Аппаратура ЗСБ, МПП

Высокое качество измерений аппаратуры импульсной электроразведки для метода ЗСБ и МПП должно обеспечиваться широким динамически диапазоном измерителя, высокой точностью регистрации переходного процесса, малым дрейфом нуля и температурным дрейфом, крутизной тока выключения импульсов тока в генераторной петле, большой силой тока коммутируемой генератором, подавлением электромагнитных помех естественного и искусственного происхождения, технологичностью использования аппаратуры при проведении полевых работ.

В России для проведения электроразведочных работ методом ЗСБ и МПП выпускается более пяти моделей аппаратуры: «Цикл-7» и «Цикл-8», «TEM-FAST 48HPC», «FastSnap», «АИЭ-2», «Электротест-TEM» и др.

Среди зарубежных производителей необходимо выделить разработку ABEM - WalkTEM, которая была создана на основе опыта, полученного при выполнении аэроэлектроразведочных работ c аппаратурой SkyTEM.

Развитие геофизических технологий в США, Канаде и Австралии пошло путем создания вертолетных аэроэлектроразведочных систем.

Сравнительный анализ аппаратуры Цикл-7, FastSnap, TEM-FAST 48HPC, АИЭ-2 и WalkTEM приведен в таблице 1.

Таблица 1.

Основные технические характеристики аппаратуры импульсной индуктивной электроразведки

Параметр\Модель аппаратуры Цикл-7 FastSnap TEM-FAST АИЭ-2 WalkTEM
измеритель
Начальное время регистрации переходного процесса, мкс
Вес измерителя со встроенными аккумуляторами, кг


Рабочий диапазон температур от/до

0.4 мкс

2.5 кг


от-400 С до +400С



2 кг


от-450 С до +500С

4 мкс

1.5 кг с гене-
ратором
от-450 С до +500С

5 мкс

3 кг



2 мкс

14 кг (с генератром)


от-200 С до +550С
генератор
Цикл Т1 Цикл Т4 встро-
енный
TX-60
Максимальный ток, коммутируемый генератором, А
Максимальное напряжение, коммутируемое генератором, В
Масса генератора без проводов и внешнего источника питания, кг
Синхронизация между измерителем и генератором
Работа в однопетлевой модификации

20 А

100 В

2 кг
GPS, по проводам
нет

50 А

300 В

6 кг
GPS, по проводам
нет

10 А

12 В

3 кг
по проводам
нет

4 А

24 В

1.5 кг
в одном корпусе
есть

10 А

20 В

2.5 кг
GPS, по проводам
есть

15 А

34 В

14 кг
в одном корпусе
нет

60 А

24-250 В

14 кг
по проводам
нет

Масса полевого комплекта аппаратуры, без проводов и внешнего источника питания генератора, как правило, не превышает 7 кг. Начальное время измерения переходного процесса составляет 0.1 – 5 мкс. Однако, погрешности вносимые фронтом выключения тока в генераторной петле, высокочастотные колебательные процессы, возникающие в незаземленной петле после отключения от источника тока и ширина области пропускания приемного датчика часто не позволяют корректно измерить переходный процесс на времени менее 5 мкс. Модульный принцип построения аппаратуры, с раздельным коммутатором электрического тока и измерителем, увеличивает технологичность полевых работ при размерах генераторного контура более 20x20 м и позволяет выполнять несколько измерений от одной генераторной петли.

Аппаратура «Цикл-7» (рис. 1), принадлежит к семейству аппаратуры «Цикл», которая производится в России с 80-x годов прошлого столетия и широко используется при проведении инженерно-геологических работ и поисках рудных месторождений. В разные годы была разработана и выпускалась серийно аппаратура типа «Цикл-2», «Цикл-4», «Цикл-микро», «Цикл-5» и «Цикл-6». В комплексе «Цикл-7» разработана линейка генераторов тока, ориентированных на разные технологии полевых исследований. В базовый комплект аппаратуры «Цикл-7» входит измеритель, компьютер - Notebook или Pocket PC, генератор Цикл-Т1 (ГТЭ-1), позволяющий работать с токами до 20 А и связанный с измерителем коротким (0.5 м) кабелем синхронизации, по которому передаются сигналы управления генератором и величина тока в генераторной петле. Для синхронизации генератора и измерителя от сигналов GPS дополнительно используется блок управления генератором. Он позволяет работать с любыми заранее предусмотренными соотношениями ток – пауза и менять в ходе работы временные диаграммы без необходимости синхронизации измерителя с генератором через кабель. Подобный вариант используется, при проведении электроразведочных работ по технологии зондирований с закрепленным источником, когда измеритель и генератор разнесены на значительное расстояние, и обеспечивает возможность одновременной работы неограниченного количества измерителей от одного генератора. Можно использовать диаграмму работы генератора: импульс тока длиной 5 мс, измерение – 5 мс которая очень хорошо подавляет промышленные помехи частотой 50 Гц. Генератор Цикл T4 (ГТЭ-4) позволяет коммутировать ток до 50 А.

электроразведочная станция Цикл-7
Рис.1. Электроразведочная система Цикл.

1 – генератор ГТЭ-4 (Цикл Т4); 2 – генератор ГТЭ-1 (Цикл Т1); 3 – измеритель Цикл-7; 4 – блок управления БУКТ-2; 5 – КПК iPaq2100.


