RU2652655C1 - Method of aerial electrical exploration and device for its implementation - Google Patents
Method of aerial electrical exploration and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652655C1 RU2652655C1 RU2017114242A RU2017114242A RU2652655C1 RU 2652655 C1 RU2652655 C1 RU 2652655C1 RU 2017114242 A RU2017114242 A RU 2017114242A RU 2017114242 A RU2017114242 A RU 2017114242A RU 2652655 C1 RU2652655 C1 RU 2652655C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- receiving antennas
- height
- signals
- values
- signal
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 18
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 241000239290 Araneae Species 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/15—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for use during transport, e.g. by a person, vehicle or boat
- G01V3/165—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for use during transport, e.g. by a person, vehicle or boat operating with magnetic or electric fields produced or modified by the object or by the detecting device
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области геофизики, в частности к электроразведочным методам исследований, а именно к методу зондирования становлением поля, осуществляемому с помощью летательных аппаратов.The group of inventions relates to the field of geophysics, in particular to electrical exploration research methods, namely to the method of sounding the formation of the field, carried out using aircraft.
Известны системы аэроэлектромагнитной съемки, состоящие из буксируемого устройства, присоединяемого к летательному аппарату. Буксируемое устройство включает секцию передатчика, содержащую несущую раму передатчика и контур передатчика, расположенный на несущей раме передатчика, а также секцию приемника, содержащую несущую раму приемника и приемный контур, расположенный в несущей раме приемника (например, патент РФ №2557370, G01V 3/165). В этой и в аналогичных системах регистрация сигналов компонент вторично индуцированных в геологической среде вихревых токов проводится единственным приемником. Однако данные системы имеют ограниченные возможности, так как известно, что если исследуемая геологическая среда обладает дисперсией электрических (вызванная поляризация, ВП) и/или магнитных (суперпарамагнетизм, СПМ) свойств, то зарегистрированный единственным приемником сигнал в большинстве случаев невозможно разделить на индукционную и поляризационную составляющие. Это зачастую приводит к невозможности однозначно определить параметры исследуемой среды (явление эквивалентности).Known systems for aeroelectromagnetic surveying, consisting of a towed device attached to the aircraft. The towed device includes a transmitter section containing a transmitter carrier frame and a transmitter circuit located on a transmitter carrier frame, as well as a receiver section containing a receiver carrier frame and a receiver circuit located in a receiver carrier frame (for example, RF patent No. 2557370,
Известно устройство и способ вычисления поляризационных свойств земли по данным аэроэлектроразведки во временной области (патент СА 2916230, G01V 3/10). Аэромагнитная система включает связанный с воздушным носителем генераторный контур, который генерирует изменяющееся во времени электромагнитное поле, которое индуцирует электрическое поле в земле. Ответный сигнал принимается приемным устройством, также связанным с летательным аппаратом. Сигнал с приемного устройства поступает в бортовой блок обработки. Блок обработки представляет собой вычислительное устройство для оценки вызванной поляризации исследуемой среды и включает блок регистрации и компьютерное устройство. Блок регистрации записывает суммарный сигнал, принятый аэромагнитной системой. Компьютерное устройство соответственно запрограммировано для приема записанного блоком регистрации сигнала, полученного от аэроэлектромагнитной системы, и разделения его на две компоненты: индукционную компоненту и компоненту, обусловленную явлением вызванной поляризации.A device and method for calculating the polarization properties of the earth according to airborne electrical exploration in the time domain (patent CA 2916230,
Алгоритм обработки принятого сигнала основан на подборе коэффициентов разложения сигнала по индукционным и поляризационным базисным функциям. Первым шагом в обработке принятого электромагнитного сигнала является подбор коэффициентов разложения суммарного сигнала V(t) по индукционным базисным функциям. Таким образом, оценивается индукционная компонента VИНД(t), затем производится подбор коэффициентов разложения остаточного сигнала V(t)-VИНД(t) по поляризационным базисным функциям и в результате оценивается поляризационная компонента VВП(t).The received signal processing algorithm is based on the selection of the decomposition coefficients of the signal according to induction and polarization basis functions. The first step in processing the received electromagnetic signal is the selection of the coefficients of the decomposition of the total signal V (t) in terms of induction basis functions. Thus, the induction component V of the IND (t) is estimated, then the coefficients of decomposition of the residual signal V (t) -V of the IND (t) into polarization basis functions are selected and, as a result, the polarization component of the V VP (t) is estimated.
Основной недостаток данного технического решения заключается в том, что для каждой точки измерений выполняется подбор коэффициентов разложения сигнала по единственному измерению для каждой точки исследования. При данной обработке может быть восстановлено множество эквивалентных пар (VИНД(t) и VВП(t)) сигналов, сумма которых даст исходный сигнал. В результате чего достоверность получаемых данным способом результатов исследований не может быть достаточно высокой и не обеспечивает необходимую эффективность и информативность электроразведочных работ.The main disadvantage of this technical solution is that for each measurement point, a selection of the decomposition coefficients of the signal in a single measurement is performed for each research point. With this processing, many equivalent pairs (V IND (t) and V VP (t)) of signals can be restored, the sum of which will give the original signal. As a result, the reliability of the research results obtained by this method cannot be high enough and does not provide the necessary efficiency and information content of electrical exploration.
