ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ





Широкое развитие разведочной геофизики и проникновение ее методов во все этапы поисков и разведки полезных ископаемых привели к значительному расширению круга геологических задач геофизических исследований. В общих чертах это те же задачи, которые ставятся перед геологоразведочными работами вообще. Специфический характер имеют при этом как постановка геологических задач перед геофизическими исследованиями, так и методы их решения.

Региональные геофизические исследования. Одной из важнейших проблем современной геологической науки является изучение закономерностей образования и размещения полезных ископаемых. Такое изучение необходимо для того, чтобы выработать основные направления геологоразведочных работ, сделать их более эффективными. Образование рудных поясов, возникновение крупных залежей нефти и газ, распределение зон угленосности и т. п. являются следствием сложных и длительных геологических процессов. Эти процессы привели к образованию залежей минерального сырья и нашли вместе с тем закономерное выражение в структуре земной коры. Следовательно, между глубинной структурой земной коры и распределением в ней залежей полезных ископаемых существует связь, которая в каждом конкретном случае должна быть раскрыта и использована для того, чтобы сделать геологоразведочные работы наиболее целеустремленными.

При решении проблемы размещения полезных ископаемых в ряде случаев должна быть подвергнута изучению по возможности вся земная кора. Изучение земной коры на всю ее мощность (5—70 км) и составляет основную задачу глубинных региональных геофизических исследований. Сейсмический, гравиметрический и отчасти магнитный методы позволяют установить общую мощность земной коры, дать представление 5 ее расслоении на главные комплексы основных и кислых магматических, а также осадочных пород. В комплекс применяемых для этой цели методов входит глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ). Сочетание отдельных профилей ГСЗ с гравиметрической съемкой позволяет дать общее представление о структуре земной коры. Глубокие разломы земной коры хорошо проявляются в результатах гравиметрических и аэромагнитных работ. Голубиные региональные геофизические исследования необходимы не только на участках земной коры, покрытых новейшими отложениями или водами морей и не доступных для обычных геологических методов, но и там, где отсутствует покров осадочных пород, например в таких районах, как Кольский полуостров или Украинский кристаллический щит. В пределах таких участков земной коры, позволяющих применять непосредственные методы изучения геологической структуры, региональные геофизические работы раскрывают строение глубоких корней этих структур и дают принципиально новые материалы об их генезисе.

Особенно большое значение имеют региональные геофизические исследования при определении перспектив нефтегазоносности в областях с покровом осадочных отложений. Первоочередное значение имеет здесь определение общей мощности осадков, т. е. изучение погребенного рельефа консолидированного фундамента. Мощность осадочных пород в районах глубокого погружения консолидированного (кристаллического или метаморфизованного) фундамента иногда достигает 16 км и более. В настоящее время уже бурятся скважины до 5—8 км и вполне реальной является перспектива бурения более глубоких скважин. Поэтому глубина геофизических исследований по изучению строения земной коры, особенно в районах, перспективных на нефть и газ, должна быть порядка 10—15 км. Современная сейсморазведка в состоянии определить на этих глубинах верхнюю поверхность фундамента. При глубинах фундамента до 3 км эта задача может быть решена некоторыми модификациями электроразведки. Аэромагнитная и гравиметрическая съемки также дают весьма полезную информацию и вследствие своей мобильности и дешевизны применяются в сочетании с опорными сейсмическими работами для изучения обширных территорий.

Структура осадочной толщи имеет определяющее значение для распределения в ней полезных ископаемых. Геофизические работы по изучению строения осадочной толщи ведутся в основном сейсмическим методом; в ряде районов для этой цели оказываются полезными гравиметрический и электрические методы разведки. Геофизическими методами можно выяснить общий характер складчатости, а также наличие крупных дизъюнктивных дислокаций осадочных пород. Во многих случаях осадочная толща состоит из нескольких различно построенных структурных этажей, обычно разделенных погребенными эрозионными поверхностями. Мощность отдельных пачек осадочной толщи изменяется по площади. Изменяются и физические свойства осадков. Изменяется вместе с тем и соотношение между комплексами осадочных пород различного литологического состава. Все эти вопросы изучаются геофизическими методами, результаты которых в сопоставлении с данными бурения сравнительно редкой сети структурных скважин позволяют получить достаточно определенные выводы.

