РСН 46-79, часть 2

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6
• часть 7

3.26. Сопротивление изоляции микрозонда должно быть не менее 2 МОм. Для стабилизации силы тока в цепи электродов А и В рекомендуется включать в нее как можно большее сопротивление (порядка десятки килоом).

3.27. Масштаб записи кривых r _к микрозондами выбирают в зависимости от сопротивления фильтрата промывочной жидкости (воды), заполняющего скважину; рекомендуется брать число Ом. м на 1 см близким сопротивлению фильтрата (воды). В "сухих" скважинах число Ом. м на 1 см рекомендуется брать близким сопротивлению глин (низкоомных разностей пород).

3.28. Скорость перемещения микрозонда должна быть меньше, чем при каротаже КС. Оптимальная скорость составляет 150 — 200 м/ч.

3.29. Периодически (не реже одного раза в месяц и после ремонта) необходимо определять коэффициент микрозонда. Для этого весь скважинный прибор помещают в заполненную водой металлическую ванну размером 1´ 1´ 0,8 м так, чтобы расстояние от башмака до стенок скважины было не менее 40 см (электродом В служит корпус ванны), и проводят измерения. Поверхностным резистивиметром определяют сопротивление воды. Эталонирование следует проводить при рабочем токе микрозонда.

3.30. Допустимая погрешность измерений микрозондами не должна превышать 8 % измеряемой величины. Погрешность оценивается по повторным измерениям в интервале однородных слоев.

Каротаж потенциалов самопроизвольной поляризации

(каротаж ПС)

3.31. Каротаж ПС входит наряду с КС в комплекс стандартного каротажа. При исследовании песчано-глинистых разрезов кривая ПС дает ценные дополнительные сведения о характере пород, пройденных скважиной.

В случае слабой дифференциации кривой КС диаграмма ПС (градиента ПС) может служить основой для литологического расчленения разреза скважины.

3.32. Перед проведением измерений в цепь ПС компенсатором поляризации вводят такую разность потенциалов, чтобы записывающее устройство устанавливалось на середине шкалы. Величина вводимой разности потенциалов должна быть известна; показания компенсатора поляризации предварительно градуируются в единицах, соответствующих постоянной по напряжению регистрирующего прибора.

3.33. Если при измерении ПС наблюдаются резкие скачки или постоянное смещение кривой, то на соответствующем интервале следует провести повторную запись кривой ПС для того, чтобы подтвердить правильность регистрации и убедиться в отсутствии искажения, вызванного непостоянством электродной разности потенциалов.

3.34. Масштаб регистрации выбирается таким, чтобы отклонение кривой ПС между "линиями" глин и песков (песчаников) составляло 5 — 8 см при УЭС воды (фильтрата промывочной жидкости) более 0,2 Ом.м.

3.35. Перед регистрацией и после записи кривой ПС на диаграмме должен быть отмечен градуировочный сигнал следующей величины: 100м В для масштабов 25 и 50 мВ/2см; 40 мВ для масштаба 10мВ/2 см и 20 мВ для масштаба 5 мВ/2 см.

3.36. При смене масштаба записи необходимо перекрывать кривые, зарегистрированные в разных масштабах, на интервале не менее 15м. Погрешность измерений недолжна превышать 5 % амплитуды отклонения в интервале перекрытия.

3.37. Сползание "линии глин" кривой ПС, обусловленное поляризацией электродов, не должно превышать 1мм на 10 м интервала глубин. Искажения кривой ПС из-за намагниченности лебедки, гальванокоррозии, блуждающих токов, сматывания и разматывания кабеля не должны превышать допустимую величину погрешности.

3.38. При значительных помехах (амплитуда отклонения кривой ПС от помех превышает 20 % амплитуды отклонении кривой) следует обеспечить получение неискаженной кривой ПС путем применения следующих мер:

изменения положения электрода N  — погружения его в скважину или замены его обсадной трубой (если переменная ПС связана с непостоянством электрода N );

подбора соответствующего времени для измерений, когда интенсивность блуждающих токов минимальна;

применения стабильного зонда.

