Прогнозирование флюидосодержащих участков в горном массиве по данным геофизических исследований
Использование первичных материалов угольного каротажа и тренд-анализ поверхности кровли основных горизонтов песчаников позволили повысить достоверность выявления газовых скоплений и флюидонасыщенных областей. Для исследований был выбран Кальмиусский рудник, который является естественным продолжение...
Saved in:
| Published in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53728 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Прогнозирование флюидосодержащих участков в горном массиве по данным геофизических исследований / С.Ю. Макеев, А.А. Каргаполов, С.Ю. Андреев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 98. — С. 70-77. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859490735819063296 |
|---|---|
| author | Макеев, С.Ю. Каргаполов, А.А. Андреев, С.Ю. |
| author_facet | Макеев, С.Ю. Каргаполов, А.А. Андреев, С.Ю. |
| citation_txt | Прогнозирование флюидосодержащих участков в горном массиве по данным геофизических исследований / С.Ю. Макеев, А.А. Каргаполов, С.Ю. Андреев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 98. — С. 70-77. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Использование первичных материалов угольного каротажа и тренд-анализ поверхности
кровли основных горизонтов песчаников позволили повысить достоверность выявления газовых скоплений и флюидонасыщенных областей. Для исследований был выбран Кальмиусский рудник, который является естественным продолжением по падению полей шахт им.А.Ф. Засядько и им. Поченкова. На основе базы данных геологогеофизических исследований построена 3D модель исследуемого участка.
Use of primary materials of the coal logging and the trend - analysis of roof surface of basic horizons of sandstones made it possible to increase authenticity of exposure of gas accumulations and fluids saturated areas. For researches Kalmius mine was chosen which is natural continuation Adipping the fields of mines named after А.F. Zasjadko and Pochenkov. On the basis of these data geological and geophysical researches the 3D model of the analyzed area is developed.
|
| first_indexed | 2025-11-24T16:13:08Z |
| format | Article |
| fulltext |
70
7. Руководство по оборудованию и эксплуатации системы газоаналитической шахтной многофункцио-
нальной «Микрон 1Р»: 4217.01.000.000 РЭ. – Екатеринбург, 1997-2009. – Т.1. – [Электронный ресурс]. Режим
доступа: http://www.twirpx.com/files/geologic/ventilation/ свободный. Загл. с экрана.
8. Системы контроля загазованности оптического типа / Р.М. Хамадиев, Д.Н. Федосеев, И.И. Лукица, О.Г.
Зверев // Экспозиция Нефть Газ. – Казань: Логос, 2007. – № 11. – С. 43 – 45.
9. Берикашвили. В.Ш. Волоконно-оптические системы контроля атмосферы угольных шахт / В.Ш. Бери-
кашвили, М.В. Хиврин. – М.: Радиотехника, 2001. – №5. – С. 21-27.
10. Королев А.В. Акустическая диагностика режимов течения двухфазного потока /А.В. Королев // Тр.
одесского политехн. ун-та. – 2001. – Вып. 3 (15). – С. 40-42.
УДК 622.411.332: 550.832.012
Канд. техн. наук С.Ю. Макеев,
инж. А.А. Каргаполов,
канд. техн. наук С.Ю. Андреев
(ИГТМ НАН Украины)
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ФЛЮИДОСОДЕРЖАЩИХ УЧАСТКОВ В
ГОРНОМ МАССИВЕ ПО ДАННЫМ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Использование первичных материалов угольного каротажа и тренд-анализ поверхности
кровли основных горизонтов песчаников позволили повысить достоверность выявления га-
зовых скоплений и флюидонасыщенных областей. Для исследований был выбран Кальмиус-
ский рудник, который является естественным продолжением по падению полей шахт им.
А.Ф. Засядько и им. Поченкова. На основе базы данных геолого-геофизических исследова-
ний построена 3D модель исследуемого участка.
PROGNOSTICATION OF AREAS IN A ROCK MASS CONTAINING
FLUIDS, USING DATA OF GEOPHYSICAL RESEARCHES
Use of primary materials of the coal logging and the trend - analysis of roof surface of basic ho-
rizons of sandstones made it possible to increase authenticity of exposure of gas accumulations and
fluids saturated areas. For researches Kalmius mine was chosen which is natural continuation A-
dipping the fields of mines named after А.F. Zasjadko and Pochenkov. On the basis of these data
geological and geophysical researches the 3D model of the analyzed area is developed.