Объектом региональных геофизических исследований при мелкомасштабном геологическом картировании (1:100 000 и мельче) являются массивы кристаллических и изверженных пород. Такие съемки позволяют значительно уточнить контуры распространения различных пород (например, гранитов, серпентинитов и т. п.) под наносами, не прибегая к большому количеству расчисток и скважин. Это существенно сокращает сроки выполнения и стоимость геологической съемки, повышая в то же время ее достоверность. Наиболее важное значение при работах подобного рода имеют магнитная и гравиметрическая разведка, а также электроразведка постоянным током; последняя применяется также для определения мощности наносов, что при небольшой глубине коренных пород дает достаточно точные результаты.

Геофизическая разведка на нефть и газ. Первый этап геофизических работ на нефть и газ состоит в поисках ловушек, благоприятных для накопления этих полезных ископаемых. Такими ловушками прежде всего служат антиклинальные структуры, в своды которых газ и нефть вытесняются более тяжелыми пластовыми водами. Нередки нефтяные и газовые залежи в крыльях структур или моноклиналях, запертые сбросами. Известны стратиграфические (в выклинивающихся осадочных свитах) или литологические (ограниченные распространением пористых коллекторов) ловушки. Цель поисковых геофизических работ на нефть и газ заключается в отыскании структур, которые могли бы служить подобными ловушками. Поставленная задача решается сейсморазведкой; в определенных геологических условиях возможно применение с этой целью также гравиметрической иэлектрической разведки. Очень хорошие результаты дают поиски антиклинальных структур, за исключением весьма пологих платформенных. НаРусской платформе, в пределах Волго-Уральской нефтегазоносной облает известны пологие структуры с углами падения в доли градуса и с амплитудой менее 30—50 м. Возможность поисков таких пологих платформенныхструктур ограничивается точностью сейсморазведки. Менее разработана методика поисков залежей нефти и газа, экранированных сбросами, однако здесь имеются примеры успешного применения геофизических методов. Методика поисков залежей литологического и стратиграфического типа также разрабатываются.

После того как благоприятная структура найдена, наступает этап подготовки площади геофизическими методами к глубокому разведочному бурению. От того, насколько полно и тщательно подготовлена геофизическими работами площадь к глубокому разведочному бурению в значительной мере зависят исход, сроки и стоимость всего цикла геологоразведочных работ на нефть и газ. Каждая скважина, пробуренная без достаточной подготовки площади, тяжелым бременем затрат материально-технических ценностей, времени, труда и денег ложится на стоимость и эффективность геологоразведочных работ. Наоборот, хорошая подготовка площади геофизическими методами приводит к «попаданию в цель» первых же разведочных скважин и многократно окупает затраченные усилия и время.

Подготовка к бурению разведочных нефтегазоносных площадей ведется при помощи сейсморазведки. Иногда сейсмическую разведку приходится дополнительно ставить уже после начала бурения разведочных скважин. Это бывает необходимо для решения вопросов о деталях глубинного строения разведываемой площади или в том случае, когда разведочное бурение целесообразно перенести на более глубокие горизонты, ранее недостаточно освещенные предварительными сейсмическими работами.

Поиски структур, благоприятных на нефть и газ, и подготовка их к глубокому разведочному бурению составляют важнейший раздел разведочной геофизики. Около 95% всех сейсморазведочных партий в России направляется именно на решение этой задачи.

За последнее время делаются попытки использовать различия в физических свойствах нефтегазоносных и водоносных пластов для оценки нефтегазоносности недр геофизическими методами. Такие попытки, несомненно, обоснованы в связи с тем, что физические свойства (плотность, упругость) одного и того же пласта заметно изменяются при переходе от продуктивной части его к непродуктивной. Следует различать это направление от поисков нефти и газа радиометрическими и геохимическими методами. Последние используют явление миграции нефтяных углеводородов из недр к поверхности в то время, как применение гравиметриче­ской, сейсмической и электрической разведки для оценки нефтегазоносности недр преследует цель оценить тонкие различия свойств продуктивного пласта по особенностям вызванных последним физических полей.