Стабильный зонд состоит из обычного электрода М и расположенного вблизи него (15 — 20 м) электрода N . В качестве электрода N используется длинный свинцовый провод или несколько обычных электродов, установленных на кабеле через некоторые интервалы и соединенных с одной и той же жилой кабеля.

Хорошие результаты дает также стабильный зонд, у которого в качестве электрода N служат два длинных (15 — 20 м) электрода, расположенных симметрично относительно электрода М; расстояние между ближайшими концами длинных электродов составляет около 4 м. При очень сильных блуждающих токах следует вести запись кривой градиента ПС (ГПС). При записи последней нижний электрод должен быть электродом М, верхний — электродом N .

3.39. Кривая ПС (ГПС) регистрируется таким образом, чтобы увеличение потенциала электрода М (электрода в скважине) соответствовало отклонению кривой ПС вправо.

3.40. Масштаб записи величин ПС (ГПС) изображается в виде отрезка длиной 2 см, на котором указывается полярность и число милливольт.

3.41. Резкие скачки свыше 2 см кривых ПС (ГПС) на отдельных участках следует перекрывать повторными измерениями. В случае их подтверждения контрольными записями они могут быть отнесены к действительным изменениям.

3.42. Если при регистрации ПС (ГПС) кривая не укладывается в ширину дорожки, необходимо произвести перенос кривой; точки разрыва должны быть отмечены на диаграмме.

Если при регистрации в стандартном масштабе кривая ПС (ГПС) получается сильно сглаженная (амплитуда отклонения меньше 2 см), запись следует повторить в более крупном масштабе.

Каротаж вызванных потенциалов (каротаж ВП)

3.43. Каротаж ВП — разновидность электрокаротажа, основанного на изменении разности потенциалов, вызванных электрической поляризацией горных пород. Он может быть использован для литологического расчленения пород (преимущественно песчано-глинистых), выделения водоупоров и хорошо промытых разностей песков. Из-за неразработанности физических основ в практике изысканий каротаж ВП используется редко.

3.44. При проведении каротажа ВП рекомендуется использовать аппаратуру ВПС-63 или другую аналогичную, работающую в режиме однополярных импульсов с осциллографической записью процесса деполяризации.

3.45. Для получения возможно больших амплитуд D V _вп рекомендуется сближенное расположение измерительного и токового электродов зонда, при этом измерительный электрод следует изготовлять из неполяризующихся материалов.

Рекомендуемые типоразмеры зонда ВП:

двухэлектродный зонд с AM = 0,05 — 0,1 м;

трехэлектродный зонд с AM = 0,05 — 0,1м и М N (АВ) = 2 — 5 м.

3.46. Одновременно с кривой ВП следует записывать кривую сопротивления КС.

Продолжительность импульса тока заряда t _з и длительность интервала времени от момента размыкания цепи питания до момента замера D V _вп должны выдерживаться строго постоянными.

3.47. Регистрацию потенциалов V _вп необходимо вести при относительно малых значениях поляризующего тока. Во избежание искажения кривой ВП вблизи токового и измерительного электродов не должно быть неизолированных металлических частей.

3.48. Показания ВП против глин, а также чистых очень пористых или сильно кавернозных известняков и доломитов характеризуются наименьшими значениями.

Значение ВП против названных разностей пород следует принять за условный нуль и относить к ним все замеренные значения вызванных потенциалов.

Наибольшие аномалии ВП наблюдаются:

В песчано-глинистых породах — против тонкозернистых и пылеватых песков, песчаников и алевролитов;

в карбонатных породах — против плотных разностей известняков и доломитов.

3.50. При проведении каротажа ВП рекомендуется точечная регистрация исследуемых параметров.

4. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАДИОАКТИВНОГО КАРОТАЖА

4.1. Основными методами радиоактивного каротажа, применяемого в инженерно-геологических изысканиях, являются:

при исследовании гидрогеологических скважин — гамма-каротаж (ГК), нейтронный гамма-каротаж (НГК), гамма-гамма-каротаж (ГГК);

при изучении инженерно-геологических скважин ("сухих" или заполненных водой) — гамма-гамма-каротаж (ГГК), нейтрон-нейтронный каротаж (ННК), гамма-каротаж (ГК).

Гамма-каротаж (ГК)

4.2. Гамма-каротаж применяется для уточнения литологического состава пород, вскрытых скважиной, оценки глинистости пород, а также для проведения корреляции разрезов по скважинам.

4.3. Гамма-каротаж может выполняться комплектом аппаратуры, входящим в блок радиоактивного каротажа самоходных каротажных станций типа АЭКС-900 (АЭКС-1500), СКВ-69, СК-1, приборами типа РСКМ, РСКУ.

4.4. Гамма-каротажные исследования проводятся эталонированной аппаратурой. Эталонирование (градуирование) аппаратуры (или канала) ГК следует проводить не реже одного раза в месяц, а также после замены любых деталей измерительной схемы, которые могут вызвать изменение чувствительности аппаратуры.

4.5. При проведении эталонирования следует соблюдать следующие условия:

постоянная времени аппаратуры t должна оставаться неизменной;

натуральный фон определяется при удалении всех источников излучения от эталонировочной установки на расстоянии более 10 м;

измерения проводят не ранее чем через 3 мин после установки радиевого эталона;

допустимая погрешность измерения не более 2 %.

Интенсивность гамма-излучения J рассчитывают по

где R — расстояние от центра индикатора до центра источника, м;

А — 840 а — интенсивность гамма-излучения эталона на расстоянии 1 м от него, мкр/ч;

d  — гамма-эквивалент источника, мг-экв радия (указывается в паспорте);

j — коэффициент, учитывающий длину индикатора и рассеянное излучение источника; при R от 1 до 2,5м он равен 1,3; при R от 2,5 до 3м — 1,1; при R более 3м — 1,2.

4.6. Наибольшая скорость перемещения V скважинного зонда определяется по формуле

где h_min  — минимальная мощность пласта, м;

l — длина индикатора, м;

t  — постоянная времени, с;

b — коэффициент, учитывающий точность измерения (при качественной интерпретации он равен 2, при количественной — 2,5 — 3).

4.7. Эффективный радиус исследования при гамма-каротаже уменьшается с увеличением плотности среды. Для однородного водонасыщенного песчаника пористости 22 % он составляет 26 см, для пресной воды — около 60 см.

Наибольшей радиоактивностью обладают глины, наименьшей — чистые разности песков, известняки и доломиты.

4.8. При количественной интерпретации данных ГК следует пользоваться показаниями, приведенными к стандартным условиям по специальным палеткам и номограммам [ 13].

Рекомендуется проводить обработку по относительным показаниям ГК:

где J, J_min , J_max  — соответственно значения интенсивности в имп/мин против исследуемого слоя, минимальные и максимальные значения в разрезе.

Для отсчета относительных показаний проводят линию по максимальным значениям (линия глин) и по минимальным (линия песков); считая интервал между этими линиями за 100 % или 1, разбивают его на равные, части; по полученной условной шкале отсчитывают относительные показания.

Нейтронный гамма-каротаж (НГК)

4.9. При исследовании песчано-глинистых отложений НГК имеет подчиненное значение. Его следует применять в том случае, когда другие методы каротажа не дают удовлетворительных результатов. Для работы рекомендуется использовать стандартный зонд длиной 60 см.

4.10. На кривых интенсивности J _нг минимальными показаниями характеризуются глины. С уменьшением водонасыщенности пород значения J _нг , как правило, увеличиваются.

4.11. Эталонирование аппаратуры НГК проводят в баке с пресной водой (содержание солей не более 0,5 г/л). Размер бака: диаметр не менее 0,8м, высота не менее 1,75 м.