Известны способ и устройство для аэрогеофизической разведки, согласно которым летательный аппарат буксирует горизонтально расположенную под ним электромагнитную систему, включающую аппаратурный блок, генераторную антенну и три приемные антенны (патент РФ №2557354, G01V 3/165, прототип). Устройство включает основную приемную антенну, расположенную концентрично с генераторной антенной. Вторая приемная антенна за счет своей конфигурации и соответствующей установки относительно генераторной антенны обеспечивает компенсацию электромагнитного поля, наводимого остаточными токами, протекающими в генераторной антенне. Устройство содержит также третью приемную антенну, благодаря которой за счет ее нежесткого крепления к тросовой подвеске зонда достигается снижение влияния электромагнитной помехи, обусловленной вибрациями зонда в движении. Каждая из указанных приемных антенн имеет заданную рабочую полосу частот, вследствие чего обеспечивается улучшение условий приема ответного сигнала во временных интервалах, соответствующих рабочим частотам каждой антенны. Техническим результатом данного изобретения является снижение влияния на принимаемый ответный сигнал помех, обусловленных вибрациями приемной антенны и остаточными токами в генераторной антенне, чем обеспечивается проведение электромагнитных исследований с высокой разрешающей способностью, достоверностью и глубинностью.A known method and device for airborne geophysical reconnaissance, according to which the aircraft tows an electromagnetic system horizontally located below it, including a hardware unit, a generator antenna and three receiving antennas (RF patent No. 2557354, G01V 3/165, prototype). The device includes a main receiving antenna located concentrically with the generating antenna. The second receiving antenna due to its configuration and corresponding installation relative to the generator antenna provides compensation for the electromagnetic field induced by the residual currents flowing in the generator antenna. The device also contains a third receiving antenna, due to which due to its non-rigid attachment to the cable suspension of the probe, the influence of electromagnetic interference caused by vibrations of the probe in motion is reduced. Each of these receiving antennas has a predetermined operating frequency band, as a result of which an improvement is achieved in the conditions for receiving a response signal in time intervals corresponding to the operating frequencies of each antenna. The technical result of this invention is to reduce the influence on the received response signal of interference caused by vibrations of the receiving antenna and residual currents in the generator antenna, which ensures the conduct of electromagnetic research with high resolution, reliability and depth.
Однако данное техническое решение также не в полной мере обеспечивает необходимую информативность и достоверность геофизических исследований вследствие того, что в нем не рассмотрены вопросы, связанные с возможным наличием в ответном электромагнитном сигнале компонент, обусловленных явлениями вызванной поляризации и суперпарамагнетизма.However, this technical solution also does not fully provide the necessary information content and reliability of geophysical studies due to the fact that it does not address issues related to the possible presence of components in the response electromagnetic signal due to polarization and superparamagnetism phenomena.
Задачей изобретения является устранение недостатков, присущих описанным выше техническим решениями, а именно создание технологии импульсной аэроэлектроразведки, обеспечивающей диагностику в зарегистрированном сигнале компонент, связанных с наличием в изучаемой среде эффектов вызванной поляризации и суперпарамагнетизма, а также снижение эквивалентности решения задачи разделения индукционной компаненты, ВП и СПМ компонент электромагнитного сигнала.The objective of the invention is to eliminate the disadvantages inherent in the technical solutions described above, namely, the creation of a pulsed aerial electrical intelligence technology that provides diagnostics of the components in the registered signal associated with the effects of polarization and superparamagnetism in the medium being studied, as well as reducing the equivalence of solving the separation problem of the induction component, VP and SPM component of an electromagnetic signal.
Техническим результатом изобретения является повышение информативности импульсной аэроэлектроразведки за счет получения более достоверной информации об электропроводности, электрической и магнитной поляризуемости поисковых объектов в зоне проведения электроразведочных работ, что обеспечивается путем использования в данной технологии нескольких приемных антенн с соответствующим взаимным расположением относительно друг друга.The technical result of the invention is to increase the information content of pulsed aerial reconnaissance by obtaining more reliable information about the electrical conductivity, electrical and magnetic polarizability of search objects in the area of electrical exploration, which is achieved by using several receiving antennas in this technology with an appropriate relative position relative to each other.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что в способе аэроэлектроразведки, который включает воздействие на геологическую среду источником электромагнитного поля и синхронную регистрацию сигналов вторично индуцированных в геологической среде вихревых токов с помощью системы электромагнитной съемки, буксируемой с помощью летательного аппарата, определение по измеренным сигналам геоэлектрических параметров среды, согласно изобретению регистрацию сигналов от вторично индуцированных в геологической среде вихревых токов осуществляют группой приемных антенн, установленных с разносами относительно друг друга по высоте или по высоте и латерали, значения указанных разносов определяют в соответствии с предварительно получаемой зависимостью максимальных значений относительных аномалий ВП и/или СПМ компонент сигнала, вычисленных по априорным данным об исследуемом объекте, от значений вышеуказанных разносов между приемными антеннами, после чего для каждой точки измерений осуществляют совместную обработку всех зарегистрированных сигналов с разделением на индукционную составляющую, ВП и/или СПМ составляющие.The claimed technical result is achieved due to the fact that in the method of aero-electrical exploration, which includes exposure to the geological environment by the source of an electromagnetic field and synchronous registration of signals secondarily induced in the geological environment by eddy currents using an electromagnetic survey system towed by an aircraft, the determination of the measured geoelectric signals environmental parameters, according to the invention, the registration of signals from vortices, secondarily induced in the geological environment currents is carried out by a group of receiving antennas installed with spacings relative to each other in height or height and lateral, the values of these spacings are determined in accordance with a previously obtained dependence of the maximum values of the relative anomalies of the VP and / or PSD signal components calculated from a priori data about the object under study, from the values of the above spacings between the receiving antennas, after which for each measurement point carry out joint processing of all registered signals with section lowering the induction component, VP and / or SPM components.
