Способ определения угла наклона плоскости контакта намагниченных тел Советский патент 1979 года по МПК G01V3/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА

ПЛОСКОСТИ КОНТАКТА НАМАГНИЧЕННЫХ ТЕЛ

Изобретение относится к геофизическим методам разведки месторождений полезных ископаемых, в частности, к способам определения элементов залегания рудных тел по геофизическим наблюдениям в скважинах.

Известен способ определения элементов залегания рудного тела, встреченного скважиной, по ориентированному керну, взятому на контакте рудного тела и вмещающей толщи 1. Способ состоит в том, что на глубинах, где предполагается встреча контакта, перед дальнейшим бурением проводят специальную операцию по ориентированию неоторванного от забоякерна в пространстве с помощью керноскопа. Извлеченный из скважины керн с отметками керноскопа ориентируют в пространстве и измеряют Элементы залегания плоскости контакта.

Известен способ определения элементов залегания подсеченного скважиной рудного тела по измерениям, выполненньм с помощью специального прибора - наклономера 2. Наклономер содержит три чувствительных эяемента, расположенных в.. плоскостиперпендикулярной оси скважинного .прибора, под углом 120° один относительно другого. Специальным .пружиненными устройством датчики прижимаются к стенкам скважины. Положение прибора относительно датчиков контролируют отвесом и магнитHbjM компасом. При движении накло0номера по скважине на контакте двух сред каждый датчик отмечает изменение физических свойств горных пород (контакт) в разные моменты времени. Зная пространственное расположе5ние датчиков, скважинного прибора и взаимные расстояния между моментами пересечения датчиком контакта двух сред, можно рассчитать пространственное положение плоскости кон0такта. Тип применяемого в этом случае датчика может быть любой.

Известны способы определения элементов залегания плоскостей с.ггоистости по керну, ориентирование которо5го в пространстве производится по вектору остаточного намагничивания 3 .

В данном методе ориентировки исходят из того, что направление остаточной намагниченности известно оно совпадает с направлением существующего вектора магнитного поля зем (Т) и не перемагничивается в процессе бурения.

Ориентирование проводят следующим образом.

Определяют направление вектора остаточного намагничивания ( Dj ) в керне. Устанавливают керн так, что векторы остаточного намагничивания в керне и магнитного поля . становятся параллельны между собой, а ось керна параллельна оси скважин В этом случае керн занимает первоначальное положение. и по нему определяют слоистость.

Недостатки всех перечисленных способов следующие:

сведения об элементах залегания базируются только на данных контакта двух сред;, вскрытых скважиной н очень небольшом участке рудного тела, что может нести неверную информацию о положении всего рудного тела ;

из-за конечных размеров датчиков точность определения контакта двух сред проводится с большой погрешностью;

в случае применения способа определения элементов залегания пластов по керну, ориентирование которого производится по его вектору остаточного намагничивания, необходимо иметь предварительные сведения о ег стабильности как во времени, так и при воздействии по породу бурового инструмента.

Для определения элементов залегания железорудных магнетитовых рудных тел, вскрытых скважиной, известен способ определения угла наклона плоскости контакта намагниченного рудного тела по скачку магнитного поля, наблюдаемого в скважине при переходе через границу намагниченного тела 4.

Способ заключается в том, что производят измерение трех составлящих магнитного поля в прямоугольной системе координат, одна из осе которой направлена по оси скважины а две другие перпендикулярны ее стенкам и сохраняют свое положение в пространстве при передвижении по скважине.

В значения составляющих магнитного поля, перпендикулярных стенка скважины и измеренных внутри намагченного тела, вводят поправку за размагничивающее влияние стенок скжины.

- I;. .

Тогда ;Х

вн

Г.: .

, «aws(1)

1 f 4-П:

1 f 21tX

где X ц,, , ,tf, составляющие напряженности магнитного поля в 2кважине, перпендикулярные ее оси ;

вн составляющие напряженности магнитного поля, перпендикулярные оси скважины, до нарушения магнитной слойности пород скважиной;

t - магнитная восприимчивость среды.

Измерение магнитной восприимчивости пород, слагающих стенки скважины, в этом случае осуществляют л;юбым способом. После введения поправок в измеренные составляющие X и У определяют их разностные аномальные значения и по трем составляющим строят разностный вектор в системе координат скважины. Это вектор-нормаль к плоскости раздела двух сред. Положение плоскости раздела может быть определено либо графически/ либо аналитически.

Однако при таком измерении составлякхцих магнитного поля с введением поправок не учитывается влияние - остаточной намагниченности, что 5 резко ограничивает область применения данного способа, так как практически все месторождения магнетитовых руд обладают в той или иной сте-, пени остаточным амагничиванием. 0 Если внутри рудного тела остаточное намагничивание находится в равновесном состоянии, то при проходке скважины это равновесие на ее стенках и околоскважинном пространстве нарушается. Создаются

зоны, обладающие аномальным по величине и направлению магнитным полем, не связанным с общим намагничиванием рудного тела. 0 Теоретическая формула определения составляющих магнитного поля в скважине с учетом остаточной намагниченности следующая:

-JjHjLSLx 21 з игАл i-f2icx вн i+ETfae.

