронизации между генератором тока и измерителями электрической и магнитной составляющих поля. В импульсных методах электроразведки, как правило, измеряются значения ЭДС в приемном контуре в зависимости от времени относительно момента начала (окончания) импульса тока в генераторном контуре, а также ток в генераторном контуре с целью нормирования результатов измерений. По результатам этих измерений оценивают кажущееся удельное сопротивление и параметры вызванной поляризации горных пород. Способ импульсной электроразведки - метод переходных процессов (метод становления поля и становления поля в ближней зоне). Он обладает более высокой разрешающей способностью по сравнению с методами, использующими гармонические поля на фиксированных частотах. Это связано с тем, что при импульсном возбуждении электромагнитное поле содержит множество частотных составляющих. Поэтому оно в более высокой степени зависит от изменения размеров и электрических свойств геологических образований. С другой стороны, повышение разрешающей способности связано также и с тем, что переходный процесс, как правило, измеряется в паузах между импульсами, т.е. в отсутствии интенсивного первичного возбуждающего поля, что снижает влияние собственных помех, создаваемых генератором. Однако искажается форма импульса тока в процессе его становления и возникают большие перенапряжения в нагрузке при выключении тока. Недостатком используемого устройства является относительно большая длительность измерений, связанная с регистрацией только одного значения сигнала за одну его реализацию. Попытки использовать для повышения отношения сигнал/шум увеличение числа накоплений выборки сигнала или интенсивности импульсов тока приводили к значительному увеличению времени измерения либо к необходимости многократного увеличения мощности и габаритов генератора импульсов электромагнитного поля. Проблема увеличения помехоустойчивости в этом устройстве решается путем компромисса между длительностью выборки, в которой интегрируется напряжение сигнала, и искажениями, которые вносит увеличение этой длительности. Чем больше длительность выборки, тем выше помехоустойчивость и тем хуже точность воспроизведения сигнала. Большинство современных измерительных систем метода переходных процессов используют общее свойство становления электромагнитного поля, заключающееся в том, что переходный процесс на ранних стадиях его регистрации меняется быстро и с течением времени скорость спада сигнала монотонно уменьшается. При этом длительность выборки выбирают самой короткой на ранних стадиях переходного процесса и последовательно увеличивают ее на более поздних стадиях этого процесса. А следовательно, если пауза стремится к нулю, то достигается наибольшая помехоустойчивость при условии, что измерительная установка позволяет сделать необходимое число замеров.At present, the development of a device is required that will allow the application of a measurement technique characterized by the simplicity and reliability inherent in direct current methods. However, the known direct current methods have significant limitations, for example, in synchronization, since when measuring the transient signal in the early stages, a high accuracy of synchronization between the current generator and the meters of the electric and magnetic components of the field is required. In pulsed electrical exploration methods, as a rule, the EMF values in the receiving circuit are measured depending on the time relative to the start (end) of the current pulse in the generator circuit, as well as the current in the generator circuit in order to normalize the measurement results. Based on the results of these measurements, the apparent resistivity and parameters of the induced polarization of the rocks are evaluated. The method of pulsed electrical exploration is a transient method (the method of field formation and field formation in the near zone). It has a higher resolution than methods using harmonic fields at fixed frequencies. This is due to the fact that during pulsed excitation, the electromagnetic field contains many frequency components. Therefore, it is highly dependent on changes in the size and electrical properties of geological formations. On the other hand, an increase in resolution is also associated with the fact that the transient, as a rule, is measured in the pauses between pulses, i.e. in the absence of an intense primary exciting field, which reduces the effect of intrinsic noise generated by the generator. However, the shape of the current pulse is distorted during its formation and large overvoltages occur in the load when the current is turned off. The disadvantage of the device used is the relatively long measurement duration associated with the registration of only one signal value for one of its implementation. Attempts to use an increase in the signal-to-noise ratio to increase the number of accumulations of the signal sample or the intensity of current pulses led to a significant increase in the measurement time or to the need for a multiple increase in the power and dimensions of the electromagnetic field pulse generator. The problem of increasing noise immunity in this device is solved by a compromise between the sample duration, in which the signal voltage is integrated, and the distortions that increase this duration. The longer the sampling time, the higher the noise immunity and the worse the accuracy of the signal reproduction. Most modern measuring systems of the transient method use the general property of the formation of an electromagnetic field, which consists in the fact that the transient in the early stages of its registration changes rapidly and over time the signal decay rate decreases monotonically. In this case, the sampling duration is chosen as the shortest in the early stages of the transition process, and it is consistently increased at the later stages of this process. Therefore, if the pause tends to zero, then the highest noise immunity is achieved, provided that the measuring installation allows you to make the required number of measurements.

Существует необходимость в обеспечении возможности применения гибридной измерительной установки, сочетающей установки срединного градиента и точечного зондирования. Так, требуется установка, в которой система регистрации и обработки строится таким образом, чтобы учитывать воздействие и индукционных процессов, и процессов ВП, регистрируя достаточное количество информации для проведения инверсии в рамках одномерной или многомерной модели с учетом частотной дисперсии электропроводности. Кроме того, требуется обеспечить универсальность установки, которая позволит с целью качественного измерения и обработки показателей, полученных на полевом материале, снять зависимость полученных функций измеренных показателей от положения измерительной линии и питающей линии (питающего диполя).There is a need to make it possible to use a hybrid measurement setup combining mid-gradient and spot sensing setups. So, an installation is required in which the registration and processing system is constructed in such a way as to take into account the effects of both induction processes and VP processes, registering a sufficient amount of information for inversion in the framework of a one-dimensional or multidimensional model taking into account the frequency dispersion of electrical conductivity. In addition, it is required to ensure the universality of the installation, which will allow, for the purpose of qualitative measurement and processing of indicators obtained on field material, to remove the dependence of the obtained functions of the measured indicators on the position of the measuring line and the supply line (supply dipole).

Предложенное устройство для осуществления построения геоэлектрической модели с помощью аппаратно-программного электроразведочного комплекса (АПЭК "МАРС") позволяет достичь следующего технического результата:The proposed device for constructing a geoelectric model using a hardware-software electrical exploration complex (APEC "MARS") allows to achieve the following technical result:

- возможность произвольного положения питающих и приемных линий измерительной установки;- the possibility of arbitrary position of the supply and reception lines of the measuring installation;

- осуществление измерения измерительной установкой так, как это обеспечивают установки срединного градиента - с несколькими регистраторами, и/или установки для дипольного электропрофилирования в различных модификациях, в том числе и методом ДНМЭ.- carrying out the measurement with a measuring setup in the way that mid-gradient setups — with several recorders, and / or installations for dipole electric profiling in various modifications, including the DNME method — provide it.

Кроме того, предложенное устройство обеспечивает наиболее простой способ измерения с использованием традиционных методов постоянного тока и вызванной поляризации, а также высокую универсальность и технологичность способа измерения.In addition, the proposed device provides the simplest measurement method using traditional methods of direct current and induced polarization, as well as high versatility and adaptability of the measurement method.

Заявленный технический результат получают за счет того, что устройство для осуществления построения геоэлектрической модели с помощью аппаратно-программного электроразведочного комплекса АПЭК «МАРС» включает измерительную установку, в которой размещены: дипольный электрический источник (А-В) (обычно просто обозначают дипольный источник АВ в виде генераторной линии, расположенной, как правило, по оси заданного профиля и заземленной в точках А и В для возбуждения электромагнитного поля в толще исследуемой среды), при пропускании через нее (среду) периодической последовательности прямоугольных импульсов тока с паузами после каждого из них (импульсов) или без пауз, и приемные электроды (M1-Min) (от 1-го и до более 4-х); и от N1 до Nin) (тут каждому электроду М соответствует электрод N, то im=in), объединенные в одну или несколько приемных линий, расположенные (приемные электроды) эквидистантно к заданному профилю в пределах дипольного электрического источника (А-В) или за его пределами при заданной базе и на заданном расстоянии от дипольного электрического источника (А-В), с помощью которых в каждый период последовательности прямоугольных импульсов измеряют первую и, при необходимости, в зависимости от выбранной схемы измерения, вторую осевые разности электрических потенциалов, по которым из значений всех измеренных разностей электрических потенциалов переходных процессов, возникающих в среде на включение и выключение токового импульса в дипольном источнике (А-В) рассчитывают параметры этих переходных процессов, независимые от силы тока дипольного источника АВ за счет нормировки амплитуды переходного процесса и значения его производной на поле в момент пропускания, а также кажущегося удельного электрического сопротивления, рассчитанного по известной формуле: коэффициент установки (безразмерный), умноженный на разность потенциалов (в вольтах) момента пропускания тока и деленную на амплитуду токового импульса (в амперах); генератора разнополярных импульсов тока, формирующего заданную последовательность разнополярных импульсов тока, и одного регистратора или нескольких регистраторов разности потенциалов.The claimed technical result is obtained due to the fact that the device for implementing the construction of a geoelectric model using the hardware-software electrical exploration complex APEC "MARS" includes a measuring installation, which houses: a dipole electric source (A-B) (usually simply designate a dipole source AB in as a generator line, located, as a rule, along the axis of a given profile and grounded at points A and B to excite an electromagnetic field in the thickness of the medium under study), when passing through it (Wednesday) of the periodic sequence of rectangular pulses of current with a pause after each (pulse) or without pauses, and the receiver electrodes (M1-Min) (from 1 up to and more than 4); and from N1 to Nin) (here, to each electrode M there corresponds an electrode N, then im = in), combined into one or more receiving lines, located (receiving electrodes) is equidistant to a given profile within a dipole electric source (AB) or its limits at a given base and at a given distance from a dipole electric source (A-B), with which, in each period, a sequence of rectangular pulses measure the first and, if necessary, depending on the selected measurement scheme, the second axial difference potentials from which the parameters of these transients, independent of the current strength of the dipole source AB due to normalization of the transition amplitude, are calculated from the values of all the measured differences in the electric potentials of the transient processes that occur in the medium to turn the current pulse on and off in the dipole source (A-B) the process and its derivative on the field at the moment of transmission, as well as the apparent electrical resistivity calculated according to the well-known formula: installation coefficient ( The black) multiplied by the difference in potential (in volts) and the moment of passing current divided by the amplitude of the current pulse (in amps); a generator of bipolar current pulses, forming a given sequence of bipolar current pulses, and one recorder or several registrars of potential difference.

Устройство отличается тем, что в измерительной установке имеются приемные электроды в различных сочетаниях Min и Nin и по меньшей мере один дипольный электрический источник (А-В). При этом может быть несколько источников, но они работают последовательно, т.е. сначала запись производится от одного источника для заданного положения приемных линий, потом для другого положении источника. Они объединены в приемные и питающие линии, соответственно, с произвольно заданным положением питающих и приемных линий измерительной установки для формирования требуемой геометрии измерительной установки, устройство дополнительно снабжено одним или несколькими спутниковыми синхронизаторами, подключенными к спутниковой системе позиционирования (например, GPC или Глонасс) и обеспечивающими синхронизацию измерительной установки и регистраторов, а также устройство дополнительно снабжено программно-аппаратным электроразведочным комплексом (АПЭК), в котором по меньшей мере один регистратор разности потенциалов снабжен двумя приемными каналами, управляемый через USB или WiFi, программой и файловой базой данных, и АПЭК включает (убрано:) по меньшей мере один АЦП, снабженный: блоком планирования с вшитой специальной программой планирования полевых работ, осуществляющей управление регистраторами; блоком сбора полевых данных с вшитой специальной программой для хранения необработанных файлов данных с измерительных линий и служебной информацией; блоком с файловой базой данных; блоком обработки с вшитой программой обработки полевого материала для повышения уровня сигнал/шум путем применения современных методов обработки с использованием робастной статистики и процедур многомерного статистического анализа; блоком реляционной базы данных, имеющим обратную связь с блоком планирования и обеспечивающим хранение данных о проведении работ, процессе и результатах обработки данных и моделирования геоэлектрических моделей исследуемой поляризующейся среды; блоком интерпретации с вшитой программой проведения инверсии полученных данных посредством решения обратной задачи геоэлектрики для сред с частотной дисперсией электропроводности и диэлектрической проницаемости и блоками интерфейсного приложения для базы данных, причем АПЭК снабжен также модулем сохранения первичных данных на флэш-носитель и USB и/или WiFi интерфейсами для подключения ПК или КПК, а спутниковые синхронизаторы включены в него самостоятельными блоками (в АПЭК «Марс»).The device is characterized in that in the measuring installation there are receiving electrodes in various combinations of Min and Nin and at least one dipole electric source (A-B). There may be several sources, but they work sequentially, i.e. First, recording is made from one source for a given position of the receiving lines, then for another position of the source. They are combined into receiving and supply lines, respectively, with an arbitrarily specified position of the supply and receiving lines of the measuring installation to form the required geometry of the measuring installation, the device is additionally equipped with one or more satellite synchronizers connected to a satellite positioning system (for example, GPC or Glonass) and providing synchronization of the measuring installation and registrars, as well as the device is additionally equipped with a hardware-software electrical exploration room lex (APEC), in which at least one potential difference recorder is equipped with two receiving channels, controlled via USB or WiFi, a program and a file database, and APEC includes (removed :) at least one ADC equipped with: a scheduling block with a wired a special field work planning program that manages registrars; a field data collection unit with a special program embedded for storing raw data files from measuring lines and service information; a block with a file database; a processing unit with a built-in field material processing program to increase the signal-to-noise level by applying modern processing methods using robust statistics and multivariate statistical analysis procedures; a relational database unit that has feedback with the planning unit and provides storage of data on the work, process and results of data processing and modeling of geoelectrical models of the polarized medium under study; an interpretation unit with a built-in program for inverting the obtained data by solving the inverse geoelectrics problem for media with frequency dispersion of electrical conductivity and permittivity and interface database application blocks, the APEC also equipped with a module for storing primary data on a flash medium and USB and / or WiFi interfaces for connecting a PC or PDA, and satellite synchronizers are included in it as independent units (in APEC "Mars").

Кроме того, измерительная установка может быть выполнена с одной или более приемными линиями и одной питающей линией, где первая приемная линиями включает электроды М1 и N1, а вторая и более приемные линии включают электроды М2, М3, … Min; N2, N3….Nin, и питающая линия включает дипольный электрический источник АВ. В частном случае, в установке приемные электроды (M1; N1) и (М2 и N2) … (Min и Nin) в приемной линии могут регистрировать разность потенциалов между парой электродов М и N посредством одной измерительной линии (канала), размещены на площади работ по профилям с равным расстоянием между профилями и равным шагом вдоль по профилю и переходные процессы на включение и выключение токового импульса в питающей линии АВ снимают по методу срединного градиента. Или в установке приемные электроды (M1; N1) и (М2; N2) … (Min и Nin) могут быть размещены на измерительной линии и характеристики переходных процессов для каждой пары приемных электродов снимают во времени методом дипольного электропрофилирования, когда расстояние существенно не изменяется между АВ и приемной линией с одной или более парой приемных электродов MN. Генератор разнополярных импульсов тока, формирующий заданную последовательность разнополярных импульсов тока в частности, состоит из: генератора, выпрямителя, коммутатора, блока управления, обеспечивающего подачу импульсов в измерительную установку с токовой паузой между импульсами или без нее. Блок управления генератора разнополярных импульсов обеспечивает подачу токостабилизированных импульсов в питающей линии (генераторный диполь) для небольших токов - до 4 А с токовой стабилизацией. Например, берут генератор мощностью не менее 5 кВт, при этом осуществляются непрерывная регистрация и запись устройством записи тока, обеспечивающим непрерывную регистрацию токовых импульсов с помощью АЦП с сохранением данных генерируемой последовательности токовых импульсов. Или подают больший ток - больше 4-5 А (меньше 4 А не удается стабилизировать имеющимся силовым оборудованием, поэтому берут, как правило, большим 4-5 А) без токовой стабилизации, при этом форму токового импульса регистрируют отдельным регистратором тока с целью дальнейшего точного учета при вычислениях. В частном случае аппаратная часть программно-аппаратного электроразведочного комплекса (АПЭК) «Марс» включает несколько регистраторов разности потенциалов, при этом каждый снабжен одним или более каналами, управляемый (регистратор) через USB или WiFi программой и файловой базой данных, и каждый регистратор подключен к приемной линии с гальванически заземленными приемными электродами MN. При этом могут одновременно регистрировать несколькими регистраторами от нескольких приемных линий (одновременно несколькими приемными линиями только от одной питающей линии, но положение питающей линии (питающего или генераторного диполя) можно сменить и при том же положении приемных линий сделать новую запись), при этом регистрируют одной приемной линией несколько разностей потенциалов (Mim и Nin) при одном положении питающей лини АВ. Например, в установке используют измерительную установку срединного градиента, с использованием одновременно несколько регистраторов. Или с помощью измерительной установки АПЭК «Марс» проводят дипольное электропрофилирование в различных модификациях: ДЭП (дипольное электропрофилирование) или СЭП (симметричное электропрофилирование) или ДНМЭ.In addition, the measuring installation can be performed with one or more receiving lines and one supply line, where the first receiving lines include electrodes M1 and N1, and the second and more receiving lines include electrodes M2, M3, ... Min; N2, N3 ... .Nin, and the power line includes a dipole electric source AB. In the particular case, in the installation, the receiving electrodes (M1; N1) and (M2 and N2) ... (Min and Nin) in the receiving line can record the potential difference between the pair of electrodes M and N through one measuring line (channel), placed on the work area for profiles with equal distance between profiles and equal pitch along the profile, and transients on switching the current pulse on and off in the supply line AB are removed using the mid-gradient method. Or in the installation, the receiving electrodes (M1; N1) and (M2; N2) ... (Min and Nin) can be placed on the measuring line and transient characteristics for each pair of receiving electrodes are taken in time by the method of dipole electroprofiling, when the distance does not change significantly between AB and a receiving line with one or more pairs of receiving electrodes MN. A generator of bipolar current pulses, forming a given sequence of bipolar current pulses, in particular, consists of: a generator, a rectifier, a switch, a control unit that provides pulses to the measuring unit with or without a current pause between pulses. The control unit of the generator of bipolar pulses provides the supply of current stabilized pulses in the supply line (generator dipole) for small currents up to 4 A with current stabilization. For example, a generator with a power of at least 5 kW is taken, while continuous recording and recording by a current recording device are carried out, which ensures continuous recording of current pulses using an ADC with saving data of the generated sequence of current pulses. Or they supply a larger current - more than 4-5 A (less than 4 A cannot be stabilized with the existing power equipment, therefore they are taken, as a rule, greater than 4-5 A) without current stabilization, while the shape of the current pulse is recorded by a separate current recorder for the purpose of further accurate accounting in the calculations. In a particular case, the hardware part of the Mars software and hardware intelligence system (APEK) includes several potential difference recorders, each equipped with one or more channels, controlled (recorder) via a USB or WiFi program and a file database, and each recorder is connected to receiving line with galvanically grounded receiving electrodes MN. At the same time, they can simultaneously register with several recorders from several receiving lines (simultaneously with several receiving lines from only one supply line, but the position of the supply line (supply or generator dipole) can be changed and, with the same position of the receiving lines, make a new record), the receiving line several potential differences (Mim and Nin) at one position of the supply line AB. For example, a mid-gradient measuring setup is used in the setup, using several recorders at the same time. Or with the help of the measuring installation APEK “Mars” they carry out dipole electrical profiling in various modifications: DEP (dipole electrical profiling) or SEP (symmetric electrical profiling) or DNME.

