Определение минимально аномальной интенсивности гамма-излучения горных пород

ВведениеВ рамках курсового проекта были выполнены три практические работы:Годографы волн в среде с одной наклонной границей.Определение минимально аномальной интенсивности гамма-излучения горных пород.Определение притоков термальных вод в скважины по результатам геофизических исследований.Годографы волн в среде с одной наклонной границейДаноНеоднородная среда, состоящая из покрывающей толщи скоростью V1 и подстилающих пород со скоростью V2. Слои модели разделяет плоская наклонная граница с глубиной H1 в пункте x = 2000 м сейсморазведочного профиля и углом наклона φ (Таблица 1). Положительный угол φ соответствует падению границы с запада на восток, отрицательный – с востока на запад. ЗаданиеВычислить и построить годографы прямой, отраженной и преломленной волн. Для расчетов использовать расстановку приемников длиной L = 4000 м, шаг приема Δxпп = 200 м, первый пункт приема xпп = 0 м, пункт возбуждения xпв = 2000 м.Таблица 1ВариантV1, м/сV2, м/сH1, мφ,°1119004370390-4РешениеОпределим число приемников в расстановке:K=LΔxпп+1=4000200+1=21.Вычислим для каждого приемника координату:xпп=j-1Δxпп.где j – номер приемника в расстановке.jxпп, м10220034004600580061000712008140091600101800112000122200132400142600152800163000173200183400193600203800214000Вычислим для каждого приемника дистанцию и удаление:d=xПП-xПВ,l=d.jxпп, мd, мl, м10-200020002200-180018003400-160016004600-140014005800-1200120061000-1000100071200-80080081400-60060091600-400400101800-20020011200000122200200200132400400400142600600600152800800800163000100010001732001200120018340014001400193600160016002038001800180021400020002000Рассчитаем и построим годограф прямой волны:t=lV1.t, мсxпп, м10530947200842400737600632800526100042112003161400211160010518000200010522002112400316260042128005263000632320073734008423600947380010534000Вычислим время нормального отражения:t0=2H1V1=2∙3901900=411 мс.Рассчитаем и построим годограф отраженной волны:t=lV12+t021+dsinφH1.t, мсxпп, м115601059200962400868600777800690100060912005361400475160043118004112000417220044924005012600567280064530007293200818340091136001006380011034000Вычислим критический угол i и t0' фиктивное:i=arcsinV1V2=arcsin19004370=0,45 рад=26,8 °,t0'=t0cosi=411∙cos26,8=370 мс.Вычислим удаления начальных точек для правой lН+ и левой lН- ветвей годографа:lН+=2H1sinicosi+φ=2∙390∙sin26,8°cos26,8°+-4°=382 м,lН-=2H1sinicosi-φ=2∙390∙sin26,8°cos26,8°--4°=409 м.Рассчитаем координаты начальных точек для правой и левой ветвей годографа:xН+=xПВ+lН+=2000+382=2382 м,xН-=xПВ-lН-=2000-409=1591 м.Рассчитаем и построим правую и левую ветви годографа преломленной волны:t+=t0'+lV1sini+φ , x≥xН+,t-=t0'+lV1sini-φ , x≤xН+.t+, мсt-, мсxпп, м1404413013014092001197404400109440060099139680088739110007843871200680383140057737916004733741800370370200047337422005773792400680383260078438728008873913000991396320010944003400119740436001301409380014044134000Выделим годограф первых вступлений, укажем координаты и удаления точек излома по обе стороны источника:lИ+=xИ+-xПВ=3100-2000=1100 м,lИ-=xПВ- xИ-=2000-520=1480 м.На рисунке 1 показаны годографы прямой, преломленной и отраженной волн. Выделен годограф первых вступлений, стрелками показаны координаты начальных точек и точек излома.Рисунок 1. Годографы прямой, преломленной и отраженной волн. Выделен годограф первых вступлений, стрелками показаны координаты начальных точек и точек изломаОпределение минимально аномальной интенсивности гамма-излучения горных породДаноВыборка результатов измерения интенсивности гамма-излучения (I) горной породы объёмом N = 252.