Способ газовой съемки для поисков месторождений полезных ископаемых Советский патент 1984 года по МПК G01V9/00 

Изобретение относится к геохимическим методам поисков месторождений полезных ископаемьпс и может б,ыть использовано при проведении геологоразведочных работ на нефть, газ, уголь, различные руды. Для подземной атмосферы месторождений нефти и газа характерно содерж ние метана (СН), этана (CjH), пропана (CjHg) и бутана (). В рудных месторождениях преобладают СО, Hj, СН и тяжелы углеводороды, Ы, SOj, Hj, инертные газы, пары ртути, радон и другие газы. Высокая миграционная способность газов определиет их фипьтрацию и диффузию далеко за пределы залежей и рудных тел. В результате вокруг месторождений образуются газовые ореолы, размеры которых по вертикали достигают тысяч метров. Повышение концентраций ot1 , дельньк газов-индикаторов при проведении газовой съемки в поверхностных отложениях позволяет выявлять месторождения полезных ископаемых. Такие физические характеристики лежат в основе развивающихся методов атмогеохимии. В природе наблюдаются свободные, растворенные и сорбиров-анные формы нахождения природных газов в подземной атмосфере. Широко применяемые способы поисков месторож дений полезных ископаемый с использо ванием газов-индикаторов основаны . на исследовании свободного газа из подпочвенного слоя земли. Известен способ, когда при газовой съемке исследуются содержания газовых компонентов в подпочвенной атмосфере Отбор проб производится с глубины 3 м из призабойных частей шнековь1х скважин при помощи специаль ного пробоотборника. Для получения газовых проб, максимально соответствующих составу подпочвенной атмосферы, объем холостой откачки газа из скважины составляет три объема призабойной камеры. На точках наблюдения измеряется содержание углекислого газа с помощью интерферометров и производится отбор газовых проб для последующего анализа в; лаборатории р В данном способе используется для исследований только одна газовая сос тавляющая подземной атмосферы, т.е. свободный газ, находящийся в порах и тре цинах пород. Сорбированные газы не изучаются, глубина отбора проб устанавливается фиксированной без учета свойств породы. Поэтому в некоторых случаях глубина отбора, проб скажется неоптимальной для выявления газовой аномалии. Наиболее близким к предлагаемому является способ газовой съемки для поисков месторождений руд, заключающийся в бурении мелких скважин и измерении концентрации газов-индикаторов в подпочвенном воздухе, по повышенной концентрации которых судят о наличии месторождений. В мелких скважинах глубиной 1-3 м производится анализ газа находящегося в свободном состоянии в порах и трещинах пород. При анализе подпочвенного воздуха или отборе проб обязательно предусматривается предварительный выброс в атмосферу воздуха, заполняю щего шланг и трубку пробоотборника, и воздуха, находящегося в загерметизированиом пространстве ствола скважины после окончания бурения скважины. Таким образом, анализируется только свободный газ, находящийся в порах и трещинах пород. Это уменьщает эффективность съемки при выявлении газовых аномалий . Недостатком известного способа является отсутствие критерия выбора глубины бурения для анализа подпочвенного воздуха, т.е. даются рекомендации по установлению параметров, определяющих глубину бурения. В некоторых случаях наличие газовой аномалии можно выявить только на нескольких больших глубинах из-за существования околоземной поверхности слоя с активным газообменом подпочвенных газов и атмосферы. При этом глубина активного газообмена определяется физико-химическими свойствами поверхностных отложений и зачастую превышает 3 м. В результате произойдет не вьивление, а пропуск месторождения полезных ископаемых. Цель изобретения - повышение эффективности поиска при проведении газовой съемки. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу газовой съемки для поисков месторождений полезных ископаемых, заключающемуся в бурении мелких скважин и измерении концентрации газов-индикаторов в подпочвенном воздухе, по повышенной концентрации которых судят о наличии месторождения, предварительно на участке с аномальным газовым полем концентрацию газов-индикаторо измеряют по всему открытому стволу скважины до ее дегазации,определяют глубину зоны активного газообмена поверхностных отложений и атмосферы й зиеряют газ в открытом стволе скважины до,их дегазации на глубине превышающей зону активного газообмена, и по повышенной концентрации газов-индикаторов определяют наличи месторождения. Согласно такому способу анализи руется газ, представляющий собой смесь свободного и сорбированного газа. При вскрытии полости скважины в резул1з.