Прогнозирование и обнаружение в углепородном массиве флюидосодержа-
щих участков различной степени влаго- и газонасыщенности – одна из наибо-
лее трудных и важных задач горной науки. Выявить их возможно двумя основ-
ными методами: разведочным бурением или геофизикой. Бурение имеет неос-
поримое преимущество, состоящее в непосредственном изучении вещества и
свойств горных пород. Однако, из-за высокой стоимости скважин применение
данного метода не является целесообразным. Значительно меньшими затратами
характеризуются методы разведочной геофизики, но их перспективность оста-
ется недостаточно освещенной. Таким образом, проблема сводится к отсутст-
вию экономически эффективного и достоверного метода обнаружения коллек-
торов в угленосной толще.
Разведочное бурение на уголь не предусматривает исследования состава и
морфологии пород-коллекторов [1], поэтому оно изначально дает лишь общее
представление о гранулярных коллекторах. Остаются необнаруженными и
http://www.twirpx.com/files/geologic/ventilation/�
71
трещинноватые породы, связанные с малоамплитудными нарушениями, по-
скольку последние не всегда охватываются бурением [2]. В данных случаях вы-
явлению локальной неоднородности препятствует редкая сеть скважин.
К подобному выводу приходят и другие ученые [3], указывая, что в ряде слу-
чаев после разведочного бурения оказываются пропущенными значительные ре-
зервуары скопления газов.
При изучении газоносности угленосных формаций Донецкого бассейна в
последнее время начали применяться сейсморазведочные исследования мето-
дом отраженных волн (МОВ), одной из основных задач которых является поиск
перспективных метаноносных и водонасыщенных структур. МОВ успешно ис-
пользуется на угольных месторождениях для выделения малоамплитудных тек-
тонических нарушений [3]. С этими нарушениями генетически связаны зоны
повышенной трещиноватости, представляющие собой коллекторы определен-
ного рода.
Опыт использования современных методов сейсморазведки для комплекс-
ного изучения угольных бассейнов Украины не реализован в полной мере. Об
этом свидетельствует тот факт, что к настоящему времени в нашей стране было
выполнено только два проекта угольной 3D сейсморазведки (на полях шахт
«Западно-Донбасская» и «Краснолиманская»). До этого сейсморазведка прово-
дилась лишь по методике 2D и ориентировалась, в основном, на прогнозирова-
ние разрывной тектоники, напряженного состояния и физико-механических
свойств углепородного массива. Также к недостаткам данного метода относит-
ся то, что осуществление его не всегда технически возможно, ввиду интенсив-
ной застройки в местах перспективных месторождений.
Из геофизических методов, которые прямо или косвенно влияют на качество
прогноза горно-геологических условий угольных месторождений, наиболее
перспективны и доступны методы геофизических исследований скважин (ГИС).
Эти методы непрерывно исследуют углепородный массив на любых стадиях
проведения работ, задействуются в обязательном порядке во всех разведочных
скважинах [4, 5]. Сопоставление измеренных геофизических параметров во
времени может дать эффективную информацию об изменении свойств массива
горных пород при техногенном воздействии.
Во многих случаях при исследовании газоносности углей с момента прове-
дения доразведки проходит более 30 лет, накапливается значительное количе-
ство фактического материала, полученного в результате бурения скважин и
проведения ГИС. Большинство скважин пробурено до 80-х годов прошлого ве-
ка. Комплекс включает методы измерения кажущихся сопротивлений, естест-
венной и искусственной радиоактивности, а также резистивиметрия, каверно-
метрия, инклинометрия.
Сейчас происходит пересмотр геологических моделей многих месторожде-
ний с позиций современного уровня знаний и развития информационных тех-
нологий. Требуется новое осмысление материалов ГИС по разведочным и экс-
плуатационным скважинам разрабатываемых залежей. В свое время геофизиче-
ские исследования скважин были выполнены аппаратурой различного типа, а
при измерениях использовались разные технологии. Изменения технологии
72
проходки скважин также сказываются на показаниях методов ГИС. Даже с уче-
том указанных факторов они несут определенную полезную информацию.
Выполненные исследования направлены на обоснование возможности пере-
интерпретации методов ГИС для обнаружения и уточнения влаго- и газонасы-
щенных зон и мест локального проявления коллекторов, благоприятных для
скопления метана.
Для проведения экспериментов был выбран Кальмиусский рудник, который
расположен между Григорьевским надвигом и Ветковской флексурой (рис. 1).
Участок является естественным продолжением по падению полей шахт им.
А.Ф. Засядько и им. Поченкова, отрабатывающих угольные пласты свит С2
7,
С2
6. Горно-геологические условия на участке исследований весьма сложные,
характеризуются высокой газоносностью углевмещающих пород. Участок пол-
ностью находится в зоне с высоким содержанием метана.
