Устройство для определения наличия и объема месторождений полезных ископаемых по естественно вызванной поляризации

Полезная модель относится к области поиска и разведки различных типов месторождений полезных ископаемых (например, углеводородных залежей) путем регистрации поля поляризованных зарядов. Сущность ее заключается в реализации комплекса мероприятий и соответствующих им технических устройств, обеспечивающих решение следующих задач: - регистрацию различных типов излучений (например, видимого диапазона); - формирование волнового пакета, представляющего собой сумму квантов излучения видимого диапазона и квантов микролептонных полей (лептонов); - регистрацию энергетического диапазона суммарного излучения, выделение энергетической мощности излучения микролептонного поля и отождествление полученной информации с полезным ископаемым исследуемой залежи. Для решения указанных задач предложено устройство для определения наличия и объема месторождений полезных ископаемых по естественно вызванной поляризации, состоящее из установленных на борту носителя ЭВМ и цифровой видеокамеры с компендиумом. Отличительной особенностью предложенного устройства является то, что в нем установлено устройство формирования волнового пакета, выполненное в виде генератора Тесла, аккумулятора поля и сумматора, при этом накопитель образован термоэлектретом и конденсатором. Техническим результатом предложенной полезной модели является расширение диапазона поиска полезных ископаемых по номенклатуре и объему залегания, повышение достоверности определения искомой залежи и обеспечение надежной работы аппаратуры в различных условиях решения поисковых задач. 1 з.п. ф-лы, 1 ил

Данная полезная модель относится к области поиска и разведки различных типов месторождений полезных ископаемых (например, углеводородных залежей) путем регистрации поляризованных зарядов естественно вызванной поляризации.

Известны различные устройства и способы для поиска полезных ископаемых, реализующие метод регистрации поля поляризованных зарядов, естественной или вызванной поляризации (например, путем фотографирования). К ним относятся:

1. Способ и устройство для поиска подземных неоднородностей путем многоспектральной аэросъемки в видимом и инфракрасном диапазонах спектра электромагнитных волн. Результаты аэрофотосъемки вводят в ЭВМ, где с помощью алгоритма, основанного на построении математической модели исследуемого объекта, делают заключение о наличии объекта (см. патент США №4005289, кл. 250-252, 1976 г.).

2. Способ поиска эндогенных месторождений путем проведения многозональной аэрофотосъемки, в диапазоне длин 640-740 нМ. По данному способу выявляют аномалии спектральной яркости со значениями, в 1,5-2,5 раза превышающие фоновые, соответствующие на местности участкам развития гидротерминально-измененных пород, отождествляющимся с площадями, наиболее перспективными для наземного поиска эндогенных месторождений, например, олова (см. авт. св. СССР №1512355, кл. G01V 9/00, 1987 г).

3. Способ аэрогеофизической съемки, выполняемой с целью поиска и разведки месторождений полезных ископаемых, картирования горных пород, геологических структур и геофизических полей. При проведении аэрогеофизической съемки дополнительно определяют минимальный угол возвышения навигационных спутников над горизонтом и осуществляют измерение параметров геофизических полей в течение определенных интервалов времени (см. авт. св. СССР №1753846, кл. G01V 11/00, 1993 г.)

4. Способ определения геофизических структур объектов, образуемых полями микро-лептонов и устройство для его реализации (см. патент РФ №2138036, кл. G01 23/00, G01V 9/00, 8/00, 1997 г.), заключающийся:

- в обработке космического снимка микролептонным излучением, повторяющим микролептонную структуру пространственного микролептонного поля, воспринятого эмульсией при фотографировании;

- в выделении характеристических пространственно-частотных спектров фильтрацией модулированного микролептонного излучения искомых структур объектов;

- в подаче отфильтрованного по полезной микролептонной компоненте излучения на фотоматериал, подвергаемый физико-химическому воздействию и обеспечивающему возможность фоторегистрации микролептонных излучений.

5. Способ поиска месторождений полезных ископаемых по индуцированному излучению и устройство для его осуществления (см. патент РФ №2169386 кл. G01V 9/00, 2000 г.), заключающийся:

- в визуализации энергетического субатомного излучения исследуемых объектов путем фотографирования их с летательных аппаратов или с поверхности Земли цифровым аппаратом, производящего видеосъемку (фотосъемку), в цепь предварительного усилителя которого установлен генератор субатомного поля, работающий в режиме настраиваемого субатомного резонанса с частотами исследуемого объекта;

- в обработке поступающей информации;

- в выделении субатомного отображения объекта;

- в получение внемашинной информационной базы в виде космо- и фотоснимков исследуемой территории и внутримашинной информационной базы, содержащей субатомную обработку космоснимков.

Однако перечисленные устройства и способы не позволяет с необходимой достоверностью выявить искомые объекты с малыми амплитудами собственного излучения.

