Використання каротажу і зондів

  1. ВСТУП Каротажні зонди є прилади циліндричної форми, що містять датчики, які здатні надавати інформацію...
  2. Розвідка поліметалічних родовищ за допомогою буріння
  3. Розвідка рудних родовищ магнетитових за допомогою буріння
  4. Розвідка на будівельний і декоративний камінь за допомогою буріння
  5. РОЗВІДКА гідрогеологічних СТРУКТУР ЗА ДОПОМОГОЮ БУРІННЯ
  6. пористі колектори
  7. тріщинуваті колектори
  8. Рух води в свердловині і гідравлічні параметри колекторів
  9. ЗАСТОСУВАННЯ каротажі В ГАЛУЗІ ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
  10. Охорона мінеральних курортних вод
  11. Контроль технічного стану свердловини

ВСТУП

Каротажні зонди є прилади циліндричної форми, що містять датчики, які здатні надавати інформацію про фізичні властивості гірських порід, про що заповнює свердловину рідини і про параметрах її руху, а в певній мірі також про матеріал і технічний стан обладнання свердловини, тобто обсадних труб, фільтру, обсипання і цементних кілець між обсадної колоною і стінками свердловини, службовців для ізоляції свердловини Каротажні зонди є прилади циліндричної форми, що містять датчики, які здатні надавати інформацію про фізичні властивості гірських порід, про що заповнює свердловину рідини і про параметрах її руху, а в певній мірі також про матеріал і технічний стан обладнання свердловини, тобто обсадних труб, фільтру, обсипання і цементних кілець між обсадної колоною і стінками свердловини, службовців для ізоляції свердловини. Зонди укомплектовані головкою для швидкого і простого приєднання їх до каротажному кабелю. Останній служить для спуску зонда в свердловину і, одночасно, для забезпечення зв'язку зонда з наземною частиною каротажной установки (харчування зонда і передача одержуваних даних в пристрій, що реєструє).

установки (харчування зонда і передача одержуваних даних в пристрій, що реєструє) установки (харчування зонда і передача одержуваних даних в пристрій, що реєструє). Що стосується розмірів, то зонди характеризуються зовнішнім діаметром, що становить від 38 до 60 мм, довжиною, яка, як правило, не більше 2 м, і масою в межах від 3 до 10 кг. Вибір і використання того чи іншого зонда залежить перш за все від фізичних властивостей досліджуваного об'єкта і від їх контрасту в порівнянні з фізичними властивостями матеріалу, в якому досліджуваний об'єкт знаходиться. При виборі відповідного зонда необхідно враховувати також діаметр свердловини і внутрішній діаметр і матеріал обсадних труб, які можуть застосування зонда обмежувати (напр., Зонди для вимірювання магнітної сприйнятливості або індукційні зонди для вимірювання провідності гірських порід немає сенсу застосовувати в свердловинах зі сталевими обсадними трубами). Не в останню чергу необхідно враховувати також остаточну глибину свердловини і зважити, чи не буде в разі обраного зонда мати місце перевищення максимально допустимих значень тиску і температури. Загалом можна сказати, що каротажні зонди фірми W & R Instruments можна використовувати в умовах оточуючих температур до 70 ° С і тисків до 15 МПа. В даному випадку лімітуючим фактором є максимальна допустима температура, якої при температурному градієнті 30оС / 1000 м відповідає глибина 2300 м. Отже, при нормальних з точки зору температури і тиску умовах прилади можна використовувати в свердловинах глибиною до 2000 м (певна обережність потрібна при вимірах в свердловинах з термальною водою, в яких перевищення максимально допустимої температури може статися вже на набагато менших глибинах).

РОДОВИЩА МІНЕРАЛЬНОГО СИРОВИНИ

Розвідка вугільних родовищ за допомогою буріння

Фізичні властивості вугільних пластів: Значно нижча щільність (щільність бурого вугілля зазвичай становить 1,15 г / см3, щільність чорного вугілля - 1,5 г / см3) у порівнянні з щільністю оточуючих порожніх порід (2,0 г / см3), абсолютно найвищий водневий показник, що досягає значення 0,6, низький вміст радіоактивних елементів і досить високі питомі опору, особливо в разі чорного вугілля.