При этом для разделения зарегистрированного суммарного электромагнитного сигнала на индукционную компоненту и компоненту, обусловленную явлениями ВП или СПМ в исследуемой среде, регистрацию электромагнитных сигналов осуществляют с помощью двух приемных антенн, разнесенных между собой по высоте.Moreover, to separate the recorded total electromagnetic signal into an induction component and a component due to the phenomena of VP or PSD in the medium under study, the electromagnetic signals are recorded using two receiving antennas spaced apart in height.
Для разделения зарегистрированного суммарного электромагнитного сигнала на индукционную, ВП и СПМ компоненты, регистрацию электромагнитных сигналов осуществляют с помощью трех приемных антенн, разнесенных между собой по высоте.To separate the recorded total electromagnetic signal into induction, VP and SPM components, the registration of electromagnetic signals is carried out using three receiving antennas spaced apart in height.
Кроме того, для разделения зарегистрированного суммарного электромагнитного сигнала на индукционную, ВП и СПМ компоненты, регистрацию электромагнитных сигналов осуществляют с помощью трех приемных антенн, две из которых разнесены по высоте, а третья удалена от первых двух по латерали.In addition, to separate the recorded total electromagnetic signal into induction, VP, and SPM components, the registration of electromagnetic signals is carried out using three receiving antennas, two of which are spaced apart in height and the third is removed from the first two in lateral direction.
Заявленный технический результат достигается также тем, что устройство для аэроэлектроразведки характеризуется тем, что оно содержит буксируемую с помощью летательного аппарата электромагнитную систему, включающую генераторный контур и группу приемных антенн, регистрирующих сигналы от вторично индуцированных в геологической среде вихревых токов, при этом приемные антенны в указанной группе установлены с разносами относительно друг друга по высоте или по высоте и по латерали, минимальные значения указанных разносов определяют в соответствии с предварительно получаемой зависимостью максимальных значений относительных аномалий ВП и/или СПМ компонент сигнала, вычисленных по априорным данным об исследуемом объекте, от значений разносов между приемными антеннами, исходя из заданного уровня определяемой аномалии.The claimed technical result is also achieved by the fact that the device for aerial reconnaissance is characterized by the fact that it contains an electromagnetic system towed with the help of an aircraft, including a generator circuit and a group of receiving antennas that register signals from eddy currents secondarily induced in the geological environment, while receiving antennas in said group are installed with spacing relative to each other in height or height and lateral, the minimum values of these spacing are determined in Correspondence with the preliminary obtained dependence of the maximum values of the relative anomalies of the VP and / or PSD of the signal components, calculated from a priori data on the object under study, on the spacing between the receiving antennas, based on the given level of the determined anomaly.
При этом преимущественно группа приемных антенн включает две приемные антенны, расположенные в проекции генераторного контура и разнесенные между собой по высоте или три приемные антенны, расположенные в проекции генераторного контура и разнесенные между собой по высоте или три приемные антенны, две из которых расположены в проекции генераторного контура и разнесены между собой по высоте, а третья удалена от первых двух по латерали.In this case, the group of receiving antennas mainly includes two receiving antennas located in the projection of the generator circuit and spaced apart in height or three receiving antennas located in the projection of the generator circuit and spaced in height or three receiving antennas, two of which are located in the projection of the generator contour and spaced apart in height, and the third is removed from the first two laterally.
