Особенности физических свойств руд, решаемые задачи и методика работ
Выбор рационального комплекса методов ГИС на рудных месторождениях зависит от физических свойств руды и вмещающих пород. При выборе комплекса учитывают УЭС, электрохимическую активность, поляризуемость, магнитную восприимчивость, естественную радиоактивность, плотность, эффективный атомный номер, нейтронные свойства. Как правило, любая руда хотя бы по одному из этих свойств, а чаще всего по нескольким из них, отличается от вмещающих пород. Почти все руды имеют характерные особенности ядерно-физических свойств, позволяющие не только выделять рудные интервалы, но и определять в них процентное содержание металла.
Задачи, решаемые ГИС на рудных месторождениях, следующие.
1. Цитологическое расчленение разрезов скважин.
2. Выделение рудных интервалов, определение их мощности и строения.
3. Определение процентного содержания металла в рудах.
4. Изучение строения рудных тел в пространстве между скважинами.
5. Изучение технического состояния скважин.
Таким образом, специфическими задачами в этом перечне являются определение процентного содержания металла в рудах и изучение строения рудных тел в межскважинном пространстве. Последняя задача возникает потому, что рудные залежи, как правило, имеют очень сложную морфологию и поэтому проводить корреляцию разрезов скважин так, как это делается на нефтяных или угольных месторождениях, на рудных месторождениях невозможно.
Геофизические исследования в рудных скважинах проводят, как правило, в 3 этапа.
I этап основных исследований охватывает всю скважину и направлен
на решение задач литологического расчленения разрезов скважин,
выделение рудных интервалов и изучение технического состояния
скважин. Масштаб глубин каротажных диаграмм - 1:200.
На этом этапе используют обычно комплекс методов, общий для большинства рудных месторождений и включающий такие методы, как КС, ПС, ГК, ПГГК, кавернометрию и инклинометрию.
II этап детальных исследований решает задачу уточнения мощности истроения рудных интервалов и определения процентного содержания металла в руде. Масштаб диаграмм здесь более крупный - 1:50 или 1:20, и исследования проводят только в пределах рудных интервалов.
На этом этапе основным является тот специфический метод, который обеспечивает определение количественных характеристик руды, в первую очередь, процентного содержания в ней металла.
Так, например, для элементов, обладающих повышенным сечением активации (Си, А1, Мп и др.) - это нейтронно-активационный каротаж; для руд тяжелых металлов с большим атомным номером (Си, РЪ, Hg, Sr и др.) - рентген-радиометрический каротаж; для элементов с высоким сечением поглощения тепловых нейтронов (В, Hg, Мп) - нейтронный каротаж по тепловым нейтронам; для радиоактивных металлов (U, Th, К) - гамма-каротаж; для Be - фотонейтронный каротаж; для магнитных руд железа -каротаж магнитной восприимчивости и т.д.
Для уточнения границ и строения рудных интервалов в комплекс на этом этапе часто включают методы МСК и МЭП.
III этап решает задачу изучения строения рудных тел в межскважинном пространстве. К выполнению этого этапа приступают тогда, когда уже пробурены все необходимые для этого скважины. На этом этапе выполняют исследования методами скважинной геофизики: при повышенной электропроводности руд - методами заряженного тела, радиоволнового просвечивания, дипольного электромагнитного профилирования скважин и пр.; при повышенной намагниченности -скважинной магниторазведкой.
Применение ГИС на месторождениях различных руд
Рассмотрим конкретные примеры комплексного применения ГИС при изучении различных рудных полезных ископаемых.
Железные руды. Fe входит в состав большого количества минералов. Из них рудными являются: магнетит, титаномагнетит, гематит, гетит, гидрогетит, сидерит и некоторые др. Руды Fe содержат скопления рудных минералов с примесью нерудных. Промышленные руды должны иметь содержание Fe не менее 20% и мощность рудных тел - не менее
1-2 м.
Выделяют несколько типов железных руд по минеральному составу,
структуре или условиям образования.
Для большинства типов железных руд характерны повышенные магнитные свойства, большая плотность (3-5 г/см3) и хорошая электропроводность, а также повышенный эффективный атомный номер, т.к. для Fe z=26.
Указанные особенности определяют выбор комплекса ГИС: на I этапе - КС, ПС, ГК, ПГГК, на II этапе - КМВ и ПГГК или СГГК, на III этапе -ТСМ, РВП, МЭК. На рис. 25.1 представлен комплекс каротажных диаграмм в рудной скважине одного из Уральских магнетитовых месторождений контактово-метасоматического типа.
