Многофункциональная 4-х - 8-ми канальная электроразведочная аппаратура поколения 5+

Этапы внедрения в практику полевых работ геологоразведочной аппаратуры. Применение компьютеров для поисков рудных объектов. Устройство и характеристики многофункционального прибора Гепард. Треноги для установки магнитных и электрических датчиков поля.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 02.02.2019
Размер файла 7,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

1Advanced Geophysical Operations and Services Inc.

2Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Многофункциональная 4-х - 8-ми канальная электроразведочная аппаратура поколения 5+

И.А. Ингеров1, Т.В. Рудак1, Е.Ю. Ермолин2

Торонто, Канада

Санкт-Петербург

1. Многофункциональная электроразведочная аппаратура

Как уже отмечалось рядом авторов [1-5], можно выделить 5 поколений многофункциональной аппаратуры, обладающих четко выраженными отличительными признаками. Первое поколение было разработано и выпускалось в бывшем Советском Союзе 50-70-х годах прошлого столетия. Эта аппаратура имела 2 или 5 каналов, аналоговые усилители и фильтры. Регистрация электрического и магнитного полей выполнялась с помощью осциллографа на чувствительную фотобумагу.

Аппаратура была простой по устройству, легкой, переносной, имела умеренное энергопотребление (батарея). Эта аппаратура (МТЛ-62, МТЛ-71) была выпущена во многих экземплярах и широко применялась на территории бывшего СССР для реализации методов: МТЗ, МТП, теллурических токов (ТТ), ЗС, ВЭЗ, ДЭЗ. Главной трудностью в эффективном применении этой аппаратуры была трудозатратная ручная обработка полевых записей. Второе поколение многофункциональной аппаратуры было создано в 60-х - начале 70-х годов прошлого столетия (ЦЭС-1, ЦЭС-2).

Регистрация ЭМ поля в этой аппаратуре осуществлялась на бытовую магнитную ленту (ширина 6.25 мм) в виде цифрового кода с помощью прецизионного магнитофона. Обработка полевых записей осуществлялась на специальных вычислительных центрах на цифровых ЭВМ. Несмотря на значительный шаг вперед (цифровая регистрация, обработка данных на ЭВМ) аппаратура имела существенные недостатки: сложная электронная схема, реализуемая на транзисторной элементной базе, значительные габариты и вес, требующие установки аппаратуры в кузове грузового автомобиля; большое энергопотребление (более 200 Вт).

Аппаратура ЦЭС-1 и ЦЭС-2 была выпущена тиражом более 700 экземпляров и широко использовалась на территории бывшего СССР в 70-90х годах прошлого столетия для выполнения полевых работ методами МТЗ, ЗС в дальней зоне, ЗС в ближней зоне и частотных электромагнитных зондирований. Аппаратура 1-го и 2-го поколений использовала в качестве датчиков магнитных компонент ЭМ поля кварцевые вариометры, что существенно ограничивало частотный диапазон измерений (со стороны высоких частот). Аппаратура была практически не пригодна для поисков рудных объектов.

Существенный прогресс был достигнут в начале 80-х годов прошлого столетия с созданием аппаратуры 3-го поколения. Главной особенностью этой аппаратуры было наличие бортового персонального компьютера, который не только тестировал аппаратуру и выполнял запись на твердотельный носитель, но и позволял производить обработку данных в полевых условиях.

Другим существенным шагом вперед было применение индукционных катушек в качестве датчиков магнитных компонент поля. Еще одним преимуществом являлось способность выполнять работы по системе с удал?нной базовой точкой, что существенно повышало качество полевых материалов. В тоже время аппаратура была достаточно громоздкой, обладала значительным весом и энергопотреблением. 4-е поколение аппаратуры было создано в конце 80-х годов прошлого столетия и реализовало в себя все лучшие черты предыдущего поколения.

В тоже время аппаратура стала относительно малогабаритной и переносной. В состав аппаратуры входил 16-ти разрядный цифровой регистратор, имеющий 8-16 каналов, вмонтированный компьютер, водонепроницаемую клавиатуру и дисплей. Выносные усилители, соединенные кабелями с регистратором, обеспечивали предварительное усиление ЭМ сигнала. 5-е поколение многофункциональной аппаратуры было внедрено в практику полевых работ на рубеже столетий. Благодаря высоким технологическим свойствам, несколько тысяч приборов этого поколения успешно используются по всему миру по сей день. Отличительными чертами этого поколения аппаратуры являются: малые размеры, малый вес (менее 5кг), 24х разрядный аналого-цифровой преобразователь, высокоэффективные цифровые фильтры помех, регистрация сигнала на съемную твердотельную память и малое энергопотребление (6-10Вт).