Изобретение иллюстрируется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 и 2 схематично показаны два варианта реализации устройства согласно изобретению, общий вид, где 1 - генераторный контур, 2 - приемная антенна, расположенная, например, в одной плоскости с генераторным контуром 1, 3 - приемная антенна, установленная с разносом L1 по высоте относительно приемной антенны 2, 4 - приемная антенна, установленная с разносом L2 по высоте относительно приемной антенны 3, 5 - выносная антенна, установленная на расстоянии R относительно центра приемной антенны 2, 6 - связанный с подвижным объектом 7 тросовый паук, включающий трос - кабель и тросы, к которому крепится описанная выше электромагнитная система 8 в целом.In FIG. 1 and 2 schematically show two embodiments of the device according to the invention, a general view, where 1 is a generator circuit, 2 is a receiving antenna located, for example, in the same plane as the
На фиг. 3 приведены графики индукционных сигналов VИНД(t) для разных высот Н расположения электромагнитной системы 8 над исследуемой поверхностью.In FIG. 3 shows graphs of induction signals V IND (t) for different heights H of the location of the
На фиг. 4 приведены сигналы, обусловленные эффектом вызванной поляризации VВП(t), для разных высот Н расположения электромагнитной системы 8 над исследуемой поверхностью.In FIG. Figure 4 shows the signals due to the effect of induced polarization V VP (t) for different heights H of the location of the
На фиг. 5 приведены сигналы, обусловленные эффектом суперпарамагнетизма VСПМ(t), для разных высот Н расположения электромагнитной системы 8 над исследуемой поверхностью.In FIG. Figure 5 shows the signals due to the superparamagnetism effect V PSD (t) for different heights H of the location of the
Фиг. 6 иллюстрирует изменение (в %) сигнала в приемной антенне 3, устанавливаемой на различных разносах L1 относительно плоскости приемной антенны 2, по отношению к сигналу в приемной антенне 2, находящейся, например, в плоскости генераторного контура 1, при отсутствии в исследуемой среде поляризационных эффектов, для значений L1=5, 10, 15, 20, 25, 30 м.FIG. 6 illustrates the change (in%) of the signal in the receiving
Фиг. 7 иллюстрирует изменение (в %) сигнала в приемной антенне 3, устанавливаемой на различных разносах L1 относительно плоскости приемной антенны 2, по отношению к сигналу в приемной антенне 2, находящейся, например, в плоскости генераторного контура 1, при наличии в исследуемой среде эффекта ВП, для значений L1=5, 10, 15, 20, 25, 30 м.FIG. 7 illustrates the change (in%) of the signal in the receiving
Фиг. 8 иллюстрирует изменение (в %) сигнала в приемной антенне 3, устанавливаемой на различных разносах L1 относительно плоскости приемной антенны 2, по отношению к сигналу в приемной антенне 2, находящейся, например, в плоскости генераторного контура 1, при наличии в исследуемой среде эффекта СПМ, для значений L1=5, 10, 15, 20, 25, 30 м.FIG. 8 illustrates the change (in%) of the signal in the receiving
На фиг. 9-11 приведены графики, иллюстрирующие примеры определения величин разноса по высоте и по латерали между приемными антеннами 2-5 для их установки, согласно изобретению.In FIG. 9-11 are graphs illustrating examples of determining the separation values in height and lateral between receiving antennas 2-5 for their installation, according to the invention.
На фиг. 12 приведены сигналы от многослойной среды, с параметрами согласно таблице 2, в приемной антенне 2, расположенной в плоскости генератора 1, и приемной антенне 3, установленной с разносом по высоте L1=15 м относительно плоскости приемной антенны 2.In FIG. 12 shows signals from a multilayer medium, with parameters according to table 2, in a receiving
Устройство для осуществления способа согласно изобретению, схематично представленное на фиг. 1, включает генераторный контур 1 и приемные антенны 2-4, расположенные в проекции генераторного контура 1. Система подвески 6 позволяет закрепить приемную антенну 2, например, в плоскости генераторного контура 1, приемную антенну 3 на фиксированном разносе L1 от приемной антенны 2, приемную антенну 4 - на фиксированном разносе L2 от приемной антенны 3 и буксировать с помощью летательного аппарата 7 электромагнитную систему 8 в целом.The device for implementing the method according to the invention, schematically represented in FIG. 1, includes a
Другой вариант устройства представлен на фиг. 2 и характеризуется тем, что одна из трех приемных антенн, приемная антенна 5, расположена за пределами проекции генераторного контура 1 и буксируется на некотором расстоянии R от центра приемной антенны 2.Another embodiment of the device is shown in FIG. 2 and is characterized in that one of the three receiving antennas, the receiving
Изобретение основано на следующих теоретических положениях.The invention is based on the following theoretical principles.
Рассмотрим систему с одной приемной антенной, расположенной в плоскости генераторного контура, и рассчитаем компоненты сигнала становления поля: индукционную VИНД(t), вызванной поляризации VСПМ(t) и суперпарамагнетизма VСПМ(t) для разных высот (Н) расположения данной электромагнитно системы над исследуемой поверхностью. В качестве примера рассмотрена среда с параметрами: полупространство ρ=10 Омм; ВП: с=1, m=0,5, τ=0,1 мс; СПМ: τ1=10-6 с, τ2=106 с, χ=0,01. Результаты указанных расчетов представлены на фиг. 3-5.Consider a system with one receiving antenna located in the plane of the generator circuit, and calculate the components of the field formation signal: induction V IND (t), caused by polarization V PSD (t) and superparamagnetism V PSD (t) for different heights (N) of the location of this electromagnetic systems above the investigated surface. As an example, we consider a medium with parameters: half-space ρ = 10 Ohm; VP: s = 1, m = 0.5, τ = 0.1 ms; PSD: τ 1 = 10 -6 s, τ 2 = 10 6 s, χ = 0.01. The results of these calculations are presented in FIG. 3-5.
Как видно из фиг. 3-5, сигналы разной природы (индукционная составляющая, составляющие ВП и СПМ) по-разному зависят от высоты Н расположения электромагнитной системы 8. Это позволяет сделать вывод о возможности выделения электромагнитных сигналов различной природы путем проведения для каждой точки наблюдений нескольких измерений, отличающихся высотой расположения электромагнитной системы 8.As can be seen from FIG. 3-5, signals of different nature (the induction component, the components of the VP and PSD) differently depend on the height H of the location of the
Для упрощения данной технологии проведения измерений согласно изобретению предложено проводить измерения с одним генераторным контуром, буксируемом на некоторой высоте Н (обычно около 30 м), но с несколькими приемными антеннами, установленными в проекции генераторного контура и разнесенными между собой по высоте L либо разнесенными между собой по высоте и/или по латерали на то или иное расстояние R, как это будет показано ниже.To simplify this measurement technology according to the invention, it is proposed to carry out measurements with one generator circuit towed at a certain height H (usually about 30 m), but with several receiving antennas installed in the projection of the generator circuit and spaced apart in height L or spaced apart in height and / or lateral to one or another distance R, as will be shown below.