Рис. 25.1. Комплекс каротажных диаграмм разведочной скважины одного из Уральских магнетитовых месторождений контактово-метасоматического типа
Рудный интервал 383-411 м выделяется низким кажущимся сопротивлением, повышенной до (4,5 г/см3) плотностью и очень отчетливой аномалией магнитной восприимчивости.
На рис. 25.2 приведены данные скважинной трехкомпонентной магниторазведки на Кизирском месторождении (Рудный Алтай).
Рис. 25.2. Уточнения геологического строения магнетитового месторождения по данным трехкомпонентной скважинной магниторазведки (по А.Г. Тархову и др., 1973)
Скважиной 61 была вскрыта зона сплошных магнетитовых руд в интервале 443-465 м. Согласно геологическим представлениям, рудная залежь должна была располагаться в вулканических туфах вдоль их контакта с гранодиоритами. Однако скважина 76, пробуренная для проверки этих предположений, руду не вскрыла. При проведении магнитных измерений в скважине 76 (скважина 61 к этому времени завалилась) был получен характерный сходящийся веер векторов Та, направленный к западу от скважины 76.
Этот веер Та позволил установить, что верхняя кромка рудного тела находится на глубине около 200 м недалеко от скважины 61, и руда вытягивается вдоль контакта туфов с альбитофирами, как показано на рис. 25.2.
Марганец. Окисные и карбонатные руды Мп образуют пластовые залежи массивной или вкрапленной текстуры. Вмещающие породы -песчано-глинистого состава.
Руды марганца в осадочных месторождениях очень мало отличаются от вмещающих пород по основным физическим свойствам. Иногда руды более магнитны, однако их магнитные характеристики очень не выдержаны. При метаморфизме руд повышается их магнитность и электропроводность. Плотность руд также несколько выше, чем вмещающих пород.
Основная особенность физических свойств Мп - это повышенное сечение захвата тепловых нейтронов (13,2 барна). По этой причине на диаграммах ННК-Т рудные интервалы выделяются понижениями 1т как при большой, так и при малой длине зонда. Обычно применяют зонды длиной 0,15-0,35 м.
Определение процентного содержания возможно также по методу нейтронной активации по изотопу 
/2
образующемуся из стабильного изотопа Мп55 по реакции (n, γ).
На рис. 25.3, а представлены диаграммы КМВ, ГГК-П и ННК по тепловым нейтронам, на которых уверенно выделяется интервал сплошных марганцевых руд на глубине от 47,6 до 54,7 м.
На рис. 25.3, б приведена диаграмма точечного нейтронно-активационного каротажа в сопоставлении с результатами химического опробования керна (по Музюкину Л.В. и др., 1967). Погрешность НАК на Мп - порядка 15-20% отн. Недостаток метода - низкая производительность. По этой причине НАК целесообразно использовать для опробования пластов, уже выделенных по ННК-Т.
Хром. Характерная особенность хромитов - их тесная связь с ультраосновными породами, серпентинитами, дунитами и перидотитами, среди которых и залегают рудные тела, имеющие форму жил и линз.
По магнитным, электрическим и упругим свойствам хромиты слабо отличаются от вмещающих пород: УЭС хромитов выше, а магнитная восприимчивость ниже, чем у вмещающих пород. Зато они очень хорошо выделяются по плотности. Для хромитовых руд характерна плотность 4,0-4,8 г/см3, для ультраосновных пород - 3,1-3,2 г/см3.
У хромитов повышенный эффективный атомный номер Zэф=\9, у перидотитов и дунитов Zэф=12,5.И еще Сг обладает повышенным сечением захвата тепловых нейтронов с испусканием жесткого 
-излучения.
Риc. 25.3. Выделение марганцевых руд в разрезе скважины по данным комплекса методов ГИС (а) и сопоставление результатов нейтронно-активационного каротажа на марганец с данными опробования керна (б) (по Л.В. Музюкину и И.М. Сенько-Булатному, 1967)
Таким образом, для выделения хромитовых интервалов в разрезах скважин и оценки содержаний имеются благоприятные предпосылки к применению НГК-С, ПГПС и СГГК.
Этот вывод подтверждается результатами каротажа, приведенными нарис. 25.4.
Как показывают исследования (Карониколо В.Ф. и др., 1968), по НГК-С возможна количественная оценка хромитовых руд при содержаниях О203 До 20%, при более высоких содержаниях наблюдается концентрационное вырождение.
 | |||
 | |||
 | |||
Рис. 25.4. Пример выделения хромитовых руд в скважинах по данным комплекса методов ГИС (по В.Ф. Карониколо и др., 1968)
Медь. Основными для России типами медных месторождений являются месторождения медноколчеданных руд и медистых песчаников.