Таким образом, при реализации способа измерения и обработки переходных процессов с заземленной линией при импульсном возбуждения поля электрическим диполем с целью построения геоэлектрических разрезов используют для дипольно симметричного электропрофилирования (АВ-MN) или измерения методом срединного градиента (А-MN-В), по меньшей мере, один диполь, передающий прямоугольные разнополярные импульсы. Диполи объединены в заземленную передающую линию или линии, которые создают (линии) электромагнитное поле на исследуемой площади, регистрируемое (поле) приемными установками в переходные процессы этого электромагнитного поля на включении и выключении токовых импульсов и измерение осуществляют одной или одновременно несколькими приемными установками, используя синхронизацию по спутниковой системе позиционирования.Thus, when implementing the method of measuring and processing transients with a grounded line during pulsed field excitation with an electric dipole for the purpose of constructing geoelectric sections, they are used for dipole-symmetric electric profiling (AB-MN) or measurement using the mid-gradient method (A-MN-B), at least at least one dipole transmitting rectangular bipolar pulses. Dipoles are combined in a grounded transmission line or lines that create (lines) an electromagnetic field in the area under study, recorded (field) by receiving devices in the transient processes of this electromagnetic field by turning current pulses on and off, and measure by one or several multiple receiving devices using synchronization by satellite positioning system.

Новым для осуществления предложенного способа является то, что в измерительной установке приемные электроды в различных сочетаниях Min и Nin и дипольный электрический источник (А-В) объединены в приемные и питающую линии, соответственно, с произвольно заданным положением питающих и приемных линий измерительной установки для формирования требуемой геометрии измерительной установки. Основными блоками измерительной установки являются АПЭК с высокоточным и быстродействующим АЦП, блок сохранения полученного массива измерений и блок обработки этой информации.New for the implementation of the proposed method is that in the measuring installation, the receiving electrodes in various combinations of Min and Nin and a dipole electric source (A-B) are combined into the receiving and supply lines, respectively, with an arbitrarily specified position of the supply and receiving lines of the measuring installation to form the required geometry of the measuring installation. The main units of the measuring installation are APEC with a high-precision and high-speed ADC, a unit for storing the resulting array of measurements, and a unit for processing this information.

Кроме того, в измерительной установке используют программно-аппаратный электроразведочный комплекс (АПЭК), включающий, по меньшей мере, один прецизионный АЦП (аналого-цифровой преобразователь) с частотой дискретизации не менее 100 кГц и разрядностью не менее 24 бит, блок сохранения массива данных и блок обработки этих данных.In addition, the measurement installation uses a hardware-software electrical exploration complex (APEC), which includes at least one precision ADC (analog-to-digital converter) with a sampling frequency of at least 100 kHz and a resolution of at least 24 bits, a data array storage unit and processing unit for this data.

Предложенное техническое решение устройства поясняется и демонстрируется чертежами. Представленные варианты устройства не являются исчерпывающими и только демонстрируют основные принципы данного устройства.The proposed technical solution of the device is illustrated and demonstrated by the drawings. The presented device options are not exhaustive and only demonstrate the basic principles of this device.

На Фиг. 1 показана схема работы аппаратной части программно-аппаратного электроразведочного комплекса (АПЭК) «Марс».In FIG. 1 shows the operation of the hardware of the hardware-software electrical exploration complex (APEK) "Mars".

На Фиг. 2 - схема размещения приемной и питающих линий для проведения работ методом ЭМЗВП с измерительной установкой срединного градиента.In FIG. 2 is a diagram of the location of the receiving and supply lines for conducting work by the EMZVP method with a measuring installation of a mid-gradient.

На Фиг. 3 - блок-схема блоков программной части АЦП программно-аппаратного электроразведочного комплекса АПЭК «Марс».In FIG. 3 is a block diagram of the blocks of the software part of the ADC of the hardware-software electrical exploration complex of APEC Mars.

На Фиг. 4 показаны: а) установка симметричного электропрофилирования (СЭП); б) установка дипольного профилирования (ДЭП); в) установка дифференциально-нормированного метода электропрофилирования (ДНМЭ).In FIG. 4 shows: a) a symmetric electroprofiling unit (BOT); b) installation of dipole profiling (DEP); c) installation of the differential-normalized method of electroprofiling (DNME).

На Фиг. 5 показана установка для срединного градиента.In FIG. 5 shows the setting for the mid gradient.

На Фиг. 6 - комбинированная установка для работы в транзитной зоне.In FIG. 6 - combined installation for work in the transit zone.

Поскольку работа источника тока и регистраторов синхронизирована с помощью сигналов точного времени от GPS, то возможно произвольное положение питающих и приемных линий. Это дает возможность выполнять работы как установкой срединного градиента, используя одновременно несколько регистраторов (Фиг. 2), так и проводить дипольное электропрофилирование в различных модификациях (Фиг. 4), в том числе и методом ДНМЭ.Since the operation of the current source and registrars is synchronized using accurate time signals from GPS, an arbitrary position of the supply and reception lines is possible. This makes it possible to perform work by installing a mid-gradient, using several recorders at the same time (Fig. 2), and to conduct dipole electric profiling in various modifications (Fig. 4), including the DNME method.

Устройство АПЭК устроено следующим образом. Генератор разнополярных импульсов тока (1) является устройством, формирующим заданную последовательность разнополярных импульсов тока. Он состоит из генератора, выпрямителя, коммутатора и блока управления. Возможно несколько режимов работы: с токовой паузой между импульсами и без нее. Токовая стабилизация предусмотрена для сравнительно небольших токов - до 4-5 А (гарантировано - до 2 А), для источника большей мощности предусмотрены непрерывная регистрация и запись генерируемой последовательности токовых импульсов.The APEC device is arranged as follows. The generator of bipolar current pulses (1) is a device that generates a given sequence of bipolar current pulses. It consists of a generator, a rectifier, a switch and a control unit. Several operating modes are possible: with a current pause between pulses and without it. Current stabilization is provided for relatively small currents - up to 4-5 A (guaranteed - up to 2 A), for a source of higher power continuous recording and recording of the generated sequence of current pulses are provided.

Регистратор разности потенциалов электроразведочный (2) - это прибор, который осуществляет сбор данных и функционально состоит из АЦП, блока спутниковой синхронизации, блока сохранения первичных данных на флэш-носитель, USB и WiFi интерфейсов для подключения ПК или КПК.The potential difference recorder electrical prospecting (2) is a device that collects data and functionally consists of an ADC, a satellite synchronization unit, a primary data storage unit on a flash drive, USB and WiFi interfaces for connecting a PC or PDA.

Блок синхронизации, например по каналу GPS (3), - это устройство для синхронизации работы приемной и силовой аппаратуры для работы с разнесенными источниками возбуждения (4) и приема (5). Контроль качества записи осуществляется управляющей программой, блок управляющей программы (6), при помощи подключенного компьютера или КПК, на экране которого можно видеть и оценивать получаемую информацию и текущие настройки. Для этого в АЦП предусмотрены следующие блоки: блок планирования с вшитой специальной программой планирования полевых работ, осуществляющей управление регистраторами; блок сбора полевых данных (8) с вшитой специальной программой для хранения необработанных файлов данных с измерительных линий и служебной информацией; блок с файловой базой данных (9); блок обработки (10) с вшитой программой обработки полевого материала для повышения уровня сигнал/шум путем применения современных методов обработки с использованием робастной статистики и процедур многомерного статистического анализа; блок реляционной базы данных (11), имеющий обратную связь с блоком планирования (7) и обеспечивающий хранение данных о проведении работ, процессе и результатах обработки данных и моделирования геоэлектрических моделей исследуемой поляризующейся среды; блок интерпретации (12) с вшитой программой проведения инверсии полученных данных посредством решения обратной задачи геоэлектрики для сред с частотной дисперсией электропроводности и диэлектрической проницаемости; и блок (13) интерфейсного приложения для базы данных. АПЭК снабжен также блоком сохранения первичных данных на флэш-носитель и USB и/или WiFi интерфейсами для подключения ПК или КПК (Фиг. 3), а спутниковые синхронизаторы включены в него самостоятельными блоками. В АПЭК входит регистратор разности потенциалов (14), который снабжен двумя приемными каналами (15). Устройство для осуществления построения геоэлектрической модели с помощью аппаратно-программного электроразведочного комплекса АПЭК «МАРС» включает измерительную установку, в которой размещены: дипольный электрический источник (А-В) (16), (дипольный электрический источник - это в данном случае горизонтальная заземленная электрическая линия или генераторный диполь, или генераторная, она же питающая, линия, множество питающих диполей взято условно, т.к. при вычислениях в процессе интегрирования генераторная линия представляется именно как набор элементарных диполей), диполи (или точки диполя) которого размещены в заданной геометрической точке. При этом они могут быть размещены как по оси профиля, так и по площади профиля, и они возбуждают электромагнитное поле в толще исследуемой среды; при пропускании через нее (среду) периодической последовательности прямоугольных импульсов тока с паузами после каждого из них (импульсов) или без пауз приемные диполи, которые формируются из сочетания приемных электродов и приемных электродов (M1-im)(17) (от 1-го и до более 4-х); и от N1 до Nin), объединенных в одну или несколько приемных линий (18), расположенных (приемные электроды 17) эквидистантно к заданному профилю в пределах дипольного электрического источника (А-В) (16) (Фиг. 2) или за его пределами при заданной базе «С» и на заданном расстоянии «Н» от дипольного электрического источника (А-В) (16), генератора разнополярных импульсов тока (1), формирующего заданную последовательность разнополярных импульсов тока, и одного регистратора (6) или нескольких регистраторов разности потенциалов.The synchronization unit, for example, via the GPS channel (3), is a device for synchronizing the operation of receiving and power equipment for working with diversity sources of excitation (4) and reception (5). Quality control of the recording is carried out by the control program, the block of the control program (6), using a connected computer or PDA, on the screen of which you can see and evaluate the information received and the current settings. For this, the following blocks are provided in the ADC: a planning block with a special field planning program sewn in, managing registrars; field data collection unit (8) with a special program embedded for storing raw data files from measuring lines and service information; block with a file database (9); processing unit (10) with a built-in field material processing program to increase the signal-to-noise level by applying modern processing methods using robust statistics and multivariate statistical analysis procedures; a relational database unit (11) having feedback with the planning unit (7) and providing storage of data on the work, process and results of data processing and modeling of geoelectric models of the polarized medium under study; interpretation unit (12) with a built-in program for inverting the obtained data by solving the inverse geoelectrics problem for media with a frequency dispersion of electrical conductivity and permittivity; and a database application unit (13). APEK is also equipped with a unit for storing primary data on a flash drive and USB and / or WiFi interfaces for connecting a PC or PDA (Fig. 3), and satellite synchronizers are included in it as separate units. The APEC includes a potential difference recorder (14), which is equipped with two receiving channels (15). A device for constructing a geoelectric model using the hardware-software electrical exploration complex of APEK MARS includes a measuring installation in which: a dipole electric source (A-B) (16), (a dipole electric source is in this case a horizontal grounded electric line either a generator dipole or a generator dipole, it is also the supply line, the set of supply dipoles is taken conditionally, because in calculations during the integration process the generator line is presented exactly to a set of elementary dipoles) whose dipoles (or dipole points) are located at a given geometric point. Moreover, they can be placed both along the axis of the profile and along the area of the profile, and they excite an electromagnetic field in the thickness of the medium under study; when passing through it (the medium) a periodic sequence of rectangular current pulses with pauses after each of them (pulses) or without pauses, receiving dipoles, which are formed from a combination of receiving electrodes and receiving electrodes (M1-im) (17) (from the 1st and up to more than 4); and from N1 to Nin) combined into one or more receiving lines (18) located (receiving electrodes 17) equidistant to a given profile within a dipole electric source (A-B) (16) (Fig. 2) or beyond for a given base "C" and at a given distance "N" from a dipole electric source (A-B) (16), a generator of bipolar current pulses (1), which forms a given sequence of bipolar current pulses, and one recorder (6) or several registrars potential difference.

На Фиг. 3 показана блок-схема блоков программной части АЦП программно-аппаратного электроразведочного комплекса АПЭК «Марс», которая состоит из следующих блоков с программными модулями, объединенными в одном пользовательском интерфейсе.In FIG. 3 shows a block diagram of the blocks of the software part of the ADC of the hardware-software electrical exploration complex APEC "Mars", which consists of the following blocks with software modules integrated in one user interface.

В блоке планирования (7) вшита программа планирования полевых работ и в нем проводятся заполнение необходимой информации по географической привязке профилей, пикетов в соответствии с выбранной измерительной установкой и сохранение этой информации в реляционной базе данных (БД). В блок сбора полевых данных (8) вшита программа сбора данных, с помощью которой осуществляют управление регистратором (14), имеющая следующие функции:In the planning block (7), a field work planning program is embedded and it fills in the necessary information on the geo-referencing of profiles and pickets in accordance with the selected measurement setup and stores this information in a relational database (DB). A data collection program is sewn into the field data collection unit (8), with the help of which the registrar (14) is controlled, which has the following functions:

- производит регистрацию разности потенциалов на всех имеющихся каналах по сигналу блока GPS синхронизации;- makes registration of the potential difference on all available channels by the signal of the GPS synchronization unit;

- имеет возможность анализа входящего сигнала на его наличие, подстройку коэффициента усиления для оптимального динамического диапазона регистрируемого сигнала;- has the ability to analyze the incoming signal for its presence, adjusting the gain for the optimal dynamic range of the recorded signal;

- сохраняет все полученные данные на флэш-носителе без потери информации.- saves all received data on a flash drive without loss of information.

Блок с файловой базой данных (9), в котором файловая база данных представляет собой хранилище для необработанных файлов данных с приемной линии (18) и служебной информации.A block with a file database (9), in which the file database is a repository for raw data files from the receiving line (18) and service information.

Блок обработки (10) полевых материалов, предназначенный для повышения уровня сигнал/шум путем применения современных методов обработки с использованием робастной статистики и процедур многомерного статистического анализа.Processing unit (10) of field materials, designed to increase the signal-to-noise level by applying modern processing methods using robust statistics and multivariate statistical analysis procedures.

Блок реляционной базы данных (11), в котором реляционная база данных содержит в себе данные о проведении работ, процессе и результатах обработки и моделирования и т.д.The relational database unit (11), in which the relational database contains data on the work, process and results of processing and modeling, etc.

Блоки (13) интерфейсного приложения для БД, предназначенные для отображения функций, записанных в БД данных, а также для создания различных отчетных таблиц, анализа и выборки необходимых данных.Blocks (13) of the database interface application designed to display the functions recorded in the data database, as well as to create various reporting tables, analyze and select the necessary data.