Известно устройство для определения наличия и объема месторождений углеводородных залежей, содержащее установленные на борту летательного аппарата или транспортного средства ЭВМ с монитором, навигационная аппаратура, две газонаполненные лампы с источником питания и счетчиками импульсов (см. свидетельство РФ на полезную модель №27866, G01V 9/00, 2003 г).

Данное устройство обеспечивает регистрацию и выделение параметров поля искомой залежи и экспозицию их на цифровую карту местности путем одновременного ввода и обработки в ЭВМ сигналов от синхронно работающих газонаполненных ламп со счетчиками импульсов и сигнала от навигационной аппаратуры.

Недостатком данного устройства является ограниченная область применения, т.к. оно обеспечивает решение задач поиска полезных ископаемых только углеводородных месторождений. Другим его недостатком является малая надежность в работе. Кроме того, газонаполненные лампы запираются при больших амплитудах регистрируемых сигналов, а малые амплитуды, соответствующие небольшим месторождениям, не регистрируются.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения наличия и объема месторождений полезных ископаемых по естественно вызванной поляризации, состоящее из установленных на борту носителя последовательно соединенных ЭВМ и цифровой видеокамеры с компендиумом,

оснащенным двумя входами и одним выходом (см. патент РФ №2113000 кл. G01V 9/00, 1998 г.).

Известное устройство обеспечивает:

- визуализацию энергетического микролептонного излучения исследуемых объектов путем фотографирования их с летательных аппаратов или с поверхности Земли;

- проведение активации цифрового аппарата микролептонным генератором, работающим в режиме настраиваемого микролептонного резонанса на частотах исследуемого объекта;

- обработку поступающей информации, с выделением микролептонного отображения объекта;

- получение внемашинной информационной базы в виде космо- и фотоснимков исследуемой территории и внутримашинной информационной базы, содержащей микролептонную обработку космоснимков;

- прямое измерение микролептонного излучения исследуемых объектов;

- математико-картографическое моделирование геологических объектов путем построения цифровых, электронных и тематических карт;

- определении контуров и координат местонахождения искомых объектов.

К недостаткам прототипа следует отнести ограниченную область применения, т.к. он обеспечивает решение задач поиска только углеводородных месторождений. Кроме того, надежность работы устройства по вероятности безотказной работы очень низкая. А вероятность достоверного определения типа полезного ископаемого при малых амплитудах собственного излучения вещества не превышает 0,2.

В связи с изложенным техническим результатом полезной модели является расширение диапазона поиска полезных ископаемых по номенклатуре и объему залегания, повышения достоверности определения искомой залежи и обеспечение надежной работы аппаратуры в различных условиях решения поисковых задач.

Для достижения указанного технического результата устройство для определения наличия и объема месторождений полезных ископаемых по естественно вызванной поляризации, состоящее из установленных на борту носителя последовательно соединенных ЭВМ и цифровой видеокамеры с компендиумом с двумя входами и одним выходом, согласно полезной модели, оно снабжено узлом формирования волнового пакета, выполненным в виде взаимодействующих между собой генератора Тесла и накопителя, причем один выход ЭВМ соединен со входом генератора Тесла, а выход накопителя связан с одним из входов компендиума, при этом другой вход компендиума направлен в сторону искомого месторождения.

Достижению указанного результата способствует также и то, что накопитель образован термоэлектретом и взаимодействующим с ним конденсатором, причем полюса конденсатора подключены к одноименным полюсам электрета, а сам электрет установлен на катушке генератора Тесла.

Принцип работы предложенного устройства основан на теории микролептонных полей и предусматривает развитие теории и методов считывания в изображении тонкой структуры легких частиц (микролептонов), отражающей информацию о вещественно-энергетических комплексах геологической системы. Эти частицы известны как микролептоны или аксионы. Они обладают лептонными свойствами, но гораздо меньше по массе и размерам и представляют собой продукт естественного распада вещества. Возбужденные микролептоны взаимодействуют с электронами и нуклонами вещества, находящимися в свободном и связанном состоянии. Это взаимодействие приводит к изменению его электромагнитных и электрических характеристик, а также диэлектрической и магнитной проницаемости, прочности и вязкости. Некоторые сорта микролептонов индуцированно распадаются на фотоны с выделением избыточной энергии. Скорость распространения квантов микролептонов выше скорости света в вакууме. Малая масса и слабый заряд микролептонов обеспечивают им огромную проникающую способность в природных средах, поэтому микролептонное излучение представляет эффективный информационный канал в природной среде.

Физико-информационную основу микролептонного метода составляет эффект собственных излучений частиц-продуктов естественного распада вещества, которые являются носителями информации об этом веществе.

