КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

КОЛЕДЖ ГЕОЛОГОРОЗВІДУВАЛЬНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

З ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ ІЗ КУРСУ

«ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ГЕОФІЗИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ СВЕРДЛОВИН»

для студентів спеціальності 5.04010302 "Пошук та розвідка геофізичними методами" напряму підготовки 5.040103 "Геологія" спеціалізації 5.04010302.01 "Геофізичні дослідження у свердловинах” для вищих навчальних закладів освіти I-II рівнів акредитації

Київ - 2014

Методичні вказівки з лабораторних робіт із курсу «Теоретичні основи геофізичних методів дослідження свердловин».

Укладачі: Заворотько Ю.М. – викладач Коледжу геологорозвідувальних технологій

Пустиннік П. М. – ст. лаборант Коледжу геологорозвідувальних технологій

Рецензенти:   Рева М.В.       – кандидат фізико-математичних наук, доцент кафедри геофізики Київського національного університету ім. Т.Шевченка;

Фарафонов В.В. – викладач Київського геологорозвідувального технікуму.

Методичні рекомендації розглянуто й схвалено на засіданні циклової комісії геофізичних методів досліджень (протокол від _ листопада __ р. № _).

Методині рекомендації схвалено методичною радою навчально-методичної лабораторії Коледжу геологорозвідувальних технологій (протокол__).

Перелік лабораторних робіт з курсу «Теоретичні основи геофізичних методів дослідження свердловин»

Зміст

1. Вступ……………………………………………………………………………

2. Лабораторна робота №1. Запис кривої самочинної поляризації (ПС) та градієнта ПС у навчальній свердловині………………………….…………………

3. Лабораторна робота №2. Запис кривих уявного опору при роботі з панеллю ПКМК………………………………………………………………………………….

4. Лабораторна робота №3. Запис кривої бокового струмового каротажу (БСК) при роботі з панеллю ПКМК…………………………………………………

5. Лабораторна робота №4. Установка масштабу запису кривої гамма-каротажу (ГК) та еталонування (градуювання) каналу ГК апаратури радіоактивного каротажу…………………………………………………………….

6. Лабораторна робота №5. Запис кривої гамма-каротажу (ГК) в навчальній свердловині…………………………………………………………………………….

7. Лабораторна робота №6. Вимірювання діаметра і профілів свердловин.

8. Лабораторна робота №7. Вимір викривлення свердловин……………….

ВСТУП

Геофізика — комплекс наук про фізичні властивості Землі й фізичні процеси, які відбуваються в атмосфері, гідросфері та літосфері під впливом внутрішніх сил Землі й космічних тіл.

Вона включає ряд фундаментальних дисциплін:

1. гравіметрію (науку про гравітаційне поле Землі), засновану на вивченні поля сили тяжіння Землі, його просторової зміни і його градієнтів, які відображають густинні неоднорідності в надрах планети;

2. магнітометрію (вчення про земне магнітне поле), яка вивчає особливості розподілу магнітного поля і його просторово-часових варіацій, викликаного гірськими породами, які володіють різною намагніченістю;

3. сейсмометрію (науку про пружні й акустичні властивості порід), яка вивчає структуру середовища і швидкість поширення пружних хвиль у ній, займається вимірюваннями та аналізом всіх видів рухів у земній корі — від природних джерел (землетрусів) до штучних джерел — вибухів і різного типу вібраторів;

4. електрометрію (науку про електричні та електромагнітні властивості порід), яка вивчає процеси, що відбуваються в гірських породах при проходженні через них електричних і електромагнітних полів;

5. ядерну геофізику (науку про радіоактивність гірських порід), яка вивчає природну і штучно створену радіоактивність;

6. геотермію, яка вивчає тепловий стан, розподіл температури і її джерел у земній корі й теплову історію Землі;

7. геофізичні дослідження у свердловинах, що вивчають електричні, електромагнітні, магнітні, акустичні, радіоактивні, теплові поля (природні та штучно створені) при дослідженнях у свердловинах;

8. петрофізику, яка досліджує фізичні властивості гірських порід і руд з метою вивчення історії геологічного розвитку земної кори, геологічної будови окремих регіонів, пошуків і розвідки корисних копалин.