Блок интерпретации (12), позволяющий проводить инверсию полученных данных посредством решения обратной задачи геоэлектрики для поляризующихся сред.Interpretation block (12), which allows the inversion of the obtained data by solving the inverse geoelectrics problem for polarized media.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При работе устройства выполняют измерения многоэлектродной заземленной приемной линией переходных процессов от заземленного источника тока и проведена их обработка с целью одновременного определения кажущегося удельного сопротивления среды, индукционной составляющей и эффектов вызванной поляризации. На начальном этапе полевых опытно-методических работ с позиций сочетания надежности выделения объектов поиска с максимальной возможной скоростью съемки предполагается определить:During operation of the device, measurements are made by a multi-electrode grounded receiving line of transients from a grounded current source and their processing is carried out in order to simultaneously determine the apparent resistivity of the medium, the induction component and the effects of polarization. At the initial stage of field experimental work from the standpoint of combining the reliability of selecting search objects with the maximum possible shooting speed, it is supposed to determine:

- шаг по профилю - 25 м или 50 м;- step along the profile - 25 m or 50 m;

- форму последовательности импульсов тока (с паузой или без) и их длительность.- the form of the sequence of current pulses (with or without a pause) and their duration.

Эти характеристики, а также проходимость местности и количество задействованных измерительных каналов и вспомогательного персонала определяют производительность опытных работ.These characteristics, as well as the terrain and the number of measuring channels and auxiliary personnel involved, determine the productivity of the pilot work.

Первоначально с помощью блока планирования (7) производят заполнение необходимой информации по географической привязке профилей, пикетов, в соответствии с выбранной измерительной установкой и сохранение этой информации в блоке реляционной базы данных (11). Затем с помощью блока сбора данных (8) осуществляют управление регистратором (14) и выполняют следующие действия: производят регистрацию разности потенциалов на всех имеющихся каналах по сигналу блока GPS синхронизации, осуществляют обработку (анализ) входящего сигнала на его наличие, подстройку коэффициента усиления для оптимального динамического диапазона регистрируемого сигнала и сохраняют все полученные данные на флэш-носитель без потери информации.Initially, using the planning unit (7), the necessary information is filled in on the geographic reference of profiles, pickets, in accordance with the selected measurement setup, and this information is stored in the relational database unit (11). Then, using the data acquisition unit (8), the recorder (14) is controlled and the following actions are performed: the potential difference is recorded on all available channels using the GPS synchronization unit signal, the input signal is processed (analyzed) for its presence, and the gain is adjusted for optimal dynamic range of the recorded signal and save all received data on a flash medium without loss of information.

Последовательность работ и связи блоков показаны на примере двух схем - срединного градиента (Фиг. 2), а также на Фиг. 4 и 5 - для вариантов установок а, б, в, г и в комбинированной установке (Фиг. 6), который включает и метод дипольного электропрофилирования. Модификации дипольного профилирования могут быть различны, например, методом ДНМЭ.The sequence of operations and communication of the blocks is shown by the example of two schemes - the middle gradient (Fig. 2), as well as in Figs. 4 and 5 - for installation options a, b, c, d and in a combined installation (Fig. 6), which includes the method of dipole electric profiling. Modifications of dipole profiling can be different, for example, by the DNME method.

В комбинированной установке для ДНМЭ: сначала многоканальной измерительной электроразведочной станцией (19) производятся измерения установкой срединного градиента от генераторной линии А₂В₂, (16), затем производится коммутация на входе предварительных усилителей таким образом, что одновременно с разностями потенциалов первого порядка на той же пространственной базе измеряются разности потенциалов второго порядка, как в методе ДНМЭ. Запись производится последовательно от генераторных линий A₁B₁ (20) и А₃В₃ (21). При этом угол между линиями, на которых расположены приемные электроды, и генераторными линиями A₁B₁ и А₃В₃ не должен превышать 30°.In the combined installation for DNME: first, a multichannel measuring electrical exploration station (19) measures the installation of the mid-gradient from the generator line А ₂ В ₂ , (16), then commits at the input of the preliminary amplifiers in such a way that simultaneously with the first-order potential differences on that the same spatial base measures the differences of potentials of the second order, as in the DNME method. Recording is made sequentially from the generator lines A ₁ B ₁ (20) and A ₃ B ₃ (21). Moreover, the angle between the lines on which the receiving electrodes are located and the generator lines A ₁ B ₁ and A ₃ B ₃ must not exceed 30 °.

На Фиг. 6 видно, что комбинированная установка для работы в транзитной зоне, работающая по указанной схеме измерений, использует комбинированную установку для ДНМЭ.In FIG. Figure 6 shows that the combined installation for operation in the transit zone, operating according to the indicated measurement scheme, uses the combined installation for DNME.

При этом каждая измерительная коса с отрицательной плавучестью присоединяется к многоканальной донной станции (ADC1 … ADCN) (22), синхронизация станций с генераторной установкой осуществляется с помощью спутниковой системы позиционирования (GPS, Глонасс или их аналогов). Приемные косы (23) располагаются в транзитной зоне на глубине от 0 до 1.5 м.Moreover, each measuring streamer with negative buoyancy is connected to a multi-channel bottom station (ADC1 ... ADCN) (22), stations are synchronized with the generator set using a satellite positioning system (GPS, Glonass or their analogues). Receiving streamers (23) are located in the transit zone at a depth of 0 to 1.5 m.

Остальные модификации можно рассматривать как частные случаи комбинированной установки.Other modifications can be considered as special cases of combined installation.

В АПЭК «МАРС» используется элементная база с применением прецизионных микросхем. Так, в устройстве используется аппаратура, основанная на прецизионных аналого-цифровых преобразователях (АЦП) с высокой частотой дискретизации (не менее 100 кГц) и разрядностью (не менее 24 бит) в сочетании с GPS-синхронизацией между источником тока и приемниками.APEC “MARS” uses an element base with the use of precision microcircuits. So, the device uses equipment based on precision analog-to-digital converters (ADCs) with a high sampling frequency (at least 100 kHz) and bit depth (at least 24 bits) in combination with GPS synchronization between the current source and receivers.

Например, для работ с заземленной линией используют косу с низкой чувствительностью к ветровой помехе, ее аналог используется при проведении морских геофизических работ, например, методом ДНМЭ. Коммутация сигналов осуществляется с помощью транзисторных ключей, обеспечивающих высокую скорость и частоту выключения токового импульса.For example, for work with a grounded line, a spit with low sensitivity to wind noise is used; its analogue is used when conducting marine geophysical work, for example, using the DNME method. Switching of signals is carried out using transistor switches, providing a high speed and frequency of switching off the current pulse.

В качестве приемной аппаратуры для ЭМЗВП используют аппаратуру, например НПК «СибГеоСистемы» (www.sibgeosystems.ru), а также аппаратуру для глубинных зондирований становлением поля и ее малоглубинную модификацию FastSnap, и многоканальную аппаратуру ДНМЭ для морской и наземной модификаций и т.д. Применение данных видов аппаратуры позволяет применить ее в описываемом устройстве. В системе спутниковой привязки можно использовать, например, систему «Гепард 4А» канадской фирмы ACGOS.As the receiving equipment for EMZVP, equipment is used, for example, NPK SibGeoSistemy (www.sibgeosystems.ru), as well as equipment for deep sounding by field formation and its shallow modification FastSnap, and multi-channel DNME equipment for sea and land modifications, etc. The use of these types of equipment allows you to use it in the described device. In a satellite reference system, for example, the Cheetah 4A system of the Canadian company ACGOS can be used.

Применение данной аппаратуры в предложенном устройстве позволяет фиксировать быстропротекающие процессы на ранних временах после выключения тока, в которых содержится информация о верхней части геоэлектрического разреза. Следовательно, в устройстве первичная информация полностью сохраняется, что позволяет проводить ее анализ и углубленную обработку с использованием высокопроизводительных вычислительных мощностей. Итоговые кривые переходных процессов сохраняются в блоке реляционной базы данных (11) на основе, например, MS SQL. Таким образом, использование АПЭК «МАРС» в предложенном устройстве позволяет использовать это устройство в рудной и нефтяной электроразведке для таких методов, как СП, ВП, СГ-ВП, ЭП, ЗСБ, ДНМЭ и др.The use of this equipment in the proposed device allows you to record fast processes in the early times after turning off the current, which contains information about the upper part of the geoelectric section. Therefore, in the device, the primary information is completely stored, which allows its analysis and in-depth processing using high-performance computing power. The resulting transient curves are stored in a relational database unit (11) based, for example, on MS SQL. Thus, the use of APEC "MARS" in the proposed device allows the use of this device in ore and oil electrical exploration for such methods as SP, VP, SG-VP, EP, ZSB, DNME, etc.

Возможность произвольного положения питающих и приемных линий измерительной установки реализуется за счет того, что при нескольких источников тока они работают последовательно: т.е. сначала запись производится от одного источника для заданного положения приемных линий, потом для другого положения источника. Эта работа показана на Фиг. 4.The possibility of an arbitrary position of the supply and reception lines of the measuring installation is realized due to the fact that they operate in series with several current sources: i.e. First, recording is made from one source for a given position of the receiving lines, then for another position of the source. This operation is shown in FIG. four.

СПОСОБMETHOD

Назначением способа является поиск рудных полезных ископаемых и решение задач инженерной геофизики. Относится к методам импульсной электроразведки и измерений постоянного тока. Применяется, например, с целью поиска трубок взрыва в кристаллическом щите, разрывных нарушений, картирования зон орудинения и эпигенетических (вторичных) изменений по аномальным значениям удельного электрического сопротивления (УЭС) и параметров его частотной дисперсии, описывающих, в том числе, эффект вызванной поляризации (ВП).The purpose of the method is to search for ore minerals and solving problems of engineering geophysics. Refers to methods of pulsed electrical exploration and DC measurements. It is used, for example, to search for explosion tubes in a crystal shield, rupture disruptions, mapping mineralization zones and epigenetic (secondary) changes by anomalous electrical resistivity (ESR) and its frequency dispersion parameters, which describe, inter alia, the effect of induced polarization ( VP).

Известна заявка на изобретение «Способ геоэлектроразведки», патент RU №2002106846, опубл. 27.11.2003, МПК G01V 3/06, заключающийся в том, что в каждой отдельной геометрической точке возбуждают электромагнитное поле, измеряют на базе между двумя крайними измерительными заземлениями мгновенное значение осевой разности электрических потенциалов четыре независимые от силы тока дипольного источника нормированные электрические параметры. Однако в предложенном способе не обязательно использовать три электрода и формировать четыре нормированных параметра, как в методе по ДНМЭ. В случае срединного градиента возможно в предложенном способе измерять одновременно в пределах питающей линии АВ по сетке множество разностей потенциалов множеством измерительных каналов с разных приемных линий при условии синхронизации по сигналу точного времени со спутниковой системы позиционирования, например, GPS или Глонасс - что не уточнено в этой заявке. Предложенный способ более общий, универсальный. Кроме того, способ, описанный в заявке, не позволяет осуществить выделение на основе измерений дополнительных характеристик, не обеспечивает высокой универсальности и технологичности способа измерения, не обеспечивает помехозащищенность способа измерений за счет применения последовательности обработки робастными методами.Known application for the invention "Method of geoelectrical exploration", patent RU No. 2002106846, publ. November 27, 2003, IPC G01V 3/06, which consists in the fact that an electromagnetic field is excited at each separate geometric point, four normalized electrical parameters independent of the current strength of the dipole source are measured on the basis between the two extreme measuring grounding, the instantaneous value of the axial difference of electric potentials. However, in the proposed method, it is not necessary to use three electrodes and form four normalized parameters, as in the DNME method. In the case of a mid-gradient, it is possible in the proposed method to simultaneously measure a lot of potential differences with a plurality of measuring channels from different receiving lines within the AB supply line over the grid, provided that the time signal is synchronized from a satellite positioning system, for example, GPS or Glonass - which is not specified in this application. The proposed method is more general, universal. In addition, the method described in the application does not allow the selection based on measurements of additional characteristics, does not provide high versatility and manufacturability of the measurement method, does not provide noise immunity of the measurement method due to the application of the processing sequence by robust methods.

Известно изобретение «Способ измерения действующего значения напряжения в электрических цепях переменного тока», патент RU №2298194, опубл. 27.04.2007, МПК G01R 19/02, в котором осуществляют интегрирование сигнала и результат измерения определяют по полученным интегральным значениям. Изобретение позволяет повысить точность и быстродействие измерения, однако в предложенном способе не производится интегрирование сигнала, и последовательность измерений, и получение результата выполняются по-другому. В предложенном изобретении сначала все регистрируется, а уже потом производится усреднение на временных задержках, в то время как в предложенном способе измерения осуществляют одновременно одной или несколькими приемными установками, используя синхронизацию по спутниковой системе позиционирования, и подбирают временные диапазоны измерения и пространственные характеристики измерительной установки таким образом, чтобы одновременно регистрировать индукционные процессы и процессы вызванной поляризации. Отсутствие такой последовательности не позволяет в рассматриваемом изобретении повысить сходимость теоретически рассчитанных и наблюденных (измеренных) кривых переходных процессов для геоэлектрического разрезов, а также не позволяет осуществить выделение дополнительных характеристик на основе измерений, не обеспечивает высокой универсальности и технологичности способа измерения, не обеспечивает помехозащищенность способа измерений за счет применения последовательности обработки робастными методами.The invention is known "Method for measuring the effective value of voltage in electrical circuits of alternating current", patent RU No. 2298194, publ. 04/27/2007, IPC G01R 19/02, in which the signal is integrated and the measurement result is determined by the obtained integral values. The invention improves the accuracy and speed of measurement, however, the proposed method does not integrate the signal, and the sequence of measurements and obtaining the result are performed differently. In the proposed invention, everything is registered first, and only then averaging is performed on time delays, while in the proposed method the measurements are carried out simultaneously by one or more receiving units using synchronization using a satellite positioning system, and the measurement time ranges and spatial characteristics of the measuring installation are selected such way to simultaneously register induction processes and processes caused by polarization. The absence of such a sequence does not allow in the present invention to increase the convergence of theoretically calculated and observed (measured) transient curves for geoelectric sections, and also does not allow the selection of additional characteristics based on measurements, does not provide high universality and manufacturability of the measurement method, does not provide noise immunity of the measurement method through the application of processing sequences using robust methods.

Наиболее близким к предложенному способу является изобретение «Способ геоэлектроразведки», патент RU №2210092, опубл. 10.08.2003, МПК G01V 3/06, заключающееся в возбуждении электрического поля с помощью питающих электродов, регистрации и измерении на выходе коммутирующего устройства разности потенциалов между каждой парой соседних приемных гальваноемкостных электродов, в котором применяется устройство, последовательно коммутирующее на две выходные клеммы соседние приемные гальваноемкостные электроды. Изобретение позволяет повысить эффективность способа геоэлектроразведки и предназначено для инженерно-геологических изысканий в сложных условиях заземления. Способ по изобретению позволяет производить измерения разности потенциалов (а иногда и возбуждение электрического поля) без гальванического заземления приемных (и питающих) электродов, получать значения кажущегося сопротивления с использованием дипольной осевой электроразведочной установки. Однако в предлагаемом способе используют не гальванические заземления, а традиционные, лучше латунные приемные электроды (негальваноемкие). Возбуждение осуществляют разнополярными импульсами, а не частотами, и измеряются и вычисляются не только кажущиеся сопротивления, но и измерения осуществляют напрямую измерительной системой с генератором (со свип-генератором не связанной). В предложенном способе кажущееся удельное сопротивление так же рассчитывается, но не является поисковым признаком, поскольку в предложенном способе выполняется инверсия, в результате которой рассчитывается удельное сопротивление как частотно-зависимая функция с такими параметрами частотной дисперсии, как поляризуемость, время релаксации и показатель степени, или другими, в зависимости от принимаемой модели. Нет задачи повышения глубинности. Вследствие этого в рассматриваемом способе по данному изобретению нет возможности повысить сходимость теоретически рассчитанных и наблюденных (измеренных) кривых переходных процессов для геоэлектрического разрезов, а также изобретение не позволяет осуществить выделение дополнительных характеристик на основе измерений, не обеспечивает высокой универсальности и технологичности способа измерения, не обеспечивает помехозащищенности способа измерений за счет применения последовательности обработки робастными методами.Closest to the proposed method is the invention "Method of geoelectrical exploration", patent RU No. 22210092, publ. 08/10/2003, IPC G01V 3/06, which consists in exciting an electric field using supply electrodes, recording and measuring at the output of a switching device a potential difference between each pair of adjacent receiving galvanic capacitive electrodes, in which a device is used that sequentially switches adjacent receiving receptacles to two output terminals galvanic capacitive electrodes. The invention improves the efficiency of the method of geoelectrical exploration and is intended for engineering and geological surveys in difficult ground conditions. The method according to the invention allows to measure the potential difference (and sometimes the excitation of the electric field) without galvanic grounding of the receiving (and supply) electrodes, to obtain the values of the apparent resistance using a dipole axial electric prospecting installation. However, in the proposed method, not galvanic groundings are used, but traditional, better brass receiving electrodes (non-galvanic). Excitation is carried out by bipolar pulses, rather than frequencies, and not only apparent resistances are measured and calculated, but also measurements are carried out directly by a measuring system with a generator (not connected to a sweep generator). In the proposed method, the apparent resistivity is also calculated, but not a search feature, since the inversion is performed in the proposed method, as a result of which the resistivity is calculated as a frequency-dependent function with frequency dispersion parameters such as polarizability, relaxation time, and exponent, or others, depending on the model being adopted. There is no task of increasing depth. As a result, in the considered method according to this invention, it is not possible to increase the convergence of theoretically calculated and observed (measured) transient curves for geoelectric sections, and the invention does not allow the selection of additional characteristics based on measurements, does not provide high universality and manufacturability of the measurement method, does not provide noise immunity of the measurement method due to the application of the processing sequence by robust methods.

