книги из ГПНТБ / Заворотько Ю.М. Методика и техника геофизических исследований скважин учеб. пособие

Интенсивные аномалии Z в скважине создают крутопадающие пласты и линзообразные рудные .тела, расположенные под скважиной, а также горизонтально или полого залегающие структуры, находя­ щиеся вне скважины. Слабые аномалии Z наблюдаются в скважине, пройденной в стороне от вертикально залегающего рудного тела или над центром горизонтальной залежи.

По характерным особенностям itартины аномальных значений векторов Та определяют, с какой стороны от скважины находится намагниченное тело и направление его падения.

При пересечении рудного тела скважиной по величине Та уста­ навливают также направление падения тела и с какой стороны от скважины находится его большая часть. Подсечение рудного тела скважиной четко подтверждается магнитным каротажем.

Поскольку горные породы достаточно хорошо дифференцированы по магнитной восприимчивости, магнитным каротажем решают ряд геологических задач, основными из которых являются: 1) литологи­ ческое расчленение разреза скважин; 2) выделение рудных зон; 3) определение содержания железа в рудах; 4) корреляция разрезов скважин; 5) получение количественных данных о магнитной воспри­ имчивости пород для интерпретации наземных аномалий [магнитного поля.

Магнитный каротаж применяют на месторождениях магнетитовых, титаномагнетптовых, сидеритовых, хромитовых, никелевых, марганцевых, некоторых полиметаллических и оловянных руд, а также бокситов. Скважинная магниторазведка и магнитный каро­ таж являются обязательными методами геофизических исследований скважин на месторождениях сильно магнитных руд, а также слабо магнитных руд, залегающих среди практически немагнитных разно­ стей пород.

Магнитометрию скважин выполняют различными типами аппаратуры, среди которых наибольшее применение получил трехкомпо­ нентный скважинный магнитометр ТСМК-40. Магнитные исследова­ ния в скважинах выполняют вместе с кавернометрией и инклиномет­ рией.

Измерение составляющих X , Y , Z

Измерения составляющих X, Y, Z в скважинах производят через 5—10 м. При резких изменениях поля, что наблюдается вблизи пли внутри рудного тела, расстояние между точками наблюдений уменьшают до 1—2 м.

Основные замеры обычно выполняют при спуске прибора, а конт­ рольные (до 10%) — при его подъеме. Контрольные точки выбирают на участках плавного изменения поля и привязывают по глубине с точностью 10—15 см. Наиболее точная привязка осуществляется по каротажным диаграммам AZ или и.

Существенное влияние на. результаты измерений составляющих поля оказывает неточная установка прибора вдоль оси скважины,

236

что имеет место на участках повышенной кавернозности или малом угле искривления скважины. Для уменьшения влияния каверн на результаты измерений к скважинному прибору подсоединяют удлинитель или на куске кабеля — дополнительный груз.

Наиболее благоприятны для скважинной магниторазведки ус­ ловия в скважинах с углом наклона от 5 до 40? и азимутальным ухо­ дом не более 2—3° на 100-м.

Выбор контрольного пункта КП0

Измеренные в скважине составляющие X, Y, Z и кривая AZ должны быть привязаны к нормальному полю на КП0, к которому отнесены наземные крупномасштабные магнитные съемки.

При выборе КП о руководствуются следующими положениями: 1) КП0 должен располагаться в магнитном поле, близком к нор­ мальному, на расстоянии не более 50—60 км от участка работ;

обычно его выбирают на контрольном пункте паземной съемки; 2) вертикальная составляющая Z0, горизонтальная составля­

ющая Н 0 и магнитное склонение D 0 на КП0 должны быть известны;

3)КП 0 должен располагаться на ровной площадке достаточных размеров и иметь удобные подъездные пути;

4)КП0 должен быть достаточно удален от электрических силовых установок, линий электропередач, электрифицированных железных дорог и скоплений металлических предметов.