Наиболее благоприятный для применения геофизических методов объект - это медноколчеданные месторождения. Среди минералов меди главное промышленное значение имеют сульфиды, как правило, обладающие высокой электропроводностью и повышенной плотностью, у них также повышено значение гэф. Обычно медноколчеданные руды комплексные и кроме Си содержат еще Zn, Pb, Fe, Аи и др. металлы.
На основном этапе ГИС на медноколчеданных месторождениях применяют методы КС, ПС, ГК, ПГГК, на детальном этапе - МСК и МЭП для уточнения границ рудных интервалов и метод наведенной активности для определения процентного содержания Си.
Исторически первым в 60-х годах XX века был разработан метод определения содержаний по долгоживущему изотопу 
, образующемуся из стабильного изотопа Сu63, содержание которого в природной меди около 69%. Автором этого метода является профессор УГГГА Г.С. Возжеников.
Наблюдения выполняют поточечно. Облучение нейтронами продолжают от 8 до 12 часов, затем на место источника нейтронов помещают детектор у-квантов и измеряют наведенную активность также в течение нескольких часов, чтобы избавиться от мешающего влияния других, более короткоживущих изотопов Na2*, Мп5в, Л/28.Результаты наблюдений приводят к бесконечному времени облучения и к единичной мощности источника, после чего делят полученный результат на пересчетный коэффициент, найденный опытным путем и выражающий наведенную активность, приходящуюся на 1% Си. Порог чувствительности этого метода 0,3-0,5%.
Позднее появление спектрометрической у-каротажной аппаратуры позволило отказаться от этого метода и перейти к определению меди по короткоживущему изотопу 
.
В этом методе от влияния мешающего излучения других изотопов избавляются с помощью энергетической селекции. Порог чувствительности - около 1%.
На рис. 25.5 представлены результаты комплекса методов каротажа на Гумешевском медноскарновом месторождении (Средний Урал). Рудные интервалы 50,8-54,8 и 98,7-100,8 уверенно выделяются по хорошей электропроводности (диаграммы КС и МСК) и повышенной плотности (ПГГК).
На месторождениях медных руд для изучения строения рудных тел в межскважинном пространстве и поисков невскрытых (слепых) рудных тел успешно применяются все методы скважинной электроразведки - от метода заряда до метода радиоволнового просвечивания (РВП) и дипольного электромагнитного профилирования скважин (ДЭМПС).
На рис. 25.6 приведены результаты работ по методу электрической корреляции (МЭК) на одном из медноколчеданных месторождений Среднего Урала. Рудными телами являются кварцевые жилы, обогащенные сульфидными минералами (пиритом, халькопиритом, магнетитом, молибденитом и др.). Рудные жилы локализуются в рассланцованных породах среди плагиогранитов, диоритов и порфиритов. Сопротивление рассланцованных зон - около 200 Ом-м, вмещающих пород - свыше 2000 Ом-м.
По результатам бурения и геологического изучения керна предполагалось, что рудные подсечения в скважине С-58 и на глубине около 190 м в скважине С-190 объединяются в одно рудное тело, которое, сохраняя постоянный угол падения, уходит ниже забоя скважины С-219, остановленной в то время на глубине 277,6 м. Подсечение на глубине 263 м в скважине С-190 объединялось с подсечением в скважине С-190 на глубине 163 м в другое, параллельное первому, тело.
Однако корреляционные кривые, снятые при зарядах ЗП-1 в скважине С-219 и ЗП-2 в скважине С-190, убедительно показывают, что рудные подсечения в скважине С-58 и скважине С-190 на глубине 190 м соединяются с рудным подсечением в скважине С-219. Верхнее же подсечение в скважине С-190 является локальным и не имеет связи ни с одним подсечением в других скважинах.'
Рис. 25.5. Пример выделения медных руд по комплексу каротажных диаграмм на Гумешевском месторождении (по В.Т. Перелыгину)
Рис. 25.6. Результаты метода электрической корреляции по одному из медноколчеданных месторождений Среднего Урала (по А.К. Козырину)
Свинец и цинк. Свинцово-цинковые месторождения относят к полиметаллическим, т.к. в их рудах, кроме РЪ и Zn, бывают промышленные содержания Си, Ag, Аи и др. металлов. Основные минералы полиметаллических руд - галенит и сфалерит, кроме них в рудах много других сульфидов, в первую очередь, халькопирита и пирита. Как правило, полиметаллические руды отличаются низким сопротивлением (за исключением богатых сфалеритовых руд), повышенной плотностью и высоким гэф (т.к. для РЪ z=82, а для Zn z=30).
