Способ разведки массива горных пород

Способ разведки массива горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к поиску и разведке месторождений полезных ископаемых с применением межскважинного прозвучивания массива горных пород и может быть использовано на ранних стадиях геологоразведочных работ для определения глубины и мощности залегания полезного ископаемого. Целью изобретения является повышение точности разведки за счет расчленения пластов глинистых горных пород. Для достижения цели проводят термическую обработку пород в пределах кольцевого ореола скважин до фазового перехода заполнителя пор, после чего в процессе выравнивания температуры глинистых пород до -1...-4°С происходит термическое разрушение определенных типов глин с изменением их акустической жесткости, что позволяет надежно расчленять пласты глинистых горных пород. 1 ил.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 01 Ч 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ AUGHT СССР (21) 4296354/23-25 (22) 17.08.87 (46) 30.08.90, Бюл. ¹ 32 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторкий институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (72) С.А.Съедин (53) 550.834 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1314056, кл. Е 21 С 39/00, 1986.

Карус Е.В,, Кузнецова О..Л., Фоизуллин И.С. Межскважинное прозвучивание. М.: Недра, 1986, с.62-85. (54) СПОСОБ РАЗВЕДКИ МАССИВА ГОРНИХ

ПОРОД (57) Изобретение относится к поиску и разведке месторождений полезных

Изобретение относится к поиску и разведке месторождений полезных ископаемых с применением межскважинного прозвучивания массива горных пород и может быть использовано на ранних стадиях геологоразведочных работ для определения глубины и мощности залегания полезного ископаемого.

Целью изобретения является повышение точности разведки за счет расчленения пластов глинистых горных пород.

На чертеже приведен,". фаза термической обработки (формирования ореолов замораживания или оттаивания) горных пород вокруг скважин.

„„SU„„1589234 А 1

2 ископаемых с применением межскважинного проэвучивания массива горных пород и может бь|ть использовано на ранних стадиях геологоразведочных работ для определения глубины и мощности залегания полезного ископаемого. ЦеJIblo изобретения является повышение точности разведки за счет расчленения пластов глинистых горных пород.

Для достижения цели проводят термическую обработку пород в пределах кольцевого ореола скважин до фазового перехода заполнителя пор, после чего в процессе выравнивания темпера0 туры глинистых пород до (-1) .. ° (-4) G происходит термическое разрушение определенных типов глин с изменением ® их акустической жесткости, что позво-. ррах ляет надежно расчленять пласты глинистых горных пород. 1 ил. С:

С

Способ разведки осуществляют сле- QQ дующим образом. С0

Бурят две или более скважин 1 на заданном расстоянии друг от друга (д (в зависимости от базы проэвучива- ф ния, например 4-5 м и более).

В процессе бурения скважина 1 промывается раствором через буровой став, По окончании бурения и тампонирования скважины производят межскважи- Ь нное проэвучивание массива пород при параллельном передвижении вдоль скважин 1 излучателя и приемника акустических колебаний. Результаты межскважннного проэвучивания массива

1589234 горных пород в естественном состоянии записывают в виде изменения скоростей распространения. продольных волн непрерывно по всей глубине скважины 1, они являются в дальнейшем ба5 зой сравнения для повторного проэвучивания массива пород после его термической обработки.

Затем после подъема из скважины излучателя и приемника в обсадной трубе 2 монтируют открытую снизу питающую трубу 3, через которую осуще" ствляют термическую обработку пород, В том случае, когда температура пород положительная, в скважину 1 нагнетают хладоноситель при отрица- . тельной температуре, превышающей температуру фазового перехода воды в лед (например, для пресной воды (-20) — (-25) С и соленой (-30) — (70) С, до образования вокруг скважины 1 кольца ореола 4 замораживания.

В том случае, когда разведка массива ведется в,. вечномерзлой толще, аналогично осуществляют оттаивание горных пород.

