01 октября 2022, Суббота07:15 МСК
Курсы на 01.10.2022
60,24 -0,66
Au 1 809 +0,17%
Ag 20,61 -0,46%
61,52 -0,88
Pt 940,30 -0,28%
Pd 2 201 -1,11%
Вход/Регистрация
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Испытания новейшей вертолетной электроразведочной системы AirTEM в Северном Казахстане

«Вас убивают не функции Бесселя, а кабели и разъемы», —Стивен Болч, Президент компании Triumph Instruments

Стивен Болч — Triumph Instruments
Виктор Овчарук — АГТ «Системс»
Алексей Бродовой — АГТ «Системс»
Александр Лучников — АГТ «Системс»

С момента появления первой информации о том, что в Канаде создана новая аэроэлектроразведочная система AirTEM™, мы, специалисты компании АГТ «Системс» как в Москве, так и в Канаде с интересом следили за развитием событий и первым успехами апробации данной системы. Такой интерес был вызван, во-первых, актуальностью появлением на мировом рынке аэрогеофизического оборудования суперсовременной электроразведочной системы, доступной ко всем видам коммерческого использования (аренда, покупка), во-вторых, востребованностью для решения широкого круга аэроэлектроразведочных задач, как поиско-вых, так и картирования, с глубинностью исследований до 500 м на рынках России и СНГ. Конечно, нам очень хотелось как можно скорее опробовать возможности данной системы.

Рис. 1. Северный Казахстан, ноябрь 2017 г..png

Рис. 1. Северный Казахстан, ноябрь 2017 г.

Систему AirTEM™ спроектировала компания Triumph Instruments, это результат 13 лет непрерывных исследований коллектива во главе со Стивом Болч (Stephen Balch), президентом Triumph Instruments, и Детлефом Блом (Detlef Blohm), инженером перспективных разработок. В процессе создания AirTEM™ эволюционировала из ранних успешных конструкций, в основе которых — идея жесткой подвесной платформы, позволяющей добиться максимальной величины отношения сигнал-шум (рис. 2). 

Рис. 2. Платформа с приемными.png

Рис. 2. Платформа с приемными катушками и компенсационной катушкой. Масса подвесной платформы 4-го поколения уменьшен на 20 %

Нынешнее четвёртое поколение вертолетных систем электроразведки во временной области от компании Triumph Instruments носит название AirTEM™ и объединяет в себе широкий спектр оборудования (табл. 1).

Модель Диаметр, м Дипольный момент, Am2 Скорость нарастания тока, A/мс
AirTEM-30 3 30 240 575
AirTEM-140 7,6 141 300 360
AirTEM-170 8,3 170 975 316
AirTEM-200 9,5 193 000 356
AirTEM-320 12,4 315 234 328
AirTEM-410 15,3 411 734 430

Табл. 1. Возможные модификации AirTEM

Каждая сиcтема включает в себя самые разнообразные опции, такие как возможность корректировки базовой частоты и рабочего цикла непосредственно во время полета, универсальную 3-коррдинатную измерительную катушку (рис. 3), запись полного сигнала с частотой взятия отсчетов 10 мкс-1, алгоритмы обработки данных «в импульсе», «в паузе» и B-поля. 

Рис. 3. Встроенная 3-координатная.png

Рис. 3. Встроенная 3-координатная приемная катушка «все в одном»

Помимо своих многочисленных функций, система AirTEM™ является единственной вертолетной системой электроразведки во временной области (HTEM), которая включает в себя функции резистивного и кондуктивного профилирования «в импульсе», а также функцию обработки в двухчастотном режиме. Все эти функции доступны при повторной обработке полетных данных, полученных на одной базовой частоте. Кондуктивные и резистивные объекты легко подвергаются обработке без необходимости повторного облета съемочных профилей.

Блоки GPS и IMU на подвесной платформе. Функции GPS на подвес-ной платформе выполняет высокоразрешающий блок Hemisphere GNSS Eclipse серии V, который обеспечивает дифференциально скорректированный в реальном времени выходной сигнал с точностью менее 1 метра. Блок может быть снабжен программой активизации двухчастотного режима для постпроцессинга до точности порядка 1 сантиметра, с частотой взятия отсчетов 10 Гц. Блок серии V выполняет также измерение вращательных составляющих крена, тангажа и рыскания подвесной платформы, а также линейного ускорения по трем взаимно перпендикулярным осям.

Вертолетный высотомер находится в кабине вертолете и представляет собой полностью цифровой прибор RA-4000 от компании Free Flight, снабженный индикатором пилота RAD-40. RA-4000 дает точные показания высоты над местностью в диапазоне от 800 м до уровня земли. Устройство снабжено отдельными антеннами передатчика и приемника, смонтированными на опорных шаcси вертолета.