Комплекс ГИС такой же, как на медноколчеданных месторождениях. Основное отличие заключается в применении метода РРК для определения процентных содержаний РЪ и Zn.
Определение РЪ производят в геометрии прямой видимости с источниками 5е75или Со51, у-спектрометр настраивают на энергию Ка - линии характеристического спектра (в диапазоне 70-90 кэВ). Чувствительность определений - 0,2-0,3%, относительная погрешность -около 20%.
Определение Zn выполняют с источником Cd с измерением Ка излучения Zn в диапазоне 6,3-8,8 кэВ. Порог чувствительности - 0,1-0,2%. При этом возможно одновременное определение содержания РЪ по La излучению в диапазоне 20-24 кэВ.
На рис. 25.7 приведены результаты рентген-радиометрического каротажа по определению процентного содержания РЪ на одном из полиметаллических месторождений.
Рис. 25.7. Результаты рентген-радиометрического каротажа на свинец по одному из полиметаллических месторождений (по Ю.П. Яишсвскому и др., 1976)
Измерения проводились с источником 
при длине зонда 1=30 см. Сопоставление кривой спектральных отношений 
с содержаниями РЬ, определенными по керну, показывает, что между значениями 
и содержанием РЬ существует линейная зависимость.
На полиметаллических месторождениях так же, как и на медноколчеданных, широко применяются методы скважинной геофизики, многочисленные примеры которых приведены в специальной литературе.
Алюминий. Основным сырьем для получения А1 являются бокситы. В состав бокситов входит глинозем А12О3 (50-65%); от 2 до 20% окислов железа, от 2 до 10% окислов кремния SiO2 и от 10 до 30% конституционной воды. Бокситы образуют линзо- или пластообразные залежи в толще осадочных пород или коре выветривания магматических пород. По генезису выделяют платформенные и геосинклинальные залежи бокситов.
По своим физическим свойствам бокситы близки к глинам: у них низкое УЭС, повышенная естественная радиоактивность и несколько повышенная магнитная восприимчивость. На рис. 25.8 приведен комплекс каротажных диаграмм, хорошо выделяющих бокситы среди карбонатных пород.
Рис. 25.8. Выделение бокситов в разрезе скважины по данным комплекса ГИС
Основным методом выделения и изучения бокситов в разрезах скважин является нейтронно-активационный каротаж по изотопу А1 . Причем, поскольку этот изотоп имеет короткий период полураспада 
= 2,3 мин., НАК возможен в непрерывном варианте.
Чтобы избежать активации Si, который также содержится в бокситах и активируется быстрыми, с энергией 
нейтронами, в качестве источника используют Cf2S2, дающий нейтроны низких энергий (основное количество нейтронов, испускаемых Cf2il, лежит в диапазоне от 0 до 4 МэВ с максимумом в районе 0,6 МэВ) и имеющий 
=2,55 года. Длина зонда 1=2 м, скорость каротажа - 25 м/час.
Поскольку источник нейтронов располагается в нижней части зонда, то при спуске снаряда измеряют сумму наведенного и естественного у-излучения (НАК+ГК), а при подъеме - только естественное у-излучение (ГК). Разность показаний при спуске и подъеме дает чистый наведенный эффект, который пропорционален содержанию А1 в руде. Пример применения НАК на А1 представлен на рис. 25.9. Наведенный эффект пропорционален содержанию глинозема.
Рис. 25.9. Результаты нейтронно-активационного каротажа на алюминий
Для оценки такого технологического параметра руды как кремниевый модуль 
НАК выполняют дважды - с источником 
для определения содержания А12О3, и с Ро-Ве источником для определения суммарного содержания 
.
Кремниевый модуль может быть определен также с помощью СГГК,. результаты которого зависят от общего содержания Fe в руде, а оно однозначно коррелируется с суммарным содержанием А!2О3 и SiO2.
Кроме НАК, в комплекс ГИС входят ГК (для учета естественной радиоактивности), ННК-НТ (для определения влажности) и ПГГК (для определения плотности руд).
Бериллий. К промышленным типам месторождений Be относят жилы, линзы и тела сложной формы гранитных пегматитов и бериллоносных магнетит-флюоритовых скарнов.
Эти тела характеризуются повышенным УЭС и минимальными значениями к. Но основной особенностью Be, как уже отмечалось в лекции 14, является способность к ядерному фотоэффекту при сравнительно невысокой 
энергии у-квантов.
По этой причине основным методом для выделения бериллоносных интервалов в скважинах и определения процентного содержания Be является метод ГНК, на диаграммах которого эти интервалы выделяются четкими повышениями 
(см. рис. 14.6).
