УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОСТРОЕНИЯ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ С ПОМОЩЬЮ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО ЭЛЕКТРОРАЗВЕДОЧНОГО КОМПЛЕКСА (АПЭК "МАРС") И СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ С ЗАЗЕМЛЕННОЙ ЛИНИЕЙ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ ВОЗБУЖДЕНИИ ПОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ДИПОЛЕМ С ЦЕЛЬЮ ПОСТРОЕНИЯ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗРЕЗОВ

1. Способ измерения и обработки переходных процессов с заземленной линией при импульсном возбуждения поля электрическим диполем с целью построения геоэлектрических разрезов, заключающийся в том, что для осуществления дипольно симметричного электропрофилирования (AB-MN) или измерения методом срединного градиента (А-MN-B) используют диполь, передающий прямоугольные разнополярные импульсы, диполи объединены в заземленную передающую линию или линии, которые создают (линии) электромагнитное поле на исследуемой площади, регистрируемое (поле) приемными установками в переходные процессы этого электромагнитного поля на включении и выключении токовых импульсов, отличающийся тем, что измерение осуществляют одновременно одной или несколькими приемными установками, используя синхронизацию по спутниковой системе позиционирования с одновременным выделением аномалеобразующего объекта; для этого осуществляют:
- выделение перспективных участков для установки передающей линии, предварительно измеряя количественные величины (параметры) функций характеристик аномалии в верхней части геоэлектрического разреза, при этом проводят измерения с арифметическим шагом по времени переходных процессов элекромагнитного поля и рассчитывают итоговые кривые на нескольких десятках временных задержек, расположенных с логарифмическим шагом по времени, при этом длительность измерений составляет от первых минут до первых часов в зависимости от длительности токовых импульсов и количества накоплений,
- измерения осуществляют путем регистрации величин с применением расчетов одномерных и (или) 2.5 и (или) 3-х мерных моделей с учетом частотной дисперсии электропроводности,
- с целью наглядного отображения полевого материала и возможности идентификации объектов поиска для выбранного метода минимизируют влияние геометрического положения источник-приемник на данные переходных процессов на каждой временной задержке путем применения процедуры робастного регрессионного анализа с использованием рассчитанных кривых переходных процессов от фонового разреза для данной геометрии источник-приемник и эмпирических зависимостей разности потенциала приемных электродов от геометрии установки, для чего подбирают временные диапазоны измерения и пространственные характеристики измерительной установки таким образом, чтобы одновременно регистрировать индукционные процессы и процессы вызванной поляризации; одновременно регистрируют с помощью цифровой аппаратуры, включающей прецизионные аналого-цифровые преобразователи, параметры, описывающие эффект вызванной поляризации в одномерной параллельно-слоистой геоэлектрической модели поляризующейся среды и определяют следующие величины: кажущееся удельное электрическое сопротивление измеряемой среды и частотную дисперсию в ней, при этом определение частотной дисперсии удельного электрического сопротивления осуществляют с использованием робастного регрессионного анализа в сочетании с инверсией, а цифровую аппаратуру используют при спутниковой системе позиционирования, обеспечивающей синхронизацию между источником тока и приемниками; затем вычисляют характеристики переходных процессов на нескольких десятках или сотнях временных задержек в отрезке времени от выключения или включения токового импульса на интервале от 0 до 100 мс или в интервале более 100 мс, в зависимости от выбранной длительности токового импульса или токовой паузы, и осуществляют предварительную обработку полученных функций параметров; после определения параметров осуществляют идентификацию (выделение перспективных участков) объектов поиска по измененным параметрам геоэлектрических полей, характеризующим изменения проводимости среды как частотно-зависимой функции путем выполнения инверсии полученных функций в параметры геоэлектрического разреза с учетом частотной дисперсии электропроводности, при необходимости, повторяют вышеуказанный цикл измерений и расчетов необходимое число раз и на завершающей стадии уточняют положение аномалеобразующих объектов, их физические параметры - УЭС и параметры частотной дисперсии УЭС, в том числе поляризуемости, выполнением инверсии на завершающей стадии, используют полученные функции параметров для построения карт и разрезов этих параметров.