Размеры ореола 4 замораживания (оттаивания) зависят от горно-геологических условий (расстояния между скважинами,.типов расчленяемых пород и т.п.). .После образования ореола 4 трубы 3 демонтируют и производят: " повторное межскважинное прозвучивание аналогично, как и в первом случае, причем перед прозвучиванием температуру горных пород в пределах ореола замораживания выравнивают до температуры фазового перехода воды в лед (например, для глин и песков не менее (-1) -(-4) С за счет естественного о 40 притока тепла к скважине из массива горных пород после прекращения циркуляции хладоносителя .. и выстаивания скважин, Это дает возможность повысить достоверность определения границы ореолов 4, так.как величина скорости распространения упругой волны существенно зависит от температуры горных пород.

l 50

В предлагаемом способе разведки расчленение слоев глинистых пород достигается йутем температурного воздействия на отдельные слои (темпера".

55 турным полем) для изменения их структуры и акустической жесткости в процессе замораживания и последующего частичного оттаивания (повышения температуры пород при выстаивании скважин от (-40) до (-4) С.

Физическая сущность этого процесса заключается в следующем. Известно, что глинообразующие минералы слоев горных пород представляют собой водные алюмосиликаты. Приближенно каолинит имеет химическую формулу А1 О> - 2$?О ° 2 Н О, а монтмориллонит — A1 0q.4$хО . Н О пН„О. Несмотря на относительно .однородный химический состав,,кристаллические решетки каолинита и монтмориллонита различны и соответственно характеризуют .и различной способностью поглощения воды под воздействием колебаний температуры и миграции влаги в массиве пород.

Кристаллическая решетка каолинита характериэируется относительно плотным строением с наименьшими расстояниями между группами ионов и под действием колебаний температуры не спо.собна поглощать большое количество воды, что не изменяет практически структуру горных пород, содержащих каолинит. Кристаллическая решетка монтмориллонита имеет слоистое строение и отдельные ее слои раздвигаются под воздействием колебаний температуры (замораживания-оттаивания при выстаивании скважины под воздействием земного теплопритока к скважине иэ массива пород) и вклинивающихся мигрирующих молекул воды, что приводит к разрушению структуры слоя монт. мориллонитовых глин и горных пород, содержащих этот минерал. Разрушение структуры глинистых пород при колео баниях температур от (-40) до (-4) С сопровождается резким расширением при замерзании воды и сжатием при их частичном оттавании,т.е. в начале процесса с ростом отрицательной температуры до (-30)-(-40) С растут термические напряжения, а затем с уменьшением по величине отрицагельной температуры до (-4) С пРоисходит резкая релаксация (уменьшение) температурных напряжений, что приводит к изменению структуры (к образованию трещин эа счет разрыва глин) слоя глинистых пород, содержащих монтмориллонит. Образцы монолитных глин, подверженные циклу замораживание — оттаивание, теряют структурную прочность н рассыпаются на мелкие части по плоскостям микротрещин. Этот предусмотренный в способе цикл температурного воэдей34

Составитель П.Захарченко

Редактор А.Лежнина Техред M.Äèäûê Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2539 Тираж 415. Подписное

РчИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 15892 ствия приводит также к изменению аку=

1 стической жесткости монтмориллонитовых глин по сравнению со слоем пород, содержащим каолинит.

Выявленный механизм разрушения структуры глинистых пород, содержащих.монтмориллонит, под воздействием процессов замораживания и последующего выстаивания (оттаивания) скважин позволяет расчленить пласты глинистых горных пород с точностью определения переходной зоны слоев, т.е. снизить погрешность измерений мощности пластов пород от 8-12 и до 0,5 м.

Формула изобретения

Способ разведки массива горных .пород, включающий бурение скважин, передвижение вдоль скважин излучателя и приемника и прозвучивание пород в естественном состоянии, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности разведки за счет расчленения пластов глинистых горных пород, после прозвучивания горные породы в зонах, прилегающих к скважинам в пределах кольцевого ореола, подвергают термической обработке до фазового перехода заполнителя пор, после 3TQI o производят выравнивание температуры в кольцевом ореоле и повторное прозвучивание пород и по результатам сопоставления измерений определяют границы залегания пластов горных пород.