При электромагнитных зондированиях и измерениях вызванной поляризации (ЭМЗВП), в частности при поисках проявлений кимберлитового магматизма и других задачах рудной и нефтяной геофизики, в настоящее время требуется осуществить наиболее удачный прогноз, основанный на выделении аномалий вызванной поляризации в верхней части разреза, которые возникают за счет эпигенетических изменений над залежами углеводородов и которые составляют более 85% на суше и более 90% на море. При ЭМЗВП требуется максимально полное использование информации от переходных процессов, возбуждаемых прямоугольными разнополярными импульсами, которые применяются в традиционных методах постоянного тока. Для этого необходимо разработать универсальный метод, который использует традиционные измерительные установки, однако позволяет на их основе получать максимальное количество информации для точного прогноза. Требуется вместо того, чтобы подавлять индукционный эффект, являющийся помехой для традиционных методов ВП, применение предложенного способа в ЭМЗВП с современной системой регистрации и обработки данных, которое сделает необходимым запись и обработку измерений их с минимальными искажениями. Для этого потребуется научиться применять разработанную аппаратуру, которая основана на прецизионных аналого-цифровых преобразователях (АЦП), с высокой частотой дискретизации (не менее 100 кГц) и разрядностью (не менее 24 бит) в сочетании с GPS-синхронизацией между источником тока и приемниками. В перспективе 32-разрядную и более можно увеличить по количеству разрядов и повысить частоты дискретизации с развитием элементной базы и появлением новых прецизионных микросхем АЦП.In electromagnetic soundings and measurements of induced polarization (EMEP), in particular when searching for manifestations of kimberlite magmatism and other problems of ore and oil geophysics, it is currently necessary to make the most successful forecast based on the identification of anomalies of induced polarization in the upper part of the section, which arise due to epigenetic changes over hydrocarbon deposits and which make up more than 85% on land and more than 90% at sea. When EMZVP requires the most complete use of information from transients excited by rectangular bipolar pulses, which are used in traditional methods of direct current. To do this, it is necessary to develop a universal method that uses traditional measuring devices, however, it allows them to obtain the maximum amount of information for an accurate forecast. Instead of suppressing the induction effect, which is a hindrance to the traditional methods of EP, it is required to apply the proposed method in EMEP with a modern data recording and processing system, which will make it necessary to record and process their measurements with minimal distortion. To do this, you will need to learn how to use the developed equipment, which is based on precision analog-to-digital converters (ADCs), with a high sampling frequency (at least 100 kHz) and bit depth (at least 24 bits) in combination with GPS synchronization between the current source and receivers. In the future, 32-bit and more can be increased in terms of the number of bits and increased sampling frequencies with the development of the element base and the advent of new precision ADC chips.

Таким образом, требуется регистрировать достаточно большое количество информации для проведения инверсии в рамках одномерных, 2.5- и 3-мерных моделей с учетом частотной дисперсии электропроводности.Thus, it is required to register a sufficiently large amount of information for inversion in the framework of one-dimensional, 2.5- and 3-dimensional models taking into account the frequency dispersion of electrical conductivity.

В традиционных способах при различных модификациях метода ВП измерительные установки и временные диапазоны подбираются таким образом, чтобы минимизировать вклад индукционных процессов, которые рассматриваются как мешающий фактор и не используется возможность для извлечения ценной информации о строении геоэлектрического разреза. Однако необходимо этот вклад учитывать, что позволяет предложенный способ. Так, в ЭМЗВП предполагается, что это вклад существует, но он может быть достаточно мал. Тогда при наличии в геологическом разрезе контрастных по проводимости объектов при интерпретации данных не будет вноситься ошибка, когда эти эффекты изменения проводимости интерпретируются с позиций изменения поляризуемости горных пород. Для корректного учета влияния индукционных процессов следует использовать систему регистрации, основанную на прецизионных аналого-цифровых преобразователях (АЦП), с высокой частотой дискретизации (не менее 100 кГц) и разрядностью (не менее 24 бит). В этом случае системные искажения регистрируемых переходных процессов будут минимальны, и станет возможным корректный учет вклада индукционной составляющей.In traditional methods, with various modifications of the VP method, measuring devices and time ranges are selected in such a way as to minimize the contribution of induction processes, which are considered as an interfering factor and the opportunity to extract valuable information about the structure of the geoelectric section is not used. However, it is necessary to take this contribution into account, which allows the proposed method. So, it is assumed in the EHRMP that this contribution exists, but it can be quite small. Then, if there are objects with contrasting conductivity in the geological section, there will be no error when interpreting the data when these effects of conductivity changes are interpreted from the point of view of changes in the polarizability of rocks. To correctly take into account the influence of induction processes, a registration system based on precision analog-to-digital converters (ADCs) with a high sampling frequency (at least 100 kHz) and bit depth (at least 24 bits) should be used. In this case, the system distortions of the recorded transients will be minimal, and it will be possible to correctly take into account the contribution of the induction component.

В других традиционных способах измерения, например, способы измерений методом сопротивлений, основанные на пропускании в земле с помощью пары электродов известного постоянного тока и измерении напряжения, вызванного этим током, с помощью другой пары электродов. При этом, зная ток и напряжение, вычисляют сопротивление, и с учетом конфигурации электродов (конфигурация электродов называется установкой) устанавливают, к какой части лежащего снизу пространства это сопротивление относится. Увеличение разноса токовых электродов приводит к увеличению глубинности исследования и является зондирующим фактором для вертикального электрического зондирования (ВЭЗ). Кроме электроразведки ВЭЗ традиционно применяется также дипольное электрическое зондирование (ДЭЗ), когда увеличивается разнос между парой приемных и парой питающих электродов, а также электропрофилирование (ЭП), при котором разносы не меняются, а вся установка перемещается по профилю или площадке. Метод сопротивлений применяют в модификации двух- и трехмерной томографии на постоянном токе, в этом случае в одной или нескольких измерительных и приемных косах, к которым с определенным промежутком подключены электроды, коммутируется большое количество установок, и рассчитывается значительное количество кажущихся удельных электрических сопротивлений, после чего решается задача инверсии данных на постоянном токе и рассчитывается геоэлектрический разрез удельных электрических сопротивлений. Вместо постоянного тока в этих методах используется последовательность прямоугольных импульсов, при этом длительность токового импульса, которая обычно равна длительности токовой паузы, редко менее 100 мс. В этом случае считается, что переходным процессом на включение токового импульса можно пренебречь, поскольку индукционные процессы затухли, и уровень поля пропускания не отличается от уровня постоянного тока. Предложенный способ позволяет осуществить измерения на очень малых, стремящихся к нулю, паузах от выключения или включения токового импульса.In other traditional measurement methods, for example, resistance measurement methods based on transmitting a known direct current in the ground using a pair of electrodes and measuring the voltage caused by this current using another pair of electrodes. In this case, knowing the current and voltage, the resistance is calculated, and taking into account the configuration of the electrodes (the configuration of the electrodes is called the installation), it is established to which part of the space lying below the resistance. An increase in the spacing of current electrodes leads to an increase in the depth of investigation and is a probing factor for vertical electric sounding (VES). In addition to VES electrical exploration, dipole electric sounding (DEZ) is traditionally also used, when the separation between the pair of receiving and the pair of supply electrodes increases, as well as electric profiling (EP), in which the separation does not change, and the entire installation moves along the profile or site. The resistance method is used in the modification of two- and three-dimensional tomography with direct current, in this case, in one or more measuring and receiving braids, to which the electrodes are connected at a certain interval, a large number of installations are switched, and a significant number of apparent specific electrical resistances are calculated, after which The problem of DC inversion is solved and a geoelectric section of specific electrical resistances is calculated. Instead of direct current, these methods use a sequence of rectangular pulses, and the duration of the current pulse, which is usually equal to the duration of the current pause, is rarely less than 100 ms. In this case, it is believed that the transient process to turn on the current pulse can be neglected, since the induction processes are attenuated, and the level of the transmission field does not differ from the level of direct current. The proposed method allows measurements on very small, tending to zero, pauses from turning the current pulse off or on.

В другом традиционном методе ИНФАз-ВП принимают допущения, что форма импульсов на приемных электродах зависит от процессов ВП. От временного ряда, содержащего последовательность прямоугольных импульсов в виде записи разности потенциалов с приемных электродов, рассчитывается преобразование Фурье для перехода в частотную область и вычисляется относительная разность фаз между первой и третьей или третьей и пятой гармониками.In another traditional INFAz-VP method, assumptions are made that the shape of the pulses at the receiving electrodes depends on the processes of the VP. From the time series containing a sequence of rectangular pulses in the form of recording the potential difference from the receiving electrodes, the Fourier transform is calculated to go into the frequency domain and the relative phase difference between the first and third or third and fifth harmonics is calculated.

Все эти методы не учитывают вклад индукционных процессов, возникающих при выключении или включении токового импульса, в регистрируемый сигнал. В предложенном способе ЭМЗВП система регистрации и обработки строится таким образом, чтобы учитывать воздействие и индукционных процессов, и процессов ВП, регистрируя достаточное количество информации для проведения инверсии в рамках одномерной или многомерной модели с учетом частотной дисперсии электропроводности.All these methods do not take into account the contribution of induction processes that occur when the current pulse is turned off or on in the recorded signal. In the proposed EMFEL method, the registration and processing system is constructed in such a way as to take into account the effects of both induction processes and VP processes, registering a sufficient amount of information for inversion in the framework of a one-dimensional or multidimensional model taking into account the frequency dispersion of electrical conductivity.

В предложенном способе измерения, например, при наличии в геологическом разрезе контрастных по проводимости объектов в процессе интерпретации не будут вноситься ошибки, поскольку вариации проводимости не будут ошибочно приниматься за изменения поляризационных свойств объектов поиска.In the proposed measurement method, for example, if there are objects contrasting in conductivity in the geological section, errors will not be made during the interpretation process, since the conductivity variations will not be mistaken for changes in the polarization properties of the search objects.

Также требуется обеспечить помехозащищенность технологии, которая в предложенном способе обеспечивается углубленной обработкой полевого материала с применением робастных алгоритмов: подавление тренда в исходных данных, возникающего под влиянием теллурических токов и поляризации электродов; точечного удаления «атмосфериков» (выбросов в записи, возникших под влиянием грозовой активности), низкочастотной робастной фильтрации в двумерном скользящем окне и т.д.It is also required to ensure noise immunity of the technology, which in the proposed method is provided by in-depth processing of field material using robust algorithms: suppressing the trend in the source data arising under the influence of telluric currents and polarization of the electrodes; point removal of “atmospherics” (emissions in the recording caused by lightning activity), low-frequency robust filtering in a two-dimensional sliding window, etc.

Кроме того, требуется снять тренд от источника без затягивания во времени на резко выделяющихся значениях, что позволит подчеркнуть тем самым аномальные области.In addition, it is required to remove the trend from the source without delaying in time at sharply distinguished values, which will thereby emphasize anomalous regions.

Предложенный способ обеспечивает следующий технический результат:The proposed method provides the following technical result:

- наиболее простой способ измерения с использованием традиционных методов постоянного тока и вызванной поляризации;- the easiest way to measure using traditional methods of direct current and induced polarization;

- выделение на основе этих измерений дополнительных характеристик;- selection based on these measurements of additional characteristics;

- разработка нового способа измерения и обработки характеристик переходных процессов;- development of a new method for measuring and processing the characteristics of transients;

- обеспечение высокой универсальности и технологичности способа измерения;- ensuring high versatility and adaptability of the measurement method;

- обеспечение помехозащищенности способа измерений за счет применения последовательности обработки робастными методами;- ensuring the noise immunity of the measurement method through the application of the processing sequence by robust methods;

- повышение сходимости теоретически рассчитанных и наблюденных (измеренных) кривых переходных процессов для геоэлектрического разреза.- increasing the convergence of theoretically calculated and observed (measured) transient curves for the geoelectric section.

Данный технический результат достигается за счет того, что применяют способ измерения и обработки переходных процессов с заземленной линией при импульсном возбуждения поля электрическим диполем с целью построения геоэлектрических разрезов, заключающийся в том, что для осуществления дипольно симметричного электропрофилирования (АВ-MN) или измерения методом срединного градиента (А-MN-В) используют диполь, передающий прямоугольные разнополярные импульсы, диполи объединены в заземленную передающую линию или линии, которые создают (линии) электромагнитное поле на исследуемой площади, регистрируемое (поле) приемными установками в переходные процессы этого электромагнитного поля на включении и выключении токовых импульсов.This technical result is achieved due to the fact that the method of measuring and processing transients with a grounded line is used for pulsed field excitation by an electric dipole in order to construct geoelectric sections, which consists in the fact that for the implementation of dipole-symmetric electroprofiling (AB-MN) or measurement by the median method gradient (A-MN-B) use a dipole that transmits rectangular bipolar pulses, dipoles are combined into a grounded transmission line or lines that create (lines) lektromagnitnoe field on study area recorded by the (field) in the receiving units transients of this electromagnetic field on the switching on and off of current pulses.

Способ отличается тем, что измерение осуществляют одновременно одной или несколькими приемными установками, используя синхронизацию по спутниковой системе позиционирования (GPS или Глонас) с одновременным выделением аномалеобразующего объекта. Для этого осуществляют: выделение перспективных участков для установки передающей линии,, предварительно измеряя количественные величины (параметры) функций характеристик аномалии в верхней части геоэлектрического разреза, при этом проводят измерения с арифметическим шагом по времени переходных процессов элекромагнитного поля и рассчитывают итоговые кривые на нескольких десятках временных задержек, расположенных с логарифмическим шагом по времени, при этом длительность измерений составляет от первых минут до первых часов в зависимости от длительности токовых импульсов и количества накоплений, измерения осуществляют путем регистрации величин с применением расчетов одномерных и (или) 2.5 и (или) 3-х мерных моделей с учетом частотной дисперсии электропроводности. С целью наглядного отображения полевого материала и возможности идентификации объектов поиска для выбранного метода (например, метода срединного градиента) минимизируют влияние геометрического положения источник-приемник на данные переходных процессов на каждой временной задержке путем применения процедуры робастного регрессионного анализа с использованием рассчитанных кривых переходных процессов от фонового разреза для данной геометрии источник-приемник и эмпирических зависимостей разности потенциала приемных электродов от геометрии установки, для чего подбирают временные диапазоны измерения и пространственные характеристики измерительнойThe method is characterized in that the measurement is carried out simultaneously by one or more receiving installations, using synchronization via a satellite positioning system (GPS or Glonas) with the simultaneous selection of an anomalous object. To do this, carry out: the selection of promising areas for the installation of the transmission line, pre-measuring the quantitative values (parameters) of the function characteristics of the anomalies in the upper part of the geoelectric section, while taking measurements with an arithmetic time step of the transient processes of the electromagnetic field and calculate the resulting curves for several dozens of time delays located with a logarithmic time step, the duration of the measurements being from the first minutes to the first hours, depending spine on the duration of the current pulses and the number of accumulation, measurement is performed by registering values using calculations dimensional and (or) 2.5 and (or) 3-dimensional model for the frequency dispersion of conductivity. In order to visually display the field material and the possibility of identifying search objects for the selected method (for example, the mid-gradient method), the influence of the source-receiver geometric position on the transient data at each time delay is minimized by applying the robust regression analysis procedure using the calculated transient curves from the background section for a given source-receiver geometry and the empirical dependences of the potential difference of the receiving electrodes on g ometrii installation, for which selected provisional measurement range and spatial characteristics measurement