Мета каротажних досліджень: Визначення глибини і потужності вугільного пласта на литологической колонці (профілі свердловини), визначення зольності вугілля (його якості), літологічний розчленування порожніх порід.

Рекомендований комплекс каротажних методів: Плотностние гамма-гамма-каротаж (зонд HDG-453 з випромінювачем Cs137), гамма-каротаж, комбінований з трьохелектродну бічним каротажем (вимір природної радіоактивності і провідності гірських порід - зонд HLG-453 ), Індукційний каротаж (ідеальними є зонди H3I-453 , HI-381 або HI-453 ), Нейтронний каротаж (зонд HN-453 з джерелом нейтронів Am-Be), кавернометрія (зонд HC-380 або HC-453 ).

Розвідка поліметалічних родовищ за допомогою буріння

Зазвичай визначається комплекс рудних мінералів: Найбільш часто це сульфіди типу пірит, пирротин, арсенопірит, сурма, халькопірит, сфалерит, галеніт.

Фізичні властивості рудних мінералів: Це провідники першого порядку, що володіють, аналогічно металам, електронну провідність, щільність рудних мінералів в межах від 4 до 7,5 г / см3 значно більше щільності порожніх порід (від 2,6 до 3,1 г / см3), пирротин відноситься до мінералів, що відрізняється значно підвищеною магнітною сприйнятливістю Фізичні властивості рудних мінералів: Це провідники першого порядку, що володіють, аналогічно металам, електронну провідність, щільність рудних мінералів в межах від 4 до 7,5 г / см3 значно більше щільності порожніх порід (від 2,6 до 3,1 г / см3), пирротин відноситься до мінералів, що відрізняється значно підвищеною магнітною сприйнятливістю.

Мета каротажних досліджень: Визначення рудоносних товщ, характеру зруденіння (масивна руда, багата імпрегнація, вкраплення оруденение), літологічний розчленування порожніх ділянок на профілі свердловини.

Рекомендований комплекс каротажних методів: Плотностние гамма-гамма-каротаж (зонд HDG-453 з випромінювачем Cs137), гамма-каротаж, комбінований з трьохелектродну бічним каротажем (вимір природної радіоактивності і провідності гірських порід - зонд HLG-453 ), Каротаж по магнітної сприйнятливості і індукційний каротаж з відстанню між котушками 30 см (ідеальним в даному випадку є зонд для вимірювання двох параметрів HMI-453E *), Кавернометрія (зонд HC-380 або HC-453 ), Струмовий каротаж методом ковзних контактів, метод електроднихпотенціалів ЕП, метод мимовільної поляризації СП (зонди для останніх трьох каротажних методів в преложение фірми W & R Instruments не входять).

Розвідка рудних родовищ магнетитових за допомогою буріння

Визначається рудний мінерал: Магнетит Визначається рудний мінерал: Магнетит

Фізичні властивості рудного мінералу: Магнетит є провідником першого порядку, що володіє, аналогічно металам, електронну провідність, щільність цього рудного мінералу, складова 5 г / см3, значно більше щільності порожніх порід. У порівнянні з усіма рудними мінералами він відрізняється найвищою магнітною сприйнятливістю.

Мета каротажних досліджень: Визначення рудоносних товщ, характеру зруденіння (масивна руда, багата імпрегнація, вкраплення оруденение), обчислення процентного вмісту магнетиту в рудної зоні, літологічний розчленування порожніх ділянок на профілі свердловини.