Величина эталонировочной единицы НГК определяется разностью показаний прибора в баке с источником и без него:

J _эт = J ₁ — J ₂ .

Результаты определения J _эт по записям регистратора и отсчетам импульсов не должны отличаться более чем на 2%.

4.12. Контроль аппаратуры НГК можно проводить, наблюдая показания от эталонного источника гамма-излучения. Рекомендуются два способа контрольных измерений.

При первом способе:

устанавливают зонд в горизонтальное положение на высоте 1,5 м над землей, при этом вблизи прибора не должно быть каких-либо предметов;

при помощи кронштейна на расстоянии 1 м выше прибора против середины индикатора устанавливают эталонный источник и проводят измерения, при этом погрешность измерения не должна превышать 1%;

удаляют источник не менее чем на 15 м и измеряют натуральный фон, погрешность измерения — 3%;

разница в скорости счета при обоих измерениях является контрольным показанием.

При втором способе:

надевают на кожух зонда специальную насадку, имеющую гнездо для эталонного источника (радиевый источник марки 0-51 с номинальным содержанием радия 0,01 мг);

устанавливают в гнездо источник и проводят два измерения — при наличии свинцового экрана (между источником и индикатором) и без него;

требования к точности измерения те же, что и в первом способе;

разность измерений дает контрольное показание.

4.13. Аппаратура работает стабильно при условии, если величина контрольного показания отличается при эталонировании аппаратуры не более чем на 5%.

4.14. Эталонирование аппаратуры НГК в баке с водой проводится не реже одного раза в месяц, а также при смене индикатора или радиодеталей, которые вызывают изменение характеристики аппаратуры.

4.15. Скорость перемещения стандартного зонда НГК в зависимости от постоянной времени прибора t приведена в табл. 3.

Таблица 3

Гамма-гамма-каротаж (ГГК)

4.16. Гамма-гамма-каротаж (ГГК) может использоваться как для уточнения литологического разреза скважин, оценки общей трещиноватости и пустотности пород, так и для определения объемного веса грунтов в "сухих" инженерно-геологических скважинах (радиоизотопные определения объемного веса).

Для решения первой задачи применяется аппаратура типа РСКМ, РСКУ и т.п., а также аппаратура, входящая в блок ГГК каротажных станций типа АЭКС-900, СКВ-69, СК-1.

Для радиоизотопных определений используются приборы (плотномеры) типа УГГП-2, УР-70, ППГР-1, РПГ-36 и т.д. При радиоизотопных исследованиях следует руководствоваться ГОСТ 23061-78.

4.17. При проведении ГГК в основном используется метод рассеянного первичного гамма-излучения. Глубинность исследования зависит от плотности пород, уменьшаясь, с увеличением последней. Радиус исследований в среднем (для пород плотностью 1,5 - 1,6 г/см³ ) составляет около 10 см, уменьшаясь при возрастании плотности (до 2 г/см³ ) до 5 см.

На показания ГГК существенное влияние оказывают неоднородности в прискважинной зоне пород; наличие и толщина глинистой корки, каверны, обсадные трубы и другие факторы.

4.18. Эталонирование аппаратуры ГГК проводят в эталонировочном устройстве, состоящем из бака с пресной водой (содержание солей не более 2 г/л). Диаметр бака не менее 0,5 м, высота столба воды в баке не менее 1 м. Схема измерений та же, что и при проведении НГК.

4.19. До начала и после проведения ГГК в скважине измеряют величину контрольного показания. Допустимое отклонение контрольного показания от значения, полученного при эталонировании, не более 5%.

4.20. Градуировку радиоизотопных плотномеров проводят согласно пп. 3.6, 3.7 ГОСТ 23061-78 ("Грунты. Методы радиоизотопного определения объемного веса").

Рекомендуется использовать в качестве градуировочных сред грунты с коэффициентом вариации: плотности ¾ не более 2,5 %; весовой влажности — не более 10 %. Градуировку следует проводить в трубах-имитаторах, материал и типоразмеры которых соответствуют трубам при полевых измерениях.