установки таким образом, чтобы одновременно регистрировать индукционные процессы и процессы вызванной поляризации; Одновременно регистрируют с помощью цифровой аппаратуры, включающей прецизионные аналого-цифровые преобразователи (ПАЦП - обычно все-таки используют сокращение АЦП), параметры, описывающие эффект вызванной поляризации в одномерной параллельно-слоистой геоэлектрической модели поляризующейся среды и определяют следующие величины: кажущееся удельное электрическое сопротивление измеряемой среды и частотную дисперсию в ней (в среде). При этом определение частотной дисперсии параметров осуществляют с использованием робастного регрессионного анализа в сочетании с инверсией, а цифровую аппаратуру используют при спутниковой системе позиционирования, (например, GPS-синхронизации), обеспечивающей синхронизацию между источником тока и приемниками,. Затем вычисляют характеристики переходных процессов на нескольких десятках или сотнях временных задержек в отрезке времени (от выключения или включения) токового импульса на интервале от 0 до 100 мс или в интервале более 100 мс, в зависимости от выбранной длительности токового импульса или токовой паузы, и осуществляют предварительную обработку полученных параметров (характеристик) как функций от времени задержки, взятой после выключения (включения) токового импульса; после определения параметров осуществляют идентификацию (выделение перспективных участков) объектов поиска по измененным параметрам геоэлектрических полей, характеризующим изменения проводимости среды как частотно-зависимой функции путем выполнения инверсии полученных функций в параметры геоэлектрического разреза с учетом частотной дисперсии электропроводности. При необходимости, повторяют вышеуказанный цикл измерений и расчетов необходимое число раз и на завершающей стадии уточняют положение аномалеобразующих объектов, их физические параметры - УЭС и параметры частотной дисперсии УЭС, в том числе поляризуемости, выполнением инверсии на завершающей стадии, используют полученные функции параметров для построения карт и разрезов этих параметров. При наличии в геологическом разрезе контрастных объектов, характеризуемых выбросами по величинам проводимости, осуществляют интерпретацию проводимости для исключения ошибки при определении несмещенных оценок УЭС (удельного электрического сопротивления) и ВП, характеризующих распределение проводимости и поляризационных свойств объектов поиска (например, зон сульфидного орудинения и т.д.). При применении робастного регрессивного анализа используют следующую последовательность действий:settings in such a way as to simultaneously record induction processes and processes of induced polarization; At the same time, using digital equipment including precision analog-to-digital converters (PACPs - they usually still use the ADC reduction), parameters describing the effect of induced polarization in a one-dimensional parallel-layered geoelectric model of a polarized medium are recorded and the following quantities are determined: the apparent electrical resistivity of the measured medium and frequency dispersion in it (in the medium). In this case, the frequency dispersion of the parameters is determined using robust regression analysis in combination with inversion, and digital equipment is used with a satellite positioning system (for example, GPS synchronization), which ensures synchronization between the current source and receivers. Then, the characteristics of the transient processes are calculated over several tens or hundreds of time delays in the time interval (from switching off or on) of the current pulse in the interval from 0 to 100 ms or in the interval of more than 100 ms, depending on the selected duration of the current pulse or current pause, and carry out preliminary processing of the obtained parameters (characteristics) as functions of the delay time taken after switching off (on) the current pulse; After determining the parameters, identification (selection of promising areas) of the search objects is carried out according to the changed parameters of the geoelectric fields, characterizing changes in the conductivity of the medium as a frequency-dependent function by inverting the obtained functions into parameters of the geoelectric section taking into account the frequency dispersion of the electrical conductivity. If necessary, repeat the above cycle of measurements and calculations as many times as necessary and at the final stage specify the position of anomalous objects, their physical parameters - resistivity and frequency dispersion parameters of resistivity, including polarizability, performing inversion at the final stage, use the obtained parameter functions to map and sections of these parameters. If there are contrasting objects in the geological section characterized by emissions by conductivity values, conductivity is interpreted to eliminate errors in determining unbiased resistivity (specific electrical resistance) and EP estimates that characterize the distribution of conductivity and polarization properties of search objects (for example, sulfide mineralization zones, etc.). d.). When applying robust regression analysis, the following sequence of actions is used:

- - подавление тренда в исходных данных от источника, возникающего под влиянием теллурических токов и поляризации электродов;- - suppression of the trend in the source data from the source arising under the influence of telluric currents and polarization of the electrodes;

- - точечное удаление выбросов (пиков) в записи, возникших под влиянием грозовой активности («атмосфериков»);- - point removal of outliers (peaks) in the record arising under the influence of thunderstorm activity (“atmospheres”);

- - осуществление фильтрации методом низкочастотной робастной фильтрации в двумерном скользящем окне по временным задержкам во всем временном диапазоне;- - filtering by low-frequency robust filtering in a two-dimensional sliding window by time delays in the entire time range;

- - - выполняя условие: фильтрацию осуществляют после снятия влияния геометрии системы измерений и при одномерном моделировании геоэлектрического разреза совместно с комплексным использованием максимально полной информации о его строении, полученной любыми другими геолого-геофизическими методами. Кроме того, могут проводить второй этап измерений различными модификациями дипольного профилирования и зондирования. В частном случае используют диполи, которые распределены равномерно по сетке со стороной ячейки примерно 50×50 м на площади S = примерно 2×2 км с выбранным шагом по сетке. Например, измерения переходных процессов в электрическом поле осуществляют с использованием при измерении способа срединного градиента. В зависимости от необходимости, измерения переходных процессов в электрическом поле осуществляют в один или два этапа. При этом измерения могут проводить многоэлектродной заземленной приемной линией, а также могут применять прецизионное АЦП с частотой дискретизации не менее 100 кГц и разрядностью не менее 24 бит.- - - fulfilling the condition: filtering is carried out after removing the influence of the geometry of the measurement system and in the one-dimensional modeling of the geoelectric section in conjunction with the integrated use of the most complete information about its structure obtained by any other geological and geophysical methods. In addition, they can carry out the second stage of measurements with various modifications of dipole profiling and sounding. In the particular case, dipoles are used that are evenly distributed over the grid with the side of the cell about 50 × 50 m in the area S = about 2 × 2 km with the selected grid step. For example, transient measurements in an electric field are carried out using a mid-gradient method when measuring. Depending on the need, transient measurements in an electric field are carried out in one or two stages. At the same time, measurements can be made with a multi-electrode grounded receiving line, and they can also use precision ADCs with a sampling frequency of at least 100 kHz and a resolution of at least 24 bits.

Таким образом, новым в предложенном способе является то, что в нем измерения осуществляют одной или одновременно несколькими приемными установками, используя синхронизацию по спутниковой системе позиционирования.Thus, new in the proposed method is that in it the measurements are carried out by one or several reception units at the same time, using synchronization via a satellite positioning system.

Для осуществления такого способа проводят измерения переходных процессов элекромагнитного поля по времени с частотой не менее 100 кГц и динамическим диапазоном не менее 24 бит, записывают их в соответствующий массив первичных данных, обрабатывают массив первичных данных с помощью робастного регрессионного анализа.To implement this method, measurements of transients of the electromagnetic field in time with a frequency of at least 100 kHz and a dynamic range of at least 24 bits are carried out, they are recorded in the corresponding array of primary data, the array of primary data is processed using robust regression analysis.

Обработку массива первичных данных с помощью робастного регрессионного анализа осуществляют в следующей последовательности:Processing the array of primary data using robust regression analysis is carried out in the following sequence:

- - подавление тренда в исходных данных от источника, возникающего под влиянием теллурических токов и поляризации электродов;- - suppression of the trend in the source data from the source arising under the influence of telluric currents and polarization of the electrodes;

- - точечное удаление выбросов (пиков) в записи, возникших под влиянием грозовой активности;- - point removal of outliers (peaks) in the record arising under the influence of thunderstorm activity;

- - осуществление фильтрации методом низкочастотной робастной фильтрации в двумерном скользящем окне по временным задержкам во всем временном диапазоне;- - filtering by low-frequency robust filtering in a two-dimensional sliding window by time delays in the entire time range;

- - расчет кривых становления с логарифмическим шагом по времени на нескольких десятках временных задержек, получая кривые становления, которые используются в качестве входных данных для решения задачи инверсии.- - calculation of the formation curves with a logarithmic time step over several tens of time delays, obtaining the formation curves, which are used as input to solve the inversion problem.

Далее для осуществления наглядного отображения полевого материала и возможности идентификации объектов поиска:Further, for the visualization of field material and the possibility of identifying search objects:

- минимизируют влияние геометрического положения источник-приемник на значения переходных процессов на каждой временной задержке путем вычисления значений переходных процессов с помощью процедуры робастного регрессионного анализа с использованием рассчитанных кривых переходных процессов от фонового разреза для той же геометрии приемной установки с тем же расположением источник-приемник и эмпирических зависимостей разности потенциала приемных электродов от геометрии установки. Затем определяют кажущееся удельное электрическое сопротивление измеряемой среды и частотную дисперсию в данной установке.- minimize the influence of the geometrical position of the source-receiver on the transient values at each time delay by calculating the values of the transient processes using the robust regression analysis procedure using the calculated transient curves from the background section for the same receiver setup geometry with the same source-receiver arrangement and empirical dependences of the difference in potential of the receiving electrodes on the geometry of the installation. Then determine the apparent electrical resistivity of the measured medium and the frequency dispersion in this installation.

Полученные данные используют для построения геоэлектрических разрезов путем решения прямых и обратных задач геоэлектрики.The data obtained are used to construct geoelectric sections by solving direct and inverse problems of geoelectrics.

Способ иллюстрируется следующими чертежами. Чертежи демонстрируют результаты частного случая применения способа на примере обнаружения кимберлитовых трубок взрыва на Анабарском щите и не охватывают всех возможных вариантов применения способа.The method is illustrated by the following drawings. The drawings show the results of a particular case of the method using the example of the detection of kimberlite explosion tubes on the Anabar shield and do not cover all possible applications of the method.

На Фиг. 7 - участок «Марс». Показаны нормированные переходные процессы DU и их временные производные DtDU в фоновой области (а), над трубкой взрыва (б).In FIG. 7 - section "Mars". Normalized transients DU and their temporary derivatives DtDU in the background region (a), above the explosion tube (b) are shown.

На Фиг. 8 показаны псевдоразрезы переходных процессов DU и их временных производных dtDU по линии АВ после минимизации влияния эталонной модели и зависимости от геометрии установки с помощью робастной регрессии (а, б). В псевдоразрезах снято влияние геометрического фактора источник-приемник. Сопоставление с геологическим разрезом, построенным по результатам бурения, эталонного разреза (в).In FIG. Figure 8 shows the pseudo-cuts of transients DU and their temporary derivatives dtDU along the AB line after minimizing the influence of the reference model and the dependence on the geometry of the installation using robust regression (a, b). In pseudo-cuts, the influence of the source-receiver geometric factor is removed. Comparison with the geological section, constructed according to the results of drilling, the reference section (c).

На Фиг. 9 показана поздняя временная задержка 70 мс после снятия влияния геометрии системы измерений посредством применения робастного регрессионного анализа с контурами объектов, выделенных в магнитном поле после исключения интенсивных магнитных аномалий и эффекта рельефа в программе GelioSMI. Треугольниками показаны скважины, подтвердившие существование трубок взрыва - объектов 1 и 2, соответствующие установкам, показанным на Фиг. 4 - варианты а, б, в.In FIG. Figure 9 shows a late time delay of 70 ms after removing the influence of the geometry of the measurement system by applying robust regression analysis with the contours of objects isolated in a magnetic field after eliminating intense magnetic anomalies and the relief effect in the GelioSMI program. The triangles show the wells that confirmed the existence of the explosion tubes — objects 1 and 2, corresponding to the settings shown in FIG. 4 - options a, b, c.

на Фиг. 10 в трехмерном отображении показаны псевдоразрезы переходных процессов DU (а, б) и их временных производных dtDU (в, г) на восточной части картируемой площади, сечение сделано вблизи линии АВ.in FIG. 10 in a three-dimensional display shows pseudo-cuts of transients DU (a, b) and their temporary derivatives dtDU (c, d) on the eastern part of the mapped area, a section is made near the line AB.

На Фиг. 11 показана карта ρ1, логарифм УЭС 1-го слоя (т.е. изображение в плане параметра поляризуемости в зависимости от положения точки съемки) поляризуемости первого слоя (0-100 м) геоэлектрической модели. Отчетливо видны профильные аномалии, связанные с технологическими нюансами измерительной системы, а не с геологическим строением. Ранние времена переходного процесса определяются неточно в связи с отсутствием аппаратной привязки синхронизации работы измерителя и генератора тока по времени. На значение ρ1 оказывают влияние проводимость пород в зоне оттайки, которая достигает не более 0.5 м, многолетнемерзлые четвертичные отложения мощностью до 4-6 м и верхняя часть карбонатной толщи. Тем не менее, связь с геологическим строением прослеживается, (б) - продублировано в черно-белом графическом изображении. Номерами отмечены скважины, заверившие наличие объектов. Прямоугольниками закрыты области с недостоверными данными полевой съемки. Карта поляризуемости первого слоя (0-100 метров) геоэлектрической модели. Небольшая перекрытая льдом трубка по поляризуемости отчетливо видна только в 1 слое. Возможно, экранирование слоем вечной мерзлоты уменьшило чувствительность к эффектам вызванной поляризации (ВП). Прямоугольниками закрашены области отсутствия данных.In FIG. 11 shows the map ρ1, the logarithm of the resistivity of the 1st layer (i.e., the image in terms of the polarizability parameter depending on the position of the survey point) of the polarizability of the first layer (0-100 m) of the geoelectric model. The profile anomalies associated with the technological nuances of the measuring system, and not with the geological structure, are clearly visible. The early times of the transient are not determined accurately due to the lack of hardware binding of the synchronization of the meter and current generator in time. The ρ1 value is influenced by the conductivity of the rocks in the defrost zone, which reaches no more than 0.5 m, permafrost quaternary deposits with a thickness of up to 4-6 m and the upper part of the carbonate stratum. Nevertheless, the connection with the geological structure can be traced, (b) - duplicated in a black and white graphic image. The numbers indicate the wells that certified the presence of objects. Rectangles cover areas with invalid field data. Map of the polarizability of the first layer (0-100 meters) of the geoelectric model. A small ice-covered polarizability tube is clearly visible in only 1 layer. It is possible that shielding with a permafrost layer reduced sensitivity to the effects of induced polarization (VP). Rectangles represent areas of missing data.

На Фиг. 12 показана карта η1 поляризуемости первого слоя (0-100 метров) геоэлектрической модели (а). Небольшая перекрытая льдом трубка по поляризуемости отчетливо видна только в 1 слое. Прямоугольниками закрашены области отсутствия данных; на изображении (б) показан вариант карты в черно-белом варианте.In FIG. 12 shows a map η1 of the polarizability of the first layer (0-100 meters) of the geoelectric model (a). A small ice-covered polarizability tube is clearly visible in only 1 layer. Rectangles indicate areas of missing data; image (b) shows a map option in black and white.

На Фиг. 13 показана карта распределения значений натурального логарифма УЭС в пределах второго геоэлектрического слоя (100-450 м).In FIG. 13 shows a map of the distribution of the values of the natural logarithm of the resistivity within the second geoelectric layer (100-450 m).

На Фиг. 14 реалистичная модель поляризующегося проводящего объекта верхней части разреза показана на чертеже слева, а расчетные кривые в сопоставлении с наблюденными приведены на чертеже справа. Сопротивление объекта 8.5 Ом×м, начальная поляризация 15%, постоянная времени спада 0.5 с; (а) - геоэлектрическая трехмерная модель с увеличенным в глубину верхним проводящим объектом, (б) - наблюденные и расчетные кривые для модели.In FIG. 14 a realistic model of a polarizing conductive object of the upper part of the section is shown in the drawing on the left, and calculated curves in comparison with the observed ones are shown in the drawing on the right. The object resistance is 8.5 Ohm × m, the initial polarization is 15%, the decay time constant is 0.5 s; (a) a three-dimensional geoelectric model with an upper conductive object extended in depth, (b) the observed and calculated curves for the model.

Предложенным способом осуществляют измерения и обработку данных переходных процессов, полученных от заземленного источника тока многоэлектродной заземленной приемной линией с целью одновременного определения кажущегося удельного сопротивления среды, индукционной составляющей и эффектов вызванной поляризации геоэлектрического разреза с использованием робастного регрессионного анализа в сочетании с инверсией в рамках модели поляризующейся среды. В предложенном способе вместо того, чтобы подавлять индукционные эффекты, являющиеся помехой для традиционных методов ВП, применяют современную систему регистрации и обработки, которая позволяет записать их с минимальными искажениями.The proposed method measures and transient data obtained from a grounded current source with a multielectrode grounded receiving line to simultaneously determine the apparent resistivity of the medium, the induction component and the effects of the polarization of the geoelectric section using robust regression analysis in combination with inversion within the framework of the polarized medium model . In the proposed method, instead of suppressing induction effects that are a hindrance to traditional methods of VP, they use a modern registration and processing system that allows you to record them with minimal distortion.