Рекомендований комплекс каротажних методів: Каротаж по магнітної сприйнятливості (ідеальним є двоканальний зонд HMM-453 , Який можна застосовувати для обчислення вмісту магнетиту на даному родовищі), плотностной гамма-гамма-каротаж (зонд HDG-453 з випромінювачем Cs137), гамма-каротаж, комбінований з індукційними каротажем (вимір природної радіоактивності і провідності гірських порід - зонд HLG-453 ), Кавернометрія (зонд HC-380 або HC-453 ).

Розвідка на будівельний і декоративний камінь за допомогою буріння

Найбільш часто мова йде про наступні гірських породах: Граніт, гранодиорит, габро-діорит, габро, вапняк. Фізичні властивості: Високий питомий опір порядку Ком, щільність в межах від 2,65 до 3,0 г / см3, дуже низький водневий показник.

Мета каротажних досліджень: Визначення блоків масивної породи, без тріщин, в разі вапняків також приблизне визначення процентного вмісту глинистого компонента.

Рекомендований комплекс каротажних методів: Гамма-каротаж, комбінований з трьохелектродну бічним каротажем (вимір природної радіоактивності і провідності гірських порід - зонд HLG-453 ), Індукційний каротаж (зонд HI-381 або HI-453 ), Плотностной гамма-гамма-каротаж (зонд HDG-453 з випромінювачем Cs137), кавернометрія (зонд HC-380 або HC-453 ).

РОЗВІДКА гідрогеологічних СТРУКТУР ЗА ДОПОМОГОЮ БУРІННЯ

(Розвідувальні і спостережні свердловини)

пористі колектори

Вода, пов'язана з пористими колекторами (водоносними горизонтами), що складаються з неущільненого гравію і пісків, в більшості випадків четвертинного віку, зазвичай знаходиться в відкладеннях великих річкових долин Вода, пов'язана з пористими колекторами (водоносними горизонтами), що складаються з неущільненого гравію і пісків, в більшості випадків четвертинного віку, зазвичай знаходиться в відкладеннях великих річкових долин. У залягають на більшій глибині басейнах накопичення опадів мезозойського і третинного віку пористими колекторами є товщі конгломератів і пісковиків, тобто відкладень, які зазнали процесу діагенетіческой зміцнення. В обох випадках це гірські породи, що володіють, на відміну від непроникних товщ глин (аргілітів) і алевритів (алевролитов), хорошою пористістю і проникністю. Проникні пористі колектори проявляються низькою радіоактивністю, питомими опорами порядку сотень Ом, в більшості випадків негативної аномалією власного потенціалу в результаті проникнення фільтрату промивної жідності в проникну товщу.

Мета каротажних досліджень: Виділення на профілі свердловини водоносних горизонтів, визначення їх колекторських властивостей (глинястості і пористості), визначення ступеня мінералізації підземної води.

Рекомендований комплекс каротажних методів: Гамма-каротаж, комбінований з трьохелектродну бічним каротажем (вимір природної радіоактивності і провідності гірських порід - зонд HLG-453 ), Індукційний каротаж (ідеальним є зонд з трьома глибинами вимірювання H3I-453 ), Плотностной гамма-гамма-каротаж (зонд HDG-453 з випромінювачем Cs137), нейтронний каротаж (зонд HN-453 з джерелом нейтронів Am-Be), кавернометрія (зонд HC-380 або HC-453 ), Резістівіметрія (зонд HRT-381 ).

тріщинуваті колектори

З причини є вода, пов'язана з тріщинуватими колекторами в вапняках, доломітах, вивержених і метаморфічних гірських породах З причини є вода, пов'язана з тріщинуватими колекторами в вапняках, доломітах, вивержених і метаморфічних гірських породах. Окремі тріщини і тріщинуваті зони відрізняються зниженим питомим опором (підвищеною провідністю), зниженою щільністю, підвищеним значенням водневого показника, наявністю менших і більших каверн. Для цілей литологического розчленування можна використовувати природну радіоактивність і магнітну сприйнятливість. Кислі породи, що утворилися від руйнування первинних вивержених і метаморфічних порід, у порівнянні з основними і ультраосновнимі породами, що утворилися від руйнування первинних порід, відрізняються істотно підвищеними значеннями природної радіоактивності і, навпаки, значно зниженими значеннями магнітної сприйнятливості.

