Устройство заземления для морской и речной электроразведки

Авторы патента:

G01V3 - Разведка или обнаружение с помощью электрических или магнитных средств (оптическими средствами G01V 8/00); измерение характеристик магнитного поля Земли, например магнитного склонения, девиации (для навигации, для топографической съемки G01C)

Полезная модель относится к области геофизики, в частности к электроразведке, преимущественно к морской электроразведке, и может быть использована при электроразведочных работах на шельфе арктических морей, а также в зимнее время на озерах и реках.

Техническим результатом данной полезной модели является создание устройства заземления для морской и речной электроразведки с обеспечением низкого переходного сопротивления при заземлении на морском или речном льду и стабильности потенциала на заземляющем электроде.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство заземления для морской и речной электроразведки, включающее хлор-свинцовый или хлор-серебряный электрод, размещенный в стабилизирующем веществе, согласно полезной модели, в качестве указанного стабилизирующего вещества содержит бентонитовую глину, увлажненную рассолом хлористого натрия или морской водой.

Указанный технический результат достигается также тем, что устройство согласно полезной модели при использовании в водной среде снабжено водопроницаемым контейнером из диэлектрического материала.

Кроме того, при использовании на дне акваторий, указанный контейнер выполнен глухим и снабжен внешним дополнительным, водопроницаемым контейнером, заполненным утяжеляющим материалом, выполненным из диэлектрического материала, при этом ширина указанного внешнего контейнера составляет не более трети его высоты.

Преимущественно указанные водопроницаемые контейнеры выполнены из непроводящего текстильного материала, а бентонитовая глина увлажнена 2-5% рассолом хлористого натрия. (1 с.п.ф., 3 ил.).

Полезная модель относится к области геофизике, в частности к электроразведке, преимущественно к морской электроразведке, и может быть использована при электроразведочных работах на шельфе арктических морей, а также в зимнее время на озерах и реках.

Известен неполяризующийся электрод, предназначенный для измерения электрического поля в морской электроразведке (патент РФ 90224, G01V 3/00). Известный неполяризующийся электрод выполнен в виде стакана из полимерного диэлектрического материала. В полость указанного стакана помещен графитовый стержень и графитовый порошок - в качестве деполяризующего материала. Преимущественно графитовый порошок отделен от внешней среды в верхней части стакана дополнительной полимерной мембраной.

Данное техническое решение обеспечивает значительное снижение поляризуемости электрода и его химическую инертность к внешним химическим воздействиям и как следствие этого - стабильность показателей в течение длительного времени и повышение, таким образом, достоверности измерений при определении параметров вынужденной поляризации. Однако необходимо отметить, что графитовые электроды как таковые не обладают достаточной стабильностью для измерения медленно меняющихся электромагнитных полей.

Известен также электрод сравнения длительного действия со стабилизирующей засыпкой (патент РФ 78801, C23F 13/00, G01N 17/00, прототип). Электрод сравнения, согласно известному техническому решению, представляет собой медно-сульфатный электрод, помещенный в водопроницаемый чехол, заполненный стабилизирующей засыпкой, состоящей из смеси бентонитовой глины и кизельгура в соотношении 9:1. Техническим результатом известной полезной модели является обеспечение надежного электрического контакта с грунтом, создание дополнительного барьера для химических веществ, повышение стабильности потенциала и долговечности электрода. Однако данное техническое решение не в полной мере удовлетворяет условиям проведения электроразведочных работ на акваториях, в том числе на акваториях, которые в течение длительного времени покрыты льдом, так как основным ионом-носителем заряда в морской воде является ион хлора, что делает нежелательным использование медно-купоросных (сульфатных) электродов. Преимущественно при проведении указанного вида работ используются хлор-свинцовые или хлор-серебряные электроды.

Задачей заявляемой полезной модели является разработка устройства заземления для выполнения электроразведочных работ с возможностью эффективной работы при использовании в морской и речной электроразведке, в том числе при наличии ледяного покрова.

На фиг.1 схематически представлен общий вид устройства заземления, согласно полезной модели, при его установке непосредственно в лед, на фиг.2 - то же, при установке в прорубе на фиг.3 - то же, при установке на дне мелководного бассейна.