Геофизические поиски и изучение рудных месторождений. Иногда это, направление называют сокращенно рудной геофизикой. Сложная геологическая обстановка рудных месторождений, небольшие масштабы большинства из них, трудности изучения и расшифровки связанных с ними физических полей создают значительные препятствия при решении вопросов рудной геофизики. Кроме того, во многих случаях задачи геофизических работ узко ограничиваются лишь поисками рудных тел. Этим объясняется известное отставание геофизических работ по поискам и разведке рудных месторождений по сравнению с аналогичными работами на нефть и газ»

Тем не менее геофизические методы изучения рудных месторождений имеют большие перспективы дальнейшего развития. Такое развитие неизбежно ввиду исчерпания фонда месторождений полезных ископаемых, проявляющихся на дневной поверхности. Количество рудных месторождений, которые могут быть найдены при поверхностной геологической съемке, сравнительно невелико и обеспечивает горную промышленность на ограниченный период ее деятельности. Практический опыт горной промышленности указывает на то, что значительно большие запасы рудных полезных ископаемых находятся в недрах и признаки таких залежей на поверхности отсутствуют. Глубинные рудные месторождения обнаруживаются или случайно, или в результате дорогостоящих горных работ и бурения по густой сети точек. В виду того, что размеры их обычно невелики, в большинстве случаев нет гарантии, что даже весьма детальное разведочное бурение обнаружит все объекты, заслуживающие внимания. Отсюда неизбежно возникает вопрос о необходимости развития геофизических работ по поискам и разведке рудных месторождений. Однако возможности геофизических методов применительно к изучению рудных месторождений используются в настоящее время только в небольшой степени.

Геофизические работы по поискам и изучению рудных месторождений развиваются по двум направлениям: 1) изучение структурных условий рудных месторождений; 2) поиски и оконтуривание рудных залежей. Опыт показывает, что работы по поискам и оконтуриванию залежей не могут успешно развиваться, если не уделяется достаточное внимание изучению структурных особенностей и общей геологической обстановки рудных месторождений. Поэтому особенно важно сопровождать геофизическими работами крупномасштабное геологи­ческое картирование (1 : 50 000 и крупнее).

Работы по рудной геофизике следует проводить в комплексе с другими видами геологоразведочных работ. Бурение относительно мелких (не более 1000 м) скважин и лабораторный анализ пород, слагающих изучаемый район, дают важнейшие сведения, необходимые для интерпретации результатов геофизических работ. В то же время усложнение задач, стоящих перед рудной геофизикой, требует применения все более сложной и точной аппаратуры, что влечет за собой необходимость специализации геофизических исследований при разведке рудных месторождений. Такая специализация в сочетании с комплексированием с другими видами геологических исследований предста­вляет генеральное направление развития работ в области рудной геофизики.

При изучении рудных месторождений нередко ставятся частные геоло­гические задачи: поиски новых рудных тел, расширение известных контуров эксплуатирующихся рудных тел, определение глубины зоны окисления, поиски и оконтуривание сульфидных руд под шапками окисленных пород, определение размеров зон минерализации, определение истинного контура частично известных рудных тел, поиски сегментов рудных жил, смещенных дислокациями, оконтуривание рудоносных жил и штоков и т.д.. Все эти вопросы должны решаться на фоне общего изучения структуры рудных полей. В отдельных благоприятных случаях возможна оценка запасов руды в месторождении, иногда очень полезная на предварительной стадии изучения.