Градуирование плотномера следует осуществлять не менее чем для 5 ¾ 6 значений объемного веса в интервалах:

0,9 — 1,1 (вода); 1,1 — 1,3;

1,3 ¾ 1,5; 1,5 ¾ 1,7; 1,7 ¾ 1,9 и 1,9 ¾ 2,1 гс/см.

График градуировки строят либо по методу наименьших квадратов, либо графическим осреднением на полулогарифмической или миллиметровой бумаге.

Вид графика градуировки приведен в прил. 4. Подробная методика градуировки плотномера изложена в руководстве [14] .

4.21. Радиоизотопные измерения проводятся при неподвижном состоянии зонда. Допускается использовать метод непрерывной регистрации для определения плотности однородных слоев грунта, мощность которых (в см) превышает вычисляемую по формуле

Z_min > Z₀ + S + D Z ,

где Z₀  — длина зонда;

S — постоянный коэффициент, принимаемый равным 5;

D Z ¾ поправка, зависящая от скорости перемещения зонда и постоянной времени t .

Величина D Z принимается согласно табл. 4.

Таблица 4

4.22. Для определения объемного веса грунтов следует производить погружение обсадных труб специального назначения (дюралюминиевых труб). При их отсутствии допускается использовать стальные трубы (буровые штанги).

Материал, толщина стенок и диаметр труб должны обеспечить погружение их без образования перекосов и изгибов. Колонна труб должна быть оборудована снизу конусом, а места соединения изолированы от проникновения воды. Использование муфтовых и ниппельных соединений труб не допускается. В этом случае рекомендуется отменять цельносварные трубы.

При определении плотности устойчивых грунтов допускается проводить измерения в необсаженных скважинах диаметром до 65 мм. Максимальные отклонения диаметра скважин от принятых при градуировке не должны превышать 2 мм.

Нейтрон-нейтронный каротаж (ИНК)

4.23. Нейтрон-нейтронный каротаж при инженерно-геологических изысканиях в основном используется для определения объемной влажности грунтов (нейтронный метод определения объемной влажности). Для уточнения литологического состава разреза скважин ННК практически не применяется из-за искажающего влияния переменного диаметра скважины и толщины глинистой корки.

4.24. Для нейтронных определений влажности используются приборы (влагомеры) типа УР-70, ВПГР-1, РВГ-36 и т.п. В методе ННК используется способ регистрации медленных нейтронов. Чем выше влажность (водородосодержание) среды, тем больше медленных нейтронов образуется вблизи источника и тем меньше линейные размеры этого поля. Глубинность исследования зависит от влажности среды, уменьшаясь с увеличением последней. При изменении влажности пород от 5 до 30 % эффективный радиус исследования уменьшается от 30 до 15 см.

На показания ННК существенное влияние оказывают переменный диаметр скважины, изменение плотности скелета грунта, материал и толщина обсадной трубы, химсостав грунта и другие факторы. Изменение толщины стенки стальных труб на 3 мм вызывает погрешность в определении влажности на 2 - 3 % в диапазоне объемной влажности 10 - 20 %, и на 8 - 12 % в диапазоне 30 - 50 %. В то же время аналогичное изменение толщины стенки дюралюминиевых труб в тех же диапазонах повлечет за собой погрешность соответственно в 1 - 1,5 и 3 - 4 % (прил. 12).

4.25. Градуировка нейтронных влагомеров проводится на основе сопоставлений показаний приборов и определения влажности грунтов термостатно-весовым методом по ГОСТ 5180-75 в пункте измерения.

Градуировку влагомера следует осуществлять не менее чем для пяти значений объемной влажности в интервале 2 - 7, 7 - 15, 15 - 25, 25 - 35, 35 - 45 %. Градуировка нейтронных влагомеров проводится в трубах-имитаторах, материал и типоразмеры которых соответствуют трубам при полевых измерениях.

