+

RU2363965C1 - Method designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst) - Google Patents

Method designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst) Download PDF

Info

Publication number
RU2363965C1
RU2363965C1 RU2008129299/28A RU2008129299A RU2363965C1 RU 2363965 C1 RU2363965 C1 RU 2363965C1 RU 2008129299/28 A RU2008129299/28 A RU 2008129299/28A RU 2008129299 A RU2008129299 A RU 2008129299A RU 2363965 C1 RU2363965 C1 RU 2363965C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transceiver devices
geodynamic
gst
zones
processing device
Prior art date
Application number
RU2008129299/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Михайлович Задериголова (RU)
Михаил Михайлович Задериголова
Original Assignee
Михаил Михайлович Задериголова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Михайлович Задериголова filed Critical Михаил Михайлович Задериголова
Priority to RU2008129299/28A priority Critical patent/RU2363965C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2363965C1 publication Critical patent/RU2363965C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: instrument making.
SUBSTANCE: invention relates to geophysics, particularly, to electromagnetic LF methods intended for analysing GST. Proposed method comprises the following steps. Three antennas are used to measure mutually-orthogonal components Hx, Hy, Hz of natural Earth electromagnetic field in frequency range of f=1-200 kHz, as well as, at least, two transceivers and one master station, operated in synchronism. Note here that transceivers are arranged stationary at the GST surface, while the master station, identical to transceiver devices, is located outside the surface under analysis. Signals comprising data on Hx, Hy, Hz components are transmitted from transceivers and master station to data processing device, whereat the data is subjected to noise compensation processing. Parametres W and S are computed to decide on availability of local geological irregularities and geodynamic zones in GST zone.
EFFECT: higher validity, expanded performances.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к геофизике, в частности к электромагнитным низкочастотным методам изучения верхней части геологического разреза ВЧР, предназначенным для контроля и прогноза напряженно-деформированного состояния (НДС) массива горных пород на основе изучения вариаций естественного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ). Оно может быть использовано для выявления и оконтуривания при профильной съемке геоэлектрических локальных неоднородностей (обводненные мульды, карстовые полости, оползневые участки, зоны шахтных подработок, повышенной трещиноватости, интервалы ослабленных пород и пр.). Данное изобретение специально может быть использовано при организации сети мониторинга для оперативного контроля НДС в зонах действия газотранспортных систем на участках активизации опасных геологических, техногенных процессов. Результаты такого мониторинга находят практическое применение для объективной оценки и прогнозирования степени рисков, обеспечения безопасности эксплуатации ответственных газовых объектов и своевременного принятия управляющих решений.The invention relates to geophysics, in particular to low-frequency electromagnetic methods for studying the upper part of the geological section of the VChR, intended for monitoring and predicting the stress-strain state (VAT) of a rock mass based on the study of variations in the Earth’s natural electromagnetic field (EEMPZ). It can be used for revealing and contouring in profile surveys of local geoelectric heterogeneities (flooded troughs, karst cavities, landslide areas, areas of mine underworking, increased fracturing, intervals of weakened rocks, etc.). This invention can be specially used when organizing a monitoring network for operational control of VAT in the areas of gas transmission systems in areas of activation of dangerous geological and technological processes. The results of such monitoring find practical application for an objective assessment and forecasting of the degree of risk, ensuring the safety of operation of critical gas facilities and timely management decisions.

Поскольку динамически активные зоны, как правило, являются индикаторами потенциальных источников аварий и катастроф, постоянный контроль в режиме реального времени за изменениями НДС оползневого массива, включающего, например, магистральные газопроводы, является актуальной задачей.Since dynamically active zones, as a rule, are indicators of potential sources of accidents and disasters, constant monitoring in real time of changes in the VAT of the landslide massif, including, for example, gas pipelines, is an urgent task.

В горных породах под действием механических напряжений возникают следующие друг за другом электромагнитные импульсы в широком спектре частот. Параметры импульсов зависят от эффективности дефектообразования в горных породах и определяют кинетику скрытого трещинообразования. Установлено, что изменения НДС ведут к изменениям давления поровой жидкости, режима фильтрации подземных вод, что также сопровождается появлением электрокинетического тока, а значит и магнитного поля. На поля НДС накладываются индуцированные в проводящих включениях поля, вызванные вариациями естественного поля Земли. Эти, как и другие природно-техногенные поля, приводят к непостоянству суммарных магнитных компонент (Hz, Hx, Hy) в пространстве и во времени (ось Z - вертикальна, оси X, Y - в горизонтальной плоскости, ортогональны оси Z). При этом под Hz, Hx, Hy понимают разницу между абсолютными значениями компонент на всех рядовых измеряемых i-тых точках поверхности и одной опорной.In rocks, under the action of mechanical stresses, electromagnetic pulses following one after another arise in a wide spectrum of frequencies. Impulse parameters depend on the efficiency of defect formation in rocks and determine the kinetics of latent crack formation. It has been established that changes in VAT lead to changes in pore fluid pressure, groundwater filtration mode, which is also accompanied by the appearance of an electrokinetic current, and hence a magnetic field. The fields induced in conductive inclusions are superimposed on the VAT fields caused by variations of the Earth's natural field. These, as well as other natural and technogenic fields, lead to inconstancy of the total magnetic components (Hz, Hx, Hy) in space and time (the Z axis is vertical, the X and Y axes are in the horizontal plane, orthogonal to the Z axis). Moreover, by Hz, Hx, Hy we mean the difference between the absolute values of the components at all ordinary measured i-th points of the surface and one reference point.

