Изучение углеразведочных скважин геофизическими методами (на примере месторождения Шубарколь)

Каверномер  фонарного типа (рис. 18.4) не нуждается  в замковом устройстве, конструкция  его рычагов, на виде сбоку напоминающих китайский фонарик, обеспечивает ему  хорошее прохождение как вверх, так и вниз по скважине. На этом же рисунке изображена электрическая схема измерений с каверномером.

 

7. Схема измерении со скважинным каверномером и пример записи результатов градуировки каверномера

 

Перед спуском  прибора в скважину выполняют  градуировку прибора. Для этого  на концы рычагов одевают кольца известного диаметра, и соответствующие им показания регистрирующего прибора записывают на диаграммной ленте в виде своеобразных ступенек. Масштаб записи регулируют посредством изменения питающего тока. Современные каверномеры имеют абсолютную погрешность порядка ±0,5 см, микрокаверномеры-до ±0,1 см.

 

3. Комплексная интерпретация диаграмм ГИС.

3.1 Изучение  разреза скважины по поисково-разведочному  масштабу

3.1.1 Литологическое  расчленение разреза скважины

 

Литологическое  расчленение разреза проводилось по диаграммам ГИС по скважине №80 поискового масштаба 1:200. В разрезе скважины присутствуют такие вмещающие породы как алевролиты, аргиллиты и песчаник. Результаты исследования данной скважины по литологическому расчленению приведены в таблице 1.

 

Таблица 3. Литологические расчленения разреза скважин

Название породы	Интервал залегания  пласта от-до, м	h, м	dc мм.	ρк гз, Ом·м	ГК, мкр/ч
Песчаник	9,00-10,40 18-23,10 31,00-42,20 42,40-46,60 46,90-49,40 49,80-50,80 71,60-72,90 74,90-81,20	1,4 5,1 11,2 4,2 2,5 1 1,3 6,3	360 325 200-250 130-190 130-160 112-137,7 120 108	3,75 3,75 3,8 4,2 8 9 15 15,5	8-10 12 12 12 11 12 10 12
Алевролит (мелкозернистый)	7,0-9,0 10,4-11,2 13,40-18,0 24,20-29,90 137,30-139,10 140,0-143,60	2 0,8 4,6 5,7 1,8 3,6	330-350 300-312 260-280 145,5-205 100 110	3,75 3,75 3,75 3,8 8,5 -	10 11 11 14 2 1
Алевролит (крупнозернистый)	51,40-69,20 81,20-87,60 88,40-99,20	17,8 6,4 10,8	135 115 100-115	8,5 10 15	16 16 18
Аргиллит	11,20-13,40 23,10-24,20 30,30-31,00	2,2 1,1 0,7	286 205 153-180	3,5 3,5 5	12 12-26 12-16

 

3.1.2 Выделение  пластов угля.

Выделение пластов  угля проводилось по геофизическому исследованию скважины №80 поисково-разведочного масштаба 1:200.

По видимым  в таблице данным можно хорошо выделить угольные пласты по сопротивлению, естественной радиоактивности и т.к.

 

Таблица 3.1  Выделение пластов угля и их параметры.

Название породы	Интервал залегания  пласта от-до, м	h, м	ρк гз, Ом·м	ГК, мкр/ч	ГГК-П, имп/мин	ГГК-С, имп/мин	ДС, мм
уголь	102,30-121,55 122,85-131,15 131,35-134,70	19,25 8,3 3,45	17,5-550 30-600 30-225	2 1,5 2	36600 34400 29600	10500 7500 8200	100 100 110

 

3.2 Изучение  строения пластов угля.

 

Изучение строения пластов угля проводят по диаграммам детализационного масштаба 1:50. Детализационое исследование скважины проведено по Верхнему горизонту. Были использованы такие методы как КС, кавернограмма, гамма-каротаж и селективный гамма-гамма каротаж.  В таблице 3.2 приведено строение угольных пластов и их параметры.