Квантами микролептонных полей являются легкие частицы с полуцелым спином (электрон, мюон и нейтрино, относящиеся к группе лептонов). Они входят в состав атомов и ядер химического элемента и окружают электроны, образуя, таким образом, оболочку микролептонного газа. В однородных средах микролептонный газ структурируется в сфероидальные формы, образуя кластеры, которые находятся в постоянном движении. Электромагнитное и лептонное поля объекта взаимно индуцируются. Изменение состояний объекта порождает электромагнитные микроволны, распространение которых сопровождается поляризацией магнитных диполей микролептонов и вызывает волны в микролептонном газе, которые распространяются с малыми потерями, поэтому обеспечивают передачу информации на большие расстояния с незначительными искажениями.

Структура поля естественно вызванной поляризации месторождений определяется вещественным составом и структурой природных объектов. Структура поверхностного электромагнитного и микролептонного полей зависит от пространства и времени. Дипольный момент каждого элемента изменяется во времени в такт с изменением амплитуды внешнего

поля, достигая максимума в период его активности. В меняющемся диполе электрический ток создает векторный потенциал в форме сферических волн. Причем пространственные производные векторного потенциала определяют магнитную составляющую поля, а временная производная определяет электрическую составляющую.

Таким образом, естественная поляризация месторождений полезных ископаемых представляет собой волновой процесс, а сформированная на поверхности земли пространственно-временная энергоинформационная структура подобна (изоморфна) структуре и динамике искомого полезного ископаемого.

Сформированные микролептонные поля регистрируются чувствительными приемниками, например, фотоаппаратом. Отраженный объектом свет при экспонировании фотоэмульсии вызывает возникновение ионов, которые создают локальные электрические поля. В этих полях слабые микролептонные поля исследуемых объектов способны управлять поляризацией ядерных и атомных спинов фотопленки, формируя распределение оптической плотности фотоэмульсии в соответствии с образом фотографируемых объектов. Распределение оптической плотности соответствует пространственному распределению поляризации ядерных и атомных спинов пространственной структуре микролептонного поля исследуемых объектов, отражающей их внутреннюю структуру.

Таким образом, пространственное распределение поляризации ядерных и атомных спинов и пространственная структура микролептонных полей, зарегистрированные фотоэмульсией представляют собой два источника информации о пространственной вещественно-энергетической структуре природных объектов. Отсюда вытекает технология обнаружения и объемного моделирования ненаблюдаемых объектов (месторождений полезных ископаемых).

Техническая сущность предложенной полезной модели заключается в измерении излучений искомых геологических объектов с летательных аппаратов или при наземной съемке путем индикации излучений объектов на носители информации, в частности на микросхемы МКС типа ПЗС. На МКС ПЗС объекта экспозиции воздействуют поля элементарных частиц от всех источников, в радиусе действия которых находится эта МКС. Однако интенсивность упомянутых полей недостаточна для ее возбуждения. Физическая сущность повышения чувствительности и избирательности заключается в следующем. В процессе видеосъемки сигнал от всех физических тел в зоне аппарата, воздействует на МКС ПЗС. При этом в элементах ПЗС возникают локальные электростатистические поля, вследствие действия субатомных полей физических объектов, находящихся на поверхности Земли или в ее недрах. Процесс усиливается при наложении на МКС ПЗС статического микролептонного поля. Это приводит к суммарной зарядовой плотности на МКС: оптической и микролептонной.

При обработке на ЭВМ из суммарного портрета вычитается оптический и в результате остается микролептонный, характеризующий, например, возможные контуры залегания полезного ископаемого в соответствующих залежах. Технологическая реализация способа не связана с силовыми, разрушительными воздействиями на исследуемую территорию. При реализации микролептонной технологии поисков специалисты имеют дело с экологически чистыми процедурами проведения работ.

Сущность полезной модели заключается в реализации комплекса мероприятий и соответствующих им технических устройств, обеспечивающих решение следующих задач:

1. Регистрацию различных типов излучений (например, видимого диапазона).

2. Формирование волнового пакета, представляющего собой сумму квантов излучения видимого диапазона и квантов микролептонных полей (лептонов).

3. Регистрацию энергетического диапазона суммарного излучения, выделение энергетической мощности излучения микролептонного поля и отождествление полученной информации с полезным ископаемым исследуемой залежи.

В основе решения 1-ой задачи лежит регистрация различных типов излучений цифровой видеокамерой, имеющей объектив с возможностью установки компендиума.