Известен способ анализа геодинамических процессов, при котором размещают вариационные станции, синхронно регистрируют сигналы изменения импульсного электромагнитного поля во времени, по которым судят о геодинамическом процессе. В этом способе предварительно компенсируют сигналы от искусственных и естественных негеодинамических источников, регистрируют сигналы в полосе частот шириной ±5 кГц в диапазоне 15-50 кГц, осредняют при этом интенсивности сигналов в интервалах от единиц секунд до десятков минут с шагом квантования порядка времени осреднения, вычисляют автокорреляционную функцию разности сигналов вариационных станций, определяют ее трехмерную спектральную плотность мощности, по которой вычисляют энергию разности сигналов (авторское свидетельство СССР №10888508, G01V 3/00, опубл. 30.11.1982).A known method of analyzing geodynamic processes, in which variational stations are placed, synchronously register signals of changes in the pulsed electromagnetic field in time, which are used to judge the geodynamic process. In this method, signals from artificial and natural non-geodynamic sources are pre-compensated, signals are recorded in a frequency band of ± 5 kHz in the range of 15-50 kHz, the signal intensities are averaged in the intervals from units of seconds to tens of minutes with a quantization step of the order of averaging time, and autocorrelation function of the difference of the signals of variational stations, determine its three-dimensional spectral power density, by which the energy of the difference of the signals is calculated (USSR copyright certificate 10888508, G01V 3/00, publ. 30.11.1982).

Ограничениями этого способа являются низкая точность, информативность и достоверность получаемых результатов, ограниченные эксплуатационные возможности. Для реализации этого способа необходимо передвигать одну из вариационных станций. Результаты между первым и последним измерениями получают через значительный отрезок времени.The limitations of this method are low accuracy, informativeness and reliability of the results obtained, limited operational capabilities. To implement this method, you must move one of the variational stations. The results between the first and last measurements are obtained after a significant period of time.

Известен также способ обнаружения геодинамических зон в массиве горных пород, заключающийся в том, что с заданным периодом времени проводят изучение напряженно-деформированного состояния пород, при котором измеряют плотность потока естественного импульсного электромагнитного поля Земли радиоволновым индикатором в точках наблюдения, расположенных в заданном направлении, с заданным шагом, в заданном диапазоне частот (патент Украины №8085, G01V 3/08, опубл. 26.12.1995).There is also a method of detecting geodynamic zones in a rock mass, which consists in the fact that with a given period of time, the stress-strain state of the rocks is studied, in which the flux density of the natural pulsed electromagnetic field of the Earth is measured by a radio wave indicator at observation points located in a given direction, with a given step, in a given frequency range (Ukrainian patent No. 8085, G01V 3/08, publ. 12/26/1995).

В этом способе по результатам измерений составляют графики значений плотности потока магнитной составляющей естественного импульсного электромагнитного поля Земли и по наличию закономерных изменений уровня сигнала судят о наличии аномальных зон в массиве горных пород. Наблюдения естественного импульсного электромагнитного поля Земли проводят повторно с периодом, равным времени релаксации напряжений в массиве горных пород. При этом измерение магнитной составляющей сигнала интенсивности естественного импульсного электромагнитного поля Земли ведут вдоль оси выработки в трех взаимно перпендикулярных направлениях: продольном, поперечном и вертикальном с шагом 1-5 м в диапазоне частот 150-200 кГц, а по положению аномальных зон на графиках судят о положении зон разгрузки или повышенного горного давления массива, обусловленных как природными, так и техногенными факторами. Измерения проводят одной антенной радиоволнового индикатора, которую поворачивают поочередно в три взаимно перпендикулярные положения.In this method, according to the measurement results, graphs of the values of the flux density of the magnetic component of the Earth’s natural pulsed electromagnetic field are plotted and the presence of abnormal zones in the rock mass is judged by the presence of regular changes in the signal level. Observations of the Earth’s natural pulsed electromagnetic field are repeated with a period equal to the stress relaxation time in the rock mass. In this case, the magnetic component of the signal of the intensity of the Earth’s natural electromagnetic field is measured along the axis of production in three mutually perpendicular directions: longitudinal, transverse and vertical with a step of 1-5 m in the frequency range 150-200 kHz, and judging by the position of the anomalous zones on the graphs the position of the unloading zones or high rock pressure of the massif, due to both natural and technogenic factors. Measurements are carried out by one antenna of a radio wave indicator, which is rotated alternately in three mutually perpendicular positions.

