книги из ГПНТБ / Шарапанов, Н. Н. Методика геофизических исследований при гидрогеологических съемках с целью мелиорации земель

Т а б л и ц а 16

Показатели гранулометрического состава (число пластичности Я, глинистости Г) и величина параметра А * для пород Саратовского Заволжья

—0,05 мм, Г- —0,05 -2, мм, Г а—менее 0,05, Га —менее 0,01 мм, Г 5 —менее 0,005 мм.

в табл. 16 (по материалам исследований на площадях Волковской оросительной системы в Заволжье).

В результате составления этих зависимостей оказалось воз­ можным по данным интерпретации кривых ВП выделять в районе следующие литологические разности пород (табл. 17).

Т а б л и ц а 17

Интерпретационная таблица для литологического расчленения разреза

Следовательно, в тех случаях, когда результаты опробования позволяют составить зависимость геофизических параметров от процентного содержания отдельных фракций в породе, точность

80

п однозначность дальнейшей геолого-гидрогеологической интер­ претации по результатам геофизических работ существенно повы­

шается.

В л и я н и е ф и л ь т р а ц и о н н ы х с в о й с т в в о д о ­ н а с ы щ е н н ы х п о р о д и п о р о д з о н ы а э р а ц и и н а г е о ф и з и ч е с к и е п а р а м е т р ы . Изучение зависи­ мости между геофизическими параметрами и фильтрационными свойствами горных пород является важной задачей при проведении съемок с целью мелиорации.

Коэффициент фильтрации как динамическая характеристика пласта не может быть непосредственно определен по какому-либо геофизическому параметру. Однако определив влияние таких показателей пород, как пористость, степень глинистости и удельная поверхность, можно получить уверенные корреля­ ционные зависимости между параметрами ВП и коэффициентом фильтрации пород. Соответствующие корреляционные зависи­ мости, представленные на рис. 18, получены в результате стати­ стической обработки данных параметрических полевых исследо­ ваний в различных районах страны. Водоносный горизонт повсеместно представлен песками, глубина залегания его кровли колеблется в различных районах от 20 до 40 м.

Как следует из графиков на рис. 18, параметр А* уменьшается с увеличением коэффициента фильтрации пород, что хорошо согласуется с результатами лабораторных экспериментов. Зави­ симости в первом приближении располагаются параллельно друг другу; смещение их вверх вызвано уменьшением удельного элек­ трического сопротивления пород.

Результаты статистической обработки этих данных приведены в табл. 18.

Т а б л и ц а 18

Коэффициент фильтрации Л-ф и параметр А * для водонасыщенных пород

= 25-5-45 Ом -м)

Как и следовало ожидать, наименьший коэффициент корреля­ ции наблюдается при малом удельном сопротивлении пород.

Помимо данных откачек из скважин в некоторых случаях (например, в Чуйской впадине) в качестве опорных использова-

э ° Z * Ч

Рис. 18. Зависимость параметра А* от коэффициента фильтрации Агф:

а — водонасыщеиные породы; 1 — р = 2 -f- 6 Ом- м, 2 —

р = 20 -Ь 30 Ом-м, 3 — р = 20 -f- 60 Ом-м, 4 — р = 25 -г

лись данные откачек из шурфов, когда глубина до воды составляла в среднем 2—3 м.

Зависимость относительной величины комплексного параметра от коэффициента фильтрации пород зоны аэрации в настоящее время изучена недостаточно. На рис. 18, б приведены графики зависимости А* = / (&ф), полученные в результате сопоставления данных количественной интерпретации кривых ВЭЗ ВП с дан­ ными наливов в шурфы для Саратовского Заволжья. Наливы

82

были проведены в интервалах глубин 0,5—1,0 и 2 - 3 м. Разрез здесь представлен супесями, различными суглинками и песками.

Из приведенных графиков следует, что зависимости четко разделяются для суглинков и песков, а также для суглинков, насыщенных и не насыщенных водой. Последнее, по-видимому, объясняется различием в макро- н микроструктуре пород и нали­ чием значительного числа известковых включений в самой верхней части разреза. Внутри выделенных интервалов глубин п литоло­ гических разностей связь достаточно определенная.

4. ГЕОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ КОМПЛЕКСНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В данном разделе изложены некоторые приемы геолого-гидро­ геологической интерпретации результатов геофизических исследо­ ваний, так как они являются одним из существенных элементов предлагаемой методики работ. При этом рассмотрены приемы как качественной, так и количественной интерпретации с использова­ нием эмпирических корреляционных зависимостей между геофизическими параметрами и водно-физическими свойствами пород.

ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ

М е т о д в ы з в а н н о й п о л я р и з а ц и и . Основным пер­ вичным (полевым) материалом в методе ВП является осцилло­ грамма (фотолента). На фотоленте должно быть отражено поло­ жение компенсационных нулей каналов ВП и ПР перед началом замера, величина Д£/пр и кривая спада разности потенциалов Д^впДополнительно в процессе производства измерений должна быть получена либо кривая рк (ВЭЗ ВП), либо значение рк на определенном разносе (электропрофилирование). Обработка фото­ лент заключается в вычислении ДС/ап для различных моментов спада потенциалов ВП и уточнении значения Д£/пр. По этим дан­ ным определяют различные параметры вызванной поляризации.

Обработка фотоленты начинается с временной разбивки интер­ вала записи спада Д£/вп. За нулевое время принимают момент выключения поляризующего тока, который определяют по ка­ налу ПР. Начиная с этого момента, на фотоленте отмечаются каждые 0,5 с до конца записи спада Д£/ВпПосле выполнения этой операции приступают к вычислению величин ДС/Вп на Раз_ личные моменты спада. Нулевой линией отсчета при этом является положение компенсационного нуля канала ВП перед записью; произвольная корректировка линии недопустима.

Прежде всего находят коэффициент поляризуемости т]к. Коэф­ фициент поляризуемости вычисляют по формуле (11) на момент времени t = 1 с после выключения тока в цепи АВ. Точность расчета коэффициента поляризуемости определяется точностью

вычисления величин Д£7Вп и Д£/пр.

Применяемая аппаратура позволяет определять величину Д£7пр с ошибкой, не превышающей 5%. Ошибка вычисления ДС/Вп

8 5

зависит от амплитуды ДС/ВП и постоянства компенсационного нуля линии MN. Амплитуда записи Л£/Вп должна быть такой, чтобы ошибки ее графического определения в минимальной мере сказались на результатах вычислений. Если при графическом определении амплитуды записи Af/Bn допускается абсолютная ошибка ±0,5 мм, то амплитуда записи Д£/вп не должна быть меньше 30 мм. В этом случае относительная ошибка графических вычислений не превысит ±2% .

Сползание компенсационного нуля линии M N в процессе измерений — самый существенный источник погрешностей при вычислении АС/ВпДля того чтобы относительная ошибка опре­ деления ДЕ/Вп за счет этого не превысила ±5% , сдвиг нуля по абсолютной величине не должен превышать ±5% измеряемой разности потенциалов вызванной поляризации.

При соблюдении указанных условий измерений возможно вычисление коэффициента поляризуемости с погрешностью не более ±10%, что соответствует требованиям действующей инструкции.

Следующим параметром ВП, подлежащим вычислению,

параметра на каждом разносе /1* = Ак/рк -100 См/м, где вели­ чина А к берется в процентах.

В настоящее время неясен окончательно вопрос о целесо­ образности использования постоянной времени т спада потен­ циала ВП. Но так как этот параметр в отдельных случаях может иметь информационное значение, целесообразно описать наиболее точные способы его определения [35, 45].

1. На кривой спада Д£/Вп (£) выбирают три равноотстоящих

В соответствии с принятым нами экспоненциальным законом спада эти значения должны удовлетворять равенствам

AUBn(t2) = AUBU(t1)e-M/\

АНвп(<з) = АНвп (У е -^/^

где At = t 2 — t x = t3 — t2 по условию.