Положим высоту Н=30 м и покажем, как отличается сигнал V3(t) в антенне 3, установленной с разносом L1 по высоте относительно плоскости приемной антенны 2, от сигнала V2(t) в антенне 2. Изменения будут показаны в процентах относительно сигнала, измеренного антенной 2: 100%⋅(V3(t)-V2(t))/V2(t). На фиг. 6 показано отличие сигнала в антенне 3 от сигнала в антенне 2 в случае, если в исследуемой среде отсутствуют эффекты ВП и СПМ. На фиг. 7 показано отличие сигнала в антенне 3 от сигнала в антенне 2 в случае, если в исследуемой среде присутствуют эффекты ВП. На фиг. 8 показано отличие сигнала в антенне 3 от сигнала в антенне 2 в случае, если в исследуемой среде присутствуют эффекты СПМ. Во всех трех случаях (фиг. 6-8) приведены графики, построенные для различных значений разноса L1, при L1=5, 10, 15, 20, 25 и 30 м.We put the height H = 30 m and show how the signal V 3 (t) in the
Сигнал V4(t), измеренный приемной антенной 4, установленной с разносом L2 по вертикали относительно плоскости приемной антенны 3, будет отличаться от сигнала V3(t), измеренного приемной антенной 3 аналогичным (фиг. 6-8) образом.The signal V 4 (t) measured by the
Аналогичным же образом (фиг. 6-8) сигнал V8(f), измеренный приемной антенной 5, установленной за пределами генераторного контура 1 на некотором расстоянии R от центра приемной антенны 2 (фиг. 2), будет отличаться от сигнала V2(t) в антенне 2.In the same way (Fig. 6-8), the signal V 8 (f), measured by the
Таким образом, как видно из фиг. 6-8, проведение измерений несколькими приемными антеннами, установленными в проекции генераторного контура 1 с разносом по высоте относительно друг друга, либо антеннами, одна из которых вынесена за пределы проекции генераторного контура 1, и дальнейшее сопоставление полученных сигналов обеспечивает с достаточно высокой достоверностью диагностирование наличия в измеряемом электромагнитном сигнале компонент, обусловленных явлениями ВП и/или СПМ.Thus, as can be seen from FIG. 6-8, taking measurements with several receiving antennas installed in the projection of the
При исследовании сред, обладающих только одним из эффектов - ВП или СПМ, зарегистрированный суммарный сигнал содержит две компоненты - индукционную и ВП (либо индукционную и СПМ). В этом случае для достижения заявленного технического результата достаточно проводить измерения двумя антеннами - 2 и 3, разнесенными по высоте на расстояние L1, либо 2 и 5, разнесенными по латерали на расстояние R. При исследовании сред, имеющих одновременно эффекты ВП и СПМ, зарегистрированный суммарный сигнал содержит три компоненты (индукционная компанента, ВП, СПМ). Соответственно в этом случае для достижения заявленного технического результата следует осуществлять регистрацию сигналов тремя приемными антеннами 2-4, расположенными на трех разных высотах (фиг. 1), либо, как вариант, тремя антеннами, две из которых (приемная антенна 2 и приемная антенна 3) установлены в пределах проекции генераторного контура 1 и разнесены по высоте, а третья, приемная антенна 5, вынесена за пределы генераторного контура 1 на расстояние R от центра приемной антенны 2 (фиг. 2).In the study of media with only one of the effects - VP or PSD, the recorded total signal contains two components - induction and VP (or induction and PSD). In this case, to achieve the claimed technical result, it is sufficient to measure with two antennas - 2 and 3, spaced in height by a distance of L 1 , or 2 and 5, spaced in lateral by a distance of R. When studying media having both the effects of VP and PSD, registered the total signal contains three components (induction component, VP, SPM). Accordingly, in this case, to achieve the claimed technical result, it is necessary to register the signals with three receiving antennas 2-4 located at three different heights (Fig. 1), or, alternatively, three antennas, two of which (receiving
Достоверность диагностирования наличия поляризационных эффектов и восстановления индукционных и поляризационных параметров исследуемой среды зависит от величины разноса между приемными антеннами. Чем больше разнос, тем существеннее снижается эквивалентность решения задачи восстановления индукционных и поляризационных параметров среды и возрастает достоверность результатов восстановления этих параметров.The reliability of diagnosing the presence of polarization effects and restoring the induction and polarization parameters of the medium under study depends on the separation between the receiving antennas. The greater the separation, the more significantly the equivalence of the solution to the problem of reconstructing the induction and polarization parameters of the medium decreases and the reliability of the results of the restoration of these parameters increases.