Недостатками этого способа являются: низкие точность и достоверность получаемых результатов, поскольку измерения проводятся не синхронно, а в течение длительного времени одной антенной в узком диапазоне частот. Этот способ малоэффективен для интерпретации полевых данных, поскольку основанием для суждения о положении проблемных зон служит анализ трех отдельных графиков, а не продукт их совместной обработки.The disadvantages of this method are: low accuracy and reliability of the results, since the measurements are not carried out synchronously, but for a long time by one antenna in a narrow frequency range. This method is ineffective for interpreting field data, since the basis for judging the position of problem areas is the analysis of three separate graphs, and not the product of their joint processing.

В результате патентного поиска не было выявлено источников информации, в которых проводился бы постоянный мониторинг локальных неоднородностей и геодинамических зон верхней части геологического разреза без перемещения приемных устройств - радиоволновых индикаторов или без вращения антенн этих приемных устройств.As a result of the patent search, no sources of information were identified in which constant monitoring of local heterogeneities and geodynamic zones of the upper part of the geological section was carried out without moving the receiving devices - radio wave indicators or without rotating the antennas of these receiving devices.

Решаемая изобретением задача - повышение технико-эксплуатационных возможностей.The problem solved by the invention is the improvement of technical and operational capabilities.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - повышение точности, достоверности и информативности, расширение функциональных возможностей за счет определения в режиме реального времени локальных неоднородностей и геодинамических зон в области ВЧР и оценки их энергетики как по площади, так и по глубине.The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the accuracy, reliability and informativeness, expand the functionality by real-time determination of local heterogeneities and geodynamic zones in the field of high frequency and evaluating their energy both in area and in depth.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата способ мониторинга локальных неоднородностей и геодинамических зон верхней части геологического разреза ВЧР включает одновременное измерение тремя антеннами в диапазоне частот f=1÷200 кГц взаимно-ортогональных компонент Hx, Hy, Hz напряженности естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) по меньшей мере двумя приемопередающими устройствами (магнитовариационными станциями) синхронно и одной опорной станцией, при этом приемопередающие устройства устанавливают стационарно в зоне исследуемой поверхности ВЧР, а опорную станцию, идентичную приемопередающим устройствам, - вне зоны исследуемой поверхности, сигналы с данными о компонентах Hx, Hy, Hz одновременно передают с приемопередающих устройств и с опорной станции на устройство обработки, в котором компенсируют влияние помех путем вычитания соответствующих данных о компонентах Hx, Hy, Hz с приемных устройств и с опорной станции, вычисляют в устройстве обработки амплитудные магнитовариационные частотные параметры - Wzx(x, y)=Hz/Hx и Wzy(x, у)=Hz/Hy, определяют зависимости W1zx=F1(f) и W2zy=F2(f) для каждого из приемопередающих устройств, эти зависимости интегрируют, получая площади

Figure 00000001
и
Figure 00000002
для каждого из приемопередающих устройств,To solve the problem with the achievement of the technical result, a method for monitoring local inhomogeneities and geodynamic zones of the upper part of the geological section of the VChR includes the simultaneous measurement by three antennas in the frequency range f = 1 ÷ 200 kHz of mutually orthogonal components Hx, Hy, Hz of the earth's natural pulsed electromagnetic field (EEMPZ) at least two transceiver devices (magnetovariation stations) synchronously and one reference station, while transceiver the triples are installed stationary in the area of the studied surface of the VCR, and the reference station, identical to the transceiver devices, is outside the zone of the studied surface, signals with data on the components Hx, Hy, Hz are simultaneously transmitted from the transceiver devices and from the reference station to the processing device, in which they compensate for the effect interference by subtracting the corresponding data on the components Hx, Hy, Hz from the receiving devices and from the reference station, calculate the amplitude magnetovariational frequency parameters in the processing device - Wzx (x, y) = Hz / Hx and W zy (x, y) = Hz / Hy, determine the dependences W 1 zx = F 1 (f) and W 2 zy = F 2 (f) for each of the transceiver devices, these dependencies are integrated, obtaining the area
Figure 00000001
and
Figure 00000002
for each of the transceiver devices,

причем S1 и S2 являются обобщенными электрическими характеристиками ВЧР по глубине, а по экстремумам W1zx, W2zy, S1 и S2 определяют локальные неоднородности и геодинамические зоны в области ВЧР под соответствующими приемопередающими устройствами.moreover, S 1 and S 2 are the generalized electrical characteristics of the VChR in depth, and by the extrema of W 1 zx, W 2 zy, S 1 and S 2 determine local inhomogeneities and geodynamic zones in the VChR region under the corresponding transceiver devices.

Возможен дополнительный вариант осуществления способа, в котором целесообразно, чтобы в устройстве обработки дополнительно определяли ускорение α~1/с2 изменения параметров W1zx, W2zy, S1 и S2 для оценки развития или затухания геодинамических зон ВЧР.An additional embodiment of the method is possible, in which it is advisable that the acceleration α ~ 1 / s 2 of the change in the parameters W 1 zx, W 2 zy, S 1 and S 2 be additionally determined in the processing device to assess the development or attenuation of the geodynamic zones of the RF.

Указанные преимущества, а также особенности изобретения поясняются лучшим вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи.These advantages, as well as features of the invention are illustrated by the best option for its implementation with reference to the accompanying drawings.