Предложенный способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

С использованием робастных методов обработки сигнала исходные данные, записанные с арифметическим шагом с помощью АЦП, имеющим частоту дискретизации не менее 100 кГц и динамический диапазон не менее 18-24 разрядов, обрабатываются в следующей последовательности:Using robust signal processing methods, the initial data recorded with an arithmetic step using an ADC having a sampling frequency of at least 100 kHz and a dynamic range of at least 18-24 bits are processed in the following sequence:

- - точечное удаление выбросов (пиков) - с помощью процедур робастной статистики на кривых становления выделяются резко выделяющиеся наблюдения, которые затем подавляются с помощью итерационной процедуры,- - point removal of outliers (peaks) - with the help of robust statistics procedures, sharply allocated observations are identified on the formation curves, which are then suppressed using an iterative procedure,

- - осуществление фильтрации с использованием дифференцирующего фильтра в сочетании с робастным сглаживанием в скользящем окне позволяет подавить промышленную периодическую помеху (50 Гц, 150 Гц и т.д.),- - filtering using a differentiating filter in combination with robust smoothing in a sliding window allows you to suppress industrial periodic interference (50 Hz, 150 Hz, etc.),

- - подавление тренда - применяется к одной временной задержке - что соответствует отчетам АЦП, отстоящих от момента выключения токового импульса на одно и то же количество отсчетов АЦП, и включает в себя предварительный анализ данных с использованием робастных процедур на предмет выявления выброса ступеней во временной последовательности, по результатам которого создается матрица ошибок. Матрица используется для подавления выбросов и ступеней, причем для устранения ступеней используется итерационный подход. В результате полезный сигнал на каждой временной задержке, имеющий самую высокую частоту (+dU(t_{задержки}), -dU(t_{задержки}), +dU(t_{задержки}), -dU(t_{задержки}), ……), обрабатывается цифровым высокочастотным фильтром, подавляющим теллурические помехи и тренд, возникающий на приемных электродах за счет электрохимических процессов, проходящих в горных породах и на границе почвы и электрода,- - trend suppression - applies to one time delay - which corresponds to the ADC reports, which are the same number of ADC readings from the moment the current pulse is turned off, and includes a preliminary analysis of the data using robust procedures to identify the step release in the time sequence which results in the creation of an error matrix. The matrix is used to suppress emissions and steps, and an iterative approach is used to eliminate steps. As a result, the useful signal at each time delay having the highest frequency (+ dU (t _delay ), -dU (t _delay ), + dU (t _delay ), -dU (t _delay ), .......) is processed by a digital high-pass filter suppressing telluric interference and the trend that occurs at the receiving electrodes due to electrochemical processes taking place in rocks and at the boundary of the soil and electrode,

- - робастная фильтрация в двумерном скользящем окне позволяет существенно подавить влияние выбросов и сбоев,- - robust filtering in a two-dimensional sliding window allows you to significantly suppress the effect of emissions and failures,

- - расчет кривых становления с логарифмическим шагом по времени так же выполняется с помощью робастных статистических оценок и позволяет повысить соотношения сигнал/помеха на поздних временных окнах, имеющих значительную длину, а также наглядно представить кривую становления для использования ее при решении задачи инверсии,- - the calculation of the formation curves with a logarithmic time step is also performed using robust statistical estimates and allows you to increase the signal-to-noise ratio at late time windows of considerable length, as well as visualize the formation curve for use in solving the inversion problem,

- минимизация влияния геометрического положения источник-приемник с использованием робастного регрессионного анализа выполняется для кривых становления с целью выделения аномалеобразующих объектов. При этом в качестве регрессоров - данных, влияние которой минимизируется, - используются- minimizing the influence of the geometric position of the source-receiver using robust regression analysis is performed for the formation curves in order to highlight anomalous objects. Moreover, as regressors - data whose influence is minimized - are used

- - результат решения прямой задачи для эталонного (фонового) разреза, полученного в результате решения задачи инверсии для данных в заведомо неаномальной зоне,- - the result of solving the direct problem for the reference (background) section obtained as a result of solving the inversion problem for data in a known non-anomalous zone,

- - аналитическое выражение, эмпирически отражающее геометрическую зависимость распространения поля в среде.- - an analytical expression empirically reflecting the geometric dependence of the field propagation in the medium.

Пример 1Example 1

Измерения проводились установкой срединного градиента - одновременно 4-мя каналами регистрировались временные ряды разностей потенциалов приемных электродов MN в пределах генераторного диполя АВ. Разрез возбуждался последовательностью разнополярных импульсов без токовой паузы. Сила тока составляла 0.5 А, частота источника - 4.88 Гц, что при шаге дискретизации измерительного модуля в 0.4 мс во время прямоугольного импульса длительностью 0.1024 с позволяет записывать кривую становления в 256 отчетов АЦП. Шаг по профилю в 40 м соответствовал длине MN, расстояние между профилями 50 м. Всего на данном участке записано около тысячи точек. В результате для каждой MN в штатно поставляемой программе "Octopus Pro" рассчитаны кажущееся удельное электрическое сопротивление ρk и, с использованием относительного фазового параметра Δφ, кажущаяся поляризуемость η_k(%)=-2.5·Δφ.The measurements were carried out by setting the mid-gradient — simultaneously, 4 channels recorded the time series of the potential differences of the receiving electrodes MN within the limits of the generator dipole AB. The section was excited by a sequence of bipolar pulses without a current pause. The current strength was 0.5 A, the source frequency was 4.88 Hz, which, with a sampling step of the measuring module of 0.4 ms during a rectangular pulse with a duration of 0.1024 s, makes it possible to record the formation curve in 256 ADC reports. The step along the profile of 40 m corresponded to the length of MN, the distance between the profiles was 50 m. In total, about a thousand points were recorded in this section. As a result, the apparent electrical resistivity ρk is calculated for each MN in the standard Octopus Pro software and, using the relative phase parameter Δφ, the apparent polarizability η _k (%) = - 2.5 · Δφ.

Эти параметры сохраняют зависимость от положения MN, поскольку коэффициент установки ее полностью не компенсирует. Поэтому в способе использована инверсия результатов электромагнитного зондирования, однако при этом требуется существенно увеличить количество измерений для исходных данных. Поэтому полевой материал обрабатывают в блоках программно-измерительного комплекса (АПЭК) и рассчитывают для каждой точки записи нормированные параметры на поле в момент пропускания, а также переходные процессы и их временные производные на 16 временных задержках. С помощью методов робастной статистики для последней 1/8 токового импульса рассчитывают и сохраняют ненормированную амплитуду сигнала - DU0. При переобработке используют подавление тренда, позволяющее с высокой точность получать отсчеты на временных задержках при «плавании» потенциалов приемных электродов, осложненных выбросами и сбоями. В сочетании с применением методов робастной статистики, позволил существенно повысить стабильность результатов обработки [Ю.А. Давыденко. «Разработка программно-измерительного комплекса для дифференциально-нормированного метода электроразведки». Иркутск: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, 2005, стр. 155]. Невязка уточненных значений DU0 со значениями, полученными из программы "Octopus Pro", достигает 1.5%, что объясняется более корректным подавлением тренда. Нормированные переходные процессы DU и их временные производные DtDU в фоновой области Фиг.7 (а) и над трубкой взрыва Фиг.7 (б) существенно различаются. Точность расчетов достаточно высокая - коэффициент вариации - отношение стандартного отклонения к амплитуде сигнала - практически для всего временного интервала редко превышает 0.1%. Существенное отличие кривых вызвано, прежде всего, изменением проводимости, что привело к росту индукционной составляющей, имеющей обратный знак с эффектом ВП.These parameters remain dependent on the position of MN, since the installation coefficient does not completely compensate for it. Therefore, the method uses the inversion of the results of electromagnetic sounding, however, this requires a significant increase in the number of measurements for the source data. Therefore, the field material is processed in the blocks of the software-measuring complex (APEK) and normalized parameters on the field are calculated for each recording point at the moment of transmission, as well as transients and their time derivatives at 16 time delays. Using robust statistics methods for the last 1/8 of the current pulse, the unnormalized signal amplitude - DU0 is calculated and stored. During reprocessing, trend suppression is used, which makes it possible to obtain readings at high delays with high accuracy when the potentials of the receiving electrodes are “floated”, complicated by outliers and malfunctions. In combination with the use of robust statistics methods, it allowed to significantly increase the stability of the processing results [Yu.A. Davydenko. "Development of a software-measuring complex for the differential-normalized method of electrical exploration." Irkutsk: The dissertation for the degree of candidate of technical sciences, 2005, p. 155]. The discrepancy between the adjusted DU0 values and the values obtained from the Octopus Pro program reaches 1.5%, which is explained by more correct trend suppression. The normalized transients DU and their temporary derivatives DtDU in the background region of Fig. 7 (a) and above the explosion tube of Fig. 7 (b) are significantly different. The accuracy of the calculations is quite high - the coefficient of variation - the ratio of the standard deviation to the signal amplitude - for almost the entire time interval rarely exceeds 0.1%. A significant difference between the curves is caused, first of all, by a change in conductivity, which led to an increase in the induction component, which has the opposite sign with the VP effect.

В традиционных методах угловатый вид кривых на ранней стадии измерений объясняется низкой частотой дискретизации (2.5 кГц). Это означает, что, согласно теореме Найквиста, в полосу пропускания попадают частоты немногим более 1 кГц. Кроме того, отсутствие привязки (аппаратной синхронизации) к фронту выключения существенно затрудняет вычисление переходных характеристик. В предложенном способе этот недостаток преодолен за счет синхронизации.In traditional methods, the angular appearance of the curves at an early stage of measurements is explained by a low sampling frequency (2.5 kHz). This means that, according to the Nyquist theorem, frequencies slightly over 1 kHz fall into the passband. In addition, the lack of binding (hardware synchronization) to the turn-off front makes it difficult to calculate the transient characteristics. In the proposed method, this disadvantage is overcome by synchronization.

В традиционных способах измерения, с применением БПФ (быстрое преобразование Фурье) к обработанной кривой рассчитывают относительные фазовые характеристики для 1 и 3 гармоник, 3 и 5 гармоник, которые высоко коррелируют с расчетами штатной программы "Octopus Pro". При этом относительная фазовая характеристика - это обобщенная трансформанта, характеризующая форму кривой, и ее информативность сопоставима с временной производной на поздних временных задержках. Использование относительных фазовых характеристик не позволяет делать уверенные выводы о вкладах индукционных процессов и процессов ВП в наблюденном поле. Также по этим характеристикам нельзя делать выводы о глубине залегания объектов с использованием скин-эффекта, в то время как оценки вполне возможно проводить, анализируя переходные процессы и их временные характеристики.In traditional measurement methods, using FFT (Fast Fourier Transform) to the processed curve, the relative phase characteristics are calculated for 1 and 3 harmonics, 3 and 5 harmonics, which are highly correlated with the calculations of the standard Octopus Pro program. Moreover, the relative phase characteristic is a generalized transform characterizing the shape of the curve, and its information content is comparable to the time derivative at late time delays. The use of relative phase characteristics does not allow us to draw reliable conclusions about the contributions of induction processes and VP processes in the observed field. Also, these characteristics cannot be used to draw conclusions about the depth of the objects using the skin effect, while it is quite possible to carry out assessments by analyzing transients and their temporal characteristics.

В предложенном способе с целью качественного анализа полевого материала снимают зависимость от положения измерительной линии и питающего диполя приемами гравиметрии для снятия региональной составляющей гравиметрического поля и выделения локальных аномалий. При обработке полевых кривых зондирования используют робастную инверсию [Mia Hubert, Peter J. Rousseeuw and Stefan Van Aelst, High-Breakdown Robust Multivariate Methods, Statistical Science 2008, Vol. 23, No. 1, 92-119; Mia HUBERT, Karlien VANDEN BRANDEN and Peter J. Rousseeuw; ROBPCA: A New Approach to Robust Principal Component Analysis, TECHNOMETRICS, FEBRUARY 2005, VOL. 47, NO. 1].In the proposed method, for the purpose of a qualitative analysis of the field material, the dependence on the position of the measuring line and the supply dipole is removed by gravimetric methods to remove the regional component of the gravimetric field and highlight local anomalies. Robust inversion is used to process field probes [Mia Hubert, Peter J. Rousseeuw and Stefan Van Aelst, High-Breakdown Robust Multivariate Methods, Statistical Science 2008, Vol. 23, No. 1, 92-119; Mia HUBERT, Karlien VANDEN BRANDEN and Peter J. Rousseeuw; ROBPCA: A New Approach to Robust Principal Component Analysis, TECHNOMETRICS, FEBRUARY 2005, VOL. 47, NO. one].

За счет итеративного подхода в исходных данных минимизируют влияние факторов, называемых регрессорами. В данном примере, в качестве регрессоров используют аналитические функции зависимости от положения питающего диполя АВ и приемных электродов MN и результаты расчета прямой задачи на каждой точке зондирования от фонового многослойного разреза. Робастность позволяет избежать появления смещенных оценок, возникающих под влиянием аномальных значений наблюденного поля, и надежно увязывают тренд в исходных данных с зависимостями, описываемыми регрессорами.Due to an iterative approach, the influence of factors called regressors in the initial data is minimized. In this example, analytical functions depending on the position of the supply dipole AB and receiving electrodes MN and the results of calculating the direct problem at each sounding point from the background multilayer section are used as regressors. Robustness avoids the appearance of biased estimates arising under the influence of anomalous values of the observed field, and reliably relate the trend in the initial data with the dependences described by the regressors.

В результате применения робастной регрессии к каждой временной задержке строят карты и псевдоразрезы, в которых снято влияние геометрического фактора источник-приемник. По этим картам и разрезам судят о наличии трехмерных объектов и их положении в разрезе с учетом скин-эффекта. Свойства этих объектов определяют посредством инверсии в рамках модели среды с частотной дисперсией электропроводности.As a result of applying robust regression to each time delay, maps and pseudo-sections are constructed in which the influence of the source-receiver geometric factor is removed. These maps and sections are used to judge the presence of three-dimensional objects and their position in the section, taking into account the skin effect. The properties of these objects are determined by inversion within the framework of a model of a medium with a frequency dispersion of electrical conductivity.

На основании анализа измеренных кривых с применением робастного регрессионного анализа, а также по результатам инверсии в рамках одномерной модели выделяют 2 объекта. Объекты 1-й и 2-й заверены бурением, при этом о наличии 2-го объекта не было известно до тех пор, пока по результатам переобработки не был сделан уверенный прогноз о наличии трубки взрыва. Особенно хорошо эти объекты выделяются на поздних временных задержках, так, на Фиг. 12 приведена карта 15-й временной задержки после подавления влияния геометрии установки. Объекты хорошо совпадают с контурами аномалий, выделенных в магнитном поле после исключения интенсивных магнитных аномалий и эффекта рельефа в программе GelioSMI [Давыденко А.Ю. Выделение аномалий и составляющих гравимагнитных полей в условиях интенсивных помех // Геодинамика. Глубинное строение. Тепловое поле Земли. Интерпретация геофизических полей. Екатеринбург, Игф УрО РАН, 2009, с. 124-127]. На Фиг. 12 видна возможность экранирования слоем вечной мерзлоты, что уменьшает чувствительность к эффектам вызванной поляризации (ВП), поэтому зелеными прямоугольниками закрашены области отсутствия данныхBased on the analysis of the measured curves using robust regression analysis, as well as the results of the inversion, two objects are distinguished in the framework of the one-dimensional model. The objects of the 1st and 2nd are certified by drilling, while the presence of the 2nd object was not known until, according to the results of the processing, a reliable forecast was made about the presence of an explosion tube. These objects stand out particularly well in late time delays, so, in FIG. Figure 12 shows a map of the 15th time delay after suppressing the influence of the installation geometry. The objects are in good agreement with the contours of the anomalies detected in the magnetic field after the exclusion of intense magnetic anomalies and the relief effect in the GelioSMI program [Davydenko A.Yu. Isolation of anomalies and components of gravimagnetic fields under intense noise // Geodynamics. The deep structure. Thermal field of the Earth. Interpretation of geophysical fields. Yekaterinburg, Igf UB RAS, 2009, p. 124-127]. In FIG. Figure 12 shows the possibility of shielding the permafrost layer, which reduces the sensitivity to the effects of polarization (VP), so the data missing areas are filled with green rectangles

До применения предложенного способа небольшая перекрытая льдом трубка взрыва (объект 2) не выделялась по карте кажущегося удельного сопротивления из-за наличия высокоомного экрана.Before applying the proposed method, a small ice-covered explosion tube (object 2) did not stand out on the map of apparent resistivity due to the presence of a high-resistance screen.

На примере измерений на Анабраском щите можно показать, каким образом осуществляют переобработку данных срединного градиента, в результате которой удалось выделить перекрытую льдом трубку взрыва. Эта трубка взрыва не была видна на карте кажущегося удельного сопротивления и поляризуемости, рассчитанной через относительную разность фаз платно поставляемым программным обеспечением. Измерение и обработка данных выполнялись исходя из предположения о существенном влиянии индукционных процессов на результаты измерений. Были рассчитаны переходные процессы на включение токового импульса, при этом использовался алгоритм подавления тренда, в котором высокочастотный нерекурсивный фильтр применяется после минимизации влияния выбросов и ступеней, которые присутствуют в регистрируемых временных рядах в качестве помех. С целью повышения соотношения сигнал/помеха используется робастная фильтрация в скользящем окне как одномерном, так и двумерном. В результате с высокой точностью рассчитаны переходные процессы dU и их временные производные dtdU, они нормированы на величину поля перед выключением токового импульса. Такой тип нормировки позволил существенно повысить точность, поскольку традиционно применяемая нормировка на силу тока предполагает присутствие в знаменателе величины, измеренной с точностью первых процентов, в то время как современные прецизионные АЦП имеют точность не менее 0.01%.On the example of measurements on the Anabra shield, it is possible to show how the processing of mid-gradient data is carried out, as a result of which it was possible to isolate the explosion tube blocked by ice. This blast tube was not visible on the map of apparent resistivity and polarizability, calculated through the relative phase difference by the supplied software. Measurement and processing of data was carried out on the basis of the assumption of a significant effect of induction processes on the measurement results. The transients for switching on the current pulse were calculated, and a trend suppression algorithm was used in which a high-frequency non-recursive filter is applied after minimizing the effect of surges and steps that are present in the recorded time series as interference. In order to increase the signal-to-noise ratio, robust filtering is used in a sliding window, both one-dimensional and two-dimensional. As a result, the transient processes dU and their time derivatives dtdU are calculated with high accuracy, they are normalized to the field value before switching off the current pulse. This type of normalization made it possible to significantly increase accuracy, since the traditionally used normalization for current strength implies the presence in the denominator of a value measured with an accuracy of the first percent, while modern precision ADCs have an accuracy of at least 0.01%.

