7.2 Установки для определения удельного сопротивления среды

Рассмотренные ранее зависимости разности потенциалов между двумя точками среды, создаваемой одним или двумя точечными источниками тока, указывают на возможность измерения удельного сопротивления однородной среды. Действительно, любая из этих формул может быть приведена к виду:

(7.1)

где величину К принято называть коэффициентом установки, так как в его выражение входят только расстояния между токовыми и приемными электродами. Для определения удельного сопротивле­ния среды необходимо измерить силу тока I, идущего через токовые электроды АВ, и разность потенциалов ΔU между двумя точками MN среды с помощью приемных электродов. Если при этом разность потенциалов измерить в милливольтах, силу тока в миллиамперах, расстояние между электродами АВ и МN в метрах, то вычисленное по формуле (7.1) удельное сопротивление среды ρ будет выражаться в Ом∙метрах.

Совокупность выбранного на практике расположения питающих и приемных электродов принято называть установкой для измерения ρ. Основные виды установок, применяемых в практике электроразведочных работ, даны в таблице 7.1.

Термин «установка» в методах сопротивлений используется для обозначения взаимного расположения и числа приемных и питающих электродов. Установки отличаются глубинностью, разрешающей способностью. Выбор установки является важнейшим элементом методики электроразведки и зависит, в первую очередь, от поставленной задачи, а также от технических и экономических возможностей проведения измерений.

Если в четырехэлектродной установке AM<AN<1/5AB, то разность потенциалов между приемными электродами M и N будет определяться лишь питающим электродом А, а влиянием питающего электрода В можно пренебречь и считать его находящимся в «бесконечности». Такие установки называются трехэлектродными (AMN). В двухэлектродной (АМ) установке питающий электрод В и приемный электрод N отнесены в «бесконечность» (табл.7.1.).

Наиболее часто используются установки Шлюмберже, Веннера и различные дипольные установки (экваториальная - ДЭЗ, осевая - ДОЗ и другие) (табл.7.1.). В дипольных установках питающие (AB) и приемные (MN) электроды сближены настолько, что расстояния r_AB и r_MN намного меньше, чем расстояние между центрами отрезков AB и MN.

Разносом (R) называется некоторый геометрический параметр установки, характеризующий ее глубинность. Для симметричной четырехэлектродной установки Шлюмберже R=АВ/2, т.е. её глубинность - (1/3 1/10) АВ/2. Для других установок в качестве разносов выбирают такие их геометрические параметры, чтобы глубинность этих установок была близка к глубинности установки Шлюмберже.

Таблица 7.1

Установки метода сопротивлений

В дипольной осевой установке напряженность поля электрического диполя (AB) затухает как 1/r³, т.е. быстрее, чем поле точечного источника. Для коррекции потери глубинности в качестве разноса этой установки принимают половину расстояния между центрами приемного и питающего диполей (табл.7.1.).

Геометрический коэффициент произвольной четырехэлектродной установки рассчитывается по формуле:

.

Для установок с определенным взаимным положением электродов формула упрощается (табл.7.1.).

Точкой записи установки называется точка, к которой относятся измеренные значения ΔU_MN и рассчитанные по ним значения _К (табл.7.1.).

Особым типом установок, которые считаются исключительно установками профилирования, являются установки градиента и срединного градиента А_fixМNВ_fix. В этих установках положение электродов А и В фиксируется, и в процессе съемки они не передвигаются. Точка записи меняется за счет переноса приемных электродов MN. При этом в первой установке приемные электроды могут сколь угодно близко подходить к питающим электродам, а во второй - приемные линии МN располагаются исключительно внутри средней части АВ на планшете, где соблюдается однородность первичного электрического поля.

Для разделения наблюдаемых при профилировании аномалий кажущегося сопротивления по глубине применяются многоразносные установки профилирования. В этом случае используются два или три разноса, которые перекрывают достаточно большой интервал по глубине (например, АВ₁=10 м; АВ₂=30 м; АВ₃=100 м).