Развитие и миниатюризация электронной элементной базы сделали возможным приступить к созданию многофункциональной аппаратуры, реализующей в одном приборе, казалось ранее не совместимые функции, как например методы МТЗ и ВЭЗ. Многофункциональные 4-х и 8-ми канальные приемники Гепард показаны на Рис. 1а) и 1в).

Рис. 1. Многофункциональная геофизическая ЭМ аппаратура; а) 4-х канальный GEPARD-4A; б) многофункциональный геофизический источник тока AT-100; в) 8-ми канальный GEPARD-8A

Приборы имеют высокую чувствительность, очень малый уровень собственных шумов (менее 0.1 мкВ), очень широкий частотный диапазон (50000-0.0001Гц). Электронная структура приемников включает в себя все элементы, характерные для 5-го поколения многофункциональной аппаратуры: коммуникационная плата, аналоговые усилители на каждый канал, 24-х разрядный аналого-цифровой преобразователь, плата основного процессора, плата синхронизации, калибровочная плата, интернет плата, SD карт ридер/райтер, сенсорный экран, выполняющий роль дисплея и клавиатуры. Дополнительно каждый канал имеет плату фильтров, на который установлены режекторные фильтры первой гармоники промышленной частоты (50/60 Гц), а также четных и нечетных гармоник этой частоты, попадающих в частотный диапазон прибора. На плате также установлены переключаемые фильтры верхних и нижних частот. Усиленная аналоговая фильтрация позволяет использовать прибор в городских условиях, на территории работающих горных предприятий и вблизи мощных линий электропередач.

Еще одной отличительной особенностью прибора является гибкая конфигурация каналов. То есть каждый канал может работать как электрический, так и магнитный. Электронное переключение производится с экрана прибора. Удобный интерфейс позволяет выбрать применяемый метод и параметры регистрации электромагнитного поля с дисплея прибора, или записать их в полевом лагере на SD карточку с помощью персонального компьютера. Такое устройство прибора и программного обеспечения к нему позволяет экономически и геологически эффективно реализовать практически все наземные и подводные геофизические методы (исключая георадар).

Для реализации методов использующих искусственное электромагнитное поле приборы Гепард комплектуются переносными, широкодиапазонным геофизическим генератором тока АТ-100 (Рис. 1б). Генератор имеет мощность 100 Вт, питается от батареи 12В и может подать в нагрузку (электрическая линия, незаземленная петля) стабилизированный ток от 0,001-1.0 А. Частотный диапазон генератора составляет 50000-0.001. Частотный ряд заполняется очень плотно последовательным умножением на 2n базовых частот: 1.00-1.22-1.33-1.50-1.66Гц. Данная особенность генератора позволяет получать детальные амплитудные и фазовые кривые в методах частотных зондирований, спектрального ВП, СSAMT и других. Режим работы генератора может задаваться с дисплея или записываться с помощью ПК на съемную SD карту.

2. Датчики магнитного и электрического поля и полевые принадлежности

Датчиками магнитного компонент электромагнитного поля являются: для АМТ диапазона индукционный датчик АMS -15 (частотный диапазон 50000-1Гц), для МТЗ диапазона датчик AMS-37 (диапазон 500-0.0001Гц). Внешний вид датчиков показан на Рис. 2.

Рис. 2. Индукционные магнитные датчики; а) AMS-15; б) AMS-37

Каждый датчик имеет магнитный сердечник, секционированную медную катушку, экран электрического поля, малошумящий предусилитель и калибровочную обмотку. Для полевых измерений датчики могут закапываться или забуриваться в землю.

Для высокопроизводительной, всесезонной установки датчиков на любом грунте предпочтительней использовать специальные прецизионные треноги.

Треноги выпускаются 3-х видов: вертикальные, горизонтальные и наиболее эффективные - трехосные. Треноги легко и быстро переводятся из транспортного положения в рабочее и обратно.

