Интерпретация (вычисление) результатов измерений

Для интерпретации данных ГК цифровой массив (файл) данных каротажа по скважине должен быть выражен в единицах мкР/ч точечного радиевого источника и скорректирован по глубине с учетом зафиксированных в процессе каротажа «ручных» меток.

Интерпретация результатов ГК заключается в определении параметров рудных по урану интервалов (мощность и массовая доля). Она основана на связи формы и интенсивности гамма-аномалии J[z над

рудным интервалом с массовой долей и сводится к решению интегрального уравнения первого рода

где К0 - пересчетный коэффициент, численно равный интенсивности у-излучения, измеренной в бесконечной однородной среде с единичной равновесной массовой долей урана в сухой необсаженной скважине, П - поправочный коэффициент, который учитывает поправки на поглощение у-излучения обсадными трубами П0 и промывочной жидкостью Пт, VF(z) - нормированная на единицу форма у-аномалии над бес-

00

конечно тонким пластом с единичным содержанием урана: J ^(z^z = 1

(рассчитывается в рамках лучевого приближения).

Устойчивое решение уравнения (1) основано на представлении g(z) функцией с ограниченным полосой частот |л"/А| спектром, где

А = 10 см - шаг квантования по глубине. Для пересчета измеренных при ГК значений J(z) в значения массовых долей g(z) необходимо знать

пересчетный коэффициент К0 и поправки на поглощение гамма-

излучения промывочной жидкостью и обсадными трубами, на нарушение радиоактивного равновесия между радием и ураном и между радоном и радием, а также на наличие в рудах тория и калия.

В целях обеспечения единства и требуемой точности интерпретации все вычисленияу в том числе и при контроле результатов измерений и вычислений, а также при градуировке радиометров проводят по специальному программному обеспечению. Рекомендуется использовать ПО, которое аттестовано в соответствии с рекомендациями МИ 2891-2004 и МИ 2955-2005.

А. Пересчетный коэффициент.

Пересчетный коэффициент К0 зависит от коэффициента приведения к нормальной среде N и от эффективного атомного номера среды Z3ф, которые вычисляют по формулам:

где рх, Z, и Д - соответственно массовая доля, атомный номер и атомная масса /-го элемента, входящего в состав руды, причем произведение NK0 однозначно зависит от Z.^.

Параметры N и Z3* рассчитывают по данным полного химического анализа объединенной пробы, составленной из групповых проб по 30-40 рудным пересечениям, равномерно распределенным по площади месторождения. При расчетах коэффициент влажности принимают равным его среднему значению, а содержание урана - массовой доле во вмещающих породах. Если урановые руды в пределах месторождения приурочены к различным геохимическим зонам или различным типам пород, то параметры N и определяют отдельно для каждой зоны или типа пород.

Для стандартной аппаратуры ГК, которая соответствующим образом настроена и прокалибрована, при интерпретации данных ГК скважин, вскрывших руды с массовой долей урана до 0,5 % и у которых N = 1,00 ± 0,02, пересчетный коэффициент К0 принимают равным:

  • • 120 мкР/ч на 0,01 % равновесного урана для руд, у которых 6*< 10 (ураноносные угли);
  • • 115 мкР/ч на 0,01 % равновесного урана для руд, у которых 10 < Z3ф < 18 (силикатные и карбонатные руды);
  • • 110 мкР/ч на 0,01 % равновесного урана для руд, у которых
  • 18 < < 24 (руды с большим содержанием железа или других тяжелых элементов).

Если N отличается от единицы более чем на 2 %, то пересчетный коэффициент К0 получают путем деления приведенных выше значений

К0 на N.

В. Поправочные коэффициенты.

Поправки на поглощение гамма-излучения промывочной жидкостью Пб находят по значению эквивалентной толщины слоя промывочной жидкости Тб, которую подсчитывают по формуле

где р0 - плотность промывочной жидкости, г/см3; 2г0 - диаметр скважины, см; 2R - диаметр скважинного прибора, см. Результаты вычислений Тб округляют до 0,5 г/см2.

При вычислении Тб значение плотности промывочной жидкости р0 принимают равным ее значению, определенному ареометром, или используют данные буровой службы. Диаметр скважины определяют по данным кавернометрии; приемы обработки кавернограмм (см. раздел 4.4). Если скважина обсажена без предварительной кавернометрии, то диаметр скважины 2г0 принимают равным номинальному диаметру бурения.