Полевой журнал пешеходной гамма-съемки с измеренными значениями интенсивности гамма-излученияПикетыПРОФИЛИ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ЗаданиеПроверить все ли значения являются истинными (исключить аномалии).Определить минимально аномальную интенсивность горной породы.Вычислить точность измерения.РешениеВычислим количество интервалов, на которое разбивается выборка, по формуле Стерджесса:n=1+1,33lgN=1+1,33∙lg252=4,где N – объем выборки (количество измерений), n – количество интервалов.Вычислим шаг выборки по следующей формуле:h=Imax-Iminn=620-124=152 мкРч.Разобьем выпорку на интервалы:Imin12Imin+h164Imin+2h316Imin+3h468Imin+4h=Imax620Определим, сколько значений из выборки попало в каждый интервал:IminImin+h245Imin+hImin+2h2Imin+2hImin+3h1Imin+3hImin+4h4Σ252Интервал, в который попало наибольшее количество значений из выборки: Imin,Imin+h. Определим среднее значение выборки:I=Iл+Iп2=12+1642=88 мкРч.где Iл, Iп – левая и правая граница интервала, соответственно.Вычислим стандартное квадратическое отклонение:σ=i=1NIi-I2N-1=78,5.Определим границы доверительного интервала по критерию 3 :I±3σ=88±3∙78,5=88+235,5=323,5.Все значения, которые не попадают в интервал I±3σ, являются аномальными и «отбрасываются».Из оставшихся 247 значений вычислим действительное значение плотности горной породы как среднее арифметическое по выборке:Iд=i=1NIiN=5548247=22,5 мкРч. Вычислим дисперсию:DI=i=1NIi-I2N-1=692,5 мкР2ч2.Вычислим стандартное квадратическое отклонение:σI=DI=692,5 =26,3 мкРч.Вычислим стандартное квадратическое отклонение среднего арифметического:σI=σIN=26,3247=1,7 мкРч.Вычислим абсолютную погрешность измерения:∆I=σI∙tα=1,7∙2,6=4 мкРч.где tα – коэффициент Стьюдента. Коэффициент Стьюдента для выборки объёмом N = 252 и доверительной вероятности P = 0,99 принимаем равным 2,6.Запишем результат:I=Iд±∆I=22,5±4 мкРч.Вычислим точность измерения:tI=1∆I=14=0,25 чмкР.Определение притоков термальных вод в скважины по результатам геофизических исследованийПри проведении термометрии или термокаротажа скважин изучают характер распределения температур в вертикальном разрезе. Это могут быть естественные или искуственные тепловые поля.К естественным полям относят:региональное (геотермическое поле Земли, обусловленное потоком теплаиз её недр к поверхности);локальные (тепловые поля, обусловленные горизонтальной и вертикальной свободной миграцией природных флюидов, различнымифизико-химическими процессами, например окислительно-восстановительными и др).К искусственным полям относят:поля, возникающие в горных породах и скважине в процессе бурения, цементирования и пр.;поля, наблюдаемые при движении флюидов в скважине и породах при откачках и закачках флюидов, при межпластовых перетоках и др.Температрные измерения в скважинах проводят с помощью скважинных электрических термометров. В результате измерений получают термограмму – кривую изменения температуры по стволу скважины.Одной из задач, решаемых с помощью термометрии, является определение интервалов притока термальных пластовых вод в скважине.Наличие притока термальных вод искажает начальное распределение температуры в скважине, характеризующие естественное тепловое поле горных пород. Это происходит из-за высокой теплонесущей способности восходящего потока и существенно большей скорости передачи тепла на расстояние по скважине по сравнению с передачей его по горным породам. Стенки скважины, имеющие более низкую начальную температуру, охлаждают поток. Потери тепловой энергии восходящего потока в окружающую среду на единицу длины пути определяют по формуле:QT=CB⋅Q⋅Δtгде QT – расход тепловой энергии, ккал/ч∙м; CB – теплоемкость воды, ккал/м∙град; Q – расход потока, м3∙ч; Δt – приращение температуры на участке скважины, равном 1 м.По характеру изменения термограммы можно определить местоположение водоносных интервалов в разрезе, а в отдельных случаях и расход воды, поступающей из них в скважину. На рисунке 1 показана термограмма при наличии нескольких интервалов притока.Рисунок 1 – Выделение интервалов притока термальных вод в скважине:1 – геотермограмма, характеризующая естественное тепловое поле пород;2-практическая термограмма; Q1, Q2, Q3 – расходы воды соответственно для 1,2 и 3-го пластовНа практике чаще всего удается определить только нижние границы притоков.Определение дебитов водоносных горизонтов возможно лишь в слабо дебитных скважинах для глубоко залегающих горизонтов с достаточно мощными выдержанными водоупорами. При установившихся притоках по стволу скважины нельзя получить геотермограмму, характеризующую естественное температурное поле данного разреза. Приближенно ее положение может быть определено на основании общих представлений о температурном поле данного участка.Выполнение заданияВариант 4Диаграммы каротажа по скважине.В процессе разведки одного из месторождений термальных вод для выявления зон притоков в скважинах применялись геофизические методы: термометрия, электрокаротаж и кавернометрия.Разрез, вскрытый скважинами, представлен вулканогенно-обломочными и эффузивными породами основного и среднего состава (туфами, базальтами и андезитами). Вскрытые термальные воды относятся к трещинно-жильному типу. Притоки наблюдались в трещиноватых базальтах и андезитах.Определение мест притоков по термограмме основано на различии температур раствора, заполняющего скважину, и пластовой воды. Для изучаемого разреза характерно изменение температуры в интервале притока на 1-2 °С для малодебитных притоков и на 3-6 °С для притоков с большими дебитами.По данным каротажа КС и кавернометрии выделим в разрезе наиболее трещиноватые зоны (показаны вертикальными линиями).По характеру изменения термограммы установим наличие притоков термальных вод.На кавернограмме зоны притоков выделяют по повышенной кавернозности. В рыхлых, трещиноватых и водопроницаемых породах кавернограмма характеризуется значительными амплитудами сглаженной формы в отличие от резко выраженных острых каверн в плотных породах.Определим нижнюю границу интервала притока, которая соответствует кажущемуся удельному сопротивлению 100 Ом∙м. На термограммах притоки термальных вод отмечены по характерным изломам.Положение верхней границы зон притоков по данным каротажа КС и кавернометрии соответствует кажущемуся удельному сопротивлению 600 Ом∙м. Диаметр скважины при этом равен 200 мм.Наличие трещинной зоны не является обязательным условием притока термальных вод, поэтому данные электрокаротажа и кавернометрии используют, как правило, только для уточнения границ интервалов притока, выделенного по данным термометрии. ЛитератураАристов В.В. Поиски месторождений твердых полезных ископаемых, М., Недра, 1975.Бродовой В.В. Геофизические исследования в рудных провинциях. - М.:Недра, 1984.Бродовой В.В. Комплексирование геофизических методов: Учебник для вузов. -М.:Недра, 1991.Гравиразведка: Справочник геофизика/Под ред. Е.А.Мудрецовой. - М.: Недра, 1990.Каждан А.Б. Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых. Производство геолого-разведочных работ. М., Недра, 1985. Магниторазведка: Справочник геофизика./Под ред. В.Е.Никитского. -М: Недра, 1990.Никитин А.А., Хмелевской В.К. Комплексирование геофизических методов: учебник для вузов. – 2-е изд. испр. и доп. – М. : ВНИИгеосистем, 2012.Боганик Г.Н., Гурвич И.И. Сейсморазведка: Учебник для вузов.- Тверь: АИС, 2006.Ларионов В.В., Резванов Р.А. Ядерная геофизика и радиометрическая разведка: Учебник для вузов.- М., 1988Якубовский Ю.В., Ренард И.В. Электроразведка: Учебник.- М., 1991.