Устройство заземления (фиг.1), согласно полезной модели, содержит собственно электрод 1, электрически связанный с выходным кабелем 2, электрод 1 помещен стабилизирующее вещество (насадку) 3, представляющее собой бентонитовую глину, увлажненную, например, 3% рассолом хлористого натрия или морской водой (при проведении работ на море). В случае заземления в сквозных скважинах (прорубях) электрод 1 вместе насадкой 3 размещают в водопроницаемом непроводящем контейнере 4 (фиг.2). Использование контейнера 4 обеспечивает сохранность стабилизирующего вещества, а также возможность придания заземлению необходимой формы.

При работах с заземлениями на дне мелководных акваторий контейнер 4 выполняют закрытым и помещают во внешний, дополнительный (утяжеляющий) контейнер 5, который заполняют, например, песком или мелким гравием 6.

Использование дополнительного контейнера 5 обеспечивает неподвижность устройства на дне и ламинарный характер течения воды над электродом, что существенно снижает уровень шумов, вызванных обтеканием электрода движущейся водой.

Стабилизирующее вещество, представляющее собой бентонитовую глину, увлажненную рассолом хлористого натрия (преимущественно 2-5%) или морской водой, характеризующееся хорошей электропроводностью и сохраняющее свои свойства в течение длительного времени при низких температурах, обеспечивает необходимый контакт со средой (низкое переходное сопротивление) при заземлениях на морском или речном льду. При этом, так как в данном случае, как для самих электродов, так и для стабилизирующего вещества и для вмещающей среды (трещиноватый лед, морская вода) основными носителями заряда являются ионы хлора, обеспечивается стабильность параметров заземления, в том числе более быстрое выравнивание потенциалов. В результате обеспечивается повышение стабильности измеряемой разности потенциалов при проведении электроразведочных работ, а также долговечность заземления.

При проведении электроразведочных работ на акваториях с поверхностей, покрытых льдом, на льдине бурят лунки, в которые размещают устройства заземления согласно полезной модели, как это показано на фиг.1. Заземления могут устанавливаться также в сквозных скважинах (прорубях), как это показано на фиг 2. В этом случае электрод 1 с насадкой 3 размещают в контейнере 4, после чего погружают в подготовленное отверстие. В качестве указанного контейнера 4 могут быть использованы пластиковые емкости с отверстиями малого диаметра (или мешки из натуральной или синтетической ткани), обеспечивающие электрический контакт со льдом, но удерживающие от размывания стабилизирующее вещество 3.

При проведении работ на мелководных акваториях приемные линии укладывают на дно с применением маломерных судов. Заземления осуществляют, используя устройство согласно полезной модели (фиг.3), снабженное дополнительным внешним контейнером 5, выполненным из любой непроводящей ткани, обеспечивающей конструкции плавную обтекаемую форму, и заполненным утяжеляющим веществом 6, например, песком или гравием. При этом контейнер 4 выполняют глухим, закрывающим со всех сторон электрод 1 вместе со стабилизирующей насадкой 3. Полученная конструкция, в том числе при соотношении ширины и высоты контейнера 5 не более как 1:3, обеспечивает надежную защиту электрода от непосредственного контакта с движущейся водой, уменьшение воздействие на заземление турбулентных донных течений, его устойчивость и необходимое для точного измерения разности электрических потенциалов переходное сопротивление.

В целом, устройство заземления, согласно данной полезной модели обеспечивает эффективность электроразведочных работ на акваториях, которые в течение длительного времени покрыты льдом, а также при измерениях электромагнитных полей с размещением датчиков непосредственно на дне водоема, на глубинах до 20 м.

1. Устройство заземления для морской и речной электроразведки, включающее хлор-свинцовый или хлор-серебряный электрод, размещенный в стабилизирующем веществе, отличающееся тем, что в качестве указанного вещества оно содержит бентонитовую глину, увлажненную рассолом хлористого натрия или морской водой.

2. Устройство заземления по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено водопроницаемым контейнером из диэлектрического материала.

3. Устройство заземления по п.2, отличающееся тем, что указанный контейнер выполнен глухим и снабжен внешним дополнительным водопроницаемым контейнером, заполненным утяжеляющим материалом, выполненным из диэлектрического материала, при этом ширина указанного внешнего контейнера составляет не более трети его высоты.

4. Устройство заземления по любому из пп.2 и 3, отличающееся тем, что указанные водопроницаемые контейнеры выполнены из непроводящего текстильного материала.

5. Устройство заземления по п.1, отличающееся тем, что в качестве стабилизирующего вещества оно включает бентонитовую глину, увлажненную 2-5%-ным рассолом хлористого натрия.