При интерпретации результатов ГК на ПК для введения поправок на поглощение гамма-излучения в промывочной жидкости рекомендуется воспользоваться следующими формулами:

Если рудоносные породы однородны по своей структуре, то при неизменной технологии бурения при одних и тех же номинальных диаметрах бурения, диаметр скважины в пределах рудных интервалов для таких участков сохраняется, как правило, постоянным. Изменчивость фактических диаметров бурения оценивают путем расчета для каждого выделенного участка среднего в пределах рудных интервалов диаметра скважины 2г0, среднего квадратического отклонения s(r0) и коэффициента вариации w по формулам:

где 2rfp - диаметр г-го интервала по результатам кавернометрии; п - число интервалов.

Если в результате обработки кавернограмм не менее чем по 20 рудным интервалам из 10 и более скважин окажется, что коэффициент вариации менее 10 %, то в результаты каротажа вводят единую поправку, соответствующую значению а объем кавернометрии сокращают до 10 % от общего числа рудных интервалов; в дальнейшем результаты кавернометрии используют для уточнения среднего значения диаметра скважины 2г0.

Поправки на поглощение гамма-излучения обсадными трубами П0 находят по значению толщины обсадных труб Т0, мм, и отношению диаметра скважины (2г0) к диаметру СП (2R).

При интерпретации результатов ГК на ПК для введения поправок на поглощение гамма-излучения в обсадных трубах рекомендуется воспользоваться формулой

Поправки на нарушение радиоактивного равновесия между радием и ураном определяются значением коэффициента радиоактивного равновесия (Крр)

где qRa и - соответственно массовая доля радия (в единицах равновесного урана: 1 г U « 3,4-10 7 г Ra) и урана.

Значение Крр определяют по результатам анализов проб керна, отобранных начиная с первых же скважин, пробуренных на месторождении. Выход керна по рудному интервалу для изучения Крр должен быть не менее 70 % и равномерно характеризовать различные типы руд и разновидности геохимических зон.

Основные закономерности изменения Крр в плане и в разрезе месторождения устанавливают на этапе предварительной разведки. На этапе детальной и эксплуатационной разведок проводят уточнение выявленных закономерностей.

После извлечения керна производят его «промер» путем измерения полевым радиометром интенсивности гамма-излучения (скорости счета импульсов) с шагом 5-10 см. Результаты промера сравнивают с каротажной диаграммой, полученной при каротаже скважины, и используют для «привязки» проб керна по глубине, для отбора проб с целью последующих их анализов на содержание ЕРН (урана, радия, тория, калия), а также для определения коэффициента влажности. Перед отбором проб керн промывают для удаления глинистой корки или снимают верхний слой, пропитанный промывочной жидкостью.

При отборе проб керна необходимо выполнять следующие требования:

  • • секции проб отбирают из каждой геохимической зоны в литологически однородных породах - отдельно для окисленных и неокис- ленных;
  • • нельзя объединять в одну пробу материал из разных рейсов;
  • • при мощности рудного интервала менее 1 м рекомендуется отбирать секции длиной не более 30 см, для интервалов мощностью от 1 до 2 м длина секции может быть увеличена до 50 см, а при мощности более 2 м - до 1 м и более;
  • • длина секций у границ рудного интервала во всех случаях не должна превышать 10-20 см.

В отобранных пробах определяют массовые доли урана и радия и для каждого рудного интервала в границах с кондиционным содержанием урана подсчитывают их средние значения и значения Крр по формулам:

где qj и - соответственно массовые доли урана и радия (в единицах равновесного урана) в /-й секции, а /г - ее длина.

Для определения Крр можно использовать групповую пробу, составленную из секционных проб в границах рудного по урану интервала.

Результаты опробования керна по каждому рудному интервалу наносят на геологическую колонку.

Значения Крр по всем рудным интервалам объединяют в выборки - в зависимости от их принадлежности к геохимическим зонам, морфологическим элементам залежей, литологическим типам и технологическим сортам руд. Обработку выборок проводят при наличии в каждой из них по 20 и более значениям Крр не менее чем из 10 скважин. По всем значениям Крр в выборке вычисляют среднее значение Крр, среднее квадратическое отклонение s(Kpp) и среднее квадратическое отклонение среднего s(Kpp) по формулам:

где Крр; - значение коэффициента радиоактивного равновесия в /-м рудном интервале.

Если s(Kpp)<0,25 и ^(Крр)<0,03, то полученное значение Крр принимают в качестве Крр для выборки; если при этом 0,97 > Крр < 1,03, то принимают Крр = 1.