 

Таблица 3.2  Строение угольных пластов

Интервал угольного  пласта, м	Интервал залег. пачки	Наимено-вание	dc, мм	ρk гз, Ом·м	i/i0	ГК мкр/ч	ГГК-С имп/мин
102,30-121,55	102,30-104,40 104,40-106,60 106,60-109,00 109,00-112,30 112,30-115,90 115,90-121,55	У У У У УА УА	100	175 220 210 175 150 140	1,4-12,3 1,9 2,5 2,4-10,4 3,1 3,3	0,7 0,8 0,7 0,9 1,5 1,4	10500 12000 12000 10600 6000 10500
122,85-134,70	122,85-123,25 123,35-127,00 127,00-129,90 129,90-134,70	УА У У УА	100	70 210 245 140	1,9 2,1 3,8 1,3-11	2,5 1,3 1,2 4,5	5000 11000 11100 6000

 

Верхний горизонт скважины №80 состоит из 2 угольных горизонтов. Первый горизонт в интервале от 102,30-121,55 м является многослойным. Состоит из 6 пачек. В основном сложен углем и углистым аргиллитом. Среднее значение диаметра скважины 130мм. Максимальное значение сопротивление для угля 220 Ом∙м, минимальное 140 Ом∙м. Максимальное значение интенсивность естественного гамма-излучения составляет  1,5 мкр/ч, а минимальное 0,7 мкр/ч.

Второй пласт  находится в интервале 122,85-134,70 м. Также многослойный и сложен углем и углистым аргиллитом. Максимальное значение сопротивления для угля равна 245 Ом∙м, а минимальное 70 Ом∙м.

По ГК минимальное  значение 1,2 мкр/ч, максимальное 4,5  мкр/ч.

 

3.3 Определение  зольности углей.

 

Определение зольности  угольных пластов электрическими методами. Из электрических методов наиболее эффективно может быть использован метод бокового каротажа. Целесообразно регистрировать  две диаграммы этого метода: сопротивления ρ_к и проводимости σ_к.  При этом на диаграмме ρ_к наиболее отчетливо выделяются пачки пластов и прослои, обладающие высоким сопротивлением, а на диаграмме σ_к  проводящие пачки и прослои в пластах высокого сопротивления, на пластах антрацитов роли указанных диаграмм взаимно меняются. Это объясняется тем, что конфигурация кривых зависимости удельного сопротивления и удельной проводимости от зольности угля и углистых пород на пластах каменного угля является зеркальным изображением аналогичных кривых на пластах антрацитов.

        Диаграммы тока I_ф, зарегистрированные на тонких пластах (h<L), аналогичны кривым проводимости, так как в этом случае кривая потенциала U_ф на пласте будет представлена практически прямой линией, параллельной оси глубин. Поэтому диаграммы тока I_ф, полученные на тонких пластах (A<L) могут с такой же эффективностью использоваться для изучения углей и определения их зольности, как и диаграммы проводимости σ_к, хотя они регистрируются в различных единицах: первые в безразмерных относительных единицах i/i0, а вторые в единицах сименс.  

                            1 - уголь стадии VI (Д2); 2 – аргиллит;

                        3 – алевролит; 4 – углистый аргиллит

      Рисунок 3.1 . Определение плотности  δ_н и зольности А^с углей.

      

        Определение зольности угольных  пластов радиоактивными методами. Метод плотностного рассеянного гамма-излучения (ГГМ-П) с прижимным экранированным радиометром позволяет расчленять разрез скважин по плотности слагающих его пород и углей и определять зольность угольных пластов, так как она связана с его плотностью. Зависимость объемной плотности угля от его зольности будет различной для углей разных степеней метаморфизма (рисунок 3.3). Поэтому для определения зольности угля по диаграммам J_γγ^п нужно иметь кривые зависимости плотности угля от его зольности для углей разных стадий метаморфизма и конкретных месторождений. Последние необходимы для учета возможного изменения минерального состава золы.