где 3f, - составляющая остаточной намагниченности одной . из зон, находящейся вблизи от точки измерения, перпендикулярная оси скважины.

Однако на практике пользоваться формулой (2) невозможно, так как 5 нет способов разделения внутренних магнитных полей намагниченного тела, измеренных в скважине, и магнитных полей, созданных зонами остаточной намагниченности. 0 Таким образом, известный способ

применим только в идеальных условиях отсутствия остаточной намагниченности в намагниченном рудном теле и в стенках скважины. Во всех остальных случаях, а это практически все рТзвестные магнетитовые местирождения, результаты определения угла встречи содержат ошибку, прямо про порциональную отношению внутреннег поля намагниченного тела и поля от зоны остаточного намагничивания в точке измерения. Целью изобретения является повышение точности определения угла наклона плоскости контакта -намагниченного рудного тела по скачку магнитного поля. Цель достигается тем, что по предлагаемому способу перед измере нием составляющих магнитного поля скважине ее стенки в интервале намагниченного тела подвергаются воздействию переменным магнитным полем плавно убывающей амплитуды. Это разрушает локальные зоны остаточного намагничивания на стенках скважины и повышает точность измерения внутреннего магнит ного поля. На фиг. 1 приведены графики напряженности составляющих магнитного поля, зарегистрированного по одной из скважин Ьелановского месторождения железистых кварцитов на глубине 240-310 м до и после обработки скважины переменным магнитным полем, на фиг. 2 - результа ты определения угла наклона контак та железистых кварцитов, залегающих на глубине 275 м, по скачку магнитного поля, определенного по данным графиков на фиг. 1. При осуществлении предложенного способа переменное магнитное поле плавни убывающей амплитуды, воздей ствующее на стенки скважины, может быть создано, например, с помощью электромагнита, опускаемого в сква жину накаротажном кабеле и равномерно перемещаемого вдоль оси сква жины. После обработки стенок скважины ременным магнитным полем И-разрушением тем самым остаточной намагниченности и околоскважинном простран ве производят измерение составляющи магнитного поля и магнитной восприи чивости . При этом характер кривых составл щих магнитного поля 1, 2, 3 на фиг. измеренных до обработки стенок сква жины, значительно отличается от кри вых 4, 5 и 6, зарегистрированных после воздействия на стенки переменным магнитным полем. Кривые 1 и 2 составляющих X, У, перпендику лярных оси скважины, до воздействия переменного магнитного поля имели знакопеременный характер и большие амплитуды и градиенты за счет наличия в стенках скважины отдельных зо остаточной намагниченности. Например, для пласта железистых кварцитов, находящегося на глубине 275 м (см. фиг. 1), аномальные значения составляю11 их магнитного поля, измеренные без операции воздействия на стенки скважины переменным магнитным полем, составили , 40 тыс. J ; -35 тыс. т г.,«, 8 тыс. -у . После операции обработки переменным магнитньом полем плавно убывающей амплитуды и последующего измерения составляющих магнитного поля их аномальные значения соответственно были Xj. тыс.-J , 5 тыс. Х гиьигб тыс . Tf . Воспользовавшись формулой (1), оттределяют значения х , и X , ijgj, и графическим путем (см. фиг. 2) находят угол наклона плоскости контакта. Для наглядности - построение выполнено в аксидальной плоскости скважины (X -I) . На фиг. 2 нанесена линия контакта 7 железистых кварцитов с вмещающей средой и ее угол о.о встречи с осью скважины 8, определенные по данным детальной геологической разведки, В результате построения по указанным выше данным получены линия контакта 9 и ее угол d. встречи с осью скважины в случае отсутствия операции воздействия переменным магнитным полем на стенки скважины и линия контакта 10 и ее угол о при выполнении предварительной операции обработки стенок скважины переменньм магнитным полем. Из приведенного построения видно, что угол наклона плоскости контакта, определенный по предлагаемому способу, совпадает с истинным углом наклона, определенным при детальной геологической разведке, в то время, как угол наклона плоскости контакта, определенный по известному спо.собу, резко отличается от истинного. Введение операции разрушения зон Остаточной намагниченности с помощью переменного магнитного поля плавно убывающей амплитуды при определении элементов залегания намагниченного объекта, встреченного скважиной, по результатам измерения магнитного поля внутри скважины дает возможность применять этот способ на всех магнетитовых месторождениях, освобождает его от случайных ошибок за счет наличия зон остаточного намагничивания в стенках скважины. Применение того способа позволяет уже на тадии проверки наземных магнитых аномалий бурением (самой раней стадии геолого-разведочных абот) при наличии одного подсечения меть достаточно достоверные свеения об элементах залегания встреченого рудного тела. Это позволит в начительной степени сократить

срок и удешевить стоимость разведки месторождения.

Формула изобретения

Способ определения угла наклона плоскости контакта намагниченных тел,, например магнетитовых, подсеченных скважиной, включающий измерение составляющих магнитного поля внутри намагниченного тела и вне его, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, перед измерением составляющих магнитного поля на стеки скважины воздействуют переменным магнитным полем плавно убывающей амплитуды, например, с помощью элекмагнита, равномерно перемещаемого по скважине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4. Бахвалов ,A, H., Пономарев B.H. Прикладная геофизика, Недра, 1969, вып. 54 (прототип).