Мета каротажних досліджень: Визначення наявності тріщин і тріщинуватих зон на профілі свердловини, літологічний розчленування профілю свердловини.

Рекомендований комплекс каротажних методів: Гамма-каротаж, комбінований з трьохелектродну бічним каротажем (вимір природної радіоактивності і провідності гірських порід - зонд HLG-453 ), Індукційний каротаж (ідеальним є зонд з трьома глибинами вимірювання H3I-453 ), Плотностной гамма-гамма-каротаж (зонд HDG-453 з випромінювачем Cs137), нейтронний каротаж (зонд HN-453 з джерелом нейтронів Am-Be), каротаж по магнітної сприйнятливості (ідеальним є двоканальний зонд НММ-453 ), Кавернометрія (зонд HC-380 або HC-453 ), Резістівіметрія (зонд HRT-381 ).

Рух води в свердловині і гідравлічні параметри колекторів

В свердловині може існувати як вертикальний рух води (вздовж осі свердловини), так і горизонтальне (орієнтоване перпендикулярно до осі свердловини).

Вертикальний рух: Причиною природного вертикального руху зазвичай є різний п'єзометричний рівень окремих розкритих бурінням водоносних горизонтів Вертикальний рух: Причиною природного вертикального руху зазвичай є різний п'єзометричний рівень окремих розкритих бурінням водоносних горизонтів. Воно генерується рухом води з володіє більш високим пьезометрические рівнем водоносного горизонту в водоносний горизонт, що володіє більш низьким пьезометрические рівнем (протягом може відбуватися як від низу до верху, так і навпаки, згори вниз). Крім цього природного руху води вертикальний рух можна викликати теж втручанням в усталені гідродинамічні умови - шляхом дослідної відкачки або наливу. Параметри (напрямок, швидкість або витрата) природного і штучно викликаного руху води в свердловині є дуже важливими для визначення дебіту окремих водоносних горизонтів, а також для визначення їх гідравлічних параметрів (п'єзометричного рівня, водопропускної здатності і гідравлічної провідності). Це стосується водоносних горизонтів як з пористої, так і тріщинуватої проникністю.

Мета каротажних досліджень: Визначення параметрів руху води в свердловині і оцінка гідравлічних параметрів водоносного горизонту.

Рекомендований комплекс каротажних методів: Високочутливий термокаротаж і резістівіметрія (зонд HRT-381 ),), Фотометрія (зонд HFN-453 ), Вимірювання витрати вертушечним витратоміром (зонд HF-380 ). Спеціальний витратомір з вертушкою дозволяє проводити вимірювання швидкості рухомої води тільки в разі, якщо вона більше 2 мм / с. У разі меншої швидкості руху води необхідно використовувати багатофункціональний зонд HRTFN-500D , Який в даному випадку буде служити високочутливим витратоміром, або, після попередньої обробки води в свердловині хлоридом натрію, серію послідовно зареєстрованих кривих резістівіметра. Після додавання в воду в свердловині застосовуваного в харчовій промисловості барвника Brilliant Blue FCF (E133) можна використовувати теж фотометрію.

Горизонтальне рух: Поперечний, горизонтальне рух води в свердловині спостерігається здебільшого в разі залягають на малій глибині четвертічнх водоноснх горизонтів в річкових відкладеннях з вільною поверхнею підземної води або в разі залягають на більшій глибині водоносних горизонтів з напірним рівнем підземної води. В обох вищенаведених випадках має місце рух води в напрямку гідравлічного напору.

Мета каротажних досліджень: Визначення інтервалу глибини з поперечним рухом води і визначення параметрів води, що рухається (що здається швидкість фільтрації, питома горизонтальний витрата, азимут напрямку течії).