Природними полями є магнітні, гравітаційні (сили тяжіння), звичайне електричне, електромагнітне і теплове поля, радіоактивність, поле пружних коливань, що викликається землетрусами. Більшість природних фізичних полів можна вважати статичними, тобто такими, що не змінюються чи практично не змінюються в часі. Це може стосуватися не всього поля, а тільки деяких його компонент.

Штучно створюються за допомогою відповідних джерел електричне, електромагнітне, сейсмічне, термічне (за рахунок штучного нагрівання чи охолодження), радіоактивне (наведені) поля. Штучно створювані фізичні поля можуть бути як статичними, так і динамічними, що змінюються в часі.

За умовами проведення, геофізику підрозділяють на наземну, морську, повітряну, підземну і свердловинну.

У відповідності із задачами, що вирішуються, геофізику поділяють на глибинну, структурну, рудну, інженерно-геологічну та гідрогеологічну.

Методи геофізики сьогодні використовуються на всіх стадіях геологорозвідувального виробництва, все ширше застосовуються при вирішенні найрізноманітніших задач у геології, інженерній геології, гідрогеології, географії, будівництві та ін.

Низка лабораторних робіт з курсу направлена на більш глибоке вивчення апаратури і методики проведення геофізичних робіт та оволодіння основами первинної інтерпретації геофізичних даних.

Лабораторні роботи з геофізичних досліджень свердловин передбачають закріплення й удосконалення знань і практичних навичок студентів зі спеціальних предметів ("Теоретичні основи геофізичних методів дослідження свердловин", "Апаратура та обладнання ГДС", "Методика і техніка ГДС").

Базою для проходження лабораторних робіт служить навчальний полігон технікуму, до складу якого входять геофізичні лабораторії "Апаратури та обладнання ГДС" та "Методики і техніки ГДС", механічні майстерні для поточного ремонту геофізичного обладнання й обсаджені азбестоцементними трубами навчальні свердловин, що унеможливлюють прихват або затяжки свердловинних приладів.

Технічно проведення лабораторних забезпечується лабораторіями "Методики і техніки ГДС" і "Апаратури та обладнання ГДС". При цьому можуть бути використані різні типи каротажних станцій-лабораторій і підйомників, свердловинної і наземної апаратури, контрольно-вимірювальних приладів.

Відповідальним за організацію практики призначається завідувач лабораторії "Методики і техніки ГДС".

Лабораторні роботи проводить викладач із групою студентів не більше 12 чоловік. Кожна група поділяється на дві бригади, які очолюють бригадири з числа більш досвідчених студентів.

При складанні методичних рекомендацій основна увага була спрямована на безпосереднє виконання робіт, зв’язаних із проведенням геофізичних досліджень у свердловинах.

З урахуванням технічних і технологічних можливостей лабораторні роботи не можуть охопити всі застосовувані на виробництві методи дослідження свердловин. Запис кривих в еталонних свердловинах обмеженої глибини з азбестоцементною обсадкою можливий лише з використанням свердловинних приладів невеликої ваги, обмеженого діаметра й без притискних пристроїв. Тому при проведенні робіт каверномірами, профілемірами, термометрами, мікрозондами треба обмежитись лабораторними вимірюваннями.

При проведенні лабораторних робіт студенти працюють з апаратурою та обладнанням підвищеної небезпеки (висока напруга живлення, спуско-підйомне обладнання з електричним або механічним приводом, рухомий кабель тощо) і в умовах обмеженого робочого простору. Тому викладач повинен працювати з групою практикантів не більше 6 чоловік.