Индукционные датчики хранятся в треногах как во время измерений, так и во время транспортировки. Для удобной транспортировки треног они комплектуются специальными сумками, рюкзаками и станинами.

Рис. 3. Прецизионные полевые треноги для индукционных магнитных датчиков; а) TRI-1/30; б) TRI-1/30/1; в) TRI-3/30; г) TRI-1/50/1; д)TRI-1/50; е) TRI-3/50

Применение треног позволяет обеспечить высокую точность установки магнитных датчиков в любое время года и на любом грунте, термостабилизировать индукционные датчики, а также существенно (в 2-3 раза) повысить производительность полевых работ.

В качестве датчиков электрических компонент поля используются электрические линии длиной 1-100 м, выполненные из гибкого многожильного экранированного провода.

В зависимости от используемого метода, заземление линий осуществляется стальными, латунными или пористыми неполяризующимися электродами. аппаратура датчик рудный полевой прибор

Аппаратура комплектуется пористыми электродами трех видов (Рис. 4): на медной, свинцовой и серебряной основе.

Рис. 4. Малошумящие неполяризующиеся электроды; а) ACE-84 (медный); б) ALCE-84A (свинцовый); в) ASCE-84AG (серебряный)

Самыми стабильными, малошумящими являются серебряные электроды. Однако, эти электроды также и самые дорогие в производстве.

Каждый электрод состоит из пористой мембраны определенной формы, обладающей большой контактной поверхностью, герметичного цилиндра, металлического стержня с контактным проводом.

Внутреннее пространство цилиндра заполнено специальным гелем, содержащим соль метала.

На Рис. 5 показан пример выполнения 4-х канальной аппаратурой Гепард детальных полевых работ методом магнитовариационного профилирования (МВП).

В качестве датчиков магнитных компонент поля используются индукционные катушки АМS-15, катушки устанавливаются в трехосных прецизионных треногах (Нх, Ну, Нz) и вертикальных одноосных (Нz). 4-х канальная конфигурация прибора позволяет выполнять регистрацию поля в двух точках одновременно.

Рис. 5. Применение многофункциональной ЭМ системы при полевых работах методом МВП

Выводы

Разработана и выпускается многофункциональная система регистрации электромагнитных полей поколения 5+. Система позволяет реализовать на практике коммерчески и геологически эффективно практически все наземные и подводные электроразведочные методы, исключая георадар.

Система состоит из 4-х или 8-ми канальных многофункциональных регистраторов, широкодиапазонного генератора, датчиков электрических магнитных компонент поля, треног для установки магнитных датчиков поля и вспомогательного оборудования.

Библиографический список

1. Fox L.Recent trends in electroprospecting hardware and software development//Notes of the (St. Petersburg) Mining Institute.2005.№162. p. 9-14

2. Fox L.Fifth generation of multifunctional equipment -ten years in the market //The 19th International Workshop on Electromagnetic Induction in the Earth, Beijing, China, Abstracts. 2008.Vol.1, p. 432-436

3. Ingerov I.Method of multifrequency magnetovariational profiling (MVP) //EMS-2011, St. Petersburg, Russia, Abstracts. 2011.Vol.2, p. 449-454

4. Ingerov O. Application of electroprospecting for hydrocarbon exploration //Notes of the (St. Petersburg) Mining Institute. 2005. №162. p.15-25

5. Ingerov O. Current trends in the development ofelectroprospecting hardware setfor ground and marine surveys // EMS-2011.St. Petersburg, Russia, Abstracts. 2011. Vol.1, p. 86-101

Аннотация

Многофункциональная 4-х - 8-ми канальная электроразведочная аппаратура поколения 5+ . И.А. Ингеров, Т.В. Рудак, Advanced Geophysical Operations and Services Inc., Торонто, Канада. Е.Ю. Ермолин Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург

Появившееся на рубеже веков 5е поколение многофункциональной электроразведочной аппаратуры дало принципиальный скачек в развитии электроразведочных методов.

Новые свойства аппаратуры включают в себя - легкий вес, малые габариты и энергопотребление, простота в эксплуатации, высокую точность регистрируемых параметров.

