Электромагнитная разведка

Электрическая разведка, или электроразведка, является одним из основных разделов разведочной геофизики – науки, относящейся к циклу наук о Земле и занимающейся изучением геологического строения земной коры и глубинных зон нашей планеты. Методы электроразведки широко применяются как при геологоструктурных исследованиях и геологическом картировании, так и при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых.

История

Электроразведка, как и вся разведочная геофизика, является наукой сравнительно молодой. Первые работы по применению электричества при поисках полезных ископаемых относятся к 1829 г., когда А. Фокс наблюдал на медноколчеданными месторождениями Корнуэльса (Англия) естественные электрические поля, связанные с окислительно-восстановительными процессами. Общий прогресс геофизики в конце ХIХ и начале ХХ столетия коснулся также и методов изучения геологического строения Земли; он дал толчок развитию прикладной геофизики в целом и электрических методов разведки в частности. В 1903 г. Русским инженером Е.И Рагозиным была опубликована монография "О применении электричества для разведки рудных залежей". В 1910 г. французский учёный К. Шлюмберже разработал метод сопротивлений, нашедший впоследствии широкое применение при геологоструктурных исследованиях. В 1919 – 1922 гг. шведские учёные Н. Лундберг и К. Зундберг своими работами положили начало электроразведке переменными полями и, в частности, методам, основанным на наблюдении эквипотенциальных линий электрического поля и напряжённости магнитного поля. Несколько позже в Америке был предложен метод индукции (радиор). Большую роль в развитии теории электроразведки постоянным током сыграли исследования немецкого учёного И. Гуммеля и в особенности румынского учёного С. Стефанеску, разработавших методы расчёта электрических полей точечных источников при плоскопараллельных поверхностях раздела. В 1924 г. Основоположник отечественной электроразведки А.А Петровский провел впервые в Советском Союзе электроразведочные работы методами естественного поля (Риддерское полиметаллическое месторождение на Алтае). В 1925 г. Метод эквипотенциальных линий был поставлен на переменном токе и в этой модификации в последующие годы широко опробован на сульфидных месторождениях СССР. К 1925 г. Относятся также первые опытные работы по применению метода интенсивности, проведенные на Урале (Богомоловский рудник). С 1926 г. в практику электроразведочных работ входит метод индукции. С 1928 г. А. А. Петровский проводит систематические исследования в области радиоволновых методов разведки. Таким образом, в двадцатые годы XX века электроразведку использовали в основном при поисках и разведке рудных месторождений. Однако проводившиеся работы носили в значительной мере опытный характер, объём производственных работ был невелик. В 1928 – 1929 гг. электроразведку начинают применять для поисков и разведки нефтеносных и газоносных структур. В последующие годы объём этих работ существенно возрастает в соответствии с общим увеличением объёма геофизических работ при поисках нефти и газа и организацией геофизической службы в нефтяной промышленности. В 1930 г. А.С. Семенов проводит первые электроразведочные работы для решения гидрогеологических и инженерно-геологических задач. В 1932 г. были проведены первые электроразведочные работы с целью поисков и разведки месторождений ископаемых углей. В этой области геологических исследований электроразведка получила применение как метод изучения геологической структуры угольных бассейнов и поисков угольных пластов, а также угленосных свит. В 1960 – 1970х гг. большой вклад в развитие электроразведки постоянным током внесли А. И. Заборовский, Л.М. Альпина, В.Н. Дахнова, А.Н. Тихонова, А.П. Краева, Е.Н. Каленова, А.М. Пылаева и др. Другие же методы электроразведки развивали Е.А. Сергеев (метод естественного тока), А.С Семенов (метод заряда), А.Г. Тархова, И.Г. Михайлова (метод индукции) и др.

Методы электроразведки

В электроразведке сейчас насчитывается свыше пятидесяти различных методов и модификаций, предназначенных как для глубинных исследований, так и для изучения верхней части разреза. В зависимости от принципа исследования их можно разделить на следующие группы или методы: электромагнитное зондирование, электромагнитное профилирование и скважинную электроразведку. В каждой из них условно выделяются две подгруппы модификаций, основанных на изучении квазистационарных и переменных электромагнитных полей. Рассмотрим сущность методов.