Глубинность геофизических исследований при поисках рудных тел зависит от размеров последних и дифференциации физических свойств их по отношению к вмещающим породам. Например, массивная сульфидная рудная залежь средних размеров создает обнаруживаемую гравитационную аномалию при глубинах до 300 м, в то время как такое же количество той же руды в форме прожилков вдоль зоны минерализации устанавливается гра­виметрическим методом едва до глубины 30 м. Следует считать, что средняя глубинность существующих в настоящее время методов рудной геофизики не превосходит 100 м. Недостаточная глубинность геофизических методов при поисках рудных тел представляет основное препятствие более широкому применению геофизических методов в рассматриваемой области. Поэтому важнейшей задачей научно-исследовательских работ в области рудной геофизики является повышение их глубинности и разрешающей способности. Однако даже и с отмеченными ограничениями геофизические методы весьма эффективны на обширных площадях, где строение коренных пород маскируются сравнительно тонким слоем аллювия, озерных отложений и т. п. Наиболее отчетливые результаты дают геофизические исследования на железные руды. Магнетитовые руды обнаруживаются аэромагнитными работами, подтверждаются и оконтуриваются наземными магнитными съемками. Немагнитные железные руды хорошо прослеживаются гравиметрическим методом благодаря тому, что плотность железорудных тел намного превышает плотность вмещающих пород и массы железной руды в месторождениях промышленного значения достаточно велики.

Успешно проводятся геофизические работы по поискам хромитовых руд гравиметрическим методом; сульфидных руд при помощи электроразведки и гравиразведки. Важное значение имеет прослеживание контактов между интрузиями и вмещающими породами различного состава, к которым приурочены руды контактно-метасоматического (скарнового) происхождения, например медно-никелевые оруденения подобного типа. Такие контакты могут быть надежно зафиксированы маг-ниторазведочными и электроразведочными работами, привязанными к известным геологическим обнажениям. Практика показывает, что геофизические исследования оказывались эффективными при поисках полиметаллических, в том числе медно-никелевых, свинцовых, оловянных месторождений, алюминия (бокситов), ртути (киновари) и других металлических полезных ископаемых.

Геофизические поиски и изучение нерудных месторождений. Среди геофизических работ на нерудные полезные ископаемые наибольшее развитие получили геофизические поиски алмазоносных трубок взрыва. С этой целью успешно применяются аэромагнитная и наземная магнитная съемки, а также гравиразведка и электроразведка. Неоднократно применялись геофизические методы при поисках месторождений калиевых солей, боратов, связанных со штоками или пластами каменной соли. Здесь оказываются полезными гравиразведка и сейсморазведка; при изучении бурящихся скважин успешно применяются ядерные геофизические исследования. Пегматитовые слюдоносные жилы и кварцевые жилы оконтуриваются электроразведкой и магниторазведкой при изучении месторождений слюды и пьезооптического кварца. Весьма часто при изучении нерудных месторождений перед геофизическими работами возникают такие задачи, как определение мощности покрывающих отложений, поиски и прослеживание сбросов и других структурных особенностей, прослеживание формаций скальных пород, глубина, размеры и протяженность россыпи и т. д. Решая эти задачи, разведочная геофизика помогает ускорить общий ход геологоразведочных работ.

Геофизические работы в гидрогеологии. По мере развития промышленной деятельности человека, особенно в СССР, где бурно растут промышленность и крупные города, с каждым годом ощущается все большая потребность в использовании подземных вод.

Целью геофизических работ на воду являются изучение глубинной структуры бассейнов подземных вод, поиски подземных пресных и минерализованных, а также термальных вод. При этом широко применяются методы электроразведки. Для решения первой задачи используют также данныесейсморазведки. Хорошие результаты дает применение геофизических методов (электроразведки) для определения направления и скорости подземных водных потоков. Используются геофизические методы для определения путей притоков вод в шахты и подземные выработки с целью предот­вращения их обводнения. Интересные электроразведочные исследования ведутся в Голландии для контроля процессов фильтрации морской воды сквозь заградительные дамбы.

Геофизические работы в инженерной геологии.Геофизические методы полезны и эффективны при изысканиях мест строительства гидроузлов, проектировании трасс каналов, при прокладке газопроводов, изучении многолетней мерзлоты, железнодорожных изысканиях и других инженерно-строительных работах, требующих предварительного геологического изучения строительных площадок.