Минимально необходимый разнос приемных антенн по высоте можно оценить заранее, исходя из известных данных о параметрах исследуемой среды в зоне проведения поисковых работ. Для этого необходимо построить зависимость максимальной относительной аномалии, обусловленной поляризационными процессами, от величины разноса L между антеннами - для антенн 2-4, находящихся в пределах проекции генераторного контура 1, либо от расстояния R между центрами антенн - для антенны 2 и антенны 5, находящихся преимущественно в одной плоскости. Затем, задав необходимый уровень относительной аномалии, по построенным зависимостям определить минимально необходимое расстояние между антеннами.The minimum required height antenna spacing of receiving antennas can be estimated in advance based on known data on the parameters of the medium under study in the area of prospecting. To do this, it is necessary to build the dependence of the maximum relative anomaly caused by polarization processes on the spacing L between the antennas - for antennas 2-4 located within the projection of the
Максимум относительной аномалии (максимум разности сигналов, измеренных парой антенн (2 и 3) либо (2 и 5)), условно обозначенной (i, j)), выраженный в процентах относительно индукционной компоненты сигнала, обусловленной процессами ВП, определяется по формулеThe maximum of the relative anomaly (the maximum of the difference of the signals measured by a pair of antennas (2 and 3) or (2 and 5)), conventionally indicated by (i, j)), expressed as a percentage relative to the induction component of the signal due to the processes of the IP, is determined by the formula
где VВП,i(t), VВП,j(t) - ВП компонента сигнала, измеренная антенной i и j соответственно, VИНД,i(t) - индукционная компонента сигнала, измеренная антенной i.where V VP, i (t), V VP, j (t) is the VP of the signal component measured by antenna i and j, respectively, V IND, i (t) is the induction component of the signal measured by antenna i.
Максимум относительной аномалии (максимум разности сигналов, измеренных парой антенн (2 и 3), (3 и 4) либо (2 и 5), условно обозначенной (i, j)) выраженный в процентах относительно индукционной компоненты сигнала), обусловленной процессами СПМ, определяется по формулеThe maximum of the relative anomaly (the maximum of the difference of the signals measured by a pair of antennas (2 and 3), (3 and 4) or (2 and 5), conventionally designated (i, j)) expressed as a percentage relative to the induction component of the signal) due to the PSD processes, determined by the formula
где VСПМ,i(t), VСПМ,j(t) - СПМ компонента сигнала, измеренная антеннами i и j соответственно, VИНД,i(t) - индукционная компонента сигнала, измеренная антенной i.where V PSD, i (t), V PSD, j (t) is the PSD of the signal component measured by antennas i and j, respectively, V IND, i (t) is the induction component of the signal measured by antenna i.
Далее приведена сводная таблица 1, в которой указано, какие необходимо установить антенны и какие разносы необходимо оценивать в зависимости от выбранного типа электромагнитной системы 8 (согласно фиг. 1 или 2) и наличия/отсутствия эффектов ВП и СПМ.The following is a summary table 1, which indicates which antennas need to be installed and which spacings should be estimated depending on the selected type of electromagnetic system 8 (according to Fig. 1 or 2) and the presence / absence of VP and PSD effects.
Приведем пример оценки минимального разноса между приемными антеннами для исследования среды, имеющей сопротивление не менее 10 Ом⋅м, эффект ВП с поляризуемостью m не менее 0,2 и эффект СПМ с магнитной восприимчивостью χ не менее 0,01, с использованием электромагнитной системы, буксируемой на высоте 30 м.Let us give an example of estimating the minimum separation between receiving antennas for studying a medium with a resistance of at least 10 Ohm⋅m, a VP effect with a polarizability m of at least 0.2, and a PSD effect with a magnetic susceptibility of χ of at least 0.01, using a towed electromagnetic system at an altitude of 30 m.
На фиг. 9 приведен рассчитанный для указанной среды график зависимости максимума относительной аномалии ВП компоненты от разноса (L1) между приемными антеннами 2 и 3.In FIG. Figure 9 shows a plot of the maximum relative relative anomaly of the airspace component versus the spacing (L 1 ) between the receiving
Зададим необходимый процент максимума относительной аномалии, равным 10%, отсюда следует, что разнос L1 между указанными антеннами 2 и 3 должен быть не менее 11,4 м (фиг. 9).We set the required percentage of maximum relative anomalies equal to 10%, it follows that the spacing L 1 between these
Для случая, если все три приемные антенны 2-4 расположены в пределах проекции генераторного контура 1 (фиг. 1), на фиг. 10 приведен график зависимости максимума относительной аномалии СПМ компоненты от величины разноса (L2) между приемной антенной 3 и приемной антенной 4. Видно, что для обеспечения максимума относительной аномалии не менее 10%, разнос L2 между антеннами 3 и 4 должен быть не менее 12,8 м.For the case if all three receiving antennas 2-4 are located within the projection of the generator circuit 1 (Fig. 1), in FIG. Figure 10 shows a graph of the maximum relative anomaly of the PSD component versus the spacing (L 2 ) between the receiving
Для случая, если третья антенна, антенна 5, будет расположена вне проекции генераторного контура 1 (фиг. 2), на фиг. 11 приведен график зависимости максимума относительной аномалии СПМ - компоненты от расстояния R между центрами приемных антенн 2 и 5, находящихся в одной плоскости. В данном случае для обеспечения максимума относительной аномалии не менее 10%, расстояние R между антеннами 2 и 5 должно быть не менее 18,6 м.For the case where the third antenna,
Для разделения индукционной, поляризационной и СПМ компонент сигналов осуществляют восстановление параметров среды путем совместной инверсии сигналов, измеренных в каждой точке измерений несколькими указанными приемными антеннами, разнесенными по высоте либо по расстоянию, что существенно снижает эквивалентность решения этой задачи.To separate the induction, polarization, and PSD components of the signals, the parameters of the medium are reconstructed by joint inversion of the signals measured at each measurement point by several indicated receiving antennas spaced in height or distance, which significantly reduces the equivalence of solving this problem.