Программное обеспечение AirDAS™ снабжено определенным набором функций, гарантирующим высокое качество данных согласно техническим требованиям к съемке. AirDAS™ работает в операционных системах Windows XP, Windows 7 или Windows 8. Сбор данных осуществляется через соединение USB со скоростью взятия отсчетов 10 Гц. Электро магнитные профили «в паузе» и «в импульсе» доступны в реальном времени для всех трех осей. Стандартными являются модуль контроля тока и модуль контроля импульсов приемника. В программе AirDAS™ имеется страница «plan map» для отслеживания аэрогеофизических профилей в реальном времени. Простое меню настроек позволяет задать параметры передатчика, включая базовую частоту, рабочий цикл и максимальное входное напряжение. AirDAS™ управляет процессом «затяжного пуска» при запитывании высоковольтной цепи с целью обеспечить надежность подачи питания на контур передатчика. Среди критически важных контролируемых параметров — ток и температура возбудителя передатчика, ток и напряжение в сети вертолета, а также настройка напряжения и потребление тока. Все эти параметры доступны оператору в ходе съемки.

Программное обеспечение AirPRO™. Постпроцессинг электромагнитных профилей и вспомогательных данных осуществляется посредством AirPRO™ — программы на базе Windows, позволяющей производить обработку данных в полностью ручном или полностью автоматическом режиме. Обработка данных включает в себя деконволюцию формы кривой катушки приемника, нивелирование, введение поправки на дрейф, фильтрацию, а также обработку данных «в импульсе» и B-поля. Другие параметры, рассчитываемые программой AirPRO™: монитор линии питания (PLM), средняя скорость съемки (VEL), максимальный ток (ITX), электропроводность «в импульсе» и «в паузе», сортировка проводников, высота подвески (BHGT) и цифровая модель рельефа (DTM).

Итак, подведём некоторый итог:
  • жесткая подвесная платформа снижает уровень шума в исходных данных;   
  • концентрическая геометрия передатчика и приемника обеспечивает максимальное разрешение;
  • точно заданная линейная форма сигнала передатчика (линейность 95 %);   
  • высокий дипольный момент (до 410000 Aм2); 
  • три взаимно перпендикулярные приемные катушки; 
  • чрезвычайно высокая устойчивость «в паузе» (9,48 мкс до первого канала для IPR-2400); 
  • регистрация полного сигнала; 
  • обработка данных «в паузе», «в импульсе» и для B-поля; 
  • очень низкий уровень шума (<1 нT/с для IPR-2400); 
  • полный комплект вспомогательного оборудования; 
  • режим работы с двумя базовыми частотами.
Нам выпала возможность в полевых условиях проверить все характеристики, а также эргономичность и надежность системы. В течение 2017 года АО «Казгеология» выпустило геологическое задание на выполнение опытно-методических работ «Комплексная аэроэлектроразведочная и аэромагнитная съемка масштаба 1:10 000 на участке Степногорск». 

Целевое назначение работ: проведение комплексной аэроэлектроразведочной и аэромагнитной съемки аппаратурой Triumph с целью определения возможностей и методики выполнения работ для выделения локализованных золоторудных объектов на территории Казахстана. Опытно методический участок площадью 163,5 км2 расположен в 20 км севернее г. Степногорск в пределах Степнякского металлогенического комплекса. 

Площадь участка — 163,5 км2. Рядовые маршруты — 1640 пог. км. Опорные маршруты — 164 пог. км. Контрольные маршруты — 100 пог. км. Предполагаемый аэропорт базирования г. Степногорск. Среднее расстояние подлета до площади 25 км.

Методика и качество аэрогеофизической съемки оцениваются в соответствии с Инструкцией по магниторазведке (Л.: Недра, 1981 г.); Методическими рекомендациями по аэроэлектроразведочной съемке.

Основные геологические задачи:
  • изучение верхней части разреза, картирование разрывных нарушений и интрузивов; 
  • изучение структурно-тектонического строения площади;   
  • выделение участков минерализации.
Методико-технические параметры наблюдений приведены в таблице 2.