Рекомендований комплекс каротажних методів: Високочутлива термометрія і резістівіметрія (зонд HRT-381 ), Фотометрія (зонд HFN-453 ), Вимірювання витрати за допомогою спеціального вертушечного витратоміра (зонд не входить в пропозицію фірми W & R Instruments), зонд, що дозволяє визначати азимут горизонтально рухається в свердловині води (зонд HDS-600 ).

Методичні примітки: Спеціальний витратомір з вертушкою дозволяє проводити вимірювання швидкості рухомої води тільки в разі, якщо вона більше 2 мм / с. У разі меншої швидкості руху води, що зустрічається найбільш часто, необхідно після попередньої обробки води в свердловині хлоридом натрію використовувати серію послідовно зареєстрованих кривих резістівіметра. Після додавання в воду в свердловині застосовуваного в харчовій промисловості барвника Brilliant Blue FCF (E133) можна використовувати також фотометрію із застосуванням техніки, званої методом развбавленія. Визначення азимута горизонтального руху води можна проводити із застосуванням зонда HDS-600 , Укомплектованого електронним компасом, живильником барвника з пристроєм уприскування і спеціальним фотометрическим детектором, який контролює розподіл барвника Brilliant Blue FCF в вимірювальної щілини через різні інтервали часу з моменту введення барвника в вимірювальну щілину. Остаточна форма кольорової плями в вимірювальної щілини буде деформованою в напрямку течії, що разом з орієнтацією по відношенню до магнітного північ видно на дисплеї комп'ютера.

ЗАСТОСУВАННЯ каротажі В ГАЛУЗІ ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

Забруднення масиву гірських порід і підземної води

При початковій перевірці та визначенні рівня забруднення масиву гірських порід неорганічними забруднюючими речовинами і пізніше, в процесі ліквідації забруднення, близько джерел забруднення проводиться буріння свердловин з метою визначення існуючого в даний момент стану При початковій перевірці та визначенні рівня забруднення масиву гірських порід неорганічними забруднюючими речовинами і пізніше, в процесі ліквідації забруднення, близько джерел забруднення проводиться буріння свердловин з метою визначення існуючого в даний момент стану. Ці свердловини утворюють мережу спостережних обсаджених ПВХ трубами свердловин для контролю результатів робіт з ліквідації забруднення. Джерелами (осередками) забруднення могутбитьхіміческіезаводи, гальваніческіецеха, рудозбагачувальних фабрики, звалища побутових і промислових відходів і навіть деякі спеціальні методи видобутку (напр., Вилуговування або нагнітання кислот в гірський масив, в місці родовища).

Фізико-хімічні властивості забруднюючих речовин: Неорганічні забруднюючі речовини легко розчиняються у воді, диссоциируются з катіонами і аніонами і викликають суттєве підвищення провідності води, в якій містяться. З другий боку, цей факт дозволяє легко визначати їх присутність в гірській породі і в підземній воді.

Мета каротажних досліджень: Визначення провідності масиву гірських порід і підземної води і відповідної їй концентрації розчинених у воді неорганічних речовин. Визначення швидкості течії підземної води в даному місці за допомогою застосування методу розведення з використанням фотометрії і барвника Brillinat Blue FCF.

Рекомендований комплекс каротажних методів: Індукційній каротаж (Найкраще зонд H3I-453 для визначення провідності масиву гірськіх порід), Електродний бічній каротаж (зонд HLG-453 для Перевірки Глибинне перфорованій ПВХ обсадні труби), резістівіметрія и термометрія (зонд HRT-381 для визначення провідності Заповнює свердловина Рідини), фотометрія (зонд HFN-453 для Перевірки прозорості Рідини в свердловіні и в якості початкових, віхідного віміру перед можливий ЗАСТОСУВАННЯ методу розведення з Використання барвники Brilliant Blue FCF; застосування методу розведення з використанням резістівіметріі і мічення NaCl неможливо через високу провідності забрудненої підземної води).