Калий. Основным источником К являются месторождения калийных солей, которые приурочены к толщам гидрохимических отложений (каменная соль, гипс, ангидрит). Эти толщи включают также и песчано-глинистые и карбонатные породы. Минералы, содержащие калий: сильвинит (КС!), карналлит 
и полигаллит 
Основная особенность физических свойств калийных солей - их повышенная радиоактивность, связанная с содержанием в природном К естественного радионуклида К40.
Калийные соли характеризуются очень высоким, как у всех гидрохимических осадков, УЭС и пониженной плотностью.
Основной метод выделения калийных солей в скважинах - ГК, по нему же определяют и процентное содержание К. Включение в комплекс ГИС методов НТК (или ННК) и ПГГК позволяет определить минеральный состав калийных солей. Карналлит и кизерит содержат много кристаллизационной воды и поэтому на диаграммах НТК выделяются пониженными по сравнению с сильвинитом показаниями. ПГГК выделяет пониженными показаниями наиболее плотную соль - сильвинит.
На рис. 25.10 приведен фрагмент из геологического разреза скважины 419 Старобинского месторождения калийных солей (Белоруссия).
Рис. 25.10. Расчленение толщи гидрохимических отложений по данным комплекса ГИС (по И.А. Зыкову и Л.И. Родионову, 1977)
Кроме калийных солей, толща гидрохимических отложений содержит карбонатно-глинистые породы пониженного сопротивления и каменную соль - галит. На приведенном фрагменте калийные соли представлены сильвинитом, который характеризуется повышенной (до 27 мкР/ч) естественной радиоактивностью и повышенными показаниями на диаграмме ННК-Т с большим зондом. Карбонатно-глинистым отложениям соответствуют максимумы силы тока на диаграммах БТК и пониженные показания ННК-Т. Каменной соли соответствуют пониженные значения на кривых БТК и ННК-Т.
Методика определения процентного содержания К описана в лекции 12.
Бор. Боратовые руды залегают среди глин и песчаников, в турфогенных образованиях, а также среди ископаемых солей.
Основную роль при разведке месторождений В играют нейтронные методы, поскольку В обладает аномально высоким (755 барн) сечением захвата тепловых нейтронов. На диаграммах нейтронных методов интервалы руд В выделяются резкими понижениями показаний. Для исследования скважин на В применяют метод НТК с зондом длиной 40-50 см и ННК-Т с зондом 15-20 см. При невысоких (до 5%) содержаниях по данным этих методов можно провести количественные определения содержания В в руде.
На рис. 25.11 приведены результаты нейтронных методов каротажа в сопоставлении с данными спектрального анализа керна по одной из скважин Жолдыбайского рудопроявления в Казахстане. Содержащим В интервалам соответствуют пониженные значения и на диаграмме ННК-Т с малым зондом, и на диаграмме НТК с большим зондом.
Рис. 25.11. Выделение содержащих В интервалов по данным нейтронных методов каротажа (по В.А. Щербакову и П.Д. Рябинову, 1984)
Контрольные вопросы
1. Какие особенности физических свойств характерны для большей части рудных полезных ископаемых?
2. Какие задачи решаются ГИС при разведке рудных месторождений?
3. С помощью каких методов возможно определение процентного содержания Fe в рудных подсечениях скважин?
4. По данным каких методов можно оценить содержание Мп вскважинах?
5. По каким методам можно оценить содержание О в скважинах?
6. По каким методам можно оценить содержание Си в скважинах?
7. По данным каких методов можно оценить содержание РЬ и Zn в условиях скважин?
8. По каким методам ГИС определяют содержание All
9. Каким методом ГИС можно определить содержание Be в рудах?
10. Какой метод ГИС применяют для определения содержания К в руде?
11. Какой метод ГИС может быть использован для определения содержания В в руде?
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная
Добрынин В.М., Венделыптейн Б.Ю., Резванов В.А. и др. Промысловая
геофизика: Учебник для вузов / Под ред. В.М. Добрынина. - М.: Недра. - 342 с.
Дьяконов Д.И., Леонтьев Е.И., Кузнецов Г.С. Общий курс геофизических
исследований скважин: Учебник для вузов. Изд. 2. - М.: Недра, 1984. - 432 с.
Горбачев Ю.И. Геофизические исследования скважин: Учебник для вузов /
Под ред. Е.В. Каруса. - М.: Недра, 1990. - 398 с.
Дополнительная
Арцыбашев В.А. Ядерногеофизическая разведка: Учебное пособие для вузов.
- М.: Атомиздат, 1972.-400 с.
Возжеников Г.С, Белышев Ю.В. Радиометрия и ядерная геофизика: Учебное
пособие. - Екатеринбург: Изд. УГГГА, 2000. - 406 с.