Рис. 1 – Схема расположения скважин на Кальмиусском участке.
По данной площади отобраны каротажные диаграммы геофизических ис-
следований скважин в поисковом масштабе 1:200. Всего для анализа было при-
влечено 24 скважины, пробуренные во второй половине двадцатого столетия,
когда в Донбассе были системно поставлены геологоразведочные (буровые и
геофизические) работы. Стандартный комплекс ГИС на этих скважинах вклю-
чал следующие методы: кажущихся сопротивлений градиент-зондом (КС-ГЗ),
потенциал-зондом (КС-ПЗ), естественного и рассеянного гамма-излучения (ГК
и ГГК). Максимальная глубина геофизических исследований составляла – 1812
м (скв. 3961), минимальная глубина – 704 м (скв. 3884).
73
Анализировались песчаники, выдержанные по мощности и в разрезе в пре-
делах участка и прослеживающиеся по всем скважинам: n1Sn1
1, m8
1Sm9, m5
1Sm6,
m4Sm4
1. Перечисленные песчаники в основном мелкозернистые, их средняя
мощность составляет: n1Sn1
1 – 22 метра, m8
1Sm9 – 14 метров, m5
1Sm6 – 38 метров,
m4Sm4
1 – 29 метров.
У всех песчаников по каждой скважине определены значения глубины зале-
гания кровли и почвы. По отметкам значений кровли песчаников построены
карты гипсометрии, а по разности значений кровли и почвы – карты равных
мощностей (изопахит). Построения осуществлялись в программе Surfer 8. Ти-
пичные примеры приведены для песчаника n1Sn1
1 на рис. 2.
а) б)
Рис. 2 – Карты гипсометрии (слева) и изопахит для песчаника n1Sn1
1..
На картах гипсометрии явно видна антиклинальная структура, прослежи-
вающаяся вплоть до дневной поверхности с падением оси на северо-запад. При
сравнении карт гипсометрии и изопахит наблюдается их взаимная корреляция:
в зоне структурного «носа» отмечаются минимальные значения мощности, а по
крыльям – максимальные. Особенно четко это выражается для пласта n1Sn1
1,
где хорошо видно, что минимальные значения мощности пласта колеблются от
6 до 12 м и отмечаются на оси складки, а максимальные значения – 32-35 м – по
крыльям складки.
Для выявления структурных элементов с высоким флюидонасыщением в
угленосной толще по методике, разработанной в ИГТМ НАН Украины [6], был
проведен тренд-анализ поверхности кровли основных горизонтов песчаников,
являющихся потенциальными коллекторами. В основе метода лежит анализ по-
строенных карт локальных структур, представляющих собой проекцию пласта
на прямолинейную (или криволинейную) аппроксимирующую поверхность.
Тренд-анализ осуществлялся путем исключения регионального фона (построе-
74
ния аппроксимирующей плоскости) и позволил выявить локальные неоднород-
ности гипсометрических поверхностей исследуемых горизонтов, т.е. математи-
ческими методами выделить складки, осложняющие общие структуры изучае-
мого участка. Результаты представлены на рис. 3а, где пунктиром показана об-
ласть расположения предполагаемой локальной структуры.
Для всех песчаников по каротажным диаграммам определены средние вели-
чины параметров по каждому методу, а также построены изолинии значений
КС-ПЗ, КС-ГЗ, ГК, ГГК.
На рис. 3б-3д приведены примеры такого построения для песчаника n1Sn1
1,
на которые спроецирована область расположения предполагаемой локальной
структуры. Сравнительный анализ позволил сделать следующие выводы.
По методу КС-ПЗ выделены зоны низких значений кажущихся сопротивле-
ний ρк , приуроченных к локальной структуре. Область пониженных значений
ρк прослеживается на всех изучаемых песчаниках. Изолинии имеют вытянутую
форму. Форма вытянутости изолиний повторяется для всех пластов. Низкие
значения ρк свидетельствуют о наличии повышенной электропроводимости, что
характерно для высокоминерализованных флюидов. Наиболее четкая взаимо-
связь с локальной структурой проявляется для песчаника n1Sn1
1.
Геологическая трактовка диаграмм интенсивности естественного гамма-
излучения Jg (метод ГК) основана на зависимости между естественной радиоак-
тивностью горных пород и их вещественным составом. При этом учитывается,
что в разрезах скважин, вскрывающих осадочные породы, типичные для неф-
тяных и газовых месторождений, достаточно высокая радиоактивность наблю-
дается в глинах и, особенно, в глубоководных, битуминозных глинистых отло-
жениях. К породам, обладающим низкой радиоактивностью относятся песчани-
ки и известняки. В целом область «песчанистости» т.е. низких значений ГК
приурочена к локальной структуре, а «глинистости» (повышенных значений
ГК) – к её «крыльям».