Одним из определяющих признаков является применение 24-х разрядного аналого-цифрового преобразователя. Развитие микропроцессорной базы, а также компьютерной техники позволяет в настоящее время существенно улучшить потребительские возможности аппаратуры 5-го поколения, т.е. перейти к поколению 5+.

Супер многофункциональные 4-х и 8-ми канальные приборы могут быть использованы как в автоматическом режиме, так и под управлением оператора. Для этого они имеют эффективный сенсорный экран и удобный интерфейс связи с компьютером, планшетником или смартфоном.

Приборы имеют гибкую систему конфигурирования электрических и магнитных каналов (каналы взаимозаменяемые), т.е. один и тот же прибор может быть использован для таких казалось бы не совместимых методов как электропрофилирование, ВП, электротоммография, ЗС, МТЗ и МВП.

Применение высокочастотных АЦП и соответствующих процессоров позволяет существенно повысить частотный диапазон исследований, а также возможности фильтрации сигнала.

Приборы комплектуются широко-диапазонными датчиками электрических и магнитных компонент ЕМ поля, а также переносным широкодиапазонным генератором.

Ключевые слова: электроразведка, многофункциональная аппаратура, прецизионные треноги для установки магнитных датчиков, малошумящие неполяризующиеся электроды.

Abstract

Multifunction 4 and 8 channel electroprospecting instruments of the generation 5+. I. Ingerov, T. Rudak, E. Ermolin

Appearance at the turn of the century of the 5th generation multifunction electroprospecting instruments has made significant contribution to the development of electroprospecting techniques. New properties of the equipment include - light weight, compact, low power consumption, simple operation, high accuracy of the recorded parameters. One of the defining features is the application of 24-bit ADC. Technological advancements in the microprocessor development and computer technology allowed significantly improving hardware capabilities of the 5th generation instruments, i.e. going to 5+. Super multifunction 4 and 8 channel receivers can be used in both autonomous and manual modes (operator control). Receivers have intuitive user interface implemented on touch-screen display and several communication modes with a PC, touchpads, and smartphone. Instruments have flexible configuration of electric and magnetic channels (channels are interchangeable), which allows to use same receiver for such seemingly incompatible methods - Electrical Profiling, IP, Electrotomography, TDEM, MT and MVP. Application of wideband high frequency ADCs and corresponding processors can significantly improve the frequency range of field investigations, as well as noise filtering capabilities. Data acquisition systems are equipped with a wideband electric and magnetic components EM field sensors, as well as a wideband portable transmitter.

Key words: electroprospecting, multifunction instruments, precision field tripods for magnetic sensors installation, low-noise non-polarizing electrodes.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Назначение и краткая техническая характеристика аппаратуры СГК-1024. Устройство скважинного прибора. Размещение плат в приборе. Принцип действия аппаратуры и порядок работы с ней. Подготовительные работы партии на базе и на скважине, их содержание.

    курсовая работа [619,7 K], добавлен 08.03.2011

  • Описание современного оборудования, применяемого при производстве работ по методу сопротивлений на постоянном и низкочастотном токе. Теория и требования к приёмникам. Описание и технические характеристики приёмников для методов сопротивления.

    реферат [28,9 K], добавлен 04.02.2008

  • Характеристика универсальной аппаратуры серии ЭРА и аппаратуры аудиомагнитотеллурического зондирования АКФ для проведения электроразведочных работ. Электроразведка методом переходных процессов. Геофизические исследования методами ГМТЗ, МТЗ и АМТЗ.

    реферат [303,6 K], добавлен 29.05.2012

  • Схема установки для бурения глубоких скважин. Устройство бурового станка для разведки и разработки месторождений нефтепродуктов. Применение гидравлических и электрических забойных двигателей. Ремонт автоматизированной групповой замерной установки.

    отчет по практике [1,1 M], добавлен 16.10.2012

  • Анализ месторождения и методов исследования. Выбор рабочей модели исследования и расчет гравитационных полей модели. Топогеодезическое обеспечение гравиметрических работ, камеральная обработка материалов, геологическая интерпретация гравитационного поля.

    курсовая работа [68,5 K], добавлен 27.08.2010

  • Проведение комплекса полевых и камеральных работ по определению координат точек относительно государственной геодезической сети. Предназначение теодолита как угломерного прибора. Изучение его конструктивных особенностей. Качество и удобства измерений.

