Электрические методы

Классификация методов электрического каротажа

Перечислите физико-химические процессы, вызывающие образование естественных электрических полей в скважинах.

1.Акустические методы исследования скважин (AM)

основаны на изучении полей упругих колебаний (упругих волн) в звуковом и ультразвуковом диапазонах частот.

Акустические методы можно подразделить на методы естественных акустических полей;

на методы искусственных акустических полей.

Основное применение получили методы искусственных акустических полей, в которых изучают распространение волн от излучателя, расположенного в скважинном приборе.

Существуют две основные технологии метода:

а) технология, основанная на изучении времени прихода (скорости распространения);

б) технология, основанная на изучении затухания амплитуды колебаний.

Физические основы акустического метода.

В однородной изотропной среде могут возникать и распространяться волны двух типов – продольные Р и поперечные S.

В волне Р частицы среды движутся в направлении распространения волны. Так, плоская волна, распространяющаяся в направлении оси х, представляет собой чередование зон сжатия и растяжения, перпендикулярных к оси х. В этот момент происходит изменение объема;

В волне S частицы движутся в направлении, перпендикулярном к распространению волны, а в пространстве наблюдается чередование полос с противоположным направлением движения частиц. Это сопровождается изменением формы тела.от плотности;от упругих свойств среды (модулей Юнга и сдвига); от минерального состава пород и их насыщения;от литологических особенностей;глинистости;эффективного напряжения; степени сцементированности породы и других факторов.

2. Электроразведка (электроразведочные методы) объединяют многочисленные геофизические методы, основанные на изучении постоянных и переменных электромагнитных полей естественных и искусственно создаваемых источников. Выделяются следующие группы методов. Методы сопротивлений, основанные на изучении искусственно созданного поля постоянного тока (различные виды электропрофилирования, электрозондирования и метод заряда).

А)Методы изучения полей физико-химического происхождения (естественного поля, вызванной поляризации, частичного извлечения металлов и контактный способ поляризационных кривых).

Б)Методы низкочастотного электромагнитного поля (индуктивные методы дипольного индуктивного профилирования, длинного кабеля, переходных процессов; электромагнитные зондирования — частотные, становления поля; магнитотеллурические методы зондирования, профилирования и теллурических токов).

В)Радиоволновые методы (радиокомпарации и пеленгации, радиоволновое просвечивание).

Большинство перечисленных методов используется при наземных электроразведочных исследованиях, а также в скважинах и подземных горных выработках большого сечения, но некоторые низкочастотные и радиоволновые методы применяются и в аэроварианте.

Электропрофилирование. Сущность метода состоит в измерении кажущегося сопротивления установкой при ее перемещении вдоль заданных направлений (профилей). В практике работ наиболее широко применяются установки: четырехэлектродные симметричные (симметричное профилирование), срединных градиентов, совокупности двух-трехэлектродных установок (комбинированное профилирование) и дипольные (дипольное профилирование).

Электрозондирование. Метод применяют для установления глубины залегания горизонтальных или пологопадающих границ раздела пород с разными электрическими сопротивлениями. Основные геологические задачи: расчленение разреза осадочных толщ, картирование по латерали на глубину тектонических нарушений, зон трещиноватости, интрузивных образований, изучение поведения кровли фундамента, прослеживание зон рудной минерализации и оценка мощности рыхлых отложений, перекрывающих коренные породы.

Метод заряженного тела, называемый также методом заряда, используют в различных модификациях: заряженного тела, метод заряда с измерением магнитного поля, электрической корреляции, погруженного электрода. Метод основан на изучении характеристик электрического или магнитного тока, создаваемого разрядом, помещенным в горные породы. Метод применяется на стадиях поисковых, поисково-оценочных и разведочных работ с целью обнаружения, прослеживания и определения элементов залегания и размеров преимущественно сульфидных рудных тел, главным образом на медно-колчеданных, колчеданно-полиметаллических, медно-никелевых и сульфидных золоторудных месторождениях. Реализуется при наличии на объекте исследований достаточного объема буровых работ, что ограничивает его широкое применение. Другие ограничения метода: развитие на объекте вкрапленной минерализации, высокая электропроводность перекрывающих объект пород.

Метод естественного электрического поля основан на изучении естественных электрических полей, обусловленных различными электрохимическими процессами, самопроизвольно протекающими в земной коре. Естественные поля имеют разную природу и связаны с разными геологическими объектами. Метод позволяет картировать разломы, зоны минерализации, сульфидизации, графитизации; проводить поиски полезных ископаемых:сульфидных руд, магнетита, графита, антрацита, кимберлитовых трубок; картировать поверхности коренных пород под наносами повышенной электропроводности. Основные преимущества методов — высокая глубинность (до 1 км) и мобильность.