При этом с целью качественного анализа полевого материала необходимо снять зависимость от положения измерительной линии и питающего диполя. При решении этой задачи применен прием, который применяется в гравиметрии для снятия региональной составляющей гравиметрического поля и выделения локальных аномалий. При обработке полевых кривых зондирования использовался алгоритм робастной инверсии (работы High-Breakdown Robust Multivariate Methods (Mia Hubert, Peter J. Rousseeuw and Stefan Van Aelst, Statistical Science 2008, Vol.23, No. 1, 92-119) и ROBPCA: A New Approach to Robust Principal Component Analysis (Mia HUBERT, Karlien VANDEN BRANDEN and Peter J. Rousseeuw, TECHNOMETRICS, FEBRUARY 2005, VOL. 47, NO. 1). За счет итеративного подхода в этом алгоритме в исходных данных минимизировали влияние факторов, называемых регрессорами. В качестве регрессоров использовались аналитические функции зависимости от положения питающего диполя АВ и приемных электродов MN и результаты расчета прямой задачи на каждой точке зондирования от фонового многослойного разреза. При этом робастность позволила избежать появления смещенных оценок, возникающих под влиянием аномальных значений наблюденного поля, надежно увязав тренд в исходных данных с зависимостями, описываемыми регрессорами.In this case, in order to qualitatively analyze the field material, it is necessary to remove the dependence on the position of the measuring line and the supply dipole. In solving this problem, a technique has been applied that is used in gravimetry to remove the regional component of the gravimetric field and highlight local anomalies. When processing the field sounding curves, the robust inversion algorithm was used (High-Breakdown Robust Multivariate Methods (Mia Hubert, Peter J. Rousseeuw and Stefan Van Aelst, Statistical Science 2008, Vol.23, No. 1, 92-119) and ROBPCA: A New Approach to Robust Principal Component Analysis (Mia HUBERT, Karlien VANDEN BRANDEN and Peter J. Rousseeuw, TECHNOMETRICS, FEBRUARY 2005, VOL. 47, NO. 1). By using an iterative approach in this algorithm, the influence of factors called regressors was minimized in the initial data. The analytical functions of the dependence on the position of the supply dipole AB and the receiving electrodes MN and the calculation results were used as regressors ryamoy tasks at each sensing point from the background multilayer cut. This robustness allowed avoid biased estimates, arising under the influence of anomalous values of the observed field, securely linking trend in the source data dependencies, described regressors.

В результате применения робастной регрессии к каждой временной задержке способ позволил построить карты и псевдоразрезы, в которых снято влияние геометрического фактора источник-приемник. По эти картам и разрезам можно судить о наличии трехмерных объектов и их положении в разрезе с учетом скин-эффекта (Фиг. 8). Свойства же этих объектов определяются посредством инверсии в рамках модели среды с частотной дисперсией электропроводности.As a result of applying robust regression to each time delay, the method made it possible to construct maps and pseudo-cuts in which the influence of the source-receiver geometric factor was removed. From these maps and sections, one can judge the presence of three-dimensional objects and their position in the context, taking into account the skin effect (Fig. 8). The properties of these objects are determined by inversion within the framework of a model of a medium with a frequency dispersion of electrical conductivity.

Таким образом, достигается обеспечение высокой универсальности и технологичности способа измерения и обеспечение помехозащищенности способа измерений за счет применения последовательности обработки робастными методами.Thus, achieving high versatility and manufacturability of the measurement method and ensuring noise immunity of the measurement method through the application of the processing sequence by robust methods is achieved.

Достижение данного технического результата подтверждают результаты применения одномерного подхода, когда для каждой точки зондирования рассчитывался сигнал от горизонтально-слоистого полупространства, параметры каждого слоя задавались с учетом частотной дисперсии электропроводности, задаваемой зависимостью Cole-Cole [или Коула-Коула]:The achievement of this technical result is confirmed by the results of the application of the one-dimensional approach, when for each sounding point the signal from a horizontally layered half-space was calculated, the parameters of each layer were set taking into account the frequency dispersion of the electrical conductivity given by the Cole-Cole [or Cole-Cole] dependence:

где ω - частота; i - мнимая единица; ρ - удельное электрическое сопротивление; ρ₀ - сопротивление на постоянном токе; η - коэффициент поляризуемости; τ - время релаксации и с - показатель степени.where ω is the frequency; i is the imaginary unit; ρ is the electrical resistivity; ρ ₀ - resistance to direct current; η is the polarizability coefficient; τ is the relaxation time and c is an exponent.

Таким образом, выполняется моделирование (функций) полевых кривых dU и dtdU с целью получению слоистого геоэлектрического разреза по профилям. В результате модельных расчетов с учетом частотной дисперсии электропроводности определяют численные значения параметров поляризуемости разреза для каждого из слоев по всем точкам наблюдений. Для обработки и интерпретации полевых данных используется программно-измерительный комплекс (АПЭК), включающий в себя прямую и обратную задачу геоэлектрики для заземленной линии. Входными данными обратной задачи являлись наблюденные полевые кривые dU, dtdU. Временной диапазон, используемый при моделировании, определялся достоверностью входных данных, т.е. точностью измерений каждого из параметров в каждой точке измерения. В качестве функции невязки, значение которой минимизируется в результате инверсии, используется среднеквадратическое отклонение. Результатом являются карты и разрезы удельных электрических сопротивлений и поляризационных параметров: поляризуемости и времени релаксации. Таким образом, подтверждено получение технического результата - повышение сходимости теоретически рассчитанных и наблюденных (измеренных) кривых переходных процессов для геоэлектрического разреза.Thus, modeling (functions) of the field curves dU and dtdU is performed in order to obtain a layered geoelectric section along the profiles. As a result of model calculations, taking into account the frequency dispersion of electrical conductivity, the numerical values of the section polarizability parameters are determined for each of the layers at all observation points. To process and interpret field data, a software-measuring complex (APEC) is used, which includes the direct and inverse geoelectrics task for a grounded line. The input data for the inverse problem were the observed field curves dU, dtdU. The time range used in the simulation was determined by the reliability of the input data, i.e. accuracy of measurements of each of the parameters at each measurement point. As a residual function, the value of which is minimized as a result of the inversion, the standard deviation is used. The result is maps and sections of specific electrical resistances and polarization parameters: polarizability and relaxation time. Thus, the receipt of a technical result was confirmed — an increase in the convergence of theoretically calculated and observed (measured) transient curves for a geoelectric section.

Комплексный анализ локальных аномалий, выявленных посредством применения робастной регрессии с результатами инверсии, выполненной с учетом частной дисперсии электропроводности, позволяет делать надежные геологические прогнозы.A comprehensive analysis of local anomalies identified through the use of robust regression with inversion results, taking into account the partial dispersion of electrical conductivity, allows you to make reliable geological forecasts.

Также достижение технического результата - реализация наиболее простого способа измерения с использованием традиционных методов постоянного тока и вызванной поляризации, выделение на основе этих измерений дополнительных характеристик и разработка нового способа измерения и обработки характеристик переходных процессов подтверждается следующими характеристиками предложенного способа, следующими признаками заявленного способа.Also, the achievement of the technical result is the implementation of the simplest measurement method using traditional methods of direct current and induced polarization, the selection of additional characteristics based on these measurements and the development of a new method for measuring and processing the characteristics of transients is confirmed by the following characteristics of the proposed method, the following features of the claimed method.

- Система регистрации переходных процессов с заземленной линией с использованием прецизионных АЦП с частотой дискретизации не менее 100 кГц и разрядностью не менее 24 бит, позволяющие корректно, с минимальными искажениями записывать временные ряды, таким образом, чтобы индукционные процессы и процессы ВП могли быть выделены последующей обработкой.- A system for recording transients with a grounded line using precision ADCs with a sampling frequency of at least 100 kHz and a resolution of at least 24 bits, allowing time series to be recorded correctly with minimal distortion, so that induction processes and VP processes can be distinguished by subsequent processing .

- Система обработки данных с подавления тренда, в котором высокочастотный нерекурсивный фильтр (нерекурсивный - это общепринятое обозначение фильтров с конечной импульсной реакцией, когда свертка входной последовательности с коэффициентами фильтра производится в скользящем окне заданной длины) применяется после минимизации влияния выбросов и ступеней, присутствующих в регистрируемых временных рядах в качестве помех. В процессе обработки используют методы робастной статистики, итерационные робастные алгоритмы применяют в одномерных и двумерных скользящих окнах. В результате этого с высокой точностью рассчитывают переходные процессы и их доверительные интервалы, полученные с учетом дисперсии данных на каждой временной задержке. Эти переходные процессы нормированы на величину поля, рассчитанную перед выключением токового импульса. Кроме переходных процессов рассчитывают их временные производные с доверительными интервалами. Расчет дифференциально-нормированных параметров DF, Р1 и PS не выполняется, поскольку может не регистрироваться вторая пространственная разность потенциалов D2U, используемая при их вычислении.- A data processing system with trend suppression in which a high-frequency non-recursive filter (non-recursive is the generally accepted designation of filters with a finite impulse response when the convolution of the input sequence with filter coefficients is performed in a sliding window of a given length) is applied after minimizing the effects of emissions and steps present in the recorded time series as interference. During processing, robust statistics methods are used, iterative robust algorithms are used in one-dimensional and two-dimensional sliding windows. As a result of this, transients and their confidence intervals obtained taking into account the variance of the data for each time delay are calculated with high accuracy. These transients are normalized to the field calculated before switching off the current pulse. In addition to transients, their time derivatives with confidence intervals are calculated. The differential-normalized parameters DF, P1, and PS are not calculated, since the second spatial potential difference D2U used in their calculation may not be recorded.

- Для обработки рассчитанных переходных процессов и их временных производных с помощью робастной регрессии снимают закономерные изменения наблюденного поля, связанные с положением источник-приемник. Для этого минимизируют влияние регрессоров, в качестве которых выступают аналитические функции, выражающие зависимости для потенциала на приемных электродах MN от положения питающего диполя АВ, а также результаты расчета прямой задачи на каждой точке зондирования от фонового многослойного разреза с учетом частотной дисперсии электропроводности. Робастность позволяет избежать появления смещенных оценок, возникающих под влиянием аномальных значений наблюденного поля, надежно увязав тренд в исходных данных с зависимостями, описываемыми регрессорами.- To process the calculated transients and their temporary derivatives with the help of robust regression, the regular changes in the observed field associated with the position of the source-receiver are removed. To this end, the influence of regressors is minimized, which are analytical functions expressing the dependences for the potential at the receiving electrodes MN on the position of the supply dipole AB, as well as the results of calculating the direct problem at each sensing point from the background multilayer section taking into account the frequency dispersion of electrical conductivity. Robustness avoids the appearance of biased estimates arising under the influence of anomalous values of the observed field, reliably linking the trend in the initial data with the dependences described by the regressors.

- Для полевых кривых переходных процессов (dU) и их временных производных (dtdU) выполняется моделирование с учетом частотной дисперсии электропроводности с целью изучения геоэлектрического разреза. В результате модельных расчетов с учетом частотной дисперсии электропроводности определяют численные значения параметров поляризуемости разреза для каждой точки нижнего полупространства. Для обработки и интерпретации полевых данных используют измерительно-программный комплекс (АПЭК), включающий в себя прямую и обратную задачу геоэлектрики для заземленной линии. Входными данными обратной задачи являются наблюденные полевые кривые dU, dtdU. Временной диапазон, используемый при моделировании, определялся достоверностью входных данных, т.е. точностью измерений каждого из параметров в каждой точке измерения. В качестве функции невязки, значение которой минимизируется в результате инверсии, используется среднеквадратическое отклонение и его робастные аналоги. Результатом являются карты и разрезы удельных электрических сопротивлений и поляризационных параметров: поляризуемости и времени релаксации.- For field curves of transients (dU) and their time derivatives (dtdU), simulation is performed taking into account the frequency dispersion of electrical conductivity in order to study the geoelectric section. As a result of model calculations, taking into account the frequency dispersion of electrical conductivity, the numerical values of the polarizability parameters of the section are determined for each point of the lower half-space. For processing and interpretation of field data, a measuring-software complex (APEC) is used, which includes the direct and inverse geoelectrics problem for a grounded line. The input data for the inverse problem are the observed field curves dU, dtdU. The time range used in the simulation was determined by the reliability of the input data, i.e. accuracy of measurements of each of the parameters at each measurement point. As the residual function, the value of which is minimized as a result of the inversion, the standard deviation and its robust analogues are used. The result is maps and sections of specific electrical resistances and polarization parameters: polarizability and relaxation time.

Таким образом, в ЭМЗВП могут не использоваться установки с измерением второй пространственной разности и дифференциально-нормированные параметры. Фактически ЭМЗВП является больше общим методом измерения и обработки данных, продолжающим идею метода ДНМЭ об одновременном измерении и изучении индукционных процессов и процессов вызванной поляризации, при этом охватывается большее количество установок и, как следствие, решение большего круга геологических задач. Если ДНМЭ нацелен на обнаружение слабоконтрастных аномалий ВП над залежами углеводородов, то ЭМЗВП позволяет так же решать задачи рудной и инженерной геофизики.Thus, installations with measurement of the second spatial difference and differentially-normalized parameters may not be used in the EMEP. In fact, EMEL is a more general method of measuring and processing data, continuing the idea of the DNME method for the simultaneous measurement and study of induction processes and processes of induced polarization, while covering more installations and, as a result, solving a wider range of geological problems. If the DNME is aimed at detecting low-contrasting anomalies of airspace over hydrocarbon deposits, then EMZVP can also solve the problems of ore and engineering geophysics.

Пример 2Example 2

Инверсия данных электромагнитных зондирований проводилась с применением симплекс-метода (метода оптимизации произвольной функции) и методом Левенберга-Марквардта. Результаты применения одномерной инверсии, получены для каждой точки зондирования и рассчитывают сигнал от горизонтально-слоистого полупространства, а параметры слоев задают с учетом частотной дисперсии электропроводности по формуле Cole-Cole. Таким образом, выполняется математическое моделирование полевых кривых DU и DtDU с целью получению слоистого геоэлектрического разреза по профилям. В результате моделирования с учетом частотной дисперсии электропроводности были определены численные значения параметров поляризуемости разреза для каждого из слоев по всем точкам наблюдений. Всего было выделено 5 слоев до глубины 1200 м для обработки и интерпретации.Inversion of electromagnetic sounding data was carried out using the simplex method (the method of optimizing an arbitrary function) and the Levenberg-Marquardt method. The results of the application of one-dimensional inversion are obtained for each sounding point and the signal from the horizontally layered half-space is calculated, and the layer parameters are set taking into account the frequency dispersion of the electrical conductivity according to the Cole-Cole formula. Thus, mathematical modeling of the field curves DU and DtDU is performed in order to obtain a layered geoelectric section along the profiles. As a result of the simulation, taking into account the frequency dispersion of the electrical conductivity, the numerical values of the polarizability parameters of the section were determined for each of the layers at all observation points. A total of 5 layers were allocated to a depth of 1200 m for processing and interpretation.

При получении полевых данных используют измерительно-программный комплекс (АЛЭК), обеспечивающий решение в себя прямой и обратной задачи геоэлектрики для заземленной линии (авторы И.Ю. Пестерев, А.А. Петров). Временной диапазон, используемый при моделировании, определяют достоверностью входных данных, т.е. точностью измерений каждого из параметров в каждой точке измерения. В качестве функции невязки, значение которой минимизируется в результате инверсии, используется среднеквадратическое отклонение. Результатом являются карты и разрезы распределения удельных электрических сопротивлений и поляризуемости.When obtaining field data, a measuring-software complex (ALEK) is used that provides a solution to the direct and inverse problems of geoelectrics for a grounded line (authors I.Yu. Pesterev, A.A. Petrov). The time range used in the simulation is determined by the reliability of the input data, i.e. accuracy of measurements of each of the parameters at each measurement point. As a residual function, the value of which is minimized as a result of the inversion, the standard deviation is used. The result is maps and sections of the distribution of electrical resistivity and polarizability.