Выбор режима измерений

Масштабы записи кривых AZ и х выбирают в зависимости от изменения магнитных свойств горных пород в разрезе и устанавли­ вают одинаковыми во всех скважинах на участке работ. Оконча­ тельно масштабы записи кривых выбирают опытным путем по пре­ дельным значениям магнитных свойств горных пород.

При оптимальных масштабах записи амплитуды кривых против пород с аномальными магнитными свойвтвами должны занимать не менее 2/з ширины диаграммной ленты. Интервалы скважины, где кривые не поместились в пределах диаграммы, перекрывают в более грубых масштабах, при которых амплитуды аномалий составляют не менее половины ширины ленты.

При выборе масштабов глубин и скорости подъема кабеля руко­ водствуются положениями § 2 и 4.

Эталонирование аппаратуры

Эталонирование каналов напряженности поля сводится к опре­ делению цены деления прибора ИП1 «Магнитное поле» магнитометра ТСМК-40 (рис. 68). При этом применяют кольца Гельмгольца, вхо­ дящие в комплект аппаратуры. Обычно цена деления прибора со­ ставляет 200 ± 6 гамм.

237

Используя результаты градуировки, величины составляющих X, Y, Z и масштабную шкалу кривой АZ выражают в гаммах.

Для перевода показаний прибора ИП2 «Восприимчивость» в еди­ ницы СГС канал х эталонируют при помощи цилиндрических этало­ нов известной магнитной восприимчивости, входящих в комплект аппаратуры или изготовленных своими силами.

Эталоны делают из смеси порошкообразного магнетита со скульп­ турным гипсом или цементом. Лучше всего для этих целей использо­ вать порошок рудного концентрата того месторождения, на котором

Рис. 68. Общий вид панели управления магнитометра ТСМК-40

выполняют магнитный каротаж. Эталоны имеют форму полого цилинд­ ра высотой % = (3,5 4) I (I — длина датчика х), внутренним диа­ метром d (равным диаметру разведочных скважин) и внешним диа­ метром D = d + 21. Для эталонирования достаточно иметь 2—4 эта­

пород (руд) района работ. Для контроля работы аппаратуры перед измерениями на скважине необходимо иметь еще один эталон с х,

в 3—4 раза меньше ХщахПри эталонировании канала х центр датчика располагают в сере­

дине эталона и снаряд прижимают к стенке эталона. По значениям х эталонов для различных диапазонов х-канала строят эталонировочные графики, по которым показания прибора ИП2 «Восприимчивость»

238

§47. ТЕХНИКА РАБОТ С МАГНИТОМЕТРОМ ТСМК-40

Подготовка магнитометра к включению

Перед включением прибора, полученного с завода, прежде всего убеждаются в отсутствии механических повреждений отдельных узлов и блоков и в соответствии монтажа принципиальной электри­ ческой схеме, проверяют вращение ориентирующих систем датчиков

под углом 10—15° на расстоянии не менее 10 м от металлических предметов.

«Прозвонив» жилы кабеля подъемника, прибор подключают к ка­ белю и коллекторным. проводом — к разъему Ш4 «Лебедка» (см. рис. 68). Через эквивалент кабеля прибор можно прямо соединить с панелью управления. К соответствующим гнездам разъема Ш5 «Питание» подключают питающую и компенсационную батареи (БП и БК) типа 29-ГРМЦ-13. К разъему Ш2 «Регистратор» подсоеди- ,няют вход регистратора.