Студенти і викладачі повинні суворо дотримуватись правил техніки безпеки, пожежної безпеки та виробничої санітарії. Тому лабораторні роботи починаються з повторного інструктажу з правил безпеки на робочих місцях. Тільки після складання заліку з цих питань і розпису в "Журналі інструктажу з техніки безпеки" студент допускається до практичного виконання запланованого виду робіт. Загальний інструктаж та інструктаж на робочому місці здійснює викладач, який проводить практику, він же персонально відповідає за дотримання студентами правил техніки безпеки. У разі грубих порушень техніки безпеки викладачі і студенти несуть відповідальність згідно з чинним законодавством.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

Запис кривої самочинної поляризації (пс) та градієнта самочинної поляризації (гпс) у навчальній свердловині (1 год.) Структура лабораторної роботи

1. Підготовка каротажної апаратури та обладнання до проведення геофізичних досліджень у навчальній свердловині

2. Схема виміру ПС та ГПС у свердловині. Основні вимоги щодо вибору й установки масштабу запису кривих ПС та ГПС.

3. Техніка установки масштабу запису кривих ПС та ГПС.

4. Порядок запису кривої ПС у свердловині.

5. Запис кривої ПС студентами.

6. Первинна обробка діаграм ПС, оцінка якості запису.

Теоретична частина Схеми виміру пс у свердловині

Принципова схема виміру ПС у свердловині складається з двох електродів, підключених через геофізичний кабель до реєструвального приладу (рис. 1).

Рис. 1. Схеми виміру ПС (а) і ГПС (б) у свердловині

Один з електродів М рухається по свердловині, а другий N (“риба”) розміщений поблизу гирла свердловини. Між електродами МN вимірюється різниця потенціалів:

ΔU_пс=U_М–U_N.

Оскільки потенціал електрода N майже стабільний, то ΔU_пс пропорційна потенціалу електрода U_м, тобто потенціалу свердловини U_пс. Результат виміру ΔU_пс відноситься до положення електрода М у свердловині (точка запису кривої). Оскільки між електродами МN існує різниця потенціалів, не пов’язана з геологічним розрізом (електродна поляризація), то її компенсують напругою протилежного знака від якого-небудь джерела постійного струму, наприклад, від градуйованого компенсатора поляризації (ГКП), який являє собою набір еталонних резисторів R₁ (9х1 і 9х10 Ом), навантажених на джерело постійного струму Е. При струмові I_к =5мА з ГКП знімаються різниці потенціалів 9х5 і 9х50 мВ відповідного знака. Для вибору положення кривої ПС на доріжці запису реєстратора РП та установки її масштабу n_пс (виражається в мВ/см) і використовують напругу від ГКП.

Для точнішого визначення границь пластів і в разі значних блукаючих і телуричних струмів по свердловині реєструють криву градієнта ПС (рис. 1б), що являє собою приріст потенціалу ΔU_МN на одиниці довжини, тобто ГПС = ΔU _MN /MN. Залежно від знака потенціалу U_пс криві ГПС будуть мати вигляд, зображений на рис. 4. Щоб крива ГПС мала правильну полярність, потрібно підключати нижній електрод М схеми (рис. 1б) до плюсового входу реєструвального приладу. Початок запису кривої ГПС зміщують за допомогою ГКП або іншого джерела живлення на центр діаграмної стрічки.

Установка масштабу запису кривої пс

Масштабом запису будь-якого фізичного параметра є його числове значення, віднесене до одного сантиметра відхилення кривої. Масштаб запису кривої ПС виражається у мВ/см і виставляється за відхиленням запису вального пристрою реєстратора при подачі у вимірювальний канал відомої різниці потенціалів (стандарт-сигналу ΔU_cc) згідно з формулою

l=ΔU_cc /n_пс. (1)

Стандарт-сигнал ΔU_сс подається такий, щоб у разі масштабів записів n_пс = 2,5; 5; 12,5; 25 мВ/см відхилення записувального пристрою реєстратора становило 4 см; наприклад, від градуйованого компенсатора поляризації подають різниці потенціалів відповідно 10, 20, 50 і 100 мВ. Масштаб запису n_пс (або ГПС) виставляють при розміщенні непорушних вимірювальних електродів М (або NM) у необсадженій частині свердловини.