тате механического воздейст вия бурового инструмента на горные породы las шлама и стенок скважины вьиеляется значительное количество сорбированного породой газа. Таким образом, измеряется в открытом ство ле скважин интегральный параметр, характеризующий, две составляющие подземной атмосферы. На иг. 1 показаны зависимости распределений концентрации метана от глубины; на фиг. 2 - результаты газовой съемки на профиле, пересекающем рудное тело. J Исследования газового поля около поверхности-земли над несколькими месторождениями полезных ископа емых выявили несколько особенно тей газового поля. На фиг. 1 представлены типичные графики зависимости расй1 еделения концентрации метана от глубины по стволу шне ковых скважин, пробуренных в акомальной зоне газового поля (кривая 1) и вне (кривая 2). На графике, полученном в аномальной зоне, выделяются две области. Первая (на малых глубинах) характеризуется резко меняющимся по глубине градиентом концентрации и связана с зоной акти ного газообмена поверхностных отложений и атмосферы. Вторая область (при глубине свыше 4 м) характеризуется слабым изменением градиента концентрации, что свидетельствует об ослаблении влияния атмосферы на газовое поле поверхностных отложений. Поэтому глубина бурения определяться из условия достижения второй области, т.е. превышать глуб ну зоны активного газообмена/ Оценку глубины зоны активного газообмена поверхностных отложений и атмосферы производят в одной или нескольких скважинах, пробуренных на участке с аномальным газовьм полем. Эта операция необходима для выявления оптимальной глубины бурения. Значения концентрации газа в скважине не сохраняются и со временем убывают по закону,близкому к экспоненциальному до фоновых значений метана в атмосферном воздухе. Наиболее быстрый спадконцентрации происходит в первые 5-10 мин после извлечения бурового инструмент;а. Поэтому при проведении газовой съемки согласно данному способу необходимо измерять концентрации газа в скважине иепосредственно после окончания бурения. В дальнейшем газовая съемка производится следующим образом. На размеченных профилях бурение производится до глубин, превышающих глубину активного газообмена. На забое скважины определяют концентра цию газа через одинаковое время после окончания бурения (в данном случает через 1 мин). По полученным данным, составляют карту концентра ции метана в прдпочве-нном воздухе. Выявляют зоны с повышенной концент-. рацией метана, по которым судят о наличии залежи. Способ осуществляют следующим образом. В перспективном для залегания рудного тела районе проводят изыскательские работы по измерению концентрации метана в подпочвенном воздухе. На участке с аномальным газовым полем, т.е. над разломом ипи над известным рудным телом, бурят одну-три шнековых скважины глубиной 10-15 м. Через 1 мин после извлечения бурового инструмента из скважины измеряют концентрацию газов-индикаторов по всему открытому стволу скважины от забоя до устья. По тонкому шлангу внутренним сечением несколько миллиметров газ поступает в измерительную систему, где определяют концентрацию метана. Анализ газа производят в лазерном газоанализаторе. При перемещении (с шагом в 1-2 м) заборного шланга по скважине и прокачке газа через газоанализатор осуществляют анализ газа на различных глубинах от забоя до поверхности. По результатам измерений оценивают глубину зоны активного газообмена поверхностных отлсжений и атмосферы, которая для изучаемого участка составляет 6 м. Шнековое бурение проводят до глубины 7 м. Концентрацию метана определяют на забое открытой скважины через 1 мин после извлечения бурового инструмента. На фиг. 2 представлены результаты газовой сзьемки (кривая 3) на одном из профш ей над рудным телбм. Аномалия на кривой надежно отмечает местонахождение рудного тела. Для сравнения на фиг. 2 нанесены данные, полученные по стандартной методике (кривая 4). В этом случае рудное тело не выявляется.

При применейии предлагаемого способа уменьшается вероятность пропуска газовых аномалий из-за того, что измеряется интегральная характеристика газового поля подземной этмосферы путём анализа подпочвенного воздуха на оптимальных глубинах, где ослаблено влияние газообмена с атмосферой. Выявление газовых аномалий происходит в оптимальных условиях. Возникает возможность вьшвле.ния малых газовых аномалий,соизмеримых с фоновыми уровнями,что позволит сократит объем бурения структурных скважин.

СПОСОБ ГАЗОВОЙ СЪЕМКИ ДЛЯ ПОИСКОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, заключающийся в бурении мелких скважин и измерении концентрации газов-индикаторов в подпочвенном воздухе, по повьпиенной концентрации которых судят о наличии месторождения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности по исков, предварительно на участке с аномальным газовым полем концентрацию газов-индикаторов измеряют по всему открытому стволу скважины до ее дегазации, определяют глубину зоны активного газообмена поверхностных отложений и атмосферы, измеряют газ в открытом стволе скважины до их (Л дегазации на глубине, превышающей зону активного газообмена, и по повышенной концентрации газов-индикаторов определяют наличие месторождения.

20