Ниже приведен пример совместной инверсии электромагнитных сигналов при наличии двух приемных антенн, установленных согласно изобретению.The following is an example of a joint inversion of electromagnetic signals in the presence of two receiving antennas installed according to the invention.
Пусть электромагнитная система 8 имеет две приемные антенны, одна из которых, приемная антенна 2, установлена в плоскости генераторного контура 1, а вторая, приемная антенна 3, установлена с разносом по высоте L1=15 м относительно плоскости указанной приемной антенны 2. При этом вся электромагнитная система 8 буксируется на высоте 30 м над поверхностью горизонтально-слоистой среды, содержащей в одном из слоев эффект ВП. Исходная модель среды приведена в таблице 2. Зарегистрированные приемными антеннами 2 и 3 сигналы приведены на фиг. 12.Let the
При подборе параметров среды минимизируется функционал взвешенной среднеквадратичной разности "экспериментального" V и подобранного V(P) сигналов, вычисленного для текущего значения вектора параметров Р, включающего и индукционные и поляризационные параметры средыWhen selecting environmental parameters, the functional of the weighted mean-square difference of the “experimental” V and the selected V (P) signals, calculated for the current value of the parameter vector P, including both the induction and polarization parameters of the medium, is minimized
где VИНД(Р) - индукционная компонента сигнала становления поля, то есть сигнал, вычисленный для текущих значений h и ρ вектора параметров Р без учета ВП и СПМ, индекс сигнала V соответствует обозначению (фиг. 1) соответствующей приемной антенны, ψ1(Р) - функционал, вычисляемый при подборе параметров по измерениям только одной приемной антенны 2, ψ2(Р) - функционал, вычисляемый при совместном подборе параметров по измерениям двух антенн - приемной антенны 2 и приемной антенны 3, Nt - число 
В таблицах 3 и 4 приведены параметры двух вариантов подобранных сред и соответствующие этим средам значения функционалов ψ1(Р) и ψ2(P).Tables 3 and 4 show the parameters of two variants of the selected media and the corresponding values of the functionals ψ 1 (P) and ψ 2 (P) corresponding to these media.
Как видно из данных, приведенных в таблицах 3 и 4, в случае восстановления параметров среды по измерениям только одной приемной антенны 2, сигналы от подобранных сред 1 и 2 отличаются от сигнала от исходной среды не более чем на 4%, т.е. эти среды эквивалентны. В случае совместного подбора по измерениям двух приемных антенн 2 и 3 сигнал от подобранной среды 2 отличается от сигнала от исходной среды не более чем на 4%, в то время как сигнал от подобранной среды 1 отличается от сигнала от исходной среды на 8%, что позволяет однозначно идентифицировать корректную модель среды.As can be seen from the data given in tables 3 and 4, in the case of restoration of the environmental parameters from measurements of only one receiving
Аналогичным образом при восстановлении параметров среды с эффектом СПМ эквивалентность существенно снижается, если проводить совместный подбор параметров по измерениям двумя приемными антеннами 2 и 3, разнесенными по высоте на расстояние L1 не менее 10 м.Similarly, the reduction effect of parameters of the environment with JMP equivalence significantly reduced if the selection of parameters to carry out a joint measurement of two receiving
При исследовании сред, имеющих одновременно эффекты ВП и СПМ, зарегистрированный сигнал содержит три компоненты (становление поля, ВП, СПМ). Соответственно в этом случае для разделения сигнала следует осуществлять регистрацию сигналов тремя приемными антеннами, как это было указано выше, и проводить совместный подбор параметров среды по трем получаемым сигналам, с использованием функционала ошибки, имеющего видIn the study of media having simultaneously the effects of VP and PSD, the recorded signal contains three components (field formation, VP, PSD). Accordingly, in this case, to separate the signal, it is necessary to register the signals with three receiving antennas, as described above, and conduct a joint selection of the environmental parameters for the three received signals using the error functional of the form
где индексами 2 и 3 обозначены сигналы V, измеренные соответственно антеннами 2 и 3, индексом 4(5) обозначены сигналы V, измеренные приемной антенной 4 либо приемной антенной 5.where the
В общем случае приемные антенны могут находиться в произвольной позиции относительно генераторного контура. Существенным условием для достижения заявленного согласно изобретению технического результата является использование в аэроэлектромагнитной системе группы приемных антенн, установленных в пространстве с разносами, обеспечивающими выделение в измеряемом сигнале необходимого уровня относительных аномалий, связанных с эффектами ВП и СПМ.In general, the receiving antennas may be in an arbitrary position relative to the generator circuit. An essential condition for achieving the claimed technical result according to the invention is the use in the aeroelectromagnetic system of a group of receiving antennas installed in a space with spacings that ensure that the measured signal has the necessary level of relative anomalies associated with the effects of VP and PSD.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017114242A RU2652655C1 (en) | 2017-04-24 | 2017-04-24 | Method of aerial electrical exploration and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017114242A RU2652655C1 (en) | 2017-04-24 | 2017-04-24 | Method of aerial electrical exploration and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2652655C1 true RU2652655C1 (en) | 2018-04-28 |