4.26. В местах проведения градуировки прибора грунт должен быть однородным в пределах объема, с которого снимается информация. Для грунта с объемной влажностью в диапазоне 2 - 10 % размеры эталонных сред должны быть

не менее 1´ 1´ 1 м; для грунтов с большими значениями объемной влажности размеры должны быть не менее 0,8´ 0,8´ 0,8 м. Подробная методика градуировки влагомера изложена в руководстве [14].

5. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ПРОВЕДЕНИЯ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА И ВЕРТИКАЛЬНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ

Сейсмокаротаж (СК).

5.1. Сейсмокаротаж (СК) и вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП) инженерно-геологических скважин проводятся для решения широкого круга инженерно-геологических, сейсмологических и других задач.

5.2. Сейсмокаротаж проводится для определения скоростного разреза вблизи скважины, а также для стратиграфической привязки сейсмических границ и идентификации сейсмических волн. При сейсмокаротаже, как правило, изучаются первые вступления проходящих (прямых) волн.

5.3. В зависимости от условий производства сейсмокаротажных работ его выполняют в вариантах "прямого" или "обращенного" каротажа. При прямом сейсмокаротаже источник упругих колебаний располагают на поверхности земли или вблизи нее, а приемники в скважине. При обращенном — наоборот, приемники располагают на поверхности земли, а источники возбуждения упругих волн в скважине.

5.4. Сейсмокаротаж может проводиться либо с помощью одно-двухканальных портативных установок, либо с помощью многоканальных сейсмостанций с осциллографической записью, используемых при наземных сейсморазведочных работах. В связи с этим требования к контролю за работой аппаратуры и оборудования должны соответствовать "Инструкции по применению сейсморазведки в инженерных изысканиях для строительства" РСН 45-77 пп. 4.1 - 4.9.

Направление удара и ось максимальной чувствительности горизонтальных сейсмоприемников зонда должны быть перпендикулярны линии, соединяющей пункт возбуждения колебаний и устье скважины.

5.18. Отметка момента удара производится путем регистрации колебаний сейсмоприемника, установленного рядом с пунктом удара, или с помощью электроцепи при ударе тампера о подставку.

5.19. Пункт возбуждения колебаний при сейсмокаротаже следует располагать на расстоянии не далее 2 ¾ 3 м от устья исследуемой скважины.

5.20. Регистрацию продольных волн при ВСП необходимо производить из 2 ¾ 3 пунктов удара, один из которых нужно располагать на расстоянии 2 ¾ 3 м от устья исследуемой скважины, а два других — на расстоянии (0,7 - 1,0) Н и (1,5 - 2,0) Н, где Н — глубина скважины.

5.21. Регистрацию поперечных волн при ВСП следует производить из 1 ¾ 2 пунктов удара, располагать которые необходимо на расстоянии (1 - 1,2) Н и (1,8 - 2,5) Н. При этом необходимо помнить, что удовлетворительная разрешенность записи, как правило, получается только тогда, когда пункт удара расположен от устья скважины на расстоянии не менее 12 ¾ 15 м.

5.22. Выбор расстояния от устья исследуемой скважины до пункта удара всегда должен уточняться в пределах указанных выше расстояний в зависимости от конкретных инженерно-геологических и сейсмогеологических условий исследуемого участка.

5.23. В сложных инженерно-геологических условиях, когда можно предположить существование изменений упругих свойств грунтов в плане, число пунктов возбуждения упругих колебаний необходимо увеличивать, располагая их на диаметрально противоположных направлениях относительно устья скважины.

5.24. Расстояния от пунктов удара до устья скважины должны быть измерены с погрешностью не более ± 5%.

5.25. На практике чаще всего используются однокомпонентные скважинные наблюдения, при которых регистрируется вертикальная компонента поля упругой волны и двух — или трехкомпонентный сейсмокаротаж, при котором регистрируются и горизонтальные составляющие поля. Двух- и трехкомпонентный каротаж и ВСП применяются обычно для изучения поперечных волн.