75
а – локальная структура; б – метод КС-ПЗ; в – метод КС-ГЗ; г – метод ГГК; д – метод ГК.
Рис. 3 – Cравнение карт, построенных для различных методов ГИС
с картами локальных структур на данном участке:
76
Качественная интерпретации результатов методом ГГК основывалась на
том, что между интенсивностью рассеянного гамма-излучения Jgg и плотностью
породы наблюдается обратная зависимость. Зоны с минимальными значениями
ГГК характеризуются плотными породами – низкопористыми известняками и
песчаниками. Зоны же максимумов ГГК – высокопористыми породами.
В местах, приуроченных к локальной структуре, выявлены области повы-
шенных значений ГГК и, как следствие, имеющие пониженную плотность. То
есть, всеми методами ГИС на участках локальной структуры выделено откло-
нение от фонового значения всех исследуемых параметров. При этом наиболь-
шая корреляция наблюдается для методов ГГК и КС-ПЗ.
Все вышеперечисленные данные послужили основой для построения 3D
модели исследуемого участка. На изображении 3D модели хорошо просматри-
вается корреляция пониженных значений кажущегося сопротивления КС-ПЗ с
локальной структурой, как в плане, так и с глубиной (рис. 4).
Рис. 4 – Изображение 3D модели совмещения локальной структуры
и карт изолиний кажущегося сопротивления ρк (КС-ПЗ) по песчаникам
Таким образом, использование первичного материала – каротажных диа-
грамм, полученных ранее на стадии разведки, позволяет повысить достовер-
ность выявления газовых скоплений и флюидонасыщенных участков. Методы
ГИС косвенно отражают фильтрационно-емкостные свойства изучаемых пес-
чаников. Каждый из них привносит свою лепту в повышение точности.
По результатам исследований установлено, что выделяемая в песчаниках
методами ГИС область характеризует повышенную пористость или трещинова-
тость, что подтверждается низкими значениями КС-ПЗ. Об этом также говорит
тот факт, что с выделенной по низким значениям ρк областью совпадает область
пониженной плотности (метод ГГК) и повышенной «песчанистости» (метод
ГК). А так как она приурочена к локальной структуре, можно предположить,
что песчаники в этой зоне могут иметь улучшенные коллекторские свойства.
77
Обратное можно сказать об областях песчаников лежащих вне выделенной ло-
кальной структуры. Для них отмечаются повышенные значения кажущегося
сопротивления, а также повышенные значения плотности и глинистости. Вы-
шеизложенное свидетельствует о том, что данные участки не обладают теми
свойствами, на основании которых можно характеризовать их как районы с
улучшенными коллекторами. Таким образом, методы ГИС (КС-ПЗ, ГГК, ГК)
дифференцируют изучаемые песчаники по свойствам и позволяют выделять в
них области с заданными параметрами (ρк, Jg, Jgg). Наиболее полная картина
может быть получена при использовании методов ГИС в комплексе. Совмест-
ное изучение диаграмм электрического и радиоактивного каротажа позволяет
достовернее определять разуплотненные зоны с повышенными трещиновать-
стью, газо- и влагонасыщенностью.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Методика разведки угольных месторождений Донецкого бассейна. – М.: Недра, 1972. – 351 с.
2. Газоносность угольных месторождений Донбасса / А.В. Анциферов, М.Г. Тиркель, М.Т. Хохлов и др. /
Под ред. Н.Я. Азарова. – К.: Наук. думка, 2004. – 231 с.
3. Применение наземних геофизических исследований в комплексе работ по решению проблемы дегазации
шахтных полей и поискам скоплений метана в углевмещающей толще / Н.Н. Верповский, Ю.А. Гладченко, В.В.
Музыка, В.М. Полохов // Горная геология, геомеханика и маркшейдерия: Сб. научн. докл. УкрНИМИ НАН Ук-
раины. – Донецк, 2004. – С. 170-178.
4. Техническая инструкция по проведению геофизических исследований в скважинах / Мингео СССР;
Мин-во нефтяной пром-ти. – М.: Недра,1985. – 215с.
5. Применение геофизических методов исследования скважин при разведке твердых полезных ископаемых
и подземных вод. – М.: Недра, 1986. – 112 с.
6. Лукинов В.В. Тектоника метаноугольных месторождений Донбасса / В.В. Лукинов, Л.И. Пимоненко. –
К.: Наук. думка, 2008. – 352 с.