Фиг.1 изображает схему расположения приемопередающих устройств и опорной станции для участка линейного трубопровода;Figure 1 depicts an arrangement of transceiver devices and a reference station for a portion of a linear pipeline;

Фиг.2 - то же, что фиг.1, для исследуемой поверхности большой площади.Figure 2 is the same as figure 1, for the investigated surface of a large area.

Способ реализуют следующим образом.The method is implemented as follows.

На профиле или участке исследований (фиг.1, 2) стационарно устанавливают приемопередающие устройства 1, измеряющие естественное электромагнитное поле Земли (ЕИЭМПЗ). Для простоты чтения на фиг.1 показана связь приемопередающих устройств 1 с устройством обработки 3 только для крайних магнитовариационных станций каждого ряда. Однотипную приемопередающим устройствам 1 опорную станцию(ии) 2 размещают на участке, заведомо свободном от геодинамических, геоэлектрических неоднородностей, чем достигается компенсация влияния природных и техногенных помех. Входы/выходы приемопередающих устройств 1 могут быть связаны с входами/выходами устройства обработки 3 кабелем, радиоканалом или спутниковой связью и т.п.On the profile or site of research (figures 1, 2), transceiver devices 1 are permanently installed, measuring the natural electromagnetic field of the Earth (EEMPZ). For ease of reading, figure 1 shows the connection of the transceiver devices 1 with the processing device 3 only for extreme magnetovariational stations of each row. The same transceiver devices 1 reference station (s) 2 are placed on the site, obviously free from geodynamic, geoelectric inhomogeneities, thereby compensating for the effects of natural and man-made interference. The inputs / outputs of the transceiver devices 1 can be connected to the inputs / outputs of the processing device 3 by a cable, a radio channel or satellite communications, etc.

Поскольку магнитными датчиками приемопередающих устройств 1 являются три антенны с узконаправленной диаграммой направленности, форма которой резко зависит от анизотропии горных пород, антенну, расположенную по оси X, для всех приемо-передающих устройств 1 визируют в пространстве высокоточным геодезическим теодолитом (точность не больше 1 минуты строго в одном направлении). Это могут быть оси преимущественной ориентировки тектонических элементов, либо оси магистрального трубопровода. Любые другие методы визирования антенн при исследовании ВЧР полем электромагнитной эмиссии i-тых (глазомерный, с использованием компаса, буссоли и пр.), являются некорректными, поскольку погрешность визирования более 1° влечет за собой ошибку измерений до 50% и более.Since the magnetic sensors of the transceiver devices 1 are three antennas with a narrowly directed radiation pattern, the shape of which sharply depends on the anisotropy of the rocks, the antenna located along the X axis for all transceiver devices 1 is sighted in space by a high-precision geodetic theodolite (accuracy not more than 1 minute strictly in one direction). This can be the axis of the preferential orientation of the tectonic elements, or the axis of the main pipeline. Any other methods of sighting antennas when studying the VChR by the ith electromagnetic field (eye, using a compass, compass, etc.) are incorrect, since a viewing error of more than 1 ° entails a measurement error of up to 50% or more.

Затем в заданное j-oe время с определенным интервалом на сети точек профиля или площади проводят мониторинг трех компонент магнитного поля Hx, Hy, Hz как разности сигналов на рядовых i-тых точках приемопередающих устройств 1 и опорной станцией 2 в интервале f=1÷200 кГц. Компенсируют влияние модельных и инструментальных помех устройством обработки 3 с помощью измеренных Hx, Hy, Hz с опорной станции 2 для выделения полезных сигналов.Then, at a given j-oe time with a certain interval on the network of profile points or areas, the three components of the magnetic field Hx, Hy, Hz are monitored as the difference of signals at the ordinary ith points of the transceiver devices 1 and the reference station 2 in the interval f = 1 ÷ 200 kHz Compensate the influence of model and instrumental interference by the processing device 3 using the measured Hx, Hy, Hz from the reference station 2 to extract useful signals.

Устройство обработки 3 представляет собой сервер, который вычисляет по меньшей мере два относительных амплитудных магнитовариационных параметра - Wzx(x, y)=Hz/Hx и Wzy(x, y)=Hz/Hy, которые находят из соотношения между вертикальной компонентой Hz магнитного поля и его горизонтальными компонентами Hx и Hy. Далее строят графики этих частотных параметров W1zx=F1(f) и W2zy=F2(f) поля, т.е. частотные характеристики разреза ВЧР в одной или i-тых точках. Они и являются параметрами для геоэлектрической интерпретации, т.к. вследствие скин-эффекта с уменьшением частоты увеличивается глубина изучаемой среды.Processing device 3 is a server that calculates at least two relative amplitude magnetovariational parameters - Wzx (x, y) = Hz / Hx and Wzy (x, y) = Hz / Hy, which are found from the relationship between the vertical component Hz of the magnetic field and its horizontal components Hx and Hy. Next, graphs of these frequency parameters W 1 zx = F 1 (f) and W 2 zy = F 2 (f) of the field are constructed, i.e. frequency characteristics of a section of the VChR at one or i-th points. They are the parameters for the geoelectric interpretation, since due to the skin effect, with a decrease in frequency, the depth of the medium under study increases.