Если s(Kpp) > 0,25, то необходимо убедиться в однородности выборки. Для этого по всем значениям Крр/ рекомендуется построить вариационный график. Неоднородность обычно приводит к появлению на вариационном графике двух и более максимумов. В этом случае необходимо проверить, не соответствуют ли эти максимумы различным геохимическим зонам, типам руд и т. д. При выявлении таких зон выборку

следует разделить и повторить процедуру вычисления Крр, s(Крр) и

s( Крр). Если же вариационный график имеет один максимум, то необходимо проверить, не включены ли в выборку единичные интервалы (или скважины) из других зон или залежей. Проверку однородности рекомендуется проводить по критерию Смирнова путем сравнения ^-статистики

где s(Kpp) определено формулой (4.35) с ее критическим значением для соответствующих значений доверительной вероятности Р и числа наблюдений п. Принято считать выборку однородной, если д ^ при Р = 0,95; если д > д™ при Р = 0,99, то значение Крр,., соответствующее

максимальному значению С должно быть исключено из выборки; вопрос о принятии той или иной статистической гипотезы при ^кр <$-$4 решается в зависимости от конкретных условий. Критические значения ^-статистики приведены в разделе «Контроль качества результатов каротажа».

Возможное наличие такой зависимости можно установить также путем статистического сравнения среднеарифметических и средневзвешенных значений Крр, например по /-статистике

где Крр и s(Kpp) подсчитаны по формулам (4.35), а для вычисления Крр1 , ^(Kppi) следует воспользоваться формулами:

где hi - длина /-го рудного интервала в выборке.

Статистика (4.37) имеет распределение Стьюдента с 2(п - 1) степенями свободы. Принято считать, что t незначимо отлично от нуля

(Крр и Крр, незначимо отличаются друг от друга), если t < при доверительной вероятности Р = 0,95; если t > t™ при Р = 0,99, то t значимо отличается от нуля; вопрос о принятии той или иной гипотезы при 4Р} < / < 4р) решается в зависимости от конкретных условий. Критические значения /-статистики приведены в разделе «Контроль качества результатов каротажа».

Если /-статистика (4.37) значимо отличается от нуля, то делают вывод о наличии зависимости Крр от массовой доли радия в рудных интервалах или от их мощности (метропроцента).

Наличие зависимости Крр от массовой доли радия в рудном интервале (или же от его мощности или метропроцента) рекомендуется осуществлять графически путем разбиения диапазона массовых долей радия в границах рудных по урану интервалов на у (5-6) групп с таким расчетом, чтобы в каждую группу попало не менее 5-6 значений. В каждойу-й группе подсчитывают среднее значение массовой доли радия

qRaj (или мощностей hj, метропроцента (hq)j), среднее значение коэффициента Kppj и среднее квадратическое отклонение ^|крр . j по формулам:

где индексом j обозначен номер группы, а и. - число значений в j-й группе. Подсчитанные значения наносят на график, откладывая по оси абсцисс значения qRaj, а по оси ординат - соответствующие им значения

Крр., и через полученные точки проводят плавную линию так, чтобы

она не выходила за пределы ±2л,рр j. Полученную зависимость (зависимости) используют при введении поправок на нарушение радиоактивного равновесия.

Отличительной особенностью месторождений урана инфильтраци- онного (песчаникового) типа является наличие у границ рудных по урану интервалов радиевых ореолов, величина которых зависит от массовой доли радия в этих интервалах. Для учета влияния таких ореолов при интерпретации данных ГК проводят изучение зависимости бортовой

(б)

массовой доли радия на границах рудных по урану интервалов,

  • (в единицах равновесного урана), от средней массовой доли радия в этих интервалах, дКа единицах равновесного урана). Такую зависимость устанавливают по результатам анализов секционных проб керна в следующей последовательности:
    • 1) в каждом рудном интервале для значений массовых долей радия qRa > , где q§ - заданная бортовая массовая доля урана, по формуле

где - массовая доля радия (в единицах равновесного урана) в /-й секции, а /г - ее длина, подсчитывают средневзвешенную массовую долю радия gRa;

2) для проб, отобранных на контакте рудных интервалов с серыми и окисленными породами, рассчитывают бортовые массовые доли

