Новый подход к каротажному исследованию гидрогеологических скважин

ОСОБЕННОСТИ ВОДОЗАБОРНЫХ СКВАЖИН

Глубина скважины для добычи воды обычно не превышает 200 м, ствол вертикальный, их конструкция включает пластиковую или стальную трубу и фильтр, установленный напротив водоносного горизонта.

Водозаборная скважина - это объект капитального строительства. Практически всегда местная буровая компания сама прекрасно знает геологию и гидрогеологию своего района. Кроме того, в процессе бурения по характеру вынесенного материала и усилию на буровом инструменте буровой мастер может многое сказать. Однако иногда этой информации недостаточно, а иногда требования строительных норм и правил таковы, что не обойтись без каротажа.

Сравнении с новым подходом

Обычно набор инструментов для каротажа включает в себя резистивиметр для измерения удельного сопротивления жидкости в стволе кважины, зонд для измерения кажущегося удельного сопротивления среды на некотором расстоянии от ствола, собственной поляризации зонд для измерения естественного гамма-излучения.

Все эти инструменты по очереди спускаются в скважину на грузонесущем кабеле посредством моторизованной лебедки, и их показания записывает наземная станция.

Такой набор оборудования весит сотни килограмм, лебедка и наземная станция монтируется в автомобиле.

Также известны примеры адаптации к работе в скважине 4-х электродных эктроразведочных приборов для работы методом сопротивлений. Для этого изготавливают скважинный кабель-зонд, спускают его на забой, а затем поднимают и делают каждые 20-50 см запись КС. С логистической точки зрения такой подход гораздо экономичне, но он позволяет записать только одну кривую КС и занимает довольно много времени.

Появление многоэлектродной аппаратуры методов сопротивлений и вызванной поляризации для наземной электроразведки естественно привело к попыткам использования такой техники для исследования скважин. Работы по двумерной и трехмерной электротомографии в скважинах известны, в т.ч. они проведены в России нашими коллегами из МГУ. Однако результаты таких исследований настолько сильно отличаются от привычных гидрогеологам каротажных диаграмм, что их внедрение в повседневную практику сооружения водозаборов становится делом весьма нетривиальным.

Мы же поставили целью получить привычные каротажные диаграммы быстро, недорого, и максимально автоматизированно. Конечным результатом наших работ мы считаем создание аппаратно-программногои методического комплекса, пригодного для внедрения в буровых партиях.

Для этого была изготовлена скважинная коса с шагом 40 см, программа управления аппаратурой СКАЛА получила новый режим (ГИС), и создана новая программа визуализации и обработки данных каротажа - IntellyLog.

МЕТОДИКА ПОЛЕВЫХ РАБОТ

Для начала каротажа в скважину необходимо ввести в скважину кабель-зонд с грузом на конце. Выводы (показаны красными точками) расположены в забойной части. Расстояние между ними - 40 см, при испльзовании СКАЛА-32К4 их 32 шт. Итак, длина зондирующей части составляет 12.4 м. Зонд A0.4M2N может поместиться на эту длину 26 раз. Интерактивная программа переключает прибор по измерительному кабелю и после завершения измерения дает команду оператору поднять кабель на 9.6 м. Для 120-метровой скважины такой процесс необходимо повторить 12 раз. Это занимает около 20 минут.

Очевидно, что длина инструмента может быть разной. Также не ограничено количество различных инструментов, так как все они виртуальные. Просто поместите ваши инструменты в 32 выносных элемента общей длиной 12.6 м.

Представлены снимки экрана программного обеспечения для интерактивного ведения журнала. Слева приведена кривая IP, ниже - журнал удельного сопротивления.

LOG ANALYSIS

Кривая удельного сопротивления (R, синяя) отражает кажущееся удельное сопротивление среды. В смеси песка и глины более высокие значения обусловлены наличием песка и пресной воды. Красная кривая IP - индуцированная поляризация - отражает процентное содержание глины (глины являются хорошо поляризующими средами) и водонасыщенность. Таким образом, водоносный горизонт с пресной водой отличается большим удельным сопротивлением и малой поляризацией. Логично предложить “функцию пресной воды”.

Ffw = R/IP

Со специальной модернизацией, позволяющей избежать деления на 0, нормализации и граничных условий. Да, я понимаю, что эта функция ничего не значит с точки зрения физики. Это чистая математика.

Исходные данные могут содержать некоторый шум и одноточечные аномалии, которые необходимо отфильтровать перед вычислением Ffw. Медианная фильтрация кривых R и IP показана выше.
Кривая Ffw показана черным цветом вместе с кривыми R и IP
Выбирается набор значений Ffw и создается интервал для каждого значения (см. рисунок A). Для каждого интервала вычисляется оценочный показатель, который зависит от максимальной площади с заданным отношением площади к длине. (см. рисунок B).
Упорядочивая интервалы, используя оценочные цифры, можно выбрать желаемое количество наилучших интервалов. Два наилучших интервала показаны зелеными полосками (25-29 м и 36-49 м). Более широкая полоса означает лучший интервал.

Программное обеспечение для Android

Результат можно увидеть на экране и загрузить в виде графического файла и таблицы со значениями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Манштейн Юрий Александрович (НИИПиМГ БФУ им. Канта)
Алсынбаев К.С. (НИИПи МГ БФУ им. Канта)