Патенты.

Способ геогидродиагностики

Способ относится к области гидрогеологии, в частности, к геофизической разведке для обнаружения подземных вод.

Известны такие способы поиска полезных ископаемых и подземных вод как магнитометрический, гравиметрический, электрометрический, радиометрический, разведочного бурения скважин. В их числе, например, способ геофизических исследований по пат. США 5027332 МКИ 5 С 01/28/00.

Общими недостатками названных способов являются высокая трудоемкость и низкая достоверность (менее 50%).

В качестве прототипа для сравнения взят способ сейсмологической разведки по А.С.1345843 СССР МДИ С 01/01/00, включающий возбуждение сейсмических колебаний, регистрацию отраженных сигналов сейсмоприемниками и последующую обработку полученных результатов.

К недостаткам данного способа можно отнести сложность и незначительную достоверность.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности достоверности обнаружения подземных источников воды с определением глубины их залегания и мощности горизонта.

Поставленная цель достигается тем, что от антенны, подключенной к источнику СВЧ-поля в землю под фиксированным углом, направляют сигнал микроволнового диапазона с последующей количественной фиксацией прибором-приемником отраженного от источника воды сигнала и математическим вычислением параметров источника по углу установки антенны и расстоянию от антенны до места выхода отраженного сигнала. Сигнал, воздействуя на воду, преобразует его суммарное скалярное поле в векторное, сигнал которого улавливается приборным устройством (измеритель потока энергии, измеритель напряженности поля).

Предлагаемый способ основан на эффекте усиления и отражения электромагнитных волн микроволнового диапазона от неподвижной массы ли движущегося потока воды. При попадании электромагнитного луча микроволнового диапазона в воду сверху происходит возбуждение ее молекул и преобразование суммарного поля, вектор которого направлен вверх перпендикулярно земной поверхности.

На рисунке представлена схема реализации способа.

По расстоянию от места установки антенны до места выхода луча (l) и по известному углу установки антенны (d), путем тригонометрических вычислений, находят глубину залегания водоносного горизонта, а перемещая антенну по поверхности земли определяют глубину и мощность водяного горизонта.

h = l*tg(d)

Располагая антенну на различных удалениях поперек потока, определяют мощность водоносного горизонта Ph и ширину потока B. Дебит потока будет определяться как площадь поперечного сечения, умноженная на максимально возможную скорость течения воды (0.05 км/час).

Для диагностики неподвижных масс воды антенну направляют под углом в 45 к горизонту, т.к. отражение СВЧ-поля происходит под углом 90 к входящему лучу. Глубина залегания в этом случае будет определяться по формуле h=l/2.

Практически предлагаемый способ может быть реализован следующим образом. Антенну устанавливают вертикально вместе с источником СВЧ-поля на транспортном средстве, прибор-приемник располагают рядом. Для обнаружения потоков воды шириной от 50 метров и больше скорость транспортного средства ограничивают до 40 км/час. Останавливаясь по показаниями прибора-приемника производят количественную геогидродиагностику по описанному выше способу.

Заявляемым способом уже найдено 40 подземных источников с глубиной залегания от 6 до 120 метров.

Достоверность способа составляет величину, близкую к 100%, погрешность в определении глубины находится в пределах +/- 5%.

Применение предлагаемого способа позволяет полностью отказаться от разведочного бурения, что дает значительный экономический эффект.

Способ разведки полезных ископаемых

Патент на изобретение № 2272305 зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 20 марта 2006г.

Изобретение относится к области разведки и обнаружения полезных ископаемых с использованием электромагнитных волн и может быть использовано, в частности, для поиска горизонтов, объемов, контуров и других параметров пластов залегания полезных ископаемых, в частности, месторождений подземных вод и углеводородов (нефти, газа и газового конденсата).

Известен способ, основанный на формировании переменного по частоте радиополя в диапазоне  0,5 … 20 мГц  в районе возможного залегания полезных ископаемых, измерении напряженности магнитного поля и  фиксации частот радиополя, соответствующих минимумам и максимумам напряженности магнитного поля,  по которым определяют глубины залегания отражающих контактов, соответствующих глубинам возможного залегания полезных ископаемых [В.К. Хмелевской. Геофизические методы исследования земной коры. – Международный университет природы, общества и человека «Дубна», 1997, Часть 1, раздел 8.2.7.]. 

Недостатком способа является относительно узкая область применения, ограниченная возможностью исследования горизонтальных слоистых разрезов на глубине до 50 м. 

Наиболее близким по своей сущности к предлагаемому является способ, основанный на использовании направленного сигнала от антенны, подключенной к источнику СВЧ-поля микроволнового диапазона, в землю под фиксированным углом к ее поверхности с последующей количественной фиксацией прибором-приемником отраженного от воды сигнала и математическим вычислением параметров источника воды по углу установки антенны и расстоянию от антенны до места выхода отраженного сигнала [UА, 13408, А, G 01 V 9/02, 1996]. 

Недостатком известного способа является относительно узкая область применения, обусловленная его использованием только для поиска подземных источников воды, а также относительно низкая точность и оперативность определения параметров подземных источников, обусловленная необходимостью определения и использования не только координат источника излучения, но и координат места выхода отраженного сигнала.

Требуемый результат заключается в расширении области применения и повышении точности и оперативности.

Требуемый результат достигается тем, что, в способе, основанном на  направлении электромагнитного излучения от источника под фиксированным углом к поверхности земли в области возможного залегания полезных ископаемых, количественной фиксации электромагнитного излучения приемником и использовании при вынесении суждения о параметрах залежи полезных ископаемых угла направления к поверхности земли электромагнитного излучения, а также координат источника и приемника электромагнитного излучения,  местоположение источника и приемника электромагнитного излучения совмещают, частоту электромагнитного излучения устанавливают равной резонансной частоте, характерной для искомых полезных ископаемых, источник и приемник перемещают вдоль прямой над областью возможного залегания полезных ископаемых, по расстоянию между точками начала и окончания количественной фиксации электромагнитного излучения при прямом угле его направления  к поверхности земли судят о ширине залежи вдоль прямой перемещения, по расстоянию от точки начала количественной фиксации  электромагнитного излучения при направлении излучения под острым углом к поверхности земли до точки начала количественной фиксации  электромагнитного излучения при направлении излучения под прямым углом к поверхности земли судят о глубине нижней границы залежи, а по расстоянию от точки прекращения количественной фиксации  электромагнитного излучения при направлении излучения под тупым углом к поверхности земли до точки начала количественной фиксации  электромагнитного излучения при направлении излучения под прямым углом к поверхности земли судят о глубине верхней границы залежи.

Частоту электромагнитного излучения выбирают равной ларморовской частоте, что позволяет использовать при поиске полезных ископаемых явление ядерного магнитного резонанса. Известно, что если вещество поместить в постоянное магнитное поле, например, магнитное поле Земли, и наложит переменное магнитное поле, то при частоте переменного, соответствующего  ларморовской частоте для соответствующего вещества можно наблюдать явления резонансного поглощения и рассеивание энергии вещества. 

Таким образом, благодаря введению дополнительных операций существенно расширяется область применения способа, что позволяет осуществлять определение параметров залежей различных полезных ископаемых. Кроме того, условие совмещения местоположения источника и приемника электромагнитного излучения позволяет повысить точность определения параметров залежей.