Family
ID=62105301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017114242A RU2652655C1 (en) | 2017-04-24 | 2017-04-24 | Method of aerial electrical exploration and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2652655C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2805015C1 (en) * | 2022-11-10 | 2023-10-10 | Публичное акционерное общество "Газпром нефть" | Method of conducting geological exploration using unmanned aerial vehicles |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999032905A1 (en) * | 1997-12-19 | 1999-07-01 | Anglo American Corporation Of South Africa Limited | Airborne electromagnetic system |
| RU2201603C1 (en) * | 2002-05-27 | 2003-03-27 | Государственное федеральное унитарное предприятие Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья | Facility for aerogeophysical survey ( variants ) |
| US20080211506A1 (en) * | 2004-04-28 | 2008-09-04 | Philip Samuel Klinkert | Helicopter Electromagnetic Prospecting System |
| RU2497156C2 (en) * | 2011-03-14 | 2013-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "ВНИИОкеангеология" | Method for offshore inductive aeroelectrosurvey based on geomagnetic field variations |
-
2017
- 2017-04-24 RU RU2017114242A patent/RU2652655C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999032905A1 (en) * | 1997-12-19 | 1999-07-01 | Anglo American Corporation Of South Africa Limited | Airborne electromagnetic system |
| RU2201603C1 (en) * | 2002-05-27 | 2003-03-27 | Государственное федеральное унитарное предприятие Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья | Facility for aerogeophysical survey ( variants ) |
| US20080211506A1 (en) * | 2004-04-28 | 2008-09-04 | Philip Samuel Klinkert | Helicopter Electromagnetic Prospecting System |
| RU2497156C2 (en) * | 2011-03-14 | 2013-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "ВНИИОкеангеология" | Method for offshore inductive aeroelectrosurvey based on geomagnetic field variations |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2805015C1 (en) * | 2022-11-10 | 2023-10-10 | Публичное акционерное общество "Газпром нефть" | Method of conducting geological exploration using unmanned aerial vehicles |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2008237594B2 (en) | Method and apparatus for reducing induction noise in measurements with a towed electromagnetic survey system | |
| AU2011201258B2 (en) | System and method for using time-distance characteristics in acquisition, processing and imaging of t-CSEM data | |
| US20100109671A1 (en) | Method for acquiring controlled source electromagnetic survey data to assist in attenuating correlated noise | |
| WO2009146431A1 (en) | Electromagnetic exploration | |
| EP2159606A2 (en) | Method for Attenuating Correlated Noise in Controlled Source Electromagnetic Survey Data | |
| AU2016203396B2 (en) | Magnetometer signal sampling within time-domain EM transmitters and method | |
| EP2230534A1 (en) | Method for determining resistivity anistropy from earth electromagnetic responses | |
| EP4396613A1 (en) | A system and a method of detection and delineation of conductive bodies situated upon and/or beneath the seafloor | |
| Beiki et al. | Leveling HEM and aeromagnetic data using differential polynomial fitting | |
| RU2652655C1 (en) | Method of aerial electrical exploration and device for its implementation | |
| US8587316B2 (en) | Noise reduction systems and methods for a geophysical survey cable | |
| US20150153473A1 (en) | System and method for geophysical surveying using electromagnetic fields and gradients | |
| Persova et al. | Improving the Accuracy of 3-D Modeling Electromagnetic Fields in Marine Electrical Prospecting Problems | |
| Xia et al. | Application of semi-airborne frequency domain electromagnetic data based on improved ant-colony-optimized wavelet threshold denoising method | |
| Li et al. | Comparing induced polarization effect on semi-airborne and airborne transient electromagnetic data: A numerical study | |
| CN112213777B (en) | Geosteering phase interpretation method and device | |
| RU2818011C1 (en) | Method of suppressing direct field signal in electromagnetic induction probing and device for its implementation | |
| Larchenko et al. | Three-component measurements of the structure of the electromagnetic field in the extremely-low-frequency and ultralow-frequency bands | |
| Mertens et al. | Towards physically-based filtering of the soil surface, antenna and coupling effects from near-field GPR data for improved subsurface imaging | |
| US20190196045A1 (en) | Method and apparatus for marine electrical exploration | |
| Moilanen et al. | Induction sounding of the Earth’s mantle at a new Russian geophysical observatory | |
| Bin et al. | Estimating Penetration Depth of the CHTEM‐I System by the Diffusive Electric Field Method | |
| Dell'Aversana | Marine CSEM in shallow water: acquisition and interpretation strategies | |
| Skrede et al. | A Geologically Constrained Basis for Global Inversion of CSEM Data Using a Dynamic Number of Parameters | |
| Pedersen et al. | Final report on the Multi Frequency VLF/LF receiver (MFR) project-September 2008 |