Устройством обработки 3 далее определяют площади S1 и S2, которые являются обобщенными по глубине геоэлектрическими характеристиками среды в i-ой точке. Наблюдения по профилям или по площади обеспечивают описание изменения геологической среды по горизонтали.The processing device 3 then determines the area S 1 and S 2 , which are generalized in depth to the geoelectric characteristics of the medium at the i-th point. Observations by profiles or by area provide a horizontal description of the change in the geological environment.

Таким образом, по изменению параметров Wizx и Wizy судят о локальных неоднородностях и геодинамических зонах, а по изменению параметров S1 и S2 судят о латеральной неоднородности. Это дает информацию о форме, свойствах, структуре, интенсивности и местонахождении локальных неоднородностей, геодинамических зон ВЧР.Thus, by changing the parameters Wizx and Wizy, local heterogeneities and geodynamic zones are judged, and by changing the parameters S 1 and S 2, lateral heterogeneity is judged. This gives information about the shape, properties, structure, intensity and location of local inhomogeneities, geodynamic zones of high frequency.

При изучении этих параметров в разное время t ведется мониторинг среды, а по их приращениям по времени Δt можно оценить скорости изменения параметров F и S - ускорение α~1/с2 (развитие-затухание геодинамического процесса), что существенно повышает надежность прогноза активизации опасных геологических процессов.When studying these parameters at different times t, the medium is monitored, and by their increments in time Δt, we can estimate the rate of change of the parameters F and S - acceleration α ~ 1 / s 2 (development-attenuation of the geodynamic process), which significantly increases the reliability of the forecast of activation of hazardous geological processes.

Для повышения достоверности результатов изучения ВЧР, полевые измерения и их интерпретацию производят одновременно с помощью установленного в устройстве обработки 3 программного обеспечения, обеспечивающего управление приемо-передающими устройствами 1, опорными станциями 2, сбор, передачу информации по радиоканалам GSM или спутниковой связи, хранение информации, ее обработку и отображение на дисплее сервера в режиме реального времени.To increase the reliability of the results of studying VCHR, field measurements and their interpretation are carried out simultaneously using the software installed in the processing device 3, which controls the transceiver devices 1, reference stations 2, collects, transmits information via GSM or satellite radio channels, stores information, its processing and display on the server display in real time.

Для изучения малоконтрастных геоэлектрических аномалий можно использовать статистический метод обработки данных, например, ранговую статистику Фридмана, при которой процедура обработки сводится к ранжированию числа импульсов ЕИЭМПЗ в строке окна анализа, включающего N профилей и m приемопередающих устройств 1 на каждом из них, суммированию полученных рангов по каждому столбцу и вычислению статистики Фридмана

Figure 00000003
по формуле:To study low-contrast geoelectrical anomalies, one can use a statistical data processing method, for example, Friedman rank statistics, in which the processing procedure is reduced to ranking the number of pulses of the EIMPZ in the line of the analysis window, including N profiles and m transceiver devices 1 on each of them, summing the obtained ranks each column and calculating Friedman statistics
Figure 00000003
according to the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
- сумма рангов для i-го пикета окна;
Figure 00000005
- the sum of the ranks for the i-th window picket;

Figure 00000006
указывает на необходимость суммирования квадратов полученных сумм рангов по всем пикетам.
Figure 00000006
indicates the need to sum the squares of the obtained rank sums for all pickets.

Эта величина имеет распределение Пирсона (хи-квадрат) при (m-1) степенях свободы, когда сигнал в выбранном для анализа окне отсутствует, что позволяет найти величину порога при решении задач обнаружения с заданной вероятностью неизвестного по форме сигнала на фоне некоррелированных помех. Гипотезу об излучении из очага магнитовариационного поля отвергают, если найденная величина

Figure 00000007
не превышает величины порога. Использование ранговой статистики Фридмана позволяет повысить чувствительность за счет нелинейного накопления, выделяя слабые сигналы, например, геодинамического характера, а значит, увеличить тем самым и радиус их обнаружения.This value has a Pearson distribution (chi-square) at (m-1) degrees of freedom, when the signal in the window selected for analysis is absent, which allows us to find the threshold value for solving detection problems with a given probability of an unknown signal shape against the background of uncorrelated interference. The hypothesis of radiation from the source of the magnetovariational field is rejected if the found value
Figure 00000007
does not exceed the threshold value. The use of Friedman's rank statistics makes it possible to increase sensitivity due to nonlinear accumulation, highlighting weak signals, for example, of a geodynamic nature, and therefore, thereby increasing the radius of their detection.

По предложенному алгоритму возможна обработка получаемых результатов измерений и на одном профиле. При этом числу профилей сети мониторинга N соответствует столько же циклов параллельных измерений вдоль одного профиля, выполненных через некоторые интервалы времени, что особо важно при изучении геодинамических процессов.According to the proposed algorithm, it is possible to process the obtained measurement results on one profile. At the same time, the number of profiles of the monitoring network N corresponds to the same number of cycles of parallel measurements along one profile, performed at certain time intervals, which is especially important when studying geodynamic processes.