5.26. Перед проведением работ скважина должна быть промыта (проэталонирована) и промерена. Во избежание заклинивания зонда спуск и подъем следует проводить медленно. Необходимо избегать приближения скважинного сейсмоприемника к забою скважины на расстояние менее 1 м.

5.27. Глубина погружения зонда определяется по счетчику или меткам на кабеле с точностью ± 1 см. При применении многоканальных зондов необходимо обеспечивать идентичность каналов и представлять подтверждающие ее контрольные ленты, полученные перед началом работ и по их окончании, а также при замене зонда или сейсмоприемника.

5.28. Приемный элемент зонда содержит обычно один вертикальный сейсмоприемник типа СВ-1-10 и один горизонтальный типа СГ-110.

Вместо горизонтального сейсмоприемника допускается применение вертикального сейсмоприемника, но для предотвращения "залипания" его необходимо располагать под углом 10 - 15° к горизонту.

5.29. Приемные элементы зондов, предназначенные для работы в обводненных скважинах, или отдельные сейсмоприемники должны быть тщательно загерметизированы. Сейсмоприемники приемного элемента зонда должны располагаться на общей платформе с зазором 2 ¾ 5 см.

5.30. При использовании аппаратуры типа Кварц-1, ПАМЗ-8 допускается применение сейсмокаротажа на малых базах, когда пункт возбуждения упругих поли и сейсмоприемники располагаются в скважине на определенном расстоянии (базе) друг от друга порядка 2 ¾ 3 м.

5.31. В качестве источника возбуждения упругих волн на разных глубинах в скважине может использоваться ударное устройство.

Акустический каротаж (АК)

5.32. Акустический каротаж — высокоэффективный метод детального расчленения разреза скважин по литологии для обнаружения зон повышенной трещиноватости, разуплотнения и напряженного состояния пород.

Значения истинных скоростей упругих волн, измеренных при АК, используются для интерпретации результатов наземных и скважинных сейсмических наблюдений, для оценки инженерно-геологических характеристик грунтов и степени неоднородности массива.

5.33. Акустические наблюдения основаны на возбуждении и регистрации упругих колебаний в диапазоне частот 10 ¾ 80 кГц. Примерная длина волны в скальных породах 5 ¾ 30 см, в песчано-глинистых 3 ¾ 15 см; глубинность исследования стенок скважин колеблется от 10 до 57 см.

5.34. В качестве излучателей и приемников в АК используются пьезопреобразователи; изучаются скорости продольных V_p и релеевских V_R волн, реже поперечных волн V_s , динамические характеристики являются вспомогательным материалом при выделении и корреляции волн, а также при геологической интерпретации данных АК.

5.35. Неотъемлемой частью АК являются измерения скорости упругих волн на образцах (кернах) пород из каротируемых скважин, что позволяет значительно повысить возможности АК, особенно при количественной оценке трещиноватости и пористости пород. Диапазон рабочих частот при этом может быть расширен до 200 кГц.

5.36. В практике инженерной геофизики применяются:

непрерывный АК с автоматической регистрацией времен прихода упругих волн;

многоканальный АК с точечной регистрацией волновой картины;

АК с точечной регистрацией волновой картины, снятой в сухой скважине.

Аппаратура с автоматической регистрацией позволяет изучать параметры только продольных волн, она отличается высокой производительностью и предназначена для исследования глубоких (до 2000 м и более) скважин. Аппаратура монтируется в кузове автомашины.

Аппаратура с точечной регистрацией позволяет изучать как продольные, так и поперечные волны. Этот вид АК предназначен для детального исследования неглубоких инженерно-геологических скважин (до 100 - 200 м).

5.37. АК в скважинах, заполненных водой или фильтратом промывочной жидкости, позволяет выделять породы с высокими скоростями продольных и поперечных волн (более 1500 м/с).

5.38. Расчленение геологического разреза, представленного рыхлыми породами, характеризующимися низкими скоростями прохождения упругих волн, по данным АК возможно лишь в сухих скважинах.