Наиболее полный комплекс работ по инженерной геофизике с применением электроразведки, гравиразведки и сейсморазведки осуществляется при изучении и выборе мест строительства гидроузлов. В СССР за истекшие годы геофизическими методами исследованы многие створы крупных рек (Волги, Камы, Днепра, Оби, Енисея, Ангары и других), на которых затем воздвигнуты плотины и построены электростанции. Геоло­гические задачи геофизических изысканий в районах гидроузлов следующие: 1) определение мощности наносов и изучение погребенного рельефа коренных пород; 2) поиски и оконтуривание сбросов и трещиноватых зон, которые могли бы создать впоследствии угрозу повреждения плотины или утечки воды из водохранилища; 3) определение уровня грунтовых вод; 4) изучение прочности коренных пород; 5) определение проницаемости коренных пород; 6) контроль процессов фильтрации воды.

Вдоль трасс ирригационных сооружений комплексом геофизических методов (сейсморазведка, гравиразведка, электроразведка) изучаются условия фильтрации, засолонения вод, а также уточняется общая геологическая обстановка. Электроразведочные исследования трасс строящихся газопроводов имеют целью выделение участков, особенно опасных в отношении коррозии трубопровода, с тем, чтобы обеспечить его наилучшую защиту.

Изучение многолетней мерзлоты, широко распространенной в Сибири и на Дальнем Востоке, проводится электроразведочным методом и для определения глубины залегания и мощности мерзлого слоя. Электроразведка нередко применяется при изысканиях на трассах железных дороги других сухопутных инженерных сооружениях. В связи со строительством морских портов и изысканием мест для искусственных оснований под морские - нефтяные промыслы наряду с электроразведкой используются также сейсмическая разведка и эхолотирование ультразвуком. Следует также упомянуть об изучении горного давления в шахтах и горных выработках при помощи пьезоэлектрических датчиков давления. С каждым годом область применения геофизических методов в инженерной геологии все расширяется.

Геофизические исследования в шахтах и горных выработках. При разработке месторождений нередко возникает задача расширения ранее недостаточно разведанной залежи или поисков новых рудных тел вблизи существующих горных выработок. Для решения этой задачи выполняются геофизические исследования как на земной поверхности, так и в шахтах и горных выработках. Подобные геофизические наблюдения, размещенные в пространстве не только по площади, но и в глубину, получили также название трехмерной геофизической съемки. Для наблюдений в шахтах применяется обычная аппаратура, приспособленная к работе в подземных условиях. Для геофизической разведки под землей с успехом опробованы магнитный, гравиметрический и электроразведочный методы.

Кроме того, в шахтах применяют специально разработанный для использования в подземных условиях метод радиопросвечивания, позволяющий подучить радиоволиовую тень от рудных тел, залегающих между горными выработками или между последними и дневной поверхностью. Подземные геофизические работы находят применение при разработке и доразведке известных рудных месторождений, а также при изучении геологических условийпроходки шахт с целью обеспечения безопасности подземных работ.

Геофизические исследования в скважинах. В бурящихся скважинах необходимо прежде всего знать местонахождение продуктивного пласта или рудного тела, а кроме того, и весь геологический разрез. Для этого нужно отобрать из скважины образцы горных пород, т. е. поднять керн. Операция подъема керна чрезвычайно трудоемкая и замедляет скорость бурения, увеличивая его продолжительность и стоимость.

Задача геофизических исследований в скважинах состоит в том, чтобы, опираясь на изучение немногочисленных образцов пород, поднятых на поверхность, дать сведения о геологическом разрезе скважины, отметить местоположение продуктивных интервалов и осуществить взаимную корреляцию скважин между собой, необходимую для структурных построений. Геофизические исследования, или каротаж скважины позволяют решать в той или иной степени эти задачи, обходясь минимальным отбором керна только из некоторых скважин, и обеспечивают тем самым высокую скорость буровых работ и снижение их стоимости. Каротаж скважины заключается в измерении физических полей внутри скважины при помощи телеметриче­ской схемы. Скважинный зонд или прибор получает необходимую информацию непосредственно в скважине, вблизи исследуемой горной породы; эта информация относится в общем к очень небольшому объему пород, окружающему датчик. Затем полученная информация передается на земную поверхность на расстояния в сотни и тысячи метров по специальному (каротажному) кабелю и здесь регистрируется наземными приборами.