УДК 505.8.08:543.421.424
Канд. биол. наук А.К. Балалаев
(ИГТМ НАН Украины)
НЕОДНОЗНАЧНОСТИ В ИНТЕРПРЕТАЦИИ ИК-ФУРЬЕ СПЕКТРОВ
ДИФФУЗНОГО ОТРАЖЕНИЯ УГЛЕЙ В МИНИМАЛЬНО
НАРУШЕННОМ СОСТОЯНИИ
Проведено аналіз можливих причин виникнення невизначеностей у тлумаченні характе-
ристичних смуг інфрачервоних спектрів вугілля. Намічено шляхи подолання труднощів для
підвищення точності розпізнавання функціональних груп у молекулярній структурі вугільної
речовини.
DIFFERENT INTERPRETATIONS FTIR DIFFUSE REFLECTIONS OF
COALS IN IS MINIMUM BROKEN CONDITION
The analysis of the possible reasons of occurrence uncertainty in interpretation individual strips
of oscillatory spectra of coals is carried out. Ways of overcoming of difficulties for increase of ac-
curacy of recognition of functional groups in molecular structure of coal substance are planned.
Колебательная спектроскопия является эффективным и доступным методом
исследования молекулярной структуры угольного вещества. Отдельные части
стандартного спектрального диапазона, содержащие всего несколько характе-
ристичных полос, позволяют делать важные выводы об особенностях молеку-
лярной структуры улей. Весь спектр обладает определенной информационной
избыточностью, за счет присутствия валентных и деформационных пиков од-
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-53728 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-24T16:13:08Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Макеев, С.Ю. Каргаполов, А.А. Андреев, С.Ю. 2014-01-26T23:12:42Z 2014-01-26T23:12:42Z 2012 Прогнозирование флюидосодержащих участков в горном массиве по данным геофизических исследований / С.Ю. Макеев, А.А. Каргаполов, С.Ю. Андреев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 98. — С. 70-77. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53728 622.411.332: 550.832.012 Использование первичных материалов угольного каротажа и тренд-анализ поверхности кровли основных горизонтов песчаников позволили повысить достоверность выявления газовых скоплений и флюидонасыщенных областей. Для исследований был выбран Кальмиусский рудник, который является естественным продолжением по падению полей шахт им.А.Ф. Засядько и им. Поченкова. На основе базы данных геологогеофизических исследований построена 3D модель исследуемого участка. Use of primary materials of the coal logging and the trend - analysis of roof surface of basic horizons of sandstones made it possible to increase authenticity of exposure of gas accumulations and fluids saturated areas. For researches Kalmius mine was chosen which is natural continuation Adipping the fields of mines named after А.F. Zasjadko and Pochenkov. On the basis of these data geological and geophysical researches the 3D model of the analyzed area is developed. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Прогнозирование флюидосодержащих участков в горном массиве по данным геофизических исследований Prognostication of areas in a rock mass containing fluids, using data of geophysical researches Article published earlier |
| spellingShingle | Прогнозирование флюидосодержащих участков в горном массиве по данным геофизических исследований Макеев, С.Ю. Каргаполов, А.А. Андреев, С.Ю. |
| title | Прогнозирование флюидосодержащих участков в горном массиве по данным геофизических исследований |
| title_alt | Prognostication of areas in a rock mass containing fluids, using data of geophysical researches |
| title_full | Прогнозирование флюидосодержащих участков в горном массиве по данным геофизических исследований |
| title_fullStr | Прогнозирование флюидосодержащих участков в горном массиве по данным геофизических исследований |
| title_full_unstemmed | Прогнозирование флюидосодержащих участков в горном массиве по данным геофизических исследований |
| title_short | Прогнозирование флюидосодержащих участков в горном массиве по данным геофизических исследований |
| title_sort | прогнозирование флюидосодержащих участков в горном массиве по данным геофизических исследований |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53728 |
| work_keys_str_mv | AT makeevsû prognozirovanieflûidosoderžaŝihučastkovvgornommassivepodannymgeofizičeskihissledovanii AT kargapolovaa prognozirovanieflûidosoderžaŝihučastkovvgornommassivepodannymgeofizičeskihissledovanii AT andreevsû prognozirovanieflûidosoderžaŝihučastkovvgornommassivepodannymgeofizičeskihissledovanii AT makeevsû prognosticationofareasinarockmasscontainingfluidsusingdataofgeophysicalresearches AT kargapolovaa prognosticationofareasinarockmasscontainingfluidsusingdataofgeophysicalresearches AT andreevsû prognosticationofareasinarockmasscontainingfluidsusingdataofgeophysicalresearches |