Реализация 2-ой задачи возможна только тогда, когда мощность микролептонного излучения превышает некоторый порог и волновой процесс должен быть локализован, т.е. волновые и корпускулярные свойства объектов микромира должны быть совмещены. Для этого необходимо создать волновой пакет - сумму множества колебаний с разными частотами и длинами волн. Физическую основу устройства формирования волнового пакета (замедлителя, накопителя, аккумулятора поля) составляет свойство диэлектриков с сильным постоянным электрическим полем (например, некоторых видов электретов из серии чувствительных датчиков в дозиметрии) изменять дипольный момент под воздействием потока микрочастиц и формировать объемные макрокластеры вокруг себя. При этом скорости перемещения частиц и квантов микролептонного поля становятся соизмеримыми и регистрация таких микрокластеров вполне разрешима путем записи информации на МКС типа ПЗС (цифровое фотографирование). Для этого происходит суммирование полей квантового излучения видимого диапазона и квантов микролептонного поля. Физической основой суммирования является свойство полей любых элементарных частиц (в том числе и микролептонов) переносится электромагнитным полем с определенными значениями параметров, например, создаваемым генератором Тесла.

Решение 3-ей задачи осуществляется известными алгоритмическими основами программы, осуществляющей связь между вычислительным устройством, цифровой видеокамерой и другими элементами системы.

Предложенное устройство представлено на чертеже, где цветом выделены новые

элементы, а связи между элементами устройства обозначены следующим образом:

Предложенное техническое устройство расположено на борту воздушного или наземного носителя и включает:

1 - компендиум (К)

2 - объектив (О) видеокамеры

3 - ПЗС

4 - усилитель (У)

5 - ЭВМ (компьютер)

6 - генератор Тесла (ГТ)

7 - аккумулятор поля (АКП)

М - месторождение полезного ископаемого

Для решения 1-ой задачи устройство содержит цифровую видеокамеру с: объективом 2, матрицу ПЗС 3, видеоусилитель 4, системы отображения информации и компендиума 1 с двумя входами и одним выходом.

Для решения 2-ой задачи устройство снабжено узлом формирования волнового пакета, состоящим из аккумулятора микролептонного поля 7 и генератора Тесла 6.

Для решения 3-ей задачи используется ЭВМ (компьютер) 5.

Аккумулятор поля 7 предназначен для формирования волнового пакета из излучения месторождения и представляет собой искусственный полимер (в виде пластинки), который при определенной обработке приобретает свойства ферромагнита. Обработка производится с помощью известных методов изготовления термоэлектретов. Аккумулятор поля 7 установлен на катушке генератора Тесла 6, представляющей собой плоскую бифилярную катушку (диаметром 4-6 см и сопротивлением 60-70 Ом), выводы которой подключены к генератору электромагнитных колебаний с частотным диапазоном 5-25 Кгц. Питание генератора Тесла 6 осуществляется от усилителя 4. При включении генератора Тесла 6 накопленный в аккумуляторе 7 полевой потенциал переносится в компендиум и далее в объектив. Компендиум предназначен для суммирования излучения оптического диапазона месторождения и полевого потенциала аккумулятора 7 поля и представляет собой Т-образный волновод прямоугольного сечения, изготовленный из металлополимерного вещества, один вход которого

связан с аккумулятором, другой вход направлен в сторону сканируемой местности, а выход его соединен с объективом 2.

Работает предлагаемое устройство следующим образом. Предварительно в ЭВМ 5 вводится цифровая карта местности с выделенными реперными точками намеченного маршрута движения носителя. В намеченной точке включают видеокамеру (при выключенном генераторе Тесла 6) и определяют энергетический диапазон квантов видимого диапазона (т.е оптический портрет). Затем по команде с ЭВМ 5 включают генератор Тесла 6, с помощью которого и аккумулятора 7 формируется волновой пакет из квантов микролептонного поля и видимого диапазона. Это приводит к суммарной зарядовой плотности на ПЗС: оптической и микролептонной. При обработке на ЭВМ 5 из суммарного портрета вычитается оптический и в результате остается микролептонный, характеризующий, например, возможные контуры залегания полезного ископаемого в соответствующих залежах. По этому контуру осуществляется идентификации типа полезного ископаемого.

Использование предложенной полезной модели позволяет расширить диапазон поиска полезных ископаемых по номенклатуре и объему залегания, повысить достоверность определения искомой залежи и обеспечить надежную работу аппаратуры в различных условиях решения поисковых задач.

1. Устройство для определения наличия и объема месторождений полезных ископаемых по естественно вызванной поляризации, состоящее из установленных на борту носителя последовательно соединенных ЭВМ и цифровой видеокамеры с компендиумом, оснащенным двумя входами и одним выходом, отличающееся тем, что оно снабжено узлом формирования волнового пакета, выполненным в виде взаимодействующих между собой генератора Тесла и накопителя, причем один выход ЭВМ соединен со входом генератора Тесла, а выход накопителя связан с одним из входов компендиума, при этом другой вход компендиума направлен в сторону искомого месторождения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что накопитель образован термоэлектретом и взаимодействующим с ним конденсатором, причем полюса конденсатора подключены к одноименным полюсам электрета, а сам электрет установлен на катушке генератора Тесла.