Геофизические исследования нефтяных и газовых скважин / Л.И. Померанц,
М.Т. Бондаренко, Ю.А. Гулин и др. - Учебник для техникумов. - М.: Недра, 1981. -
316 с.
Гречухин В.В. Изучение угленосных формаций геофизическими методами. -
М: Недра, 1980.-360 с.
Дахнов В.М. Интерпретация результатов геофизических исследований
разрезов скважин: Учебник для вузов. - 2 изд. - М: Недра, 1982. - 448 с.
Дебранд Р. Теория и интерпретация результатов геофизических методов
исследования скважин. Перевод с фр. - М.: Недра, 1972. - 288 с.
Заворотько Ю.М. Геофизические методы исследования скважин: Учебник для
техникумов. - М.: Недра, 1983. - 211 с.
Итенберг С.С., Дахкильгов Т.Д. Геофизические исследования в скважинах. -
М.: Недра, 1982.-351 с.
Итенберг С.С. Интерпретация результатов геофизических исследований
скважин: Учебное пособие для вузов, изд. 2. - М.: Недра, 1987. - 315 с.
Козырин А.К. Электрическая корреляция разрезов скважин. - М: Недра,
1985.-136 с.
Комаров С.Г. Геофизические методы исследования скважин: Учебник для
техникумов. -М.: Недра, 1973.-348 с.
Коннолли Э.Т. Справочник по каротажу эксплуатационных скважин. Перевод
с англ. - М.: Недра, 1969. - 104 с.
Кривко Н.Н., Шароварин В.Д., Широков В.Н. Промысловая геофизическая
аппаратура и оборудование: Учебное пособие для вузов. - М: Недра, 1981. - 280 с.
Ларионов В.В., Резванов Р.А. Ядерная геофизика и радиометрическая
разведка: Учебник для вузов. Изд. 3. - М.: Недра, 1988. - 325 с.
Латышова М.Г., Вендельштейн Б.Ю., Тузов В.П. Обработка и интерпретация
материалов геофизических исследований скважин. - Изд. 2. - М.: Недра, 1990. - 312 с.
Латышова М.Г. Практическое руководство по интерпретации диаграмм
геофизических исследований скважин: Учебное пособие для вузов. - Изд. 3. - М:
Недра, 1991.-219 с.
Мейер В.А. Геофизические исследования скважин: Учебное пособие для
вузов.-Л.: Изд. ЛГУ, 1981.
Моисеев В.Н. Применение геофизических методов в процессе эксплуатации
скважин. - М.: Недра, 1990. - 240 с.
Мухер А.А., Шакиров А.Ф. Геофизические и прямые методы исследования
скважин: Учебник для профтехобразования. - М.: Недра, 1981. - 295 с.
Орлинский Б.М. Контроль за разработкой залежей нефти геофизическими
методами. М.: Недра, 1977. - 236 с.
Подземная геофизика / А.Г. Тархов, В.М. Бондаренко, В.Ф. Коваленко и др. -
М.: Недра, 1973.-312 с.
Правила геофизических исследований и работ в нефтяных и газовых
скважинах. - М.: Минприроды и Минтопэнерго, 1999. - 67 с.
Сидоров В.А., Калташев С.Н., Коротченко А.Г. Состояние и развитие
геофизических исследований гидрогеологических скважин. - М., 1985 / Развед.
геофизика: Обзор / ВНИИ экон. мин. сырья и геол.-разв. работ. ВИЭМС. - 34 с.
Скважинная и шахтная рудная геофизика. Справочник геофизика. В 2-х
книгах / Под ред. В.В. Бродового. - М.: Недра, 1989. - 320 с. и 440 с.
Скважинная рудная геофизика / Под. ред. Г.К. Волосюка и Н.И. Софронова. -
Л.: Недра, 1971.-536 с.
Скважинная ядерная геофизика. Справочник геофизика / Под. ред.
О.Л. Кузнецова, А.Л. Поляченко. - Изд. 2. - М.: Недра, 1990. - 318 с.
Сковородников И.Г. Новые способы и устройства для исследования скважин
на воду. - М., 1995 // Гидрогеол., инж. геология: Обзор / АОЗТ "Геоинформмарк".
43 с.
31. Сковородников И.Г. Практическое руководство по обработке и интерпретации
результатов геофизических исследований скважин: Учебное пособие. - Екатеринбург:
Изд. УГГГА, 2001.-80 с.
Уткин В.И. Селективный гамма-гамма-каротаж на угольных месторождениях.
-М.: Наука, 1975.-127 с.