Таким образом изучаются электрическое, радиоактивное, тепловое, магнитное, ультразвуковое и другие поля внутри скважины. В зависимости от природы физического поля, изучаемого в скважине, различают электрический (в том числе индукционный, диэлектрический), термический, магнитный, радиоактивный (гамма, нейтронный, гамма-, гамма, акустический и др.) каротаж. Различные методы каротажа носят также наименования электрометрических, радиометрических и т. п. измерений в скважинах.

Наибольшее развитие получили всевозможные виды каротажа в нефтяных и газовых скважинах. Основная задача каротажных работ на нефть и газ состоит в выделении в разрезе продуктивных пластов. Обычно это возможно в связи с тем, что нефть и газ имеют высокое удельное электрическое сопротивление и приурочены к пористым пластам, характерно выделяющимся на диаграммах электрического каротажа. Однако в ряде случаев, например при наличии карбонатных коллекторов с высоким сопротивлением или при сильной минерализации пластовых вод, показания электрического каротажа перестают давать однозначные указания на наличие продуктивных горизонтов. В этих случаях электрометрические измерения вскважине сочетаются с радиоактивным или акустическим каротажем. Вторая задача состоит в оценке методами каротажа физических свойств продуктивного пласта — его пористости, проницаемости, глинистости — и получе­нии количественных данных о водонефтегазонасыщенности коллекторов. Эта весьма трудная и в то же время очень важная задача требует сочетания тщательных измерений в скважине с лабораторным изучением керна из продуктивных интервалов. Данные количественного изучения нефтеносных и газоносных пластов необходимы для подсчета запасов нефти в недрах и выбора правильного режима эксплуатации нефтегазовой залежи.

Данные каротажа используются не только в период разведки нефтяного или газового месторождения. В период эксплуатации они необходимы для выбора интервалов вскрытия пластов с целью получения притоков нефти, контроля технического состояния скважин и прослеживания движения водонефтяного контакта, что особенно важно для тех нефтяных ме­сторождений, где добыча ведется при помощи законтурного обводнения. Каротаж является основным средством геологических исследований в нефтяных и газовых скважин..

В ходе контроля за техническим состоянием скважин измеряют угол наклона и азимут ствола скважины (инклинометрия), определяют высоту цементного кольца в затрубном пространстве, проверяют гидроразрыв пластов, определяют места притоков воды и т. п. Вскрытие пласта сводится к проведению в скважине прострелочно-взрывных работ при помощи перфораторов и торпед.

Важную роль играет также каротаж угольных скважин. Электрический каротаж разведочных скважин, бурящихся на уголь, дает возможность выявлять пласты угля, пропущенные при поднятии керна, оценивать их мощность, проводить взаимную корреляцию разрезов разведочных скважин. Применение каротажа во многих угольных бассейнах позволяет существенно уменьшить отбор керна при одновременном повышении уровня геолого-технической документации скважин. Радиометрические ме­тоды (гамма-гамма-каротаж) используются также для оценки качества (зольности) энергетических углей.

При каротаже рудных скважин используют разнообразные методы. Для изучения скважин на железорудных месторождениях применяется магнитный каротаж. В рудных скважинах применяются также гамма-каротаж для поисков радиоактивных руд, методы скользящих контактов и электродных потенциалов на сульфидных месторождениях. Все шире используются методы ядерной геофизики (активационного анализа) для опре­деления вещественного состава пород в разрезе скважин.

Нередко применяется на практике каротаж на воду, выполняемый исключительно электрометрическим методом. Вследствие высокой стоимости бурения экономическое значение каротажа огромно. Сокращение расходов на бурение, особенно глубоких скважин, намного превышает стоимость каротажных работ.

 

 





Читайте также:
Расчет длины развертки детали: Рассмотрим ситуацию, которая нередко возникает на...
Задачи и функции аптечной организации: Аптеки классифицируют на обслуживающие население; они могут быть...
Основные понятия туризма: Это специалист в отрасли туризма, который занимается...
Образцы сочинений-рассуждений по русскому языку: Я думаю, что счастье – это чувство и состояние полного...

Рекомендуемые страницы:



Вам нужно быстро и легко написать вашу работу? Тогда вам сюда...

Поиск по сайту

©2015-2022 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-27 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:


Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.021 с.