Перед включением прибора ручки органов управления пульта, должны находиться в следующих исходных позициях:

1)переключатель В9 «Выкл.; х; ТСМ» — в положении «Выкл.»,. тумблер В10 «х; фаза» — в положении «фаза»;

2)тумблеры В7 «±100» и В8 «Пуск; стоп» — в среднем положе­

нии;

3)тумблер В 11 «Раб.; град.» — в положении «Раб.» (среднееположение тумблера);

4)переключатели В1, В2, ВЗ ступенчатого компенсатора — в по­ ложении «0»;

«ТСМ» включают питание аппаратуры. Кратковременным нажатием тумблера В8 «Пуск; стоп» в положение «Пуск» запускают шаговый, искатель, который начнет автоматически работать по программе,, указанной в табл. 22. Начало цикла измерений (1,2. команды) соот­ ветствует максимальным показаниям (45—50 МКА) прибора ИП2* «Восприимчивость». Переводом тумблера В8 в положение «Стоп», останавливают шаговый искатель в положениях 3 или 5, 7, при ко­ торых датчик AZ подключается к схеме измерения через соответ­ ствующий компенсатор. Если прибор ИП1 «Магнитное поле» не дает

23ft.

240

При выходе стрелки прибора ИП1 за шкалу в измерительный ка­ нал вводят соответствующий компенсатор, набирая на нем такое

ний компенсатора и прибора ИП1. Истинное значение поля AZ можно измерить только в положении «ТСМ» переключателя В9 «Выкл.; к; ТСМ».

Далее проверяют юстировку оси датчика AZ: измеряют AZ в четырех азимутах через 90° при помещении прибора в инклинометрическом столе, выставленном по уровням. При этом допустимые расхождения измерений AZ не должны превышать 200 гамм. В про­ тивном случае выполняют дополнительную юстировку при помощи ориентирующих грузиков. Убедившись в правильности юстировки оси датчика AZ, выводы 1(+) и 2(—) разъема Ш2 панели подключают на вход канала ПАСК-8. Подготовка ПАСК-8 к работе осуще­ ствляется обычным способом (предел «Л-20» с включением дели­ теля 1/25).

Переключатель В9 «Выкл.; к; ТСМ» переводят в положение «к» (только в этом положении канал АZ выдает выходной ток на регист­ ратор). При этом в канал АZ дополнительно включается неградуиро­ ванный компенсатор поля R57 «АZ», при помощи которого устанавли­ вают первоначальное положение записи на ^диаграмме.

При этом стрелка прибора в цепи компенсационного элемента по­ тенциометра должна находиться вблизи красной черты.

Проверка работы х-канала

При проверке х-каиала аппаратуру готовят к работе так, как описано выше. Устанавливают шаговый искатель в нулевое поло­ жение ( только в этом положении возможна регистрация х). Выводы контактов 3(+) и 4(—) разъема Ш2 «Регистратор» подключают на вход канала ПАСК-8. Переключатель В9 «Выкл.; х; ТСМ» устана­ вливают в положение «к», а тумблер B1Q «х; фаза» — в среднее по­ ложение («X»). Переключателем В12 «Установка 0; х; грубо» и регу­ лятором R64 «Точно» устанавливают Нуль по прибору ИП2 «Воспри­ имчивость». При этом ползунок реохорда должен находиться на нуле шкалы, в противном случае устанавливают его в это положение регулятором «Установка 0» на реохорде.

Нулевые показания прибора ИП2 можно установить в двух раз­ личных положениях ручек «Установка 0», одно из которых будет соответствовать истинному нулю, а второе —ложному. При настройке

прибора ИП2 на истинный нуль его стрелка при медленном под­ несении железного предмета к датчику х сразу отклоняется вправо. В случае ложного нуля она сначала отклоняется влево за нуль-шка­ лы, а затем дает нормальные показания.

После установки нуля и записи нулевой линии на диаграмме ручками «Установка 0» по прибору ИП2 устанавливают ток 40 мкА на 2—3 диапазоне х-метра. Потенциометрами «Умножить» и «Нор­ мализация» на пределе «Л-100» ПАСК-8 добиваются отклонения пол­ зунка реохорда на 10 см. Таким образом, 1 см отклонения ползунка будет соответствовать выходной ток 4 мкА, а не магнитная восприим­ чивость.

Для перевода показаний прибора ИП2 в единицы магнитной во­ сприимчивости датчик X градуируют при помощи эталонов.