Череменский Г.А. Прикладная геотермия. - Л.: Недра, 1977. - 236 с.
Ядерная геофизика при исследовании нефтяных месторождений /
Ф.А. Алексеев, И.В. Гловацкая, Ю.А. Гулин и др. - М.: Недра, 1978. - 359 с.
35. Serra О. Advanced interpretation of wireline logs. - Houston: Shlumberger, 1986. -
295 p.
СОДЕРЖАНИЕ
Л е к ц и я 1
ВВЕДЕНИЕ 3
Классификация методов ГИС 3
Лекция 2
РАЗДЕЛ I. АППАРАТУРА И ОБОРУДОВАНИЕ ГИС
Способы измерения в ГИС .9
Способы измерения разности потенциалов и силы тока 12
Способы измерения частоты тока 13
Способ измерения временных интервалов 14
Контрольные вопросы , , 14
Лекция 3
Каротажные станции В
Регистрирующие приборы каротажных станций 18
Каротажные осциллографы (фоторегистраторы) 18
Автоматические каротажные потенциометры 20
Цифровые регистраторы 22
Компьютеризированные каротажные станции 25
Контрольные вопросы 27
Лекция 4
Скважинные приборы.......... ; 27
Каротажные кабели 31
Синхронизация перемещения носителя записи с движением
кабеля и скважинного прибора 33
Контрольные вопросы 34
Лекция 5
РАЗДЕЛ II. МЕТОДЫ КАРОТАЖА 36
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАРОТАЖ 36
Электрическая характеристика объекта исследований 36
Метод кажущихся сопротивлений 38
Физические основы метода 38
Типы зондов КС 40
Схема регистрации КС , 42
Связь кажущегося сопротивления с плотностью тока 44
Кривые КС на контакте пород разного сопротивления для зондов
различного типа 45
Контрольные вопросы 47
Л е к ц и я 6
Интерпретация диаграмм КС 47
Мощные пласты высокого сопротивления , 47
Тонкие пласты высокого сопротивления 51
Мощные пласты низкого сопротивления 53
Пласты средней мощности 54
Пласты сложного строения 55
Контрольные вопросы 56
Лекция 7
Метод резистивиметрии 57
Метод боковых каротажных зондирований 58
Аналогия методов БКЗ и ВЭЗ 58
Методика БКЗ 60
Типы кривых БКЗ 60
Интерпретация кривых БКЗ 63
Кривые зондирования 65
Стандартные зонды КС 67
Контрольные вопросы 67
:1
Лекция 8
Метод микрозондов 68
Метод бокового каротажа 71
Микробоковой каротаж 76
Контрольные вопросы 77
Лекция 9
Индукционный каротаж 78
Физические основы метода 78
Исследовательские характеристики зондов ИК 79
Интерпретация результатов 82
Метод ВИКИЗ 85
Метод токового каротажа 85
Метод электродных потенциалов 88
Контрольные вопросы , 90
Лекция 10
Метод потенциалов собственной поляризации 90
Диффузионно-адсорбционные потенциалы 91
Фильтрационные потенциалы 96
Окислительно-восстановительные потенциалы 98
Контрольные вопросы ,99
Лекция 11
Схема записи диаграмм ПС 100
Помехи при записи диаграмм ПС 101
Интерпретация диаграмм ПС 105
Контрольные вопросы 108
Лекция 12
РАДИОАКТИВНЫЙ КАРОТАЖ 109
Гамма-каротаж 109
Физические основы метода 109
Аппаратура и методика каротажа 109
Интерпретация результатов 111
Гамма-гамма-каротаж 114
Процессы взаимодействия гамма-излучения с веществом 115
Плотностной гамма-гамма-каротаж 118
Селективный гамма-гамма-каротаж 119
Контрольные вопросы „ 122
Лекция 13
Рентген-радиометрический каротаж 123
Методы нейтронного каротажа с использованием
стационарных источников нейтронов 127
Нейтронный гамма-каротаж (НГК) 127
Физические основы метода 127
Интерпретация результатов НТК 130
Литологическое расчленение разрезов скважин 131
Определение границ и мощностей пластов 132
Определение коэффициента пористости 132
Нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым нейтронам 134
Нейтрон-нейтронный каротаж по надтепловым нейтронам 135
Контрольные вопросы 136
Лекция 14
Импульсный нейтронный каротаж (ИНК) 137
Физические основы метода 137
Применение импульсного нейтронного каротажа 139
Гамма-нейтронный каротаж 142
Нейтронно-активационный каротаж 144
Контрольные вопросы 146
Л е к ц и я 1 5
ПРОЧИЕ ВИДЫ КАРОТАЖА 147
Термометрия скважин 147
Физические основы метода 148
Вывод уравнения геотермограммы 150
Техника измерений температуры в скважинах 154
Применение термометрии скважин для решения геологических и
технических задач 157
Контрольные вопросы 162
Лекция 16
Магнитный каротаж 162
Физические основы метода 162