         Плотность золы, приравненная к  плотности  околоугольной   глины и околоугольных аргиллитов, минимальна. Изменение минерального  состава золы (увеличение содержания пирита, включение конкреций и т. п.) обычно сопровождается увеличением ее плотности. Плотность угольных пластов простого и однородного строения (пласт состоит из одной пачки), как и плотность других пород, определяют с помощью специальной палетки по диаграммам J_γγ^п, зарегистрированным с прижимным экранированным радиометром в единицах плотности по методике, разработанной во ВНИИГеофизике. Затем с помощью палетки, устанавливающей зависимость плотности угля данной стадии метаморфизма от его зольности, определяют зольность (рисунок 3.2).

                      

Рисунок 3.2 –  Зависимость δ_н углей    Рисунок 3.3 – Зависимость J_gg^У/J_gg^Э от А^с и углистых пород от степени метаморфизма.

       Чтобы упростить определение зольности, на палетку зависимости J_ggп=f(d)  наносят неравномерную шкалу зольности. Другая палетка, близкая к линейной, с равномерной шкалой зольности,  приведена на рисунке 3.3 .

       Угольные пласты сложного строения  первоначально расчленяют на пачки различной зольности (рисунок 3.4).

         Метод рассеянного гамма-излучения  (ГГК-С) служит для определения  зольности угольных пластов. Используются  экспериментально полученные графики  зависимости логарифма относительной  интенсивности гамма-излучения от зольности угля

                                                             ,

где J_{gg с.пл} - интенсивность селективного рассеянного гамма-

                                излучения угольном  пласте;

                   J_{gg с.вм} - то же, во вмещающих породах.

 

               1 – уголь; 2 – углистый аргиллит; 3 – аргиллит; 4 – алевролит.

           Рисунок 3.4 . Геофизические диаграммы,  зарегистрированные против

                                  угольного  пласта сложного строения.

 

         Для построения графика берут угольные пласты одной стадии, простого строения и мощностью, превышающей в 1,5 раза размер зонда (h ³ l,5L), зольность которых определена с высокой точностью по керну или по пробе из горной выработки. Экспериментально установлено, что вид графика указанной зависимости близок к  линейному. Из этой зависимости находят формулу для определения зольности угля

         На точность определения зольности угольных пластов оказывают влияние каверны. Для исключения этих погрешностей селективный гамма-метод   необходимо  комплексировать с кавернометрией и другими геофизическими методами. В оптимальных условиях наиболее высокая точность разграничения угольного пласта на пачки и определения их зольности достигается при малом размере зонда (L=0,05 м) и источнике гамма-излучения - изотопе америция (241Am).

        При высокой точности измерении  интенсивности селективного рассеянного  гамма-излучения и учета факторов, влияющих на определение зольности,  погрешность ее определения составляет  ±3% и ниже от абсолютного значения.

         Метод естественного гамма-излучения также может быть использован для определения зольности угля. Известно, что в угленосном разрезе углистое вещество обладает минимальной естественной радиоактивностью, а глинистые породы (глина, аргиллит, глинистый сланец) - наибольшей. Так как минеральные примеси в углях чаще всего представлены глинистыми частицами, то повышение их содержания вызывает возрастание естественной радиоактивности углей. На диаграммах J_g угольные пласты сложного строения в большинстве случаев фиксируются низкими значениями J_g, отображающими разнозольные пачки угля и углистых пород.

        Для определения зольности углей  целесообразно использовать относительную  естественную радиоактивность А_Jg, представляющую собой отношение средних значений J^у_g в угольном пласте (или в отдельных его пачках) к средним значениям J^a_g во вмещающих породах (аргиллите), непосредственно залегающих в его кровле

 

Заключение 

Список литературы