Метод вызванной поляризации основан на использовании электрохимических явлений, происходящих на границе обладающих ионной проводимостью пород или электронных проводников (руд) с окружающей их жидкостью — электролитом, под действием пропускаемого в земле электрического тока. Метод вызванной поляризации эффективно используется для поисков вкрапленного сульфидного оруденения.

При проведении поисковых работ методом вызванной поляризации сочетание измерений на земной поверхности и в скважинах позволяет получить представление о пространственной структуре поля вызванной поляризации, уточнить положение руд в разрезе. С этой целью используют установки погруженного электрода и вертикального градиента, что существенно увеличивает разрешающую способность метода. Для установления возможной связи между рудными пересечениями соседних скважин применяются установки электрической корреляции.

Дипольное индуктивное профилирование применяется для поисков руд с высокой электропроводимостью и основано на изучении вихревых токов, искусственно наведенных в электропроводящих объектах, находящихся в окрестностях обследования. Характерной особенностью метода является его высокая разрешающая способность при разделении объектов по электропроводности.

Метод переходных процессов применяется для поисков месторождений сульфидных руд, имеющих очень высокую электропроводность. Метод обладает меньшей, чем другие методы электроразведки, чувствительностью к изменениям рельефа местности и мощности рыхлых отложений и обеспечивает большую, чем другие индуктивные методы, глубинность исследования.

Радиоволновые методы электроразведки основаны на изучении электромагнитных полей высокой частоты, создаваемых специальными портативными передатчиками либо вещательными радиостанциями. Основными из них являются:

метод радиокомпарации и пеленгации («радиокип»), который базируется на изучении полей дальних длинноволновых и сверхдлинноволновых радиостанций, уверенный прием волн которых наблюдается на расстояниях соответственно 1000 и 12 000 км;

метод радиоволнового просвечивания, основанный на изучении изменений электромагнитного поля, вызванных различной способностью поглощения электромагнитной энергии горными породами и рудами.

Метод «радиокип» применяется для геокартирования и поисковых работ масштаба 1:50 000 — 1:25 000 в районах с малой (первые метры) мощностью поверхностных отложений при выявлении прямых поисков хорошо проводящих медноколчеданных и медно-никелевых руд на малых глубинах, а также косвенных поисков медно-порфировых, золоторудных в терригенных толщах, золото-серебряных в вулканических поясах месторождений.

Радиоволновое просвечивание применяется при поисках и разведке сульфидных, золото-сульфидных, золото-серебряных, олово- и вольфрамо-полиметаллических рудных тел, железорудных месторождений, кимберлитовых трубок, пьезокварцевых полостей, угольных пластов в межскважинном, околоскважинном, межвыработочном пространствах.

Геоэлектрохимические методы основаны на реализации электронных преобразований в форме электрохимических реакций электрического поля, вызванных либо искусственным электрическим возбуждением, либо вещественными изменениями, происходящими в естественных геологических процессах.

Наиболее широко распространен геоэлектрохимический метод, основанный на частичном (избирательном) извлечении металлов (ЧИМ), сущность которого состоит в электрохимическом растворении рудных элементов при пропускании постоянного электрического тока между заземлениями, перемещении растворенных веществ в поле электрического тока, накоплении их в элементоприемниках и регистрации накопленных компонентов химическими или другими методами анализа. Метод частичного извлечения металлов предназначен для выявления и прослеживания глубокозалегающих месторождений меди, свинца, цинка, никеля, олова, молибдена и других элементов, в том числе и на закрытых территориях под покровом рыхлых отложений мощностью до 200 м, а также для разбраковки геофизических аномалий и выделения рудных интервалов при каротаже скважин (рис. 2.5.7).

Включают в себя каротаж сопротивлений: кажущегося сопротивления (КС) -измерение удельного сопротивления горных пород; Боковой каротаж (БК) — разновидность КС экранированными электродами и их микрозондовые модификации КС МЗ и БК МЗ; Применяются различные виды токовых каротажей ТК. К электрическим так же можно отнести индукционный каротаж ИК-измерение удельной проводимости горных пород при помощи катушек индуктивности. Метод измерения и интерпретации естественных электрических потенциалов горных пород в скважинах или каротаж методом самопроизвольной поляризации (ПС).

Относительно ПС. В Узбекистане при исследовании скважин методом ПС перед двумя разрушительными землетрясениями в районе города Газли были замечены отклонения диаграмм ПС.

Методы электрического каротажа, основанные на дифференциации горных пород по УЭС, называют методами сопротивления. Их реализуют с помощью измерительных установок — зондов. Существуют нефокусированные и фокусированные зонды.

Дата добавления: 2015-05-10