2. Способ измерения и обработки переходных процессов по п.1, отличающийся тем, что при наличии в геологическом разрезе контрастных объектов, характеризуемых выбросами по величинам проводимости, осуществляют интерпретацию проводимости для исключения ошибки при определении несмещенных оценок удельное электрическое сопротивление и вызванная поляризация, характеризующих распределение проводимости и поляризационных свойств объектов поиска.
3. Способ измерения и обработки переходных процессов по п.1, отличающийся тем, что при применении робастного регрессионного анализа используют следующую последовательность действий: подавление тренда в исходных данных от источника, возникающего под влиянием теллурических токов и поляризации электродов; точечное удаление выбросов (пиков) в записи, возникших под влиянием грозовой активности, осуществление фильтрации методом низкочастотной робастной фильтрации в двумерном скользящем окне по временным задержкам во всем временном диапазоне, выполняя условие: фильтрацию осуществляют после снятия влияния геометрии системы измерений и при одномерном моделировании геоэлектрического разреза совместно с комплексным использованием максимально полной информации о его строении, полученной любыми другими гелого-геофизическими методами.
4. Способ измерения и обработки переходных процессов по п.1, отличающийся тем, что проводят второй этап измерений различными модификациями дипольного профилирования и зондирования.
5. Способ измерения и обработки переходных процессов по п.1, отличающийся тем, что используют диполи, которые распределены равномерно по сетке со стороной ячейки примерно 50×50 метров на площади S= примерно 2×2 км с выбранным шагом по сетке.
6. Способ измерения и обработки переходных процессов по п.1, отличающийся тем, что измерения переходных процессов в электрическом поле осуществляют с использованием при измерении способа срединного градиента.
7. Способ измерения и обработки переходных процессов по п.1, отличающийся тем, что измерения переходных процессов в электрическом поле осуществляют в один или два этапа.
8. Способ измерения и обработки переходных процессов по п.1, отличающийся тем, что измерения проводят многоэлектродной заземленной приемной линией.
9. Способ измерения и обработки переходных процессов по п.1, отличающийся тем, что применяют прецизионное АЦП с частотой дискретизации не менее 100 кГц и разрядность не менее 24 бит.
10 Устройство для измерения и обработки переходных процессов состоящее из:
- измерительной установки, в которой размещены: дипольный электрический источник (A-B), генераторная линия, которого размещена по оси или параллельно оси или с отклонением от оси не более чем на 30° заданного профиля и посредством которой возбуждают электромагнитное поле в толще исследуемой среды, при пропускании через нее периодической последовательности прямоугольных импульсов тока с паузами после каждого из них или без пауз, и приемные электроды M1-im - от 1-го и до более 4-х; и N1-in, объединенные в одну или несколько приемных линий, расположенные эквидистантно к заданному профилю в пределах дипольного электрического источника (A-B) или за его пределами при заданной базе и на заданном расстоянии от дипольного электрического источника (A-B), с помощью которых в каждый период последовательности прямоугольных импульсов, измеряют первую и, при необходимости, в зависимости от выбранной схемы измерения, вторую осевые разности электрических потенциалов, по которым из значений всех измеренных разностей электрических потенциалов рассчитывают переходные характеристики поля электромагнитного поля на включение и выключения токового импульса, нормированные на величину поля, взятую в момент пропускания токового импульса перед его выключением;
- генератора разнополярных импульсов тока, формирующего заданную последовательность разнополярных импульсов тока,
- и одного или нескольких регистраторов разности потенциалов,
отличающееся тем, что
- в измерительной установке приемные электроды в различных сочетаниях Mim и Nin и дипольный электрический источник (A-B) объединены в приемные и питающую линии, соответственно, с произвольно заданным положением питающих и приемных линий измерительной установки для формирования требуемой геометрии измерительной установки, устройство дополнительно снабжено одним или несколькими спутниковыми синхронизаторами, подключенными к спутниковой системе позиционирования и обеспечивающими синхронизацию измерительной установки и регистраторов, а также устройство дополнительно снабжено программно-аппаратным электроразведочным комплексом (АПЭК), в котором по меньшей мере, один регистратор разности потенциалов снабжен двумя приемными каналами, управляющей через USB или WiFi, программой и файловой базой данных, и АПЭК включает по меньшей мере один АЦП, снабженный блоком планирования с вшитой специальной программой планирования полевых работ, осуществляющей управление регистраторами, блоком сбора полевых данных с вшитой специальной программой для хранения необработанных файлов данных с измерительных линий и служебной информацией, блоком с файловой базой данных, блоком обработки с вшитой программой обработки полевого материала для повышения уровня сигнал/шум путем применения современных методов обработки с использованием робастной статистики и процедур многомерного статистического анализа, блоком реляционной базы данных, имеющим обратную связь с блоком планирования, и обеспечивающим хранение данных о проведении работ, процессе и результатах обработки данных и моделирования геоэлектрических моделей исследуемой поляризующейся среды, блоком интерпретации с вшитой программой проведения инверсии полученных данных посредством решения обратной задачи геоэлектрики для сред с частотной дисперсией электропроводности и диэлектрической проницаемости, и блоками интерфейсного приложения для базы данных, причем АПЭК снабжен также модулем сохранения первичных данных на флэш носитель и USB и/или WiFi интерфейсами для подключения ПК или КПК, а спутниковые синхронизаторы включены в него самостоятельными блоками.
