Введение к работе
Актуальность темы. Метод ВЭЗ, находит широкое применение при решении широкого круга геологических и геоэкологических задач. При этом, интерпретация данных ВЭЗ проводится в рамках горизонтально-слоистых моделей. Однако, практический опыт показывает, что во многих случаях верхняя часть разреза не может быть представлена как горизонтально-слоистая, так как в разрезе присутствуют двумерные и трехмерные неоднородности. Особенно сильное влияние оказывают неоднородности приповерхностного слоя, как самые близкие к точкам возбуждения и измерения поля. Искажения, вызванные этими неоднородностями, приводят к серьезным ошибкам при формальной интерпретации с помощью аппарата, разработанного для горизонтально-слоистых сред. Кроме того, эти явления сильно затрудняют выявление глубинных неоднородностей - обьектов поиска.
Для выявления аномалий, связанных с горизонтальными неоднородностями разреза, необходима специальная методика полевых наблюдений, позволяющая подчеркнуть эффекты от объектов поиска и ослабить искажения, вызванные геологическим шумом. Таким образом, возникает необходимость в развитии единой технологии зондирований в условиях горизонтально-неоднородных сред, объединяющей методику сьемки, визуализации, обработки и интерпретации данных. Основой этой технологии является методика полевых наблюдений - сплошные электрические зондирования (СЭЗ) Термин "Сплошные электрические зондирования - СЭЗ" предложен в работах сотрудников кафедры геофизики А А. Либермана, Б.П. Петрухина (1981) и В.К. Хмелевского. Окончательно методика сьемки сформировалась в 1991 -92 гг, когда произошло осознание роли геологических помех как неотъемлемого компонента любой 2D модели. Полевые наблюдения проводятся с помощью трехэлектродной комбинированной установки (Amn, mnB), с линейным увеличением разносов питающей линии АВ, шаг по профилю равен шагу по разносам и составляет 1/10 максимального разноса.
Методика СЭЗ позволяет применять специальные способы обработки данных, направленные на выявление, диагностирование и устранение искажений, вызванных геологическим шумом, а также на выявление и определение свойств глубинных неоднородностей - объектов исследования.
Цели и задачи работы. Основная цель работы заключалась в создании и раз витии аппарата обработки данных ВЭЗ в условиях сложно-построенных сред с учетої их искажений. Для достижения этого были поставлены следующие задачи:
-
Разработка оптимальной методики наблюдений в условиях горизонтально неоднородного разреза.
-
Исследование признаков искажений кривых ВЭЗ и разработка аппарата и совместного учета.
-
Исследование факторов, определяющих величину смещения сегментов криво ВЭЗ для различных приемных линий и разработка правил приведения сегментов непрерывной кривой.
-
Разработка аппарата выявления, диагностирования и устранения аномалий помех.
-
Разработка способов выявления, определения свойств и параметров локальны глубинных неоднородностей.
Новые научные результаты.
-
Разработана единая технология изучения горизонтально-неоднородных сред связывающая методику полевыхнаблюдений, способы визуализации, обработки и интег. претации данных. Методика сплошных электрических зондирований позволяет, с одно стороны, детально изучить фоновый разрез и получить достаточно полную информациі о глубинных неоднородностях, а с другой - ослабить влияние геологического шума.
-
Исследованы и сформулированы признаки искажений кривых ВЭЗ, а также, п результатам численного моделирования электрического поля в неоднородных среда; выработаны их количественные оценки.
-
Выполнен систематический анализ факторов, определяющих расхождени сегментов кривой ВЭЗ для разных приемных линий. Получена формула учета влияни длины MN на кривые ВЭЗ и сформулированы правилакорректного приведения сегменго кривой ВЭЗ к непрерывной кривой в условиях горизонтально-неоднородных сред.
-
Разработан аппарат двумерных трансформаций, позволяющий выявлять диагностировать искажающие эффекты, а также определять свойства, ориентирово1 ные размеры и местоположение локальных неоднородностей разреза. Трансформаци
предназначены для анализа данных ВЭЗ, полученных по методике СЭЗ.
5. Разработаны процедуры устранения искажающих эффектов, вызванных
приповерхностными неоднородное!ями. В основу алгоритма устранения Р-зффекта
положен известный метод "нормализации" кривых рк, дополненный автором. Разработан
вариант метода главных компонент (МГК) в применении к профильным данным ВЭЗ.
Обработка с помощью МГК позволяет разделять поле на составляющие обусловленные
различными элементами разреза:
- горизонтально-споистая (фоновая) составляющая;
- аномальная составляющая, связанная с глубинными неоднородностями -
объектами поиска;
- аномалии-помехи, вызванные приповерхностными неоднородностями.
6. В результате применения новой методики измерений и нового подхода к
интерпретации суметом различных искажений решены конкретные геологические задачи:
выявление зон углеводородного и химического загрязнения (Московский и Новокуйбышевский нефтеперерабатывающие заводы);
выявление глубокопогруженных закарстованных зон (участок трассы нефтепровода Горький-Рязань2, Нижегородская обл.); ;
оценка степени отработки угольного пласта (г. Шахты, Ростовская обл.) и др.
Практическая ценность работы.
1. Разработаны алгоритмы предварительной обработки полевых данных про
фильных ВЭЗ, реализованные в виде программ для персональных компьютеров:
IPI_SAN - классификация полевых данных на соответствующие горизонтально-слоистым представлениям и искаженные; предварительное автоматическое построение геоэлектрического разреза; '
IPI_2D - анализ искажений, выявление локальных глубинных неоднородностей л определение их свойств;
IPI_MPC - устранение искажений, вызванных геологическим шумом, выделение фоновой составляющей, обусловленной горизонтально-слоистой частью разреза.
2. Методика сплошных электрических зондирований для изучения сложно-
встроенных среди геологические результаты исследований, полученные с помощью
технологии СЭЗ, внедрены в ряде организаций (Ин-т "Гипротрубопровод", Москва, фирма "UmWeltAnalytik", Германия; ПО "РостовУголь", г. Шахты; Ин-т "УкрНИМИ" Донецк; Федеральный Центр Геоэкологических Систем Минприроды РФ, Москва).
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях молодых ученых геологического факультета МП (Москва 1991, 1992, 1993, 1994 гг.), на Всесоюзной конференции по геофизические методам исследования в гидрогеологии и инженерной геологии (Ташкент, 1991г.), нг Международной конференции "Геофизика и современный мир" (Москва, 1993 г.), не семинаре им. Д.Г. Успенского (Москва, 1994 г.), на Международной конференции ЕАЕС (Вена, 1994), на сессии комитета по угольной геофизике ЕАГО (Ростов-на-Дону, 1994).
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 10 опубликованньп и находящихся в печати работах, в том числе в учебных пособиях "Электрическое зондирование геологической среды", часть 2 (1992) и "Электроразведка методок сопротивлений" (1994).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав і заключения общим объемом 116 страниц, имеет 72 рисунка и список литературы из 68 наименований.