Проверка работы снаряда ССТ

Скважинный прибор устанавливают в никлннометрический стол так же, как и снаряд АZ — х, и подключают к пульту через разъем Ш4 «Лебедка» (см. рис. 68). Органы управления панели устанавли­ вают в положения, указанные выше. Переключатель В9 «Выкл.; х; ТСМ» устанавливают в положение «ТСМ». Запускают шаговый искатель и останавливают его в позициях 3, 5 и 7 (см. табл. 22). Включение соответствующего датчика контролируется по прибору ІІП1 «Магнитное поле». Потенциометрами R41 «Per. фазы» и R42 «Per. ген.» добиваются минимальных показаний прибора ИП2.

На соответствующем компенсаторе вводят такое количество гамм, при котором стрелка прибора ИП1 находится в пределах шкалы. Полное значение составляющих X, У, Z складывается из показаний компенсатора и прибора ИП1.

Далее проверяют юстировку системы датчиков прибора ССТ по датчику У. При этом скважинный прибор закрепляют в выста­ вленном по уровням инклинометрическом столе и, вращая послед­ ний вокруг вертикальной оси, добиваются по прибору ИП1 нулевых показаний. Дополнительную юстировку выполняют при помощи юстировочного винта тогда, когда показания прибора ИП1 отлича­ ются более чем на ±1 деление шкалы при развороте стола на 180°.

Проверка пригодности компенсационной батареи

Эта проверка выполняется при включении в схему измерений любого датчика поля. При позиции «х» переключателя В9 «Выкл.; х; ТСМ» (см. рис. 68) потенциометром R57 «АZ» задают стрелке при­ бора ИП1 отклонение на всю шкалу. Компенсационная батарея считается пригодной к работе, если после введения на один шаг Ступенчатого компенсатора стрелка прибора ИП1 устанавливается в нулевое положение с точностью до одного деления.

242

Проверка цены деления магнитометра

При проверке цены деления магнитометра прибор ССТ должен быть полностью настроенным и проверенным.

По оси датчиков устанавливают кольца Гельмгольца и подклю­ чают их к пульту управления в гнездо ШЗ «Кольца» (см. рис. 68). Тумблер В 11 «Раб.; град.» устанавливают в положение «Градуи­ ровка», а тумблер В9 — в положение «ТСМ». Наклоненный под углом 10—15° скважинный прибор вращают вокруг вертикальной оси инклинометрического стола и добиваются по прибору ИП1 мини­ мальных показаний. Подав ток на кольца, потенциометром R70 «Поле в кольцах» по дополнительному миллиамперметру, включен­ ному в цепь колец, устанавливают ток 10 мА, одновременно

ИП1.

Выключив ток в кольцах, по разности показаний прибора ИПі

в плюсовую и минусовую стороны. Цена деления е прибора ИПІ должна быть 200 ± 6 гамм; в небольших пределах ее подгоняют подбором резистора, шунтирующего датчик.

Оценку и регулировку цены деления прибора производят по всем датчикам не реже одного раза в месяц, а также после ремонта аппаратуры, смены скважинных снарядов, смены кабеля.

Снятие кривых Х 0, Y 0, Z 0 на КП0

Измерение составляющих А 0, У 0, Z 0 на КП0 производят отрегу­ лированным и проверенным прибором не реже одного раза в три месяца.

Станцию типа АЭКС располагают на расстоянии 20—30 м от КП 0, скважинные приборы АZ — к и ССТ устанавливают в инклинометрический стол и регулируют последний по уровням. Кабель лебедки должен находиться как можно дальше от датчиков скважин­ ного прибора.

Аппаратуру готовят к работе так же, как и на базе. Снаряду ССТ задают, углы наклона 10; 20; 30; 40; 5.0° и для каждого из них через 15° по азимуту снимают показания датчиков X, Y, Z. По

полученным результатам строят кривые нормального поля X 0, Y 0, Z 0 {рис. 69).