11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что измерительная установка выполнена одной или более приемными линиями и одной питающей линией, где первая приемная линиями, включают электроды M1 и N1; а вторая и более приемные линии включает электроды М2, М3, …Mim; N2, N3…Nin; и питающая линия включает дипольный электрический источник AiBi.
12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что приемные электроды (M1; N1) и (М2 и N2)…(Mim и Nin) в приемной линии регистрируют разность потенциалов между парой электродов M и N посредством одной измерительной линии (канала), размещены на площади работ по профилям с равным расстоянием между профилями и равным шагом вдоль по профилю и переходные процессы на включение и выключение токового импульса в питающей линии AB снимают по методу срединного градиента.
13. Устройство по п.10, отличающееся тем, что приемные электроды (M1; N1) и (М2; N2)…(Mim и Nin) размещены на измерительной линии и характеристики переходных процессов для каждой пары приемных электродов снимают во времени методом дипольного электропрофилирования, когда расстояние существенно не изменяется между AB и приемной линией с одной или более парой приемных электродов MN.
14. Устройство по п.10, отличающееся тем, что генератор разнополярных импульсов тока, формирующий заданную последовательность разнополярных импульсов тока состоит из: генератора, выпрямителя, коммутатора, блока управления, обеспечивающего подачу импульсов в измерительную установку с токовой паузой между импульсами или без нее.
15. Устройство по п.10, отличающееся тем, что блок управления генератора разнополярных импульсов обеспечивает подачу токостабилизированных импульсов в питающей линии для небольших токов - до 4 A с токовой стабилизацией.
16. Устройство по п.12, отличающееся тем, что взят генератор мощностью не менее 5 кВт, при этом осуществляется непрерывная регистрация и запись устройством записи тока, обеспечивающим непрерывную регистрацию токовых импульсов с помощью АЦП с сохранением данных генерируемой последовательности токовых импульсов.
17. Устройство по п.13, отличающееся тем, что подают больший ток больше 4 A без токовой стабилизации, при этом форму токового импульса регистрируют отдельным регистратором тока с целью дальнейшего точного учета при вычислениях.
18. Устройство по п.11, отличающееся тем, что аппаратная часть программно-аппаратного электроразведочного комплекса (АПЭК) «Марс» включает несколько регистраторов разности потенциалов, при этом каждый снабжен одним или более каналами, управляющей через USB или WiFi программой и файловой базой данных, и каждый регистратор подключен к приемной линии с гальванически заземленными приемными электродами MN.
19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что одновременно регистрируют несколькими регистраторами от нескольких приемных линий, при этом регистрируют одной приемной линией несколько разностей потенциалов (Mim и Nin) при одном положении питающей лини AB в один момент времени.
20. Устройство по п.10, отличающееся тем, что используют измерительную установку срединного градиента, с использованием одновременно несколько регистраторов.
21. Устройство по п.10, отличающееся тем, что с помощью измерительной установки АПЭК «Марс» проводят дипольное электропрофилирование в различных модификациях: ДЭП (дипольное элеткропрофилирование) или СЭП (симметричное элеткропрофилирование) или ДНМЭ.