Выявление и оконтуривание локальных малоконтрастных и слабых геодинамических аномалий производят с учетом местоположения приемопередающих устройств 1 с аномальными значениями статистики Фридмана на сети мониторинга либо распределения скоростей изменений импульсов по трем координатам Hx, Hy, Hz на разных магнитовариационных станциях профиля.The identification and contouring of local low-contrast and weak geodynamic anomalies is carried out taking into account the location of the transceiver devices 1 with anomalous Friedman statistics on the monitoring network or the distribution of the rate of change of pulses along the three coordinates Hx, Hy, Hz at different magnetovariational profile stations.

Методика проведения мониторинга сводится к следующему.The monitoring technique is as follows.

В ходе проведения полевых работ получают данные:During the field work, the following data is received:

1) графики Fi(f), характеризующие изменение удельного электрического сопротивления пород (ρ) или их продольной проводимости (s=h/ρ, где h - мощность слоя ВЧР с глубиной (чем больше частота, тем вследствие скин-эффекта меньше глубинность) в разных точках (i=1, 2, 3…);1) graphs F i (f) characterizing the change in the electrical resistivity of the rocks (ρ) or their longitudinal conductivity (s = h / ρ, where h is the thickness of the VChR layer with depth (the higher the frequency, the smaller the depth due to the skin effect) at different points (i = 1, 2, 3 ...);

2) графики Fi (fэкстр) по профилям или карты (по площади) в разных точках изучения разреза ВЧР (i=1, 2, 3 …) по экстремальным значениям (max, min) на графиках Fi(f);2) graphs F i (fextr) by profiles or maps (by area) at different points of study of the VChR section (i = 1, 2, 3 ...) by extreme values (max, min) on the graphs F i (f);

3) графики и карты S1 и S2 по всем точкам (i=1, 2, 3 …)-Si;3) graphs and maps S 1 and S 2 at all points (i = 1, 2, 3 ...) -S i ;

4) скорость изменения Si при мониторинге (при работе на заданных интервалах времени (t) - часы, дни, месяцы, сезоны и др.4) the rate of change S i during monitoring (when working at predetermined time intervals (t) - hours, days, months, seasons, etc.

Горизонтально и пологозалегающие геоэлектрические разрезы, например, тело оползня берегового склона, вмещающего газопроводы, можно расчленять по графикам Fi(f), выделяя на них с разными ρ и s. Для этого используют методологию, известную в электроразведке методами аудио-магнитовариационных и частотных исследований.Horizontally and gently sloping geoelectric sections, for example, the landslide body of a coastal slope containing gas pipelines, can be divided into graphs F i (f), highlighting them with different ρ and s. To do this, use the methodology known in electrical exploration by methods of audio-magnetovariational and frequency studies.

Крутослоистые разрезы ВЧР, например зоны тектонических нарушений, сбросов, трещинноватости, обводнений и др., расчленяют на графиках и картах F и S экстремальных или одинаковых на всех точках (i=1, 2, 3…) значений F(fэкстр) или F(fconst), а также построенных по данным S1 и S2. Центры названных аномалий (локальные неоднородности и геодинамические зоны) будут залегать под экстремумами на графиках и картах, а их ширина и глубина соизмеримы с расстояниями на графиках и картах S1 или S2 между точками (профиля или карты), в которых S равен экстремуму и половине экстремума. Далее их полуколичественная интерпретация может проводиться по правилам, известным в электроразведке методами индукционного или радиоволнового профилирования.The steeply layered sections of the HF, for example, zones of tectonic disturbances, faults, fracturing, flooding, etc., are divided on the graphs and maps F and S of extreme values (F = fext) or F (identical at all points (i = 1, 2, 3 ...) fconst), as well as those constructed according to S 1 and S 2 . The centers of these anomalies (local heterogeneities and geodynamic zones) will lie under the extrema on the graphs and maps, and their width and depth are comparable with the distances on the graphs and maps S 1 or S 2 between points (profile or map) at which S is equal to the extremum and half extremum. Further, their semi-quantitative interpretation can be carried out according to the rules known in electrical exploration by induction or radio wave profiling methods.

Поскольку в заявленном способе трансформации измеренных параметров (Hx, Hy, Hz) являются нормированными опорными значениями этих параметров, синхронными и относительными, то их теория дает новые подходы к интерпретациям как по характерным точкам, так и с помощью персональных компьютеров. Для этого необходимо экспериментальные графики сравнить с теоретическими для априорно известных моделей геологических сред. Используя комплексную геолого-геофизическую дополнительную информацию о районе работ и высокоточные измерения компонент (Hx, Hy, Hz) техническими средствами с применением геофизических теодолитов, данный способ позволяет резко улучшить информативность мониторинга локальных неоднородностей и геодинамических зон в верхней части геологического разреза.Since the claimed method for transforming the measured parameters (Hx, Hy, Hz) are normalized reference values of these parameters, synchronous and relative, their theory gives new approaches to interpretations both at characteristic points and using personal computers. To do this, it is necessary to compare experimental plots with theoretical plots for a priori known models of geological environments. Using complex geological and geophysical additional information about the area of work and high-precision measurements of components (Hx, Hy, Hz) by technical means using geophysical theodolites, this method can dramatically improve the information content of monitoring local heterogeneities and geodynamic zones in the upper part of the geological section.

