Скважинные и поверхностные измерительные установки электроразведки ВП для исследования ЭБ-сред
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ 7
1.1 Системы наблюдений 7
1.2 Виды установок 8
1.3 Методы работ 9
1.3.1 Электротомография 9
1.3.2 Метод вызванной поляризации 11
1.3.3 Метод заряженного тела 14
1.3.4 Скважинный вариант метода вызванной поляризации 15
2 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 17
2.1 DCIP3D 17
2.2 Программы для создания графики и визуализации 21
3 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ 23
3.1 Подготовительный этап работ 23
3.2 Модель №1 24
3.2.1 Построение модели 24
3.2.2 Выбор измерительной установки и сети наблюдений 25
3.2.3 Решение прямой задачи 29
3.2.4 Решение обратной задачи 31
3.3 Модели №2-4 35
3.3.1 Построение моделей 35
3.3.2 Выбор измерительной установки и сети наблюдений 37
3.3.3 Решение прямой задачи 40
3.3.4 Решение обратной задачи 42
3.4 Полевые работы 44
3.4.1 Общая информация 44
3.4.2 Г еологические основы региона работ 45
3.4.3 Методика работ 51
3.4.4 Аппаратура и программное обеспечение 53
3.4.5 Результаты работ и выводы 55
3.5 Модель №5 58
3.5.1 Построение модели 58
3.5.2 Выбор измерительной установки и сети наблюдений 61
3.5.3 Решение прямой задачи 63
3.5.4 Решение обратной задачи 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ 7
1.1 Системы наблюдений 7
1.2 Виды установок 8
1.3 Методы работ 9
1.3.1 Электротомография 9
1.3.2 Метод вызванной поляризации 11
1.3.3 Метод заряженного тела 14
1.3.4 Скважинный вариант метода вызванной поляризации 15
2 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 17
2.1 DCIP3D 17
2.2 Программы для создания графики и визуализации 21
3 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ 23
3.1 Подготовительный этап работ 23
3.2 Модель №1 24
3.2.1 Построение модели 24
3.2.2 Выбор измерительной установки и сети наблюдений 25
3.2.3 Решение прямой задачи 29
3.2.4 Решение обратной задачи 31
3.3 Модели №2-4 35
3.3.1 Построение моделей 35
3.3.2 Выбор измерительной установки и сети наблюдений 37
3.3.3 Решение прямой задачи 40
3.3.4 Решение обратной задачи 42
3.4 Полевые работы 44
3.4.1 Общая информация 44
3.4.2 Г еологические основы региона работ 45
3.4.3 Методика работ 51
3.4.4 Аппаратура и программное обеспечение 53
3.4.5 Результаты работ и выводы 55
3.5 Модель №5 58
3.5.1 Построение модели 58
3.5.2 Выбор измерительной установки и сети наблюдений 61
3.5.3 Решение прямой задачи 63
3.5.4 Решение обратной задачи 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Настоящая магистерская диссертация посвящена анализу применимости поверхностных и скважинных измерительных установок электроразведки вызванной поляризации (ВП) с целью максимально достоверного восстановления 3 D-сред.
В данный момент времени одним из самых распространенных электроразведочных методов на постоянном токе является электротомография в ZD- варианте, то есть наземные измерения по параллельным профилям или сети профилей, находящимся в крест друг другу. Использование такого метода обусловлено хорошо проработанной аппаратурно-методической базой, простой и рентабельностью. Но при исследовании 3D-сред со сложным строением такой вариант работ не даёт достаточно точных результатов для правильной инверсии. ZD-съемка даёт более точные и надежные результаты при исследовании 3Э-сред только при условии, что съёмка выполняется по двум ориентациям профилей, а инверсия делается по объединенным данным (Павлова А.М. и др., 2013). Выходом из сложившийся ситуации можно считать 3 D-съемку. Она информативнее и точнее ZD-томографии, но, естественно, что имеет ряд больших минусов, такие как высокая стоимость, более длительное время работ и отсутствие хорошей и точной методики работ. Именно последний недостаток является очень существенным и важным, ибо без нее невозможно рациональное и адекватное использование SD-съемки.