№ п/п Основные параметры методики полевых наблюдений Требования по техническому (геологическому) заданию
1 Масштаб съёмки 1:10 000
2 Расстояние между маршрутами рядовой съемки 100 м
3 Расстояние между маршрутами опорной сети 1 км
4 Высота полетов 100 м
5 Высота подвесной системы 45 м
6 Буксировочный трос 55 м
7 Импульсная электроразведка Triumph Система Triumph
8 Подвесная система TS-170 Диаметр 8,54, NIA макс. 170000, вес 525 кг.
9 Базовые частоты 75 Гц
10 Форма сигнала Треугольный импульс
11 Контур передатчика Многовитковый вертикальный диполь
12 Максимальный ток 450 А
13 Измеряемые параметры дБ/dt
14 Приемные катушки X, Y и Z
15 Регистрация Полный сигнал
16 АЦП 24-битный, Fs = 105 кГц
17 Первое / последнее окно 9,5 микросекунд / 20 микросекунд
18 Полоса пропускания приемных катушек 144 кГц
19 Полоса пропускания приемника 100 кГц
20 Вывод данных До 800 отсчетов за 1/2 цикла
21 Датчик магнитного поля в подвесной гондоле CS-3
22 Среднеквадратическая погрешность определения индукции магнитного поля ±1,0 нТл
23 Регистрация магнитного поля 20 Гц
24 Высотомер Радиовысотомер RA-4000 установленный в вертолете
25 GPS Система GPS, смонтированная на подвесной платформе
26 Блок инерциальных измерителей (IMU) Блок IMU, смонтированный на подвесной платформе
27 Измерение вариаций магнитного поля Магнитовариационная станция GSM-19W
28 Цикл измерений вариаций геомагнитного поля 2 с
29 Точность плановой привязки съемочных маршрутов ±5 м (без дифференциальной поправки)
30 Точность высотной привязки ±1 м.

Табл. 2. Методико-технические параметры наблюдений

Работы проводились с использованием вертолета Ми-8МТ авиапредприятия ВКО. 

Организационно работы выполнялись по трёхстороннему соглашению, где заказчиком выступала АО «Казгеология», компания Triumph Instruments обеспечила доставку оборудования из Канады в Казахстан и являлась исполнителем работ, АГТ «Системс» являлась системным интегратором в данном проекте.

18 ноября 2017 года специалисты компании Triumph прибыли в Степногорск. 27 ноября съемка была завершена. В ходе последних двух полетов, когда был получен основной массив данных, управление бортовым комплексом осуществляли специалисты АО «Казгеологии».

Предварительные результаты были представлены 4 декабря. Окончательный отчет с интерпретацией данных должен быть представлен к концу декабря 2017 года.

Используемая модификация AirTem™ Triumph TS-170 (рис. 4):
  • жесткая конструкция подвесной платформы позволяет эксплуатировать систему при cильном ветре и в условиях сложного рельефа;   
  • благодаря регистрации полного сигнала, формируются профили данных «в импульсе» и «в паузе», при этом выявляются направления с наибольшей проводимостью;   
  • благодаря устойчивости сигнала треугольной формы, сбор данных можно производить сразу по окончании излучения импульса (в начале паузы) для картирования в пределах верхних 10 м;
  • компактная и прочная конструкция облегчает работу в поле, а пилоты-новички быстро обучаются приемам буксировки на малой высоте и малой скорости (90 км/ч) для обеспечения сверхвысокого разрешения.

Рис. 4. AirTEMTM Triumph TS-170.png

Рис. 4. AirTEMTM Triumph TS-170

Топография участка исследований (SRTM>1)

Участок имеет относительно плоскую поверхность с перепадами высот не более 50 м. На западе находится неглубокое озеро. В некоторых местах — выходы обнаженной породы (возможны галечные поля) (рис. 5).

Рис. 5. Модель рельефа SRTM.png

Рис. 5. Модель рельефа SRTM

Полеты проводились по сети рядовых (запад-восток) профилей, средняя протяжённость которых составляла 10 км и связующих профилей (север-юг), протяженностью 12 км, проложенных через 2 км (рис. 6).

Рис. 6. Фактические линии полёта (ФЛП).png

Рис. 6. Фактические линии полёта (ФЛП)

Предварительные итоги проведённых исследований

Первое, что необходимо отметить, — это очень высокая надёжность всей системы в целом и её узлов и составных элементов. После доставки оборудование в аэропорт монтаж на вертолёт потребовал два дня, на третий день борт поднялся для облета аппаратуры. Никаких отказов в работе оборудования, никаких калибровок и настроек до начала съемочных работ не потребовалось. Те, специалисты, которые по роду своей деятельности связаны с аэрогеофизическим производством, поймут и оценят эти достоинства. 

Второе, что хочется отметить, — это компактность бортового оборудования и универсальность компоновки подвесной системы. Когда-то, как вспоминает Стив Болч, «…чтобы привести комплекс в рабочее состояние, требовалось более 30 кабелей и 60 разъемов. Я в шутку говорил Детлефу, что только пустые коробки весят 40 кг. «Так давай сделаем все в одной коробке», — отвечал он». Следствием этого разговора стала разработка модуля TDS-2400 — полного комплекта вертолетной системы электроразведки во временной области, числом менее 10 кг (рис. 7).

Рис. 7. Бортовое оборудование.png

Рис. 7. Бортовое оборудование

Универсальность заключается в том, что помимо электроразведочного оборудования система может включать аэромагнитометр, в нашем случая CS-3 Scintrex, и/или аэрогамма-спектрометр с большим объёмом кристаллов. 

Магнитометр находился в подвесной гондоле (рис. 4 и рис. 8) на расстоянии около 20 м от вертолёта, выше подвесной платформы, что позволило, учитывая характер исследований, обойтись без компенсатора девиации, хотя если бы объём работ был более продолжительным и мы не испытывали дефицит лётного времени, то эту операцию, конечно, следовало выполнять.

Рис. 8. Подвесная гондола.png

Рис. 8. Подвесная гондола

Магнитное поле (полный вектор), как видно на рисунке 9, достаточно градиентное, полный диапазон составляет 1600 нT.

Рис. 9. Карта магнитного поля.png

Рис. 9. Карта магнитного поля

Его структура определена несколькими линеаментами простирания север-юг и двумя положительными площадными аномалиями, расположенными в северо-западной и юго-восточной областях съёмочной площади. Обширная область пониженного значения магнитного поля в юго-западной части соответствует водам и отложениям неглубокого солончакового озера. Для определения геологической природы данных аномальных элементов, безусловно, требуется полнобъёмная интерпретация, тем более что полученные материалы позволяют её провести.

Данные ЭМ разведки

За счет фиксированного взаимного расположение генерирующей петли и системы приемных катушек (которые сориентированы так, что взаимно экранируют друг друга) внутри системы не генерируются паразитные эффекты, низкий уровень помех и соответственно высокое отношение сигнал/помеха в режимах on- и off-time. Это хорошо видно на первичных графиках первичных откликов системы и доказывает высокое качество данных (рис. 10 и 11).

Рис. 10. Незначительное отличие между.png

Рис. 10. Незначительное отличие между нефильтрованными и фильтрованными данными говорит о высоком качестве данных

Рис. 11. Сопоставление несглаженных.png

Рис. 11. Сопоставление несглаженных профильных данных в паузе и импульсе обнаруживает отклик в конце импульса (А) от аномалии высокой проводимости и малоамплитудный отклик (В) от слабой аномалии

Начало паузы

Структуру электромагнитного поля на «начальных временах» (рис. 12) определяют ландшафтно-геологические объекты неглубокого залегания. Почти вся юго-западная часть площади покрыта неглубоким, очевидно, солончаковым озером, которому соответствует обширная зона повышенной проводимости. 
Причём можно определить место положения современного уреза воды и более древнего. Так же как и в магнитном поле, здесь заметны линейные проводящие объекты северного, северо-западного простирания. В самом юго-восточном углу расположен достаточно глубинный объект с повышенной проводимостью, который и в магнитном поле выражается низкоградиентной областью повышенных значений.

Рис. 12. Карта амплитуд.png

Рис. 12. Карта амплитуд электромагнитного поля на «начальных временах»


Проводящие линейные элементы могут иметь взаимосвязь с выраженными в ландшафте возвышенностями, и/или быть следствием гидротермальных изменений вдоль геологической структуры.

Конец паузы (большая глубина)

Структуру электромагнитного поля на «больших временах» (рис. 13) определяют геологические объекты относительно глубокого залегания. Исходя из возможностей в данной конфигурации системы, мы можем рассчитывать при благоприятных геологических условиях на проникновение до глубин 450–500 м.

Рис. 13. Карта амплитуд.png

Рис. 13. Карта амплитуд электромагнитного поля на «больших временах»

Заключение

На сегодняшний день на рынке аэрогеофизического оборудования появилась совершенная аэроэлектроразведочная система, обладающая уникальными техническими характеристиками, безупречной надёжностью, которая сочетается с легкостью управления и эксплуатации. И как следствие вышесказанного система доступна ко всем видам коммерческого использования: выполнение съемочных контрактов, аренда, покупка и т.д. 

Опубликовано в журнале "Золото и технологии" № 4/декабрь 2017 г.




Правовое регулирование экспорта аффинированного драгоценного металла или сырья, содержащего драгоценные металлы, из Таможенного союза ЕАЭС
Изменения в порядке досрочного прекращения, ограничения, приостановления права пользования недрами с 1 января 2022 года
Календарь экологической отчетности от компании «Хорошая-Экология»
Судебная практика по оспариванию предписаний и постановлений органов Росприроднадзора о привлечении к ответственности за нарушение условий, установленных лицензиями или техническими проектами
Заказать журнал
ФИО
Телефон *
Это поле обязательно для заполнения
Электронный адрес
Введён некорректный e-mail
Текст сообщения *
Это поле обязательно для заполнения
Пройдите проверку:*
Поле проверки на робота должно быть заполнено.

Отправляя форму вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

X