Непрерывный АК с автоматической регистрацией

5.39. Для проведения непрерывного АК применяются серийно выпускаемые промышленностью комплекты аппаратуры СПАК-2М, СПАК-4, "Парус" ЛАК-1, ЛАК-2, АСКУ-1, АКЗ-1, АКЦ-1, "Звук-2", АКН-1 и др. Аппаратура "Звук-2" и "Парус" подходят по своим параметрам для ЛК инженерно-геологических скважин.

Серийно выпускаемая аппаратура предназначена для работы с каротажными станциями типа АКС и CKВ при условии обеспечения их универсальным источником питания УВК-1 и фоторегистратором ФР-5 или ФР-6.

5.40. В скважинный прибор аппаратуры типа "Парус" и СПАК-2М входят трехэлементные зонды, которые содержат по два излучателя (U ₁ , U ₂ ) и один приемник ультразвука (П₁ ). Размеры зонда СПАК-2М составляют И₂ 0,5И₁ 2,46П₁ , а "Парус" — И₂ 0,25И₁ 0,96П₁ .

5.41. Аппаратура непрерывного каротажа позволяет регистрировать следующие основные параметры:

времена пробега продольной волны Т₁ и Т₂ на базе И₁ -П₁ и И₂ -П₁ .

амплитуду продольных волн А₁ и А₂ , регистрируемую на приемнике при работе излучателя И₁ и И₂ ;

затухшие колебаний продольной волны на базе И₁ -И₂ , ;

интервальное время D Т = Т₂ -t₁ ;

5.42. В результате непрерывного АК получают диаграммы величин t₁ , Т₂ , D Т, А₁ , А₂ , или части из них (обычно достаточно t₁ и D Т, А₁ и ). Порядок работы с аппаратурой СПАК-2М и "Парус", методики получения диаграмм, контроля их качества и т.д. определяются соответствующими инструкциями.

Многоканальный АК с точечной регистрацией

5.43. Комплектной аппаратуры для выполнения многоканального АК отечественная промышленность не выпускает. Для проведения этого вида исследований используются ультразвуковые сейсмоскопы различных конструкций и скважинные зонды, изготовляемые силами геофизических организаций.

5.44. Наибольшее распространение получила установка многоканального каротажа Гидропроекта. Она состоит из ультразвукового сейсмоскопа, созданного на базе Р 5-5, снабженного фотоприставкой с аппаратом "Смена-8". На скважинном зонде через каждые 20 см размешены семь обратимых пьезопреобразователей с собственной частотой 70 кГц. Посредством экранированного кабеля РК-50-2 все семь ультразвуковых датчиков зонда непосредственно соединены со входом сейсмоскопа, где с помощью ручного переключателя они могут включаться как излучателями, так и приемниками ультразвука в любой комбинации. Многоканальная запись получается путем поканального фотографирования волновых картин с экрана сейсмоскопа при одновременном перемещении фотопленки. Для облегчения последующей обработки полученные фотопленки ФЭД печатаются с увеличением 5:1 на фотоувеличителе П-10. Минимальный диаметр изучаемых скважин 58 мм.

5.45. Оптимальная стандартная методика наблюдений заключается в регистрации встречных годографов от двух крайних датчиков, каждый из которых подключается в качестве излучателя, а остальные последовательно в качестве приемников. При перемещении зонда с шагом 1 м по всей длине скважины получается непрерывная система встречных годографов. На каждой фотоосциллограмме, соответствующей одной стоянке зонда, размещаются 12 записей ультразвуковых колебаний и марки времени.

АК с точечной регистрацией волновых картин в сухих скважинах

5.46. В качестве измерительной аппаратуры для АК сухих скважин используются приборы типа ИПА-59, УКБ-1, УКБ-2, УК-10П, ДУК-20 и различные варианты переделанных для этих целей приборов ИКЛ-5, Р5-5 и т.д.

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6
• часть 7