Охорона мінеральних курортних вод

У зоні санітарної охорони курортних вод зазвичай знаходиться кілька спостережних свердловин, в яких через регулярні інтервали часу проводиться контроль якості підземної води (мінеральної води). Дані каротажу можуть служити вхідними, основними даними для бази даних, щоб можна було своєчасне запобігти небезпеці, що загрожувала б курортним водам в разі різкої зміни умов у водоносному горизонті, в якому мінеральна вода міститься.

Мета каротажних досліджень: Регулярний контроль якості мінеральної води in situ на підставі отриманих при вимірюванні значень провідності підземної води і масиву гірських порід.

Рекомендований комплекс каротажних методів: Індукційний каротаж (найкраще зонд H3I-453 для визначення провідності масиву гірських порід), електродний бічній каротаж (зонд HLG-453 для перевірки глибини перфорованих ПВХ обсадних труб), резістівіметрія і термометрія (зонд HRT-381 для визначення провідності заповнює свердловину рідини), фотометрія (зонд HFN-453 для перевірки прозорості рідини в свердловині і в якості початкового, вихідного виміру перед можливим застосуванням методу розведення з використанням барвника Brilliant Blue FCF; застосування методу розведення з використанням резістівіметріі і міченням NaCl неможливо через високу провідності мінеральної води).

Контроль технічного стану свердловини

Для правильної і надійної обробки і інтерпретації результатів каротажних досліджень необхідно розташовувати детальними і надійними даними про технічний стан свердловини (діаметр, відхилення стовбура свердловини від вертикалі і її орієнтація що стосується напряму - азимут) і параметри обладнання свердловини (матеріал, внутрішній діаметр і глибина черевика для обсадних труб, інтервал затрубних цементації). Бурова бригада не завжди має в своєму розпорядженні цими даними, а якщо і має в своєму розпорядженні - то ці дані можуть бути не зовсім надійними. Всі ці дані можна отримати за допомогою відповідного комплексу каротажних даних.
Матеріал обсадних труб, цементного кільця в затрубному просторі і його фізичні свойства.Наіболее часто застосовуються сталеві обсадні труби (висока електрична провідність, висока магнітна сприйнятливість, швидкість поширення по ним акустичного сигналу - 5 км / с).
Однак в даний час все частіше застосовуються ПВХ або ПЕ обсадні труби, особливо в разі контрольних або наглядових свердловин на місцях різних екологічних аварій або витоку шкідливих речовин. З точки зору електричних властивостей полівінілхлорид і поліетилен поводяться як ізолятор, вони не здатні впливати на магнітне поле, а швидкість поширення по ним акустичних хвиль становить 2 500 м / с.
Щільність затрубного цементного кільця складає приблизно 2 г / см3, а його магнітна сприйнятливість зазвичай вище магнітної сприйнятливості загальнопоширених типів гірських порід. У разі відсутності цементного каменю затрубний простір заповнений водою, яка має щільністю 1 г / см3 і нульовий магнітною сприйнятливістю.

Мета каротажних досліджень: Визначення конкретного технічного стану свердловини і її обладнання.

Рекомендований комплекс каротажних методів: Каротаж по магнітної сприйнятливості і індікціонний каротаж (зонд HMI-453 для надійного визначення черевика для металевих обсадних труб і обриву металевої колони обсадних труб), електродний бічній каротаж (зонд HLG-453 для контролю герметичності ПВХ або ПЕ обсадних труб і для визначення інтервалів глибин, обсаджених перфорованими трубами), кавернометрія і Інклінометрія (зонд HC-453a ), Який в процесі спуску дозволяє проводити безперервний вимір відхилення стовбура свердловини від вертикалі і азимута відхилення, а в процесі підйому - діаметра свердловини), плотностной гамма-гамма-каротаж (зонд HDG-453 ) І каротаж по магнітної сприйнятливості (зонд HMI-453 ) Для надійного визначення якості затрубних цементації (ізоляції простору між стінкою свердловини і зовнішньою стінкою ПВХ обсадних труб).