Телеметрическая аппаратура «FastSnap» (рис. 2) производится специалистами компании СИБГЕОСИСТЕМЫ (г. Новосибирск, www.sibgeosystems.ru). Также как и у электроразведочной станции “Цикл-7”, аппаратура спроектирована по модульному принципу (рис.2), что позволяет организовывать произвольные сети наблюдения с автономной работой нескольких измерителей. Синхронизация между измерителем, управляющим компьютером и генератором выполняется по проводам (рис.3). Измеритель находится непосредственно у приемной петли, что уменьшает количество электромагнитных шумов. Необходимо отметить возможность одновременной регистрации формы тока в генераторной петле и сигналов становления на приемных петлях, это позволяет более качественно интерпретировать полученные материалы. Минимальный период следования импульсов в коммутаторе тока составляет 20 мс. Результаты измерений визуализируются в полевых условиях на ноутбуке.


телеметрическая аппаратура FastSnap
Рис. 2. Комплект аппаратуры «FastSnap» для малоглубинных исследований: коммутатор тока (1), пульт управления (2), измеритель (3).

схема подключения телеметрической аппаратуры FastSnap
Рис.3. Схема подключения аппаратуры FastSnap.

Для нефтегазопоисковых работ фирмой СИБГЕОСИСТЕМЫ выпускается аппаратура SGS-TEM.


Аппаратура «TEM-FAST 48НРС» (совместное производство Россия - Нидерланды, www.aemr.net) выделяется небольшой массой измерителя и генератора, которые выполнены в одном герметичном корпусе (рис. 4). Для создания неустановившегося электромагнитного поля аппаратурой используются однополярные прямоугольные импульсы с соотношением импульс/пауза равным 3/1. Выполнение зондирований с аппаратурой «TEM-FAST 48HPC» однопетлевой электроразведочной установкой, когда одна и та же петля используется в качестве источника (во время токового импульса) и приемника (в паузах между импульсами), обеспечивает высокую производительность работ электроразведочной бригады. Однако, когда в условиях техногенного заражения участка работ металлическими предметами, а также для снижения влияние дисперсных свойств зондируемой среды (процессы индукционно вызванной поляризации и магнитной вязкости) следует использовать выносные приемные датчики, более технологичной, является аппаратура выполненная по модульному принципу («Цикл-7» и «FastSnap» и «АИЭ-2») которая обеспечивает возможность раздельной работы измерителя и генератора с синхронизацией через GPS.


Рис. 4. Аппаратура «TEM-FAST 48НРС» с управляющим компьютером и комплектом проводов.

Аппаратура АИЭ-2 выпускается НПК "Элгео" (г. Санкт-Петербург, www.elgeo.ru). Управление работой измерителя осуществляется с помощью карманного компьютера с операционной системой Windows Mobile, или с помощью переносного компьютера. Связь с измерителем осуществляется через беспроводной интерфейс Bluetooth или проводной интерфейс RS-232 (USB-COM адаптер). Задание режима работы генератора осуществляется с помощью клавиатуры и жидкокристаллического индикатора. Обеспечивается стабилизация амплитуды импульсов тока на уровне, заданном оператором.

Электроразведочная аппаратура WalkTEM производится фирмой ABEM (Швеция, www.abem.se). Измеритель и коммутатор тока расположены в одном корпусе (рис.5), общая масса которого составляет 14 кг. Когда необходимо резко увеличить глубину исследований, можно использовать генератор TX-60, который выполнен в виде отдельного модуля и позволяет коммутировать ток до 60 А. Измерения выполняются на частоте 1 МГц, временная шкала в дальнейшем пересчитывается к 200 временным отсчетам. Частота повторения генераторных импульсов изменяется от 500 Гц до 12.5 Гц.


электроразведочная аппаратура для ЗСБ WalkTEM
Рис. 5. Электроразведочная аппаратура WalkTEM.

Выпускается две модели приемных датчиков: RC-5 и RC-200, сравнительная характеристика которых приведена в таблице 2. Датчик RC-5 сделан на жестком каркасе и имеет размеры 0.6x0.6 м. Необходимо отметить очень широкую полосу пропускания датчика (450 кГц) и измерителя (460 кГц), которая позволяет корректно измерять самую начальную часть переходного процесса и получить информацию о самых первых метрах геоэлектрического разреза, которая при измерениях с другой аппаратурой для электроразведки МПП недоступна для исследований. Кроме того, высокая частота (12.5 Гц) повторения генераторных импульсов позволяет очень эффективно подавлять электромагнитные помехи и делает электроразведочную аппаратуру WalkTEM незаменимой при инженерно-геофизических исследованиях.

Таблица 2.

Характеристики приемных датчиков электроразведочной аппаратуры WalkTEM (ABEM)

Параметр\Модель датчика RC-5 RC-200
эффективная площадь 5 м2 200 м2
полоса пропускания 450 кГц2 100 кГц2
размеры 0.6x0.6 м2 10x10 м2

Датчик RC-200 сделан в виде гибкого шнура, который раскладывается при измерениях в виде квадрата 10x10 м. За счет большей эффективной площади датчик предназначен для зондирований на глубину до нескольких сотен метров.

Таким образом, на рынке существует широкий выбор современной аппаратуры для электроразведки ЗСБ и МПП, использование которой позволяет оптимально решать разнообразные инженерно-геологические и рудопоисковые задачи.