Наиболее успешно заявленный способ мониторинга локальных неоднородностей и геодинамических зон верхней части геологического разреза ВЧР промышленно применим для выявления и оконтуривания при профильной съемке геоэлектрических локальных неоднородностей (карстовые полости, старые горные выработки, подвалы, подкопы, керамические трубы, обводненные мульды и пр.) и для оперативного контроля НДС в зонах действия газотранспортных систем на участках активизации опасных геологических, техногенных процессов (оползневые участки подводных переходов, зоны горных подработок, обвалы и др.).The most successfully claimed method for monitoring local heterogeneities and geodynamic zones of the upper part of the geological section of the VChR is industrially applicable for identifying and contouring in profile surveying of geoelectric local inhomogeneities (karst cavities, old mine workings, basements, undercuts, ceramic pipes, flooded troughs, etc.) and for operational control of VAT in the areas of gas transmission systems in areas of activation of dangerous geological and technological processes (landslide sections of underwater passages, mining areas, landslides, etc.).

Claims (2)

1. Способ мониторинга локальных неоднородностей и геодинамических зон верхней части геологического разреза ВЧР, включающий одновременное измерение тремя антеннами в диапазоне частот f=1-200 кГц взаимно ортогональных компонент Hx, Hy, Hz напряженности естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) по меньшей мере, двумя приемопередающими устройствами синхронно и одной опорной станцией, при этом приемопередающие устройства устанавливают стационарно в зоне исследуемой поверхности ВЧР, а опорную станцию, идентичную приемопередающим устройствам, - вне зоны исследуемой поверхности, сигналы с данными о компонентах Hx, Hy, Hz одновременно передают с приемопередающих устройств и с опорной станции на устройство обработки, в котором компенсируют влияние помех путем вычитания соответствующих данных о компонентах Hx, Hy, Hz с приемных устройств и с опорной станции, вычисляют в устройстве обработки амплитудные магнитовариационные частотные параметры - Wzx(x, y)=Hz/Hx и Wzy(x, y)=Hz/Hy, определяют зависимости W1zx=F1(f) и W2zy=F2(f) для каждого из приемопередающих устройств, эти зависимости интегрируют, получая площади
Figure 00000008
и
Figure 00000009
для каждого из приемопередающих устройств, причем S1 и S2 являются обобщенными электрическими характеристиками ВЧР по глубине, а по экстремумам W1zx, W2zy, S1 и S2 определяют локальные неоднородности и геодинамические зоны в области ВЧР под соответствующими приемопередающими устройствами.
1. A method for monitoring local inhomogeneities and geodynamic zones of the upper part of the geological section of the VChR, including the simultaneous measurement by three antennas in the frequency range f = 1-200 kHz of mutually orthogonal components Hx, Hy, Hz of the earth's natural pulsed electromagnetic field (EEMF) at least two transceiver devices synchronously and one reference station, while transceiver devices are installed stationary in the area of the studied surface of the VCR, and the reference station is identical to the transceiver for incoming devices — outside the area of the studied surface, signals with data on the Hx, Hy, Hz components are simultaneously transmitted from the transceiver devices and from the reference station to the processing device, which compensate for the effect of interference by subtracting the corresponding data on the Hx, Hy, Hz components from the receiving devices and from the reference station, they calculate the amplitude magnetovariational frequency parameters Wzx (x, y) = Hz / Hx and Wzy (x, y) = Hz / Hy in the processing device, determine the dependences W 1 zx = F 1 (f) and W 2 zy = F 2 (f) for each of the transceiver devices, these dependencies are tegrate, getting the area
Figure 00000008
and
Figure 00000009
for each of the transceiver devices, where S 1 and S 2 are the generalized electrical characteristics of the RF in depth, and the extremes W 1 zx, W 2 zy, S 1 and S 2 determine the local inhomogeneities and geodynamic zones in the RF region under the corresponding transceiver devices.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в устройстве обработки дополнительно определяют ускорение α~1/с2 изменения параметров W1zx, W2zy, S1 и S2 для оценки развития или затухания геодинамических зон ВЧР. 2. The method according to claim 1, characterized in that the processing device further determines the acceleration α ~ 1 / s 2 changes in the parameters W 1 zx, W 2 zy, S 1 and S 2 to assess the development or attenuation of the geodynamic zones of the RF.
RU2008129299/28A 2008-07-17 2008-07-17 Method designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst) RU2363965C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008129299/28A RU2363965C1 (en) 2008-07-17 2008-07-17 Method designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008129299/28A RU2363965C1 (en) 2008-07-17 2008-07-17 Method designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2363965C1 true RU2363965C1 (en) 2009-08-10