Интерпретация результатов КМВ 163
Скважинная магниторазведка 167
Физические основы метода 167
Методика работ 169
Интерпретация результатов 170
Акустический каротаж 173
Контрольные вопросы 176
Лекция 17
Механический каротаж 177
Газовый или геохимический каротаж 178
Физические основы метода 178
Аппаратура и регистрируемые параметры 179
Контрольные вопросы , •—. •■• ■ 185
Лекция 18
РАЗДЕЛ III. ОПЕРАЦИИ В СКВАЖИНАХ 186
Кавернометрия 186
Профилеметрия 189
Инклинометрия 190
Пластовая наклонометрня j9^
Контрольные вопросы
Лекция 19
Цементометрия скважин 197
Дефектометрия обсадных колонн 201
Потокометрия в скважинах 206
Контрольные вопросы 211
Лекция 20
Отбор проб пластовых флюидов 212
Прострелочно-взрывные работы в скважинах 215
Отбор грунтов 215
Перфорация обсадных колонн 217
Торпедирование скважин 219
Контрольные вопросы ; 220
Лекция 21
РАЗДЕЛ IV. СКВАЖИННАЯ ГЕОФИЗИКА 221
Метод электрической корреляции 221
Физические основы метода 222
Интерпретация и изображение результатов 224
Радиоволновое просвечивание 227
Физические основы метода 227
Методика измерений в скважинах 229
Интерпретация результатов 231
Контрольные вопросы 232
Лекция 22
РАЗДЕЛ V. КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ МЕТОДОВ ГИС ПРИ
РАЗВЕДКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РАЗЛИЧНЫХ
ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 233
Комплекснрование методов ГИС на месторождениях
нефти и газа 233
Литологическое расчленение разреза 234
Песчано-глинистый разрез 234
Карбонатный разрез 236
Выделение коллекторов в разрезах скважин 237
Определение пористости коллекторов 240
Определение пористости по удельному электрическому
сопротивлению пород 241
Определение пористости по комплексу методов НТК и ПГГК 244
Контрольные вопросы 245
Лекция 23
Определение нефтегазонасыщенности коллекторов 246
Определение проницаемости коллекторов 249
Определение положения водонефтяного и газожидкостных
контактов 250
Контроль за разработкой месторождений 252
Геологические построения по данным каротажа на нефтяных
и газовых месторождениях 253
Составление типового, нормального и сводного геолого-
геофизического разреза 253
Корреляция разрезов скважин и составление профильных
геолого-геофизических разрезов 253
Построение различных карт... 256
Контрольные вопросы .... ,„....,„....257
Лекция 24
Комплексирование методов ГИС при разведке
подземных вод 258
Роль ГИС при разведке подземных вод 258
Литолого-гидрогеологическая документация разреза 258
Определение границ водоносных горизонтов 259
Определение пористости водоносных горизонтов 262
Определение коэффициента фильтрации 262
Оценка минерализации подземных вод 262
Определение элементов динамики подземных вод 263
Комплексирование методов ГИС на месторождениях
ископаемых углей 265
Физические свойства углей и вмещающих пород 266
Задачи, решаемые каротажем в углеразведочных скважинах
и методика работ 267
Контрольные вопросы 269
Лекция 25
Комплексирование методов ГИС при разведке рудных
месторождений 270
Особенности физических свойств различных руд, решаемые
задачи и методика работ 270
Применение ГИС на месторождениях различных руд 271
» Железные руды 271
Марганец .,,.,.,..... 274
Хром 274
Медь 276
Свинец и цинк 279
Алюминий 280
Бериллий 282
Калий 282
Бор „.283
Контрольные вопросы 285
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 286
Основная 286
Дополнительная 286
Заявки на книгу направлять по адресу:
620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30
Уральская государственная горно-геологическая академия
Институт геологии и геофизики
Игорь Григорьевич Сковородников
ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН
Курс лекций
ЛР № 020256 от 20.01.97 г.
Подписано в печать 25.04.03 г. Бумага писчая. Формат 60><84 1/16. Печ. л. 18, 125. Уч.-изд. л. 18. Печать офсетная. Тираж 100. Заказ735
Информационно-издательский центр
620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30
Уральская государственная горно-геологическая академия
№ 4 рАО'ПОЛИГРАФИСТ" г. ЕКАТЕРИНБУРГ. ТУРГЕНЕВА, 2О