радия, соответствующие заданной бортовой массовой доле урана,

с$, по формуле

где #и и qRa - массовые доли урана и радия в секции, примыкающей к границе рудного интервала со стороны рудного тела, q’v и q’Ra - то же в «безрудной секции», примыкающей к рудному интервалу, причем всегда qj l]. Формула (4.41) получена в предположении, что при переходе от безрудной секции к рудной массовые доли урана и радия меняются по линейному закону;

3) полученные значения qRa и группируют в выборки в зави-

симости от их принадлежности к геохимическим зонам, литологическим типам и технологическим сортам руд, морфологическим элементам залежей, к геохимической характеристике контактов («серые»- «серые», «серые»-«желтые») рудных интервалов. Обработку выборок для получения статистически значимых оценок проводят при наличии в каждой из них 20 и более пар;

4) весь диапазон значений qRa в каждой выборке разбивают на j (5-6) групп с таким расчетом, чтобы в каждую группу попало не менее 3-4 значений, а центр группы с малыми значениями qRa был близок к

q$. В каждой группе со стороны кровли и подошвы рудных интервалов подсчитывают среднее значение массовой доли радия qRaj, среднее значение бортовой массовой доли радия q^aj и средние квадратические отклонения s q^lj ) по формулам

где индексом j обозначен номер группы, а - число значений в j-й группе;

5) подсчитанные значения qRaj и наносят на график, откладывая по оси абсцисс значения qRaj, а по оси ординат соответствующие

_(б)

им значения qRaj, и через полученные точки проводят плавную линию так, чтобы она не выходила за пределы 2s|^6a; j;

6) зависимость бортовой массовой доли радия д|2 от средней массовой доли радия в рудном интервале qRa рекомендуется аппроксимировать выражением вида

а для получения оценок коэффициентов а и b построить уравнение линейной регрессии lngj2 на IngRa, т. е. уравнение Y = A + BX, где

? = А = 1па,В = Ь, X = ln(Ra) (или 1п^ба^ = 1па+Мп(^а)).

Типичный график зависимости q^a от qRa показан на рис. 4.6.

Зависимость бортовой массовой доли радия , соответствующей 0,01 % урана, от средней массовой доли радия в рудном интервале, q

Рис. 4.6. Зависимость бортовой массовой доли радия , соответствующей 0,01 % урана, от средней массовой доли радия в рудном интервале, qRa:

х - контакт рудного интервала с окисленными породами;

Л - контакт рудного интервала с сероцветными породами.

Сплошные линии - аппроксимация зависимостей выражениями 9<'>=0,0873(?J0'475 (1), ??> = 0,04820?JM05 (2)

Поправки на нарушение радиоактивного равновесия между радоном и радием в околоскважинном пространстве («отжатие радона»).

При бурении рудных интервалов в проницаемых породах под воздействием избыточного давления, превышающего величину гидростатического напора пластовых вод, может произойти нарушение радиоактивного равновесия между радоном и радием вследствие «отжатая» радонсодержащих вод от стенок скважины фильтратом промывочной жидкости. Причинами создания избыточного давления могут быть масса столба промывочной жидкости, находящейся выше статического уровня подземных вод; разность плотностей промывочной жидкости (1,2 г/см3) и пластовых вод (1,0 г/см3); давление, создаваемое буровым насосом для подачи промывочной жидкости на забой скважин. Диаметр зоны проникновения фильтрата бурового раствора в околоскважинное пространство в существенной мере зависит от пористости и проницаемости урановой руды. Очевидно, что при большей водопроницаемости (большей открытой пористости) диаметр зоны проникновения будет больше и эффект отжатия радона сильнее скажется на результатах гамма-каротажа. Как показывает опыт разведки гидрогенных месторождений урана, проникновение фильтрата бурового раствора в пласт составляет 15-40 см, что вполне достаточно для существенного снижения величины интенсивности гамма-излучения при каротаже. Эффект «отжатия» радона приведет к занижению интенсивности гамма-излучения и, как следствие, к систематическому занижению параметров рудных интервалов. Подобное занижение выявляют при сопоставлении результатов интерпретации данных гамма-каротажа, принимая значение Крр = 1, с данными опробования керна на радий. Если при таком сопоставлении окажется, что данные гамма-каротажа занижены более чем на 5 %, то проводят специальные опытно-методические работы с целью выявления причин расхождения и определения поправочного коэффициента на эффект «отжатия радона».