Величину поля AZ0 проверяют каждый раз перед выездом па скважину.

Рпс. 69. Крпвые нормального магнитного поля магпптомѳтра ТСМК-40. Шпфр кривых — углы наклона в градусах

Проведение измерений на скважине

ІІзмеренпя в скважные начинают с записи кривой АZ, чтобы скважинный .прибор принял рабочий температурный режим перед регистрацией кривой х.

Для учета ошибок, обусловленных дрейфом нуля АZ, вблизи устья скважины, вдали от автомашины, железных предметов и бурового агрегата выбирают дополнительный контрольный пункт КПскв, на котором измеряют АZ до и после каротажа, и полученные показания записывают на диаграмме.

На диаграммной ленте фиксируют нуль регистратора, устана­ вливают масштаб записи кривой АZ и отмечают отклонения пол­ зунка реохорда при различных показаниях ступенчатого компенса­ тора (прямой и обратный ходы). Эти же показания фиксируют и

вконце измерений.

Впроцессе спуска прибора на забой контролируют работу аппа­

ратуры. При кратковременной остановке прибора на забое изме­ ряют AZ3a6.

Так как максимальный выход прибора ТСМК-40 соответствует напряженности поля 40 000—50 000 гамм, то с учетом величин

244

поля на устье и забое скважины часть поля компенсируют ступенча­ тым компенсатором, набирая на нем такое количество гамм, при котором разность между максимально измеряемым полем в сква­ жине и полем, скомпенсированным компенсатором, была бы меньше 40 000—50 000 гамм.

С учетом выбранного масштаба Пд2 резистором R5,7 «AZ» (см. рис. 68) или ГКП станции устанавливают начало записи кривой АZ. В таком положении пера регистратора на диаграммной ленте делают черту и против нее записывают AZ3a6.

Соблюдая рассмотренные выше методические положения, записы­ вают кривую АZ. Измеряют AZ в соответствии с методическими положениями § 47.

Оценив качество записи AZ, регистрируют кривую х. При этом подготовку аппаратуры к работе делают возможно быстрее, чтобы не нарушить установившийся температурный режим скважинного прибора. Техника работ при записи кривой х такая же, как описано выше.

Снаряд AZ — X устанавливают около скважины, желательно на то же самое место, что и перед измерением АZ, не ближе 2—3 м от металлических предметов. На диапазоне 2 или 3 х-канала и пре­ деле «Л-100» (см. рис. 6) потенциометра проверяют истинный нуль прибора ИП2 «Восприимчивость» (см. рис. 68) и устанавливают масштаб записи кривой. Переключаются на диапазон 4 или 5 х- капала и контролируют работу аппаратуры при помопщ рабочего эталона. Нулевое положение ползунка реохорда и его отклонения от рабочего эталона при установке масштаба фиксируют на ленте до и после каротажа. При спуске прибора на забой контролируют ра­ боту аппаратуры и правильность установки масштаба записи п . Порядок проведения измерений х такой же, как и AZ.

Убедившись в хорошем качестве кривой х, приступают к регист­ рации составляющих поля в соответствии с методическими положе­ ниями, рассмотренными выше. При этом техника работ такая же, как и при проверке прибора ССТ на базе.

Для более точной привязки точек измерений по глубинам одну из меток на кабеле устанавливают против точки отсчета глубин

исовмещают эту же метку на диаграмме АZ с пером регистратора.

Вдальнейшем спуск прибора осуществляют с включенной протяж­ кой ленты.

Точки замеров номеруют на диаграмме, записывают в журнал, их глубины затем считывают с диаграммой ленты, после выполнения измерений в скважине. Полученные результаты измерений заносят

Iв рабочий журйал.

Оценка качества, диаграмм магнитометрии скважин

Оформление и оценка качества диаграмм магнитометрии скважин и других методов каротажа в принципе одинаковы. Полученные диаграммы снабжаются форменными заголовками [50].

245