При подборе в рамках одномерной модели поляризуемость раскрепляют только для 1 и 3 слоев. Коэффициент множественной корреляции между этими слоями достаточно низкий - 0.3. В районе трубок взрыва (объекты 1 и 2) поляризуемость растет до 2-6%. Поляризуемость эталонной трубки (объект 1 - Фиг. 12) распределена неравномерно - наблюдается значительный рост в северо-восточной части в 1-м слое (Фиг. 13) и кольцевой эффект с аномалиями посередине в 3-м слое.When selecting within the framework of a one-dimensional model, the polarizability is released only for 1 and 3 layers. The multiple correlation coefficient between these layers is quite low - 0.3. In the region of the explosion tubes (objects 1 and 2), the polarizability increases to 2–6%. The polarizability of the reference tube (object 1 - Fig. 12) is unevenly distributed - there is a significant increase in the north-eastern part in the 1st layer (Fig. 13) and the ring effect with anomalies in the middle in the 3rd layer.

На логарифме УЭС первого слоя ρ1 (Фиг. 11) отчетливо видны профильные аномалии, связанные технологическими нюансами измерительной системы, а не с геологическим строением. Ранние времена переходного процесса определяются неточно в связи с отсутствием аппаратной привязки синхронизации работы измерителя и генератора тока по времени. Поэтому включение токового импульса находится программным путем в условиях, осложненных выбросом индукционной наводки, которая возникает вблизи генераторной линий, что может приводить к систематическому временному сдвигу и, как следствие, к профильным аномалиям в результатах инверсии. Мощность слоя около 100 м, эта величина скорее характеризует разрешающую способность измерительной системы нежели литологическое строение разреза, поскольку в полосу пропускания АЦП попадают частоты немногим более 1 кГц, что не позволяет более детально изучать верхнюю часть разреза. Следовательно, на значение ρ1 оказывают влияние проводимость пород в зоне оттайки, которая достигает не более 0.5 м, многолетнемерзлые четвертичные отложения мощностью до 4-6 м и верхняя часть карбонатной толщи. Тем не менее, связь с геологическим строением прослеживается. Картируется выходящий на поверхность объект 2, в котором прослеживается блоковое (видно на Фиг. 11).On the logarithm of the resistivity of the first layer ρ1 (Fig. 11), profile anomalies are clearly visible, associated with the technological nuances of the measuring system, and not with the geological structure. The early times of the transient are not determined accurately due to the lack of hardware binding of the synchronization of the meter and current generator in time. Therefore, the inclusion of the current pulse is found by software under conditions complicated by the release of induction pickup, which occurs near the generator lines, which can lead to a systematic time shift and, as a result, to profile anomalies in the inversion results. The thickness of the layer is about 100 m, this value rather characterizes the resolution of the measuring system than the lithological structure of the section, since the frequencies of a little more than 1 kHz fall into the ADC bandwidth, which does not allow a more detailed study of the upper section. Consequently, the ρ1 value is influenced by the conductivity of the rocks in the defrost zone, which reaches no more than 0.5 m, permafrost quaternary deposits with a thickness of up to 4-6 m and the upper part of the carbonate sequence. Nevertheless, a connection with the geological structure can be traced. The object 2 emerging on the surface is mapped, in which a block is traced (seen in Fig. 11).

Таким образом, комплексный анализ локальных аномалий, выявленных посредством применения робастной регрессии с результатами инверсии, с учетом частной дисперсии электропроводности, позволяет делать надежные геологические прогнозы. Однако для проведения полноценной инверсии был усовершенствован способ проведения полевых работ и обработки данных. При этом, опираясь на результаты этой инверсии, с высокой степенью надежности выделяются объекты поиска. С этой целью применяют аппаратно-программный электроразведочный комплекс «МАРС».Thus, a comprehensive analysis of local anomalies identified through the use of robust regression with the inversion results, taking into account the partial dispersion of electrical conductivity, allows you to make reliable geological forecasts. However, to carry out a full-fledged inversion, the method of conducting field work and data processing was improved. Moreover, based on the results of this inversion, search objects are distinguished with a high degree of reliability. For this purpose, the hardware-software electrical exploration complex “MARS” is used.

На конечной стадии обработки полевого материала выполняется инверсия наблюденных кривых в параметры геоэлектрического разреза, рассчитанные с учетом частотной дисперсии электропроводности. Применение одномерных параллельно-слоистых геоэлектрических моделей позволяет перейти от кажущихся характеристик к проводимости горных пород, рассчитываемой с учетом ее частотной дисперсии. По результатам решения обратной задачи геоэлектрики строятся карты (Фиг. 12 и 13) и разрезы послойного распределения параметров модели Cole-Cole (удельного электрического сопротивления ρ, поляризуемости η, постоянной времени τ и показателя степени с). На Фиг. 13 видно, что через объекты 1 и 2 проходит подковообразная зона пониженного сопротивления, предположительно связанная с зонами трещиноватости, к которым приурочены трубки взрыва. Возможно, здесь нашли отражение две разломные зоны, юго-западного и северо-восточного направления, которые пересекаются под углом 300-350° в центре площади. Зелеными прямоугольниками закрашены области отсутствия данных.At the final stage of processing the field material, the observed curves are inverted into the parameters of the geoelectric section, calculated taking into account the frequency dispersion of the electrical conductivity. The use of one-dimensional parallel-layered geoelectric models allows us to switch from apparent characteristics to rock conductivity, calculated taking into account its frequency dispersion. Based on the results of solving the inverse geoelectrics problem, maps are constructed (Figs. 12 and 13) and sections of the layer-by-layer distribution of Cole-Cole model parameters (electrical resistivity ρ, polarizability η, time constant τ, and exponent c). In FIG. Figure 13 shows that a horseshoe-shaped zone of reduced resistance passes through objects 1 and 2, presumably associated with fracture zones, to which the explosion tubes are confined. Perhaps, two fault zones, southwest and north-east, which intersect at an angle of 300-350 ° in the center of the square, are reflected here. Green rectangles indicate areas of missing data.

Наши расчеты, проведенные для переработанных данных ИНФАЗ-ВП на участке «Марс» ОАО «Алмазов Анабара», заверены независимой экспертизой, проведенной М.Г. Персовой (д.т.н., профессор НГТУ). Ею выполнено трехмерное моделирование, которое показало высокую чувствительность технологии ЭМЗВП к геоэлектрическим параметрам среды и возможность локализации трехмерных объектов. Для того чтобы получить реалистичное распределение расчетных кривых на площади съемки, потребовалась модель поляризующегося проводящего объекта в верхней части разреза (Фиг. 14). Иное положение объекта не давало удовлетворительной сходимости теоретических и наблюденных кривых. Предлагаемая методика ЭМЗВП обеспечивает высокую плотность съемки и позволяет решать трехмерные обратные задачи для переходных процессов.Our calculations, performed for the processed INFAZ-VP data on the Mars section of OJSC Almazov Anabara, are certified by an independent examination conducted by MG Persova (Doctor of Technical Sciences, professor of NSTU). She performed three-dimensional modeling, which showed the high sensitivity of EMWR technology to the geoelectric parameters of the medium and the ability to localize three-dimensional objects. In order to obtain a realistic distribution of the calculated curves over the survey area, a model of a polarizing conductive object in the upper part of the section was required (Fig. 14). The other position of the object did not give satisfactory convergence of the theoretical and observed curves. The proposed EMZVP technique provides a high density of shooting and allows solving three-dimensional inverse problems for transients.

Claims (10)

1. Способ измерения и обработки переходных процессов с заземленной линией при импульсном возбуждении поля электрическим диполем с целью построения геоэлектрических разрезов, заключающийся в том, что для осуществления дипольно симметричного электропрофилирования (АВ-MN) или измерения методом срединного градиента (А-MN-В) используют по меньшей мере один диполь, передающий прямоугольные разнополярные импульсы, диполи объединены в заземленную передающую линию или линии, которые создают электромагнитное поле на исследуемой площади, регистрируемое приемными установками в переходные процессы этого электромагнитного поля на включении и выключении токовых импульсов, отличающийся тем, что измерение осуществляют одной или одновременно несколькими приемными установками, используя синхронизацию по спутниковой системе позиционирования, для этого: проводят измерения переходных процессов электромагнитного поля по времени с частотой не менее 100 кГц и динамическим диапазоном не менее 24 бит; записывают их в соответствующий массив первичных данных; обрабатывают массив первичных данных с помощью робастного регрессионного анализа, используя следующую последовательность действий: подавление тренда в исходных данных от источника, возникающего под влиянием теллурических токов и поляризации электродов; точечное удаление выбросов (пиков) в записи, возникших под влиянием грозовой активности; осуществление фильтрации методом низкочастотной робастной фильтрации в двумерном скользящем окне по временным задержкам во всем временном диапазоне и расчет кривых становления с логарифмическим шагом по времени на нескольких десятках временных задержек, получая кривые переходных процессов, и с целью наглядного отображения полевого материала и возможности идентификации объектов поиска минимизируют влияние геометрического положения источник-приемник на значения переходных процессов на каждой временной задержке путем вычисления значений переходных процессов с помощью процедуры робастного регрессионного анализа с использованием рассчитанных кривых переходных процессов от фонового разреза для той же геометрии приемной установки с тем же расположением источник-приемник и эмпирических зависимостей разности потенциала приемных электродов от геометрии установки, после чего определяют кажущееся удельное электрическое сопротивление измеряемой среды и частотную дисперсию в ней, полученные данные используют для построения геоэлектрических разрезов путем решения прямых и обратных задач геоэлектрики.1. A method of measuring and processing transients with a grounded line during pulsed field excitation by an electric dipole with the aim of constructing geoelectric sections, which consists in the fact that for the implementation of dipole-symmetric electroprofiling (AB-MN) or measurement by the mid-gradient method (A-MN-B) use at least one dipole transmitting rectangular bipolar pulses, dipoles are combined into a grounded transmission line or lines that create an electromagnetic field in the studied area, register controlled by receiving installations in transients of this electromagnetic field at turning current pulses on and off, characterized in that the measurement is carried out by one or several receiving devices at the same time, using synchronization via a satellite positioning system, for this: transient measurements of the electromagnetic field in time with a frequency of less than 100 kHz and a dynamic range of at least 24 bits; write them to the corresponding array of primary data; process an array of primary data using robust regression analysis using the following sequence of actions: suppressing a trend in the source data from a source that arises under the influence of telluric currents and polarization of the electrodes; point removal of outliers (peaks) in the record arising under the influence of thunderstorm activity; filtering by low-frequency robust filtering in a two-dimensional sliding window by time delays in the entire time range and calculating the formation curves with a logarithmic time step over several tens of time delays, obtaining transient curves, and to visually display the field material and the possibility of identifying search objects minimize the influence of the geometric position of the source-receiver on the values of transients at each time delay by calculating values of transients using the robust regression analysis procedure using calculated transient curves from the background section for the same geometry of the receiving installation with the same source-receiver location and the empirical dependences of the potential difference of the receiving electrodes on the installation geometry, after which the apparent electrical resistivity of the measured medium and frequency dispersion in it, the obtained data are used to construct geoelectric sections by solving direct and inverse problems of geoelectrics. 2. Способ измерения и обработки переходных процессов по п. 1, отличающийся тем, что повторяют цикл измерений и расчетов необходимое число раз, на завершающей стадии уточняют кажущееся удельное электрическое сопротивление и частотную дисперсию измеряемой среды путем выполнения инверсии на завершающей стадии и используют полученные функции параметров для построения карт и разрезов аномалеобразующих объектов.2. The method for measuring and processing transients according to claim 1, characterized in that the cycle of measurements and calculations is repeated as many times as necessary, at the final stage, the apparent electrical resistivity and frequency dispersion of the medium being measured is determined by performing the inversion at the final stage and the obtained parameter functions are used for building maps and sections of anomalous objects. 3. Способ измерения и обработки переходных процессов по п. 1, отличающийся тем, что проводят второй этап измерений различными модификациями дипольного профилирования и зондирования.3. The method of measuring and processing transients according to claim 1, characterized in that the second stage of the measurements is carried out by various modifications of dipole profiling and sensing. 4. Способ измерения и обработки переходных процессов по п. 1, отличающийся тем, что измерения переходных процессов в электрическом поле осуществляют с использованием при измерении способа срединного градиента.4. The method for measuring and processing transients according to claim 1, characterized in that the measurement of transients in an electric field is carried out using a mid-gradient method for measuring. 5. Устройство для измерения и обработки переходных процессов по п.1, состоящее из: измерительной установки, в которой размещены дипольный электрический источник (А- В), генераторная линия, возбуждающая электромагнитное поле в толще исследуемой среды при пропускании через нее периодической последовательности прямоугольных импульсов тока с паузами после каждого из них или без них, и приемные электроды M1-im - от 1-го и до более 4-х; и N1-in, объединенные в одну или несколько приемных линий, расположенные эквидистантно к заданному профилю в пределах дипольного электрического источника (А-В) или за его пределами при заданной базе и на заданном расстоянии от дипольного электрического источника (А-В), с помощью которых в каждый период последовательности прямоугольных импульсов измеряют первую и, при необходимости, в зависимости от выбранной схемы измерения, вторую осевые разности электрических потенциалов, генератора разнополярных импульсов тока, формирующего заданную последовательность разнополярных импульсов тока, и одного или нескольких регистраторов разности потенциалов, отличающееся тем, что в измерительной установке приемные электроды в различных сочетаниях Mim и Nin и дипольный электрический источник (А-В) объединены в приемные и питающую линии, соответственно, с произвольно заданным положением питающих и приемных линий измерительной установки для формирования требуемой геометрии измерительной установки, устройство дополнительно снабжено одним или несколькими спутниковыми синхронизаторами, подключенными к спутниковой системе позиционирования и обеспечивающими синхронизацию измерительной установки и регистраторов, а также устройство дополнительно снабжено программно-аппаратным электроразведочным комплексом (АПЭК), включающим, по меньшей мере, один прецизионный АЦП (аналого-цифровой преобразователь) с частотой дискретизации не менее 100 кГц и разрядностью не менее 24 бит, а также блок сохранения массива данных и блок обработки этих данных.5. The device for measuring and processing transients according to claim 1, consisting of: a measuring installation in which a dipole electric source (A-B) is placed, a generator line that excites an electromagnetic field in the thickness of the medium under study by passing a periodic sequence of rectangular pulses through it current with pauses after each of them or without them, and receiving electrodes M1-im - from the 1st to more than 4; and N1-in, combined into one or more receiving lines, located equidistant to a given profile within a dipole electric source (AB) or beyond at a given base and at a given distance from a dipole electric source (AB), with the help of which, in each period, sequences of rectangular pulses measure the first and, if necessary, depending on the chosen measurement scheme, the second axial differences of electric potentials, a generator of bipolar current pulses, forming a predetermined a sequence of bipolar current pulses and one or more potential difference recorders, characterized in that in the measuring installation, the receiving electrodes in various combinations of Mim and Nin and a dipole electric source (A-B) are combined into receiving and supply lines, respectively, with an arbitrarily set position the supply and receiving lines of the measuring installation to form the desired geometry of the measuring installation, the device is additionally equipped with one or more satellite synchronizers, connected to the satellite positioning system and providing synchronization of the measurement setup and the recorders, and the device is additionally equipped with a hardware-software electrical prospecting complex (APEC), including at least one precision ADC (analog-to-digital converter) with a sampling frequency of at least 100 kHz and bit depth of at least 24 bits, as well as a data array storage unit and a data processing unit. 6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что блок управления генератора разнополярных импульсов обеспечивает подачу токостабилизированных импульсов в питающей линии для небольших токов - до 4 А с токовой стабилизацией.6. The device according to p. 5, characterized in that the control unit of the generator of bipolar pulses provides the supply of current-stabilized pulses in the supply line for small currents up to 4 A with current stabilization. 7. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что используют генератор мощностью не менее 5 кВт, при этом осуществляются непрерывная регистрация и запись тока, обеспечивающие непрерывную регистрацию токовых импульсов с помощью АЦП с сохранением данных генерируемой последовательности токовых импульсов.7. The device according to p. 5, characterized in that they use a generator with a power of at least 5 kW, while continuously recording and recording current, providing continuous registration of current pulses using the ADC with saving the data of the generated sequence of current pulses. 8. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что АПЭК включает несколько регистраторов разности потенциалов, и каждый регистратор подключен к приемной линии с гальванически заземленными приемными электродами MN.8. The device according to claim 5, characterized in that the APEC includes several potential difference recorders, and each recorder is connected to a receiving line with galvanically grounded receiving electrodes MN. 9. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что при подаче в питающей линии тока больше 4 А без токовой стабилизации форму токового импульса регистрируют отдельным регистратором тока.9. The device according to claim 5, characterized in that when the current in the supply line is more than 4 A without current stabilization, the shape of the current pulse is recorded by a separate current recorder. 10. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что одновременно регистрируют несколькими регистраторами от нескольких приемных линий, при этом регистрируют одной приемной линией несколько разностей потенциалов (Mim и Nin) при одном положении питающей линии АВ в один момент времени. 10. The device according to p. 5, characterized in that at the same time register several registrars from several receiving lines, while registering one potential line several potential differences (Mim and Nin) at the same position of the supply line AB at one time.

Images