Криві методу мс

Однорідні пласти на кривих χ_еф відзначаються симетричними аномаліями щодо їх середини (Рис. 2.24). Характерні значення χ_еф приурочені до середини пласта – максимальні при магнітній сприйнятливості пласта більше магнітної сприйнятливості вміщуючих порід χ_п>χ_вм, мінімальні при χ_п<χ_вм. У малопотужних пластах (h<1_с, де 1_с – довжина датчика) криві χ_еф мають два максимуми з мінімумом у центральній частині кривої.

Границі шарів достатньої потужності (h>21_с) визначаються точками, де величина сигналу дорівнює половині його максимального значення Δχ_max/2, тобто потужність таких пластів визначається шириною аномалії на рівні половини її максимального значення Δχ_п max. З зменшенням потужності пластів точки з координатами Δχ_п max/2 зміщаються щодо границь пласта в бік вміщуючих порід.

Області застосування методу мс

Метод магнітної сприйнятливості найбільш ефективний при дослідженні розрізів свердловин, пробурених на магнетитових і титаномагнетитових родовищах. Його можна застосовувати також для виявлення в розрізах свердловин скупчень бокситів, марганцевих, хромітових, нікелевих, сидеритових і олов’яних руд.

1 – h₁; 2 – h₂; 3 – h₃; 4 – h₄; 5 – h₅

Рисунок 2.24 – Криві ефективної магнітної сприйнятливості гірських порід при різній товщині

Основні геологічні задачі, розв’язувані методом МС при вивченні розрізів свердловин, складаються в літологічному розчленовуванні розрізів і їх кореляції, виділенні рудних зон, визначенні змісту заліза в магнетитових рудах, одержанні даних про величину магнітної сприйнятливості порід для інтерпретації аномалій магнітного поля, відзначених магніторозвідкою.

Літологічне розчленовування розрізів свердловин за методом МС базується на різній магнітній сприйнятливості порід. Найбільші величини χ_П характерні для магнетиту і титаномагнетиту, за ними йдуть ультраосновні породи (габро, діабази, порфірити й ін.), потім кислі породи (граніти, гранодіорити). Найнижчими значеннями χ_п володіють карбонатні і гідрохімічні осадки.

Виділення в розрізах руд базується на їх високій, порівняно з вміщуючими породами (глинами, піщаниками, карбонатами), магнітної сприйнятливості. Процентний вміст заліза в рудах визначається по залежності величини магнітної сприйнятливості від кількості магнетиту, що міститься в них.

Метод ядерно-магнітного каротажу

Ядерно-магнітний каротаж (ЯМК) базується на вивченні штучного електромагнітного поля, яке утворюється в результаті взаємодії магнітного моменту та спіну ядер хімічних елементів і зовнішнього магнітного поля.

Ядра елементів (водню, фтору, алюмінію, вуглецю-13 та ін.) володіють власним механічним моментом (спіном) і магнітним моментом, осі яких співпадають. При розташуванні таких ядер в постійному зовнішньому магнітному полі Н їх магнітні моменти μ прагнуть орієнтуватися у напрямі вектора даного поля, що веде до виникнення ядерної намагніченості (Рис. 2.25,а). При знятті зовнішнього магнітного поля, через безладний тепловий рух атомів і молекул речовини, відбувається руйнування придбаної намагніченості. Якщо це відбувається у присутності залишкового магнітного поля, наприклад, поля Землі, ядра прагнуть переміщатися уздовж цього поля, прецесуючи навкруги нього подібно дзизи в полі сили тяжкості, з частотою близько 2 кГц (частотою Лармора) обумовленою напруженістю магнітного поля Землі (Н_з=40 А/м) і гіромагнітними властивостями ядер (Рис. 2.25 б, в).

_з – магнітний момент Землі

Рисунок 2.25 – Поведінка вектора намагніченості ядер  (за С.М.Аксельродом) до поляризації (а), підчас поляризації (б), на початок вільної прецесії (в)

Частота прецесії (ларморова частота) пропорційна гіромагнітному відношенню магнітного моменту прецесуючих ядер , до їх моменту кількості руху (механічному моменту, спіну) P і напруженості магнітного поля.

Серед породоутворюючих елементів ефект ядерного магнетизму найбільш сильно виражений у водню, оскільки ядрам атомів водню властиве найбільше значення гіромагнітного відношення. Ядерний магнетизм всіх інших елементів дуже малий, щоб його можна було використовувати для вивчення розрізів свердловин.

Метод ЯМК заснований на реєстрації ефектів вільної прецесії ядер водню. З цією метою у свердловину опускають свердловинний прилад, що складається з котушки, підсилювача і перемикача, який поперемінно підключає виведення котушки то до джерела постійного струму силою 3 А, то до входу підсилювача.

Схематично процеси, що протікають при ЯМК, і виникаючі при цьому вектори ядерної намагніченості показані на рис.28. За відсутності зовнішнього штучного магнітного поля магнітні моменти ядер водню µ орієнтовані, в основному у напрямку магнітного поля Землі Н_з, прецесуючи кругом нього (Рис.2.25,а). При пропусканні струму поляризації через котушку в перебігу певного часу t_пол. в досліджуваному середовищі утворюється постійне магнітне поле напруженістю Н_пол (Рис. 2.26,а). Вектор цього поля складає деякий кут з вектором напруженості магнітного поля Землі Н_з, і значно (приблизно на два порядки перевищує його). Виникаючий при цьому вектор ядерної намагніченості М₀ орієнтується по результуючому вектору Н_ср. Вектор ядерної намагніченості М після включення поляризуючого струму встановлюється не відразу, а протягом часу Т₁ – подовжньої релаксації (встановлення рівноваги) (Рис. 2.26,б), що характеризує швидкість наростання ядерної намагніченості по напряму поля поляризації

, (2.38)

де М₀ – вектор ядерної намагніченості при часі поляризації t_пол, практично t_пол приймають рівним (3-5) Т₁.

Рис. 2.26 – Схема процесів, які виникають при дослідженні