Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
"Гомельский государственный университет
имени Франциска Скорины"
Геолого-географический факультет
СУРС
МАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН
Выполнил:
студент группы ГР-42
Проверил:
старший преподаватель:
Гомель 2013
Методы ГИС, базирующиеся на дифференциации горных пород по намагниченности, магнитной восприимчивости и ядерно-магнитным свойствам, называют магнитными. Существуют скважинная магниторазведка, каротаж магнитной восприимчивости и ядерно-магнитный каротаж.
1 СКВАЖИННАЯ МАГНИТОРАЗВЕДКА
Метод ГИС, основанный на изучении распределения естественного магнитного поля по стволу скважины, называют скважинной магниторазведкой (СМ). Физические основы СМ, технология ее проведения, аппаратура, способы обработки и интерпретации результатов близки к таковым при наземной магниторазведке, в связи с чем они изложены здесь в краткой форме.
Магнитное поле Земли в первом приближении можно уподобить полю однородного шара, намагниченного по оси, отклоняющейся от оси вращения приблизительно на 11,5°. Намагниченность геологических образований определяется магнитными свойствами слагающих их горных пород (см. гл. 2, § 4) и напряженностью магнитного поля Земли. Кроме поля намагниченного шара (Го), поле Земли содержит составляющие аномальных полей, связанных с континентальными и материковыми (Т\), региональными (Г2) и локальными (Г3) аномалиями. Полный вектор напряженности магнитного поля.
Сумма полей Tо и Т1 составляет нормальное геомагнитное поле Тн в изучаемой точке, сумма полей Т2+Т3 — аномальное поле Та. В общем случае Т=Тн + Та, однако в зависимости от геологического строения и намагниченности геологических образований возможны ситуации, когда Tа = 0; Та = Т2\ Та = Т3 и Та=Т2+Т3.
В СИ единица измерения напряженности магнитного поля А/м.
В магниторазведке полный вектор напряженности магнитного поля раскладывают на составляющие в прямоугольной системе координат. Ось х направляют на географический север, ось у — на восток, ось z — по отвесу вниз. Проекции вектора Т по осям называют соответственно северной (Х), восточной (Y) и вертикальной (Z) составляющими поля, а проекцию Т на горизонтальную плоскость — горизонтальной составляющей Н.
С геологической точки зрения интерес представляет аномальная часть магнитного поля. Поэтому для решения обратной задачи СМ определяют величину и ориентацию в пространстве вектора Та.
Выражения для векторов Т и Тн запишем следующим образом:
Аномальное поле в точке измерения определяется разностью этих векторов:
Составляющие X, У, Z измеряют непосредственно в скважине, составляющие Хн, Ун, Zн— на соответствующих контрольных пунктах. Последнюю операцию называют выходом в нормальное поле.
Ствол скважины искривляется с глубиной, в связи с чем необходимо обеспечить соответствующее ориентирование координатных осей. В практических условиях ориентацию обеспечивают, используя сведения о направлении ствола в точке измерения, полученные с помощью инклинометрии.
Существуют осевая и вертикальная схемы ориентации. При осевой схеме ось z ориентируют вдоль оси скважины, а оси х и у перпендикулярно к ней, причем располагают их в вертикальной (ось х) и горизонтальной (ось у) плоскостях, проходящих через очку измерения. При вертикальной схеме ориентации ось у горизонтальна и перпендикулярна к оси скважины, ось х горизонтальна и расположена в вертикальной плоскости, проходящей через точку измерения, ось z вертикальна. Ось скважины в обоих случаях лежит в вертикальной плоскости.
Магнитное поле намагниченного тела можно рассматривать как суммарное поле элементарных магнитных диполей, составляющих это тело. Магнитный потенциал элементарного диполя выражается формулой.
, где dM —
магнитный момент диполя; г — расстояние от центра диполя до точки, в которой
определяют его потенциал; 6 — угол между направлением г и вектором
намагниченности.
Если тело занимает объем V и имеет постоянную намагниченность, его потенциал
Обозначим составляющие вектора намагниченности по координатным осям Jx, Jy, Jz. Тогда предыдущее выражение примет вид:
В общем случае напряженность поля, регистрируемого при наземной и скважинной магниторазведке, обусловлена магнитными объектами, среди которых могут быть рудные тела, а также перекрывающими и подстилающими их пластами. Если магнитные свойства пересеченных скважиной отложений изучены, разделение полей упрощается. Поле, индуцированное на оси скважины телом произвольной формы, можно определить, интегрируя уравнение по объему этого тела. Обычно тела
Рис. 1. Расчетные кривые вертикальной составляющей AZ напряженности земного магнитного поля по оси скважины, пересекающей пласт неограниченного простирания с повышенной магнитной восприимчивостью (по С. И. Шавыкину).
сложной формы разбивают на ряд простых (сферы, цилиндры, уступы, слои), для которых и выполняют расчеты. Если влияние скважины незначительно и принята осевая система ориентации координатных осей, формулы, выведенные в магниторазведке для тел простой формы, справедливы в скважинной геометрии при условии, что в качестве глубины залегания намагниченного тела принято его расстояние по перпендикуляру до оси скважины. Необходимо однако учесть, что ориентация вектора намагниченности относительно оси скважины в общем случае отличается от его ориентации относительно наземного профиля.
В тех случаях, когда диаметр скважины не мал и влиянием промывочной жидкости пренебречь нельзя, задача усложняется. Путем интегрирования уравнения, ее решения получены для мощного и тонкого пластов с произвольными углами падения, а также для параболического, эллиптического и кругового цилиндров.
Основные элементы аппаратуры СМ в принципе аналогичны применяемым при наземных исследованиях. Приборы опускают в скважину на стандартном каротажном кабеле. Их корпуса, подобно корпусам приборов индукционного каротажа, изготовляют из немагнитных материалов. Современная скважинная магниторазведочная аппаратура позволяет вести измерение трех составляющих полного вектора магнитного поля Земли, приращения вертикальной составляющей поля и магнитной восприимчивости горных пород.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