Family

ID=41049683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008129299/28A RU2363965C1 (en) 2008-07-17 2008-07-17 Method designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2363965C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2411552C1 (en) * 2009-10-12 2011-02-10 Государственное учебно-научное учреждение Геологический факультет Московского Государственного Университета имени М.В. Ломоносова Estimation method of avalanchine-landsliding processes
RU2461848C1 (en) * 2011-06-08 2012-09-20 Михаил Михайлович Задериголова Method of monitoring and predicting faults in top part of geological section
RU2644179C2 (en) * 2013-07-24 2018-02-08 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Method for calculation of local geomagnetic perturbing field and its practical application
RU2761811C1 (en) * 2021-03-10 2021-12-13 Акционерное общество "Научный центр ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности в горной промышленности" (АО "НЦ ВостНИИ") Method for electrical tomography of a carbonaceous seam

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1485849A1 (en) * 1987-05-25 1995-12-27 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Геофизических Методов Разведки Method of electric exploration
RU96108049A (en) * 1995-07-07 1998-07-27 Крымский институт природоохранного и курортного строительства METHOD FOR ASSESSING AND FORECASTING STABILITY OF LARGE GEODYNAMIC STRUCTURES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1485849A1 (en) * 1987-05-25 1995-12-27 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Геофизических Методов Разведки Method of electric exploration
RU96108049A (en) * 1995-07-07 1998-07-27 Крымский институт природоохранного и курортного строительства METHOD FOR ASSESSING AND FORECASTING STABILITY OF LARGE GEODYNAMIC STRUCTURES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ХМЕЛЕВСКОЙ В.К. и др. Геофизические методы исследований. Учеб. пособие для геофизических специальностей вузов. - Петропавловск-Камчатский: издательство КГПУ, 2004 [найдено 26.06.2008]. Найдено из Интернет: <URL:http://www.kscnet.ru/ivs/publication/tutorials/geophys_studies/chapter3.pdf> (см. стр.92, строки 37-45; стр.96, строки 25-34; стр.111, посл. абзац). *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2411552C1 (en) * 2009-10-12 2011-02-10 Государственное учебно-научное учреждение Геологический факультет Московского Государственного Университета имени М.В. Ломоносова Estimation method of avalanchine-landsliding processes
RU2461848C1 (en) * 2011-06-08 2012-09-20 Михаил Михайлович Задериголова Method of monitoring and predicting faults in top part of geological section
WO2012169937A3 (en) * 2011-06-08 2013-03-28 Zaderigolova Mikhail Mikhailovich Method for monitoring and predicting faults in the upper part of a geological section
RU2644179C2 (en) * 2013-07-24 2018-02-08 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Method for calculation of local geomagnetic perturbing field and its practical application
US10495775B2 (en) 2013-07-24 2019-12-03 Schlumberger Technology Corporation Method to predict local geomagnetic disturbance field and its practical application
RU2761811C1 (en) * 2021-03-10 2021-12-13 Акционерное общество "Научный центр ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности в горной промышленности" (АО "НЦ ВостНИИ") Method for electrical tomography of a carbonaceous seam

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8812237B2 (en) Deep-reading electromagnetic data acquisition method
CN105911603B (en) Four-dimensional geophysical prospecting method based on natural electric field
Molron et al. Which fractures are imaged with Ground Penetrating Radar? Results from an experiment in the Äspö Hardrock Laboratory, Sweden
CN103389525B (en) The forecasting procedure of tunnel geology and system
WO2013116328A1 (en) Subsurface hydrogeologic system modeling
CN118859344B (en) Resource utilization calculation system and method based on three-dimensional geological model construction
CN115291200B (en) Digital display-based buried pipeline positioning method
RU2363965C1 (en) Method designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst)
RU2346300C1 (en) Method for prediction of catastrophic phenomena
CN112882125A (en) Tunnel-landslide mass comprehensive detection and stability analysis method
CN112433253A (en) Three-dimensional detection method for surrounding rock tunnel with weak broken flowing water
Wang et al. Dynamic monitoring of coalbed methane reservoirs using Super-Low Frequency electromagnetic prospecting
CN113495289A (en) Seismic mapping detection method under complex environment interference
RU2632998C1 (en) Method of detecting contamination in soils and groundwaters
RU2650084C2 (en) Method of monitoring control of the physical state of a geological environment
CN108732628A (en) Along the high-density electric pipeline detection observation procedure and system of pipeline trend
RU2461848C1 (en) Method of monitoring and predicting faults in top part of geological section
Grégoire et al. GPR abilities for the detection and characterisation of open fractures in a salt mine
Bataleva Processing, analysis and interpretation of time-frequency series for magnetotelluric monitoring
Pudov et al. Estimation of impact of rock conditions on the conveyor workings geometry by means of geophysical methods
RU123546U1 (en) DEVICE FOR MONITORING LOCAL HETEROGENEITY OF GEODYNAMIC AND CORROSION ZONES OF THE TOP OF THE GEOLOGICAL SECTION
RU2568986C1 (en) Method of geological monitoring
CN111126793B (en) Landslide risk assessment method based on ultra-low frequency electromagnetic waves
Shardakov et al. Control of surface subsidence based on building deformation monitoring data
RU2710099C1 (en) Geo-electric prospecting method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160718

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载