    презентация [93,9 K], добавлен 22.08.2015

  • Методы определения искривления скважин. Характеристики и типы инклинометров, их назначение и применение. Использование приборов на основе магнитных датчиков (феррозондов), их преимущества и недостатки. Возможности совмещения двух типов инклинометров.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 28.06.2009

  • Магнитная разведка как геофизический метод решения геологических задач, основанный на изучении магнитного поля Земли. Основные положения и термины магниторазведки, ее применение при картировании рудных полей и месторождений. Метод микромагнитной съемки.

    презентация [1,7 M], добавлен 30.10.2013

  • Параметры теплового поля и поля силы тяжести. Ведомости о происхождении магнитного поля Земли; его главные элементы. Особенности применения магниторазведки для картирования, поисков и разведки полезных ископаемых. Сущность электромагнитных зондирований.

    курсовая работа [657,4 K], добавлен 14.04.2013

  • Геолого-геофизическая характеристика участка проектируемых работ. Сейсмогеологическая характеристика разреза. Обоснование постановки геофизических работ. Технологии полевых работ. Методика обработки и интерпретации. Топографо-геодезические работы.

    курсовая работа [824,9 K], добавлен 10.01.2016

  • Геофизические методы поиска и разведки рудоносных площадей и рудных месторождений, изучение закономерности их размещения. Гравиметровые и магнитные съемки; поиск слабомагнитных и магнитных руд в слабомагнитных вмещающих породах и массивах магнитных пород.

    курсовая работа [543,8 K], добавлен 27.10.2012

  • История геологического развития месторождения "Биркачан". Орография, гидрография, климат, тектоника и геоморфология. Твёрдые полезные ископаемые. Распределение рудных тел внутри рудоносной структуры. Описание полевых и камеральных геологических работ.

    отчет по практике [1,8 M], добавлен 07.02.2015

  • Краткая характеристика алмазных месторождений. Схема расположения скважин и контура кимберлитовой трубки. Цифровая модель топоповерхности. Расчет рудных интервалов (композитов) по кондициям. Построение разрезов и каркасной модели по контурам рудных тел.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 21.02.2016

  • Составление ландшафтно-геохимической карты. Обзор плотности опробования вторичных ореолов рассеяния. Изучение программ опытно-методических работ при проведении литохимических поисков по вторичным ореолам и потокам. Отбор и документация проб отложений.

    презентация [5,6 M], добавлен 08.08.2015

  • Геологическое описание месторождения. Характеристика геологического разреза. Обоснование способа и режимов бурения. Проектирование конструкции геологоразведочной скважины. Выбор бурового инструмента и оборудования. Мероприятия по увеличению выхода керна.

    курсовая работа [58,3 K], добавлен 07.11.2013

  • Геологическое строение Новофирсовского рудного поля. Тектонические нарушения и связанные с ними вторичные изменения. Вмещающие породы месторождения. Метасоматические преобразования пород и минеральный состав рудных образований. Минеральный состав пород.

    курсовая работа [57,8 K], добавлен 19.02.2014

  • Методы ядерной геофизики, их широкое применение для поисков, разведки и разработки разнообразных полезных ископаемых. Рассеяние излучения с изменением длины волны (эффект Комптона). Плотностной гамма-гамма-каротаж в практике геологоразведочных работ.

    курсовая работа [9,2 M], добавлен 25.03.2015

  • Географо-экономическая и геологическая характеристика региона. Расчет и построение системы наблюдения МОВ ОГТ-2D. Выбор аппаратуры для производства разведочных работ. Изучение камеральной обработки сейсмических материалов. Выявление нефтяных объектов.

    курсовая работа [74,0 K], добавлен 21.04.2015

  • Теория случайных функций и их применение для интерпретации гравитационных и магнитных аномалий. Некоторые свойства и особенности применения энергетических спектров и корреляционных функций. Интегрирование корреляционных функций знакопеременных аномалий.

    реферат [295,8 K], добавлен 28.06.2009

  • Обоснование требований к аэрофотосъемке. Выбор метода фототопографической съемки. Технические характеристики фотограмметрических приборов, используемых при выполнении фототопографических камеральных работ. Основные требования к выполнению полевых работ.

    курсовая работа [368,4 K], добавлен 19.08.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.