В современных реалиях, когда приповерхностные месторождения уже почти все найдены и разрабатываются или планируются разрабатываться, повышается интерес к поиску более глубокозалегающих месторождений и руд, что, в свою очередь, вызывает еще больший интерес к 3D-съемке, так как она позволяет добиваться более глубинного исследования сред. Потенциальное использование помимо обычных наземных съемок также скважинные вариации съемки и комбинации наземно-скважинных измерений помогают значительно увеличить глубины электроразведочных работ, но отсутствие проработанной методики работ достаточно тормозит этот процесс. К счастью, работы в этом направлении ведутся, и, как пример, это работа (Hyosun Lee et al., 2015), в которой авторы тестируют различные измерительные установки и системы наблюдений для максимально точного восстановления 3О-среды.
Исходя из вышесказанного, можно определить актуальность данной выпускной работы следующим образом: необходимость создания рациональной методики 3D- электроразведки ВП для исследования участков со сложным геологическим строением и для поиска месторождений полезных ископаемых на большой глубине.
Целью данной работы является создание рациональной схемы наблюдений для восстановления 3D-модели поляризуемости и сопротивления с максимальной достоверностью при минимально возможном количестве перестановок приемных и питающих линий.
Для достижения указанной цели был поставлен и выполнен ряд задач:
1) Построение 3D-моделей;
2) Решение прямых и обратных задач в 3 D-варианте для различных измерительных установок и схем наблюдений;
3) Анализ и сравнение получившихся результатов;
4) Заключение выводов
Объектом выпускной работы являются построенные 3О-модели, имеющие ряд различных электрических свойств.
Для проведения исследований использовалось современное геофизическое программное обеспечение (DCIP3D), графические редакторы (CorelDraw, Surfer) и программы, позволяющие визуализировать 3D-объекты (MeshTools3D,
GeoscieceANALYST) и программы для первичной обработки данных и их подготовки (Microsoft Excel, Mathcad).
Научная новизна данной магистерской диссертации заключается в том, что достаточно мало исследований было проведено на тему того, какие системы наблюдений и измерительные установки наиболее рационально и корректно использовать для того, чтобы максимально достоверно восстанавливать 3 D-среды.
Практической значимостью данной работы является то, что с каждым годом всё больше повышается интерес к поиску глубокозалегающих полезных ископаемых, а именно 3D-съемка и последующая 3D-инверсия позволяют лучше и качественнее восстанавливать 3D-среды, а также увеличивает максимально возможную глубину исследования.
Последовательность работы представлена далее:
1. Изучение литературного материала и равнение различных методик измерений и сетей наблюдений;
2. Построение 3И-моделей;
3. Выбор измерительных установок и сетей наблюдения;
4. Анализ данных полевых работ;
5. Решение прямых задач для построенных моделей в программе DCIP3D;
6. Решение 3D-обратных задач в программе DCIP3D;
7. Анализ и сравнение получившихся результатов;
8. Постановка выводов;
Настоящая выпускная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы, включает в себя 74 страницы текста, 42 иллюстрации, 7 таблиц и 10 формул.
Текст настоящей выпускной работы написан на основе 15 отечественных и 4 зарубежных источников, 8 электронных ресурсов, а также 2 фондовых источников.
Выражается благодарность Тарасову Андрею Вячеславовичу за помощь в написании работы, а также сотрудникам компании «ВИРГ-Рудгеофизика» Григорию Владимировичу Гурину и Евгению Ламберову за участие в полевых работах и возможность использовать полученные результаты .
В данный момент времени одним из самых распространенных электроразведочных методов на постоянном токе является электротомография в ZD- варианте, то есть наземные измерения по параллельным профилям или сети профилей, находящимся в крест друг другу. Использование такого метода обусловлено хорошо проработанной аппаратурно-методической базой, простой и рентабельностью. Но при исследовании 3D-сред со сложным строением такой вариант работ не даёт достаточно точных результатов для правильной инверсии. ZD-съемка даёт более точные и надежные результаты при исследовании 3Э-сред только при условии, что съёмка выполняется по двум ориентациям профилей, а инверсия делается по объединенным данным (Павлова А.М. и др., 2013). Выходом из сложившийся ситуации можно считать 3 D-съемку. Она информативнее и точнее ZD-томографии, но, естественно, что имеет ряд больших минусов, такие как высокая стоимость, более длительное время работ и отсутствие хорошей и точной методики работ. Именно последний недостаток является очень существенным и важным, ибо без нее невозможно рациональное и адекватное использование SD-съемки.
В современных реалиях, когда приповерхностные месторождения уже почти все найдены и разрабатываются или планируются разрабатываться, повышается интерес к поиску более глубокозалегающих месторождений и руд, что, в свою очередь, вызывает еще больший интерес к 3D-съемке, так как она позволяет добиваться более глубинного исследования сред. Потенциальное использование помимо обычных наземных съемок также скважинные вариации съемки и комбинации наземно-скважинных измерений помогают значительно увеличить глубины электроразведочных работ, но отсутствие проработанной методики работ достаточно тормозит этот процесс. К счастью, работы в этом направлении ведутся, и, как пример, это работа (Hyosun Lee et al., 2015), в которой авторы тестируют различные измерительные установки и системы наблюдений для максимально точного восстановления 3О-среды.
Исходя из вышесказанного, можно определить актуальность данной выпускной работы следующим образом: необходимость создания рациональной методики 3D- электроразведки ВП для исследования участков со сложным геологическим строением и для поиска месторождений полезных ископаемых на большой глубине.
Целью данной работы является создание рациональной схемы наблюдений для восстановления 3D-модели поляризуемости и сопротивления с максимальной достоверностью при минимально возможном количестве перестановок приемных и питающих линий.
Для достижения указанной цели был поставлен и выполнен ряд задач:
1) Построение 3D-моделей;
2) Решение прямых и обратных задач в 3 D-варианте для различных измерительных установок и схем наблюдений;
3) Анализ и сравнение получившихся результатов;
4) Заключение выводов
Объектом выпускной работы являются построенные 3О-модели, имеющие ряд различных электрических свойств.
Для проведения исследований использовалось современное геофизическое программное обеспечение (DCIP3D), графические редакторы (CorelDraw, Surfer) и программы, позволяющие визуализировать 3D-объекты (MeshTools3D,
GeoscieceANALYST) и программы для первичной обработки данных и их подготовки (Microsoft Excel, Mathcad).
Научная новизна данной магистерской диссертации заключается в том, что достаточно мало исследований было проведено на тему того, какие системы наблюдений и измерительные установки наиболее рационально и корректно использовать для того, чтобы максимально достоверно восстанавливать 3 D-среды.
Практической значимостью данной работы является то, что с каждым годом всё больше повышается интерес к поиску глубокозалегающих полезных ископаемых, а именно 3D-съемка и последующая 3D-инверсия позволяют лучше и качественнее восстанавливать 3D-среды, а также увеличивает максимально возможную глубину исследования.
Последовательность работы представлена далее:
1. Изучение литературного материала и равнение различных методик измерений и сетей наблюдений;
2. Построение 3И-моделей;
3. Выбор измерительных установок и сетей наблюдения;
4. Анализ данных полевых работ;
5. Решение прямых задач для построенных моделей в программе DCIP3D;
6. Решение 3D-обратных задач в программе DCIP3D;
7. Анализ и сравнение получившихся результатов;
8. Постановка выводов;
Настоящая выпускная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы, включает в себя 74 страницы текста, 42 иллюстрации, 7 таблиц и 10 формул.
Текст настоящей выпускной работы написан на основе 15 отечественных и 4 зарубежных источников, 8 электронных ресурсов, а также 2 фондовых источников.
Выражается благодарность Тарасову Андрею Вячеславовичу за помощь в написании работы, а также сотрудникам компании «ВИРГ-Рудгеофизика» Григорию Владимировичу Гурину и Евгению Ламберову за участие в полевых работах и возможность использовать полученные результаты .
В результате работы над настоящим выпускным проектом были выполнены все поставленные задачи и осуществлена цель работы - создание рациональной схемы наблюдений для восстановления 3D модели поляризуемости и сопротивления с максимальной достоверностью при минимально возможном количестве перестановок приемных и питающих линий.
Были построены пять разных моделей. Первая модель была достаточно простой и на ней производилось тестирование различных систем наблюдений с поверхностным положением питающих электродов. Модели №2-4 были уже сложнее по своему строению и работы с ними носили оценочный и подготовительный характер с целью того, чтобы понять, как те или иные системы наблюдений восстанавливают исследуемую SD-среду. Также на данных моделях были использованы скважинные положения питающего электрода. Модель №5 являлась финальной моделью и на ней, благодаря ранее сделанным измерениям, использовалась наиболее рациональная система наблюдения, которая включала также межскважинные измерения.
В ходе работы был произведен анализ результатов летних полевых работ, благодаря которым, были сделаны выводы о применимости различных методик для поиска глубокозалегающих рудных тел.
Были решены 3D-прямые и обратные задачи для всех моделей для различных систем наблюдений, а также было произведено сопоставление получившихся результатов с нашими известными синтетическими данными и анализ применимости систем наблюдения для поиска глубокозалегающих тел
Также был отработан навык в решении 3 D-прямых и обратных задач в программе DCIP3D, обработки результатов и построении и визуализации данных в программах Surfer и GeoscienceANALYST.
В результате выпускной работы можно сделать следующие выводы:
• Для достоверного решения 3D-обратной задача электроразведки ВП наиболее точные результаты показывает векторная система наблюдений;
• Для не очень глубокозалегающих тел (в районе 200 метров) радиальная система наблюдений также достаточно точно воспроизводит исследуемую 3П-среду;
• Применение только стандартных методик измерения не позволяет найти глубокозалегающие рудные тела;
• Наилучшие результаты по восстановлению 3 D-среды получаются при использовании комплекса методов, которые включают в себя поверхностные и скважинные положения питающих электродов и скважинные и межскважинные измерения.
Были построены пять разных моделей. Первая модель была достаточно простой и на ней производилось тестирование различных систем наблюдений с поверхностным положением питающих электродов. Модели №2-4 были уже сложнее по своему строению и работы с ними носили оценочный и подготовительный характер с целью того, чтобы понять, как те или иные системы наблюдений восстанавливают исследуемую SD-среду. Также на данных моделях были использованы скважинные положения питающего электрода. Модель №5 являлась финальной моделью и на ней, благодаря ранее сделанным измерениям, использовалась наиболее рациональная система наблюдения, которая включала также межскважинные измерения.
В ходе работы был произведен анализ результатов летних полевых работ, благодаря которым, были сделаны выводы о применимости различных методик для поиска глубокозалегающих рудных тел.
Были решены 3D-прямые и обратные задачи для всех моделей для различных систем наблюдений, а также было произведено сопоставление получившихся результатов с нашими известными синтетическими данными и анализ применимости систем наблюдения для поиска глубокозалегающих тел
Также был отработан навык в решении 3 D-прямых и обратных задач в программе DCIP3D, обработки результатов и построении и визуализации данных в программах Surfer и GeoscienceANALYST.
В результате выпускной работы можно сделать следующие выводы:
• Для достоверного решения 3D-обратной задача электроразведки ВП наиболее точные результаты показывает векторная система наблюдений;
• Для не очень глубокозалегающих тел (в районе 200 метров) радиальная система наблюдений также достаточно точно воспроизводит исследуемую 3П-среду;
• Применение только стандартных методик измерения не позволяет найти глубокозалегающие рудные тела;
• Наилучшие результаты по восстановлению 3 D-среды получаются при использовании комплекса методов, которые включают в себя поверхностные и скважинные положения питающих электродов и скважинные и межскважинные измерения.