Электромагнитное зондирование

Электромагнитным зондированием называют способ просвечивания слоистой толщи земли постоянным или переменным электрическим током. Он основан на измерении компонент поля в одной или одновременно в нескольких точках земной поверхности при последовательном увеличении глубины проникновения электрических токов. К этой группе относятся: вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) и его модификации, основанные на измерении амплитуд (ВЭЗ-ВП) и фаз (ВЭЗ-ВПФ) поля вызванной поляризации, однополюсное комбинирование (ОКЭЗ) и дипольное (ДЭЗ) электрическое зондирование, а также частотное (ЧЗ), радиально-частотное индукционное (РИЗ), радиоволновое (РВЗ), магнитотеллурическое (МТЗ), зондирование становлением поля в дальней (ЗС) и ближней (ЗСБ) зонах. Электромагнитные зондирования применяют главным образом при региональных, структурно-картировочных и разведочных исследованиях, когда ставятся задачи расчленения геологического разреза на слои и блоки, определения последовательности залегания пластов и картирования тектонических структур, в частности при поисках месторождений нефти и газа.

Электромагнитное профилирование

Электромагнитным профилированием называют способ исследования верхней части разреза, основанный на изучении компонент естественного или искусственного поля вдоль профиля при ограниченной или фиксированной глубине проникновения тока. Существенным является то, что глубина "охвата" током горных пород вдоль всего профиля сохраняется примерно одинаковой. Если при этом изучают искусственное поле, то профилирование представляет собой по сути дела упрощенную модификацию электромагнитного зондирования. Сюда относят все виды электрического профилирования с симметричной (СЭП), дипольной (ДЭП), комбинированной (КЭП) установками, способ срединного градиента (ЭП-СГ), в том числе модификации, основанные на измерении амплитуд и фаз поля вызванной поляризации (ЭП-ВП, ВПФ), бесконтактного измерения электрического поля (БИЭП), а также методы дипольного электромагнитного (индукционного) профилирования (ДЭМП, ДИП), незаземлённой петли (НП), длинного кабеля (ДК), постоянного и переменного естественного электромагнитного поля (ЕЭП, ПЕЭМП), радиоволнового профилирования в СДВ-диапазоне (СДВР), переходных процессов (МПП), магнитотеллурического профилирования (МТП) и теллурических токов (МТТ), различные варианты аэроэлектроразведки (ДИП-А, АМПП). Типичными задачами для электромагнитного профилирования являются геологическое картирование, прослеживание рудоконтролирующих или закарстованных зон, поиски рудных и нерудных полезных ископаемых.

Скважинная электроразведка

Скважинной электроразведкой называют способ объёмного изучения межскважинного пространства, основанный на возбуждении и изучении поля как внутри скважин, так и на поверхности земли, а также на электромагнитном просвечивании окружающей среды, сюда относят все варианты электрического профилирования в скважинах (ЭПС), методы вызванной поляризации (ВПС, ВПФС), естественного электрического поля (ЕЭПС, ПЕЭМПС), электрической корреляции (МЭК), погруженных электродов (МПЭ), в том числе методы электрического (МЗ) и магнитного (МЗМ) заряда, контактный и бесконтактный способы поляризационных кривых (КСПК, БСПК), а также все виды скважинного электромагнитного профилирования, основанные на изучении поля дипольного источники (ДЭМПС), незаземлённой петли (НПС), переходных процессов (МППС), радиоволновое просвечивание (РВП) и др. Скважинные модификации применяют для поисков залежей полезных ископаемых в околоскважинном и межскважинном пространствах, изучения формы, размеров и компонентного состава залежи, а также для увязки результатов наземных и скважинных наблюдений. В "Инструкции по электроразведке" (1984) принят технологический принцип разделения методов и модификаций на группы по условиям работы. Выделяются наземные, морские, шахтно-рудничные и аэрометоды зондирования и профилирования, а также скважинные методы исследования. Все они, по существу, сводятся к трём выделенным группам.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ	ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ЗОНДИРВАНИЕ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ	ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ	ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ	СКВАЖИННАЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ	СКВАЖИННЫМ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ
ВЭЗ	ВЭЗ-БИЭП	СЭП	БИЭП	ЭПС, МЭК	БИЭПС
ОКЭЗ	ОКЭЗ-БИЭП	КЭП, ЭП-СГ	ЭП-СГ	МПЭ, МЗ	МПЭ, МЗМ
ДЭЗ	РИЗ, ЧЗ	ДЭП	ДЭМП, ДИП	ДЭПС	ДЭМПС
ВЭЗ-ВП	ВЭЗ-ВПФ	ЭП-ВП	ВПФ	ВПС	ВПФС
-	-	ЧИМ	-	КСПК, БСПК	-
-	-	ЕЭП	ПЕЭМП	ЕЭПС	ПЕЭМПС
-	ЗС, ЗСБ	-	МПП	-	МППС
-	МТЗ	-	МТП, МТТ	-	МТПС
-	РВЗ	-	СДВР	-	РВП
-	ДИП-А, АМПП	-	ДИП-А, АМПП	-	-

Ссылки

• Официальный сайт компании Шлюмберже
• ю.в. Якубовский Л.Л. Ляхов Электроразведка. Москва, "Недра", 1982 г.