Логарифмируя разность этих уравнений, найдем постоянную времени

(36)

£6

При использовании описанного способа смещение компенса­ ционного нуля не сказывается на результате определения постоян­ ной времени спада. Однако точность расчета т по формуле (36) сильно зависит от ошибок измерения отдельных величин Д£/вп (£)> уменьшаясь с увеличением интервала времени Дt снятия вели­ чии Д£/Вп (t) с фотоленты. Поэтому для получения значений т с точностью, удовлетворяющей требованиям выполнения работ, необходимо, чтобы амплитуда записи Д£/вп (0 была не менее

100мм.

2.Более трудоемкий, но зато более точный, значительно

меньше зависящий от ошибок в определении отдельных амплитуд Д£/вп (<) — способ расчета т по площади. В этом случае кривую записи спада Д£/вп (£)> как и выше, разбивают на два участка,

в различных гидрогеологических условиях будет рассмотрена ниже.

С е й с м о р а з в е д к а . Первичную обработку сейсмограмм (заполнение паспорта, маркировка лент, проверка правильности отметки момента) выполняют в соответствии с действующей ин­ струкцией. Аналогично проводят и корреляцию волн. Построение годографов рекомендуется вести в масштабах: по оси рассто­ яний — от 1 : 200 до 1 : 1000, по оси времен — от 1 см = 0,005 с до 1 см = 0,02 с. При этом более детальные масштабы выбирают при использовании более детальной расстановки сейсмоприемни­ ков (т. е. меньшей глубины до уровня грунтовых вод) [9].

Р а д и о в о л н о в о е п р о ф и л и р о в а н и е . Основным первичным полевым материалом при работах этим методом яв­ ляется диаграмма РВП, записанная на бумажной ленте. На диаг-

87

грамме должны быть отражены пометками номер профиля, дата, чувствительность, все пикеты (точки ВЭЗ, ВЭЗ ВП, сейсмозонди­ рований, скважин, шурфов), расположенные вдоль профиля, границы смен растительности и почв, а также микро- и мезо­ рельефа (по визуальным наблюдениям геоботаника), контрольные калибровки.

Обработку диаграмм (лент) РВП начинают со сверки подшток с записями в полевых журналах геоботаника. Затем проверяют расхождения в уровнях контрольных калибровочных отметок и проводят линию отсчетного нуля с учетом колебаний в уровне записи по калибровочным меткам. Дальнейшая обработка лент заключается в нанесении на них данпых тарировок по почвогрунтам района и по величинам рк. На этом, по сути дела, первич­ ная обработка диаграмм РВП заканчивается.

КАЧЕСТВЕННАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

Остановимся лишь на двух, по нашему мнению, наиболее эффек­ тивных приемах качественной интерпретации результатов электроразведочных работ, а именно, типизации кривых ВЭЗ ВП и ВЭЗ н построении карт кажущихся сопротивлений и комплекс­ ного параметра для отдельных разносов АВ.

В различных геолого-гидрогеологических и геоэлектрпческпх условиях тип кривой рк является носителем информации о раз­ резе [25]. Примером могут служить наши работы в существенно отличных по гидрогеологическим условиям районах — Саратов­ ском Заволжье и Чуйской впадине.

Анализ кривых рк на площади съемки в Саратовском Заволжье как по их типам (Н, К, A, Q), так и по соотношению кажущихся сопротивлений, а также сопоставление кривых рк с разрезами скважин и результатами их каротажа позволили выделить семь типов кривых, соответствующих площадям распространения раз­ личных литологофацпальных комплексов пород (рис. 19).

Первый тип кривых рк (KQ) характеризуется достаточно высо­ кими значениями рк в левой ветви кривой (более 30 Ом-м) и по­ стоянством рк на малых разносах (до ABI2 = 15 25 м). Такой тип характерен для участков сравнительно неглубокого залегания песков (10—15 м), перекрытых легкими суглинками и супесями. Пески средне- и крупнозернистые, их мощность 40—50 м. Ниже залегает песчано-глинистая толща пород п глины. В геоморфоло­ гическом отношении рассматриваемый тип кривых соответствует второй надпойменной террасе р. Волга.

Второй тип кривых рк (HKQ) является частным случаем пер­ вого. Отличительная черта разреза, соответствующего данному типу — наличие в верхней части средних суглинков и меньшая глубина залегания кровли песков (3—4 м).

88