Наличие эффекта «отжатия радона» можно установить по результатам режимных наблюдений в гидрогеологических скважинах, создавая в них дополнительное гидростатическое давление путем налива воды. Установить значение поправки на эффект «отжатия радона» в околоскважинном пространстве рекомендуется по результатам режимных наблюдений. Для этого по завершении бурения скважину обсаживают глухими обсадными трубами, промывают водой для удаления шлама и промывочной жидкости, проводят ГК и подсчитывают площадь рудного интервала S0, (мкРсм)/ч. Затем в течение 25-30 суток проводят режимные наблюдения, причем в течение первых суток каротаж проводят через каждые 8 часов, далее - в течение трех суток один раз в сутки, а затем - через 2 суток. По результатам режимных наблюдений подсчитывают площади гамма-аномалии в пределах рудного интервала Sf и наносят их на график, по оси абсцисс которого откладывают время t, а по оси ординат значения Si9 полагая, что при t = 0 площадь равна So. При наличии эффекта «отжатая радона» в проницаемых породах такой график будет возрастающим, а поправку Р можно найти по отношению площади аномалии в конце графика к значению «So. Результаты измерений представляют в виде графиков изменения со временем площадей гамма-аномалий в пределах рудных интервалов (рис. 4.7). Все измерения (первичный каротаж до обсадки и последующие каротажи в обсаженной скважине) приводят к одним условиям путем введения поправки на обсадные трубы. Поправка на отжатие радона равна отношению между площадями аномалии в условиях установившегося равновесия между радоном и радием (SK) и при первоначальном (производственном) каротаже (So).

Режимными наблюдениями рекомендуется охватить как проницаемые, так и непроницаемые рудные интервалы, чтобы убедиться в отсутствии эффекта «отжания радона» в непроницаемых породах. Для надежного определения поправки на отжатие радона необходимо выполнить режимные наблюдения в 3-5 скважинах (5-10 рудных интервалов), равномерно расположенных по площади месторождения и характеризующих основные типы руд.

Графики изменения отношения во времени площадей гамма-аномалии на параметрической скважине при режимных наблюдениях

Рис. 4.7. Графики изменения отношения во времени площадей гамма-аномалии на параметрической скважине при режимных наблюдениях: Sk~ текущие измерения, So - измерения в условиях равновесия

Для определения суммарной поправки на нарушение радиоактивного равновесия между радием и ураном и между радоном и радием, а также для изучения зависимостей бортовой массовой доли радия на границах рудных по урану интервалов от средней массовой доли радия в этих интервалах, можно воспользоваться данными каротажа методом КНД-М. В этом случае необходимые соотношения определяются путем сравнения результатов интерпретации данных ГК и КНД-М одних и тех же рудных интервалов. Такое сопоставление следует провести не менее чем по 10 рудным интервалам из 5 и более скважин для каждой из выделенных зон.

Поправки на наличие в рудах тория и калия. На урановых месторождениях массовые доли тория и калия, как правило, не превышают кларковых значений и их следует учитывать при интерпретации результатов каротажа с низкими (от 0,01 до 0,03 %) бортовыми содержаниями урана. Поправки на наличие в рудах тория и калия находят по данным лабораторных анализов проб керна не менее чем из 20 скважин, отобранных для изучения распределения Крр. По результатам анализов подсчитывают поправку q0- как урановый эквивалент по интенсивности

гамма-излучения суммарного содержания тория и калия по формуле

где qTh и qK средние значения массовых долей тория и калия в процентах.

Поправки на наличие в рудах тория и калия вводят, если q0 > 0,1 q^, где qj - заданная бортовая массовая доля урана - в соответствии с правилами, рекомендуемыми для учета нарушения радиоактивного равновесия. Но, если окажется, что q0 в среднем не превышает 10 % средней массовой доли урана в рудах, то независимо от коэффициента вариации тория и калия вводят единую поправку, вычисленную по формуле

(4.44), исходя из средних значений тория и калия. Если q0 больше 10 %, но не превышает 50 % средней массовой доли урана в рудах, то единую поправку вводят в том случае, если коэффициенты вариации тория и калия не превышают 50 %.

Поправки на влажность руд. Влажность определяют раздельно для каждой литологической разности пород. Коэффициент влажности В определяют по пробам и для каждой пробы его вычисляют по формуле

где индексами «вл» и «сух» обозначены массы пробы соответственно в естественном и воздушно-сухом состояниях. По каждой литологической разности должно быть выполнено не менее 20 определений коэффициента влажности В, по которым подсчитывают их среднее значение В.

Поправку на влажность вводят, если среднее значение коэффициента влажности В >0,03.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >