Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Физические основы радиоволнового метода и геолого-технологические условия его применения на урановых месторождениях, разрабатываемых способом ПВ
1.1. Физические основы радиоволнового метода 16
1.2. Геологические и технологические условия 23
1.3 Геоэлектрическая модель процесса выщелачивания 35
Глава 2. Теоретические и экспериментальные исследования для оценки влияния технологических условий на результаты радиоволнового метода 38
2.1. Численные расчеты и математическое моделирование поля электрического диполя в присутствии цилиндрических границ 38
2.2. Физическое моделирование поля электрического диполя и натурные эксперименты для оценки влияния технологических условий в скважинах 49
Глава 3. Методика измерений, аппаратура, алгоритмы обработки и интерпретация радиоволновых измерений 68
3.1. Методика межскважинных радиоволновых измерений 68
3.2. Аппаратура «РВГИ-07» 84
3.3. Алгоритмы обработки и интерпретация межскважинных радиоволновых измерений 86
3.4. Методика односкважинных радиоволновых измерений 93
3.5. Аппаратура «ОРВП-40» 95
3.6. Алгоритмы обработки и интерпретация односкважинных радиоволновых измерений 96
3.7. Технология объемного геоэлектрического картирования способом РВГИ
при мониторинге процесса выщелачивания з
Глава 4. Примеры применения радиоволнового метода на месторождениях ПВ .- 99
4.1. Применение технологии ОГК-РВГИ на Далматовском урановом месторождении 99
4.1.1. Результаты односкважинных исследований 101
4.1.2. Результаты межскважинных исследований 118
4.2. Применение технологии ОГК-РВГИ на Хиагдинском урановом месторождении 128
Заключение 139
Литература
- Геологические и технологические условия
- Физическое моделирование поля электрического диполя и натурные эксперименты для оценки влияния технологических условий в скважинах
- Методика односкважинных радиоволновых измерений
- Результаты односкважинных исследований
Введение к работе
Актуальность работы
Скважинное подземное выщелачивание (ПВ) является эффективным и экологически наиболее безопасным способом добычи урана. При подземном выщелачивании по системе скважин через продуктивный пласт прокачивается окислитель (раствор серной кислоты), который переводит соединения урана в растворимое состояние и позволяет производить его добычу путем откачки урансодержащих растворов. Эффективность добычи в значительной мере зависит от качества проработки рудовмещающего пласта раствором окислителя.
Основная проблема, возникающая при реализации этого метода, заключается в том, что в настоящее время, как правило, не удается получить достаточно достоверную информацию о строении рудного массива для того, чтобы регулировать технологический процесс с целью максимального извлечения полезного компонента и снижения себестоимости добычи. Особенно актуальна эта проблема для урановых месторождений, залегающих в отложениях речных палеодолин и характеризующихся неоднородностью литологического состава рудовмещающих пород.
Закисление продуктивного горизонта и извлечение полезного компонента осуществляется неравномерно, преимущественно из наиболее проницаемых зон. Присутствие окислителя в породах гарантирует извлечение в этой области металла и наоборот. Слабопроницаемые участки не охвачены выщелачиванием и в них остаются неотработанные запасы. Недостаток информации проявляется, прежде всего, в том, что размеры этих зон и их положение в межскважинном пространстве достоверно неизвестны.
Опыт геофизических работ на урановых месторождениях ПВ свидетельствует о том, что электрические свойства являются наиболее контрастной и информативной характеристикой рудовмещающих пород и руд. Этот факт обусловливает широкое применение электрического каротажа (в первую очередь метод КС) при разведке и обустройстве участков ПВ.
Однако оборудование скважин полиэтиленовыми обсадными колоннами и фильтрами исключает повторное использование метода КС при эксплуатации месторождения. Для переменного электромагнитного поля полиэтиленовая обсадная колонна скважины не являются экраном, что открывает электромагнитным методам геофизики широкие возможности для мониторинга процесса распространения окислителя, сильно изменяющего первоначальное электрическое сопротивление пород. Для контроля процесса выщелачивания широко применяется индукционный каротаж (ПК).
Практика показывает, что применяемый комплекс геофизических методов не в полной
мере обеспечивает решение, как разведочных, так и эксплуатационных задач. Недостатком
каротажа является его малая глубинность, ограниченная областью, непосредственно
прилегающей к стенке скважины.
В условиях месторождений, отрабатываемых способом ПВ, большими потенциальными возможностями обладает метод радиоволнового просвечивания. С его помощью можно в принципе осуществить пространственно-временной мониторинг процесса разработки месторождения и решить ряд сопутствующих задач.
Однако, для реализации возможностей метода радиоволнового просвечивания при разработке месторождений урана потребовался большой объем исследовательских и опытно-методических работ, чему и посвящена данная диссертация.
Цель работы - создание технологии радиоволновых исследований межскважинного пространства для контроля распространения окислителя на урановых месторождениях, разрабатываемых способом подземного выщелачивания.
Задачи исследования
Изучение электрических свойств разреза, исследование геологических и технологических условий месторождений ПВ на различных этапах разработки.
Изучение влияния мешающих факторов и разработка методики радиоволновых измерений для определения электрических свойств пород на урановых месторождениях.
Создание технологии радиоволновых исследований для мониторинга процесса распространения выщелачивающих растворов.
Экспериментальное опробование технологии радиоволновых исследований на действующих рудниках ПВ для решения практических задач.
Научная новизна
Установлено, что после подачи проводящего окислителя происходит кардинальное изменение геоэлектрической картины в пределах рабочего горизонта -сопротивление ранее высокоомных проницаемых песчано-гравийных отложений падает ниже уровня сопротивления непроницаемых глин. Доказана возможность проводить пространственно-временной мониторинг процесса распространения окислителя по характеру изменения электрических свойств разреза.
Оценено влияние обсадной полиэтиленовой колонны, перфорации в интервале продуктивного пласта и проводящего кислотного раствора в стволе скважины на
5 разрешающую способность радиоволнового метода для односкважинной и межскважинной установок.
3. Разработана технология радиоволновых исследований для контроля
распространения окислителя в межскважинном пространстве, включающая создание специальных скважинных установок, методики измерений и приемов интерпретации.
Практическая ценность
В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана технология радиоволновых исследований для контроля распространения окислителя в межскважинном пространстве, позволяющая повысить эффективность разработки урановых месторождений ПВ.
Основные защищаемые положения
Резкое уменьшение удельного сопротивления проницаемых продуктивных пород после закислення на фоне не меняющегося сопротивления непроницаемых глин и алевролитов обеспечивает возможность осуществления пространственно-временного мониторинга процесса разработки урановых месторождений способом подземного выщелачивания с помощью радиоволнового метода.
На основе выполненных теоретических расчетов, физического моделирования и экспериментов в скважинах изучено влияние основных геотехнологических факторов (низких электрических сопротивлений пород и растворов, полиэтиленовых обсадных колонн и интервалов перфорации) на результаты односкважинных и межскважинных радиоволновых измерений и определены технические параметры эффективных скважинных измерительных установок, методики исследований и обработки данных.
Теоретически и экспериментально показано, что необходимая эффективная дальность просвечивания 50 м в низкоомном геоэлектрическом разрезе может быть достигнута на рабочих частотах 61- 312 кГц только при использовании измерительных установок с управляемыми скважинными излучателями, обеспечивающими согласование коротких комбинированных антенн в каждой точке излучения при одновременной регистрации величины тока на входе антенны.
Надежное решение задачи пространственно-временного мониторинга процесса распространения выщелачивающих растворов возможно на основе сравнительного анализа ЗБ-геозлектрических карт эффективных сопротивлений, построенных по результатам радиоволнового просвечивания межскважинного пространства способом радиоволновой геоинтроскопии (РВГИ). Технология ОГК-РВГИ позволяет уточнить литолого-физические характеристики пород продуктивного горизонта, выявить основные особенности
морфологического строения залежи в межскважинном пространстве и позволяет осуществлять контроль за динамикой движения окислителя с требуемой точностью.
Личный вклад автора
Непосредственное участие в этих работах автор принимает с 2005 года сначала в качестве инженера-стажера (дипломное проектирование), а с 2006 года, после поступления в аспирантуру РГГУ, старшего геофизика, ответственного исполнителя опытно-методических работ. При получении материалов, послуживших основой настоящей работы, вклад автора заключался в следующем:
Расчет электрического поля осевого электрического диполя в присутствии цилиндрических границ по алгоритмам и программам проф. А.Д. Карийского и анализ результатов применительно к технологическим условиям ПВ.
Выполнение физического моделирования с целью выявления и оценки влияния полиэтиленовой обсадной колонны и сопротивления раствора скважины на диаграмму направленности электрического диполя, а также на возможность обнаружения слабоконтрастных локальных объектов.
Экспериментальные исследования в скважинах с целью выбора оптимальных параметров рабочих установок, обеспечивающих дальность просвечивания в условиях низкоомной (единицы Ом-м) среды и ограниченного интервала измерений.
Участие в опытно-производственных испытаниях на Далматовском, Хиагдинском и Букинайском урановых месторождениях.
Обработка полученных материалов, построение ЗБ-геозлектрических карт и геолого-технологическая интерпретация результатов.
Реализация работы
Созданная технология была опробована при опытно-производственных работах на Далматовском, Хиагдинском и месторождении Северный Букинай (Узбекистан). Материалы диссертации были использованы при составлении методических рекомендаций «По применению технологии объемного геоэлектрического картирования методом радиоволновой геоинтроскопии (ОГК-РВГИ) на объектах Навоийского ГМК», а также при решении практических геолого-технологических задач на действующих блоках Хиагдинского уранового месторождения (ЗАО «Хиагда»).
Апробация работы
Основные положения и результаты работы докладывались на конференции РГГРУ «Молодые - наукам о Земле - 2006» , четвертой международной научно-практической конференции "Инженерная и рудная геофизика - 2008" (Геленжик), на Координационном
7 научно-техническом совещании ФГУП «ВНИИА» «Современное состояние и перспективы развития геофизических методов исследования урановых месторождений» - ноябрь 2008 г., Научно-техническом совете Навоийского ГМК.
Публикации
Результаты диссертации изложены в 4 научных работах.
Структура и объем работы
Геологические и технологические условия
Далматовское месторождение урана было выявлено в конце 1979 года при оценке ранее отбракованной геологами-съемщиками радиометрической аномалии (130 мкР/ч, 1962 г.) в практически неизученных осадках, относимых ранее к угленосной челябинской серии в Зауралье.
Далматовское месторождение детально разведано буровыми скважинами и в настоящее время здесь ведется добыча урана подземным выщелачиванием в промышленных масштабах.
Урановое оруденение приурочено к верховьям палеодолины, выполненной аллювиальными осадками позднеюрского возраста, и связано t(c зонами эпигенеза, развивающимися преимущественно от верховий. Рудные тела локализованы в песчаных и песчано-гравийных отложениях на участках выклинивания зон эпигенетических изменений.
Платформенные образования представлены континентальными и морскими отложениями, залегающими на породах фундамента. Мощность осадков платформенного чехла в пределах рудного поля изменяется от 350 м в западной части месторождения до 510 м - в восточной. Рудовмещающие отложения позднеюрского возраста залегают в основании разреза, выполняя палеодолины эрозионного характера, являющиеся погребенными фрагментами древней речной сети.
В составе рудоносной толщи мощностью 60-80 м, выделяются три основные ритмопачки, сложенные в основании грубообломочными (гравийно 26 песчаными, песчаными) осадками русловых фаций, вверх по разрезу сменяющимися более тонкозернистыми водоупорными (алевролитопесчаники, алевриты, глины) отложениями фаций прирусловой отмели. Основания ритмопачек являются водоносными подгоризонтами, в пределах которых локализовано урановое оруденение, пригодное для отработки способом подземного выщелачивания.
Над толщей продуктивных осадков залегает пачка (m 55 м) красноцветньгх глин коскольской свиты, являющаяся верхним водоупором, препятствующим проникновению технологических растворов в вышележащие водоносные горизонты верхнемеловых (мысовской и камышловский), нижне-среднеэоценовых (серовский) и олигоцен-четвертичных осадков.
Положение уранового оруденения в плане и разрезе определяется фронтом выклинивания зон эпигенетических изменений, выраженных обелением пород, «выгоранием» органических остатков и отсутствием сульфидной минерализации.
Рудные тела имеют в плане лентовидные, неправильной формы очертания при ширине 100-450 м и длине до первых километров. В разрезе это иногда многоярусные роллы, реже — простые роллы с отчетливо выраженной мешковой частью, иногда, в крыльях, распадающиеся на серии рудных линз. Мощность рудных залежей изменяется от первых метров в крыльевых частях до 10-15 м в мешковых частях ролла.
По минеральному составу руды относятся к алюмосиликатному типу с преимущественным развитием устойчивых к воздействию кислотных растворителей минералов.
Урановая минерализация представлена настураном и коффинитом в примерно равных соотношениях, часто ассоциирующимися с сульфидной минерализацией.
Гидрогеологические условия месторождения изучены усилиями геолого-геофизической партии ГРП-71 («Зеленогорскгеология»), исследования сопровождались опытно-фильтрационными работами, а также литолого-фильтрационным картированием продуктивного горизонта методами ГИС, заверенными лабораторными и натурными испытаниями.
В составе рудовмещающей пачки выделено 3 основных водоносных подгоризонта, мощность которых изменяется от 5 до 45 м, значение коэффициента фильтрации (по результатам откачек) - от 0.6 до 7.8 м/сут; коэффициента водопроводимости от 11 до 207.5 м /сут, коэффициента пьезопроводности - от 1.1-10 м/сут до 6.2-10 м7сут. Дебиты при откачке изменяются от 1.1 до 17.3 м /ч, удельная приемистость при свободном наливе -от 0.04 до 1.8 м3/ч-м.
Движение подземных вод происходит в юго-восточном направлении, в соответствии с положением палеорусла, с крайне незначительным гидравлическим уклоном потока (0.0001) и скоростями до 0.36 м/год.
Руды представлены двумя типами - непроницаемыми, локализующимися в глинисто-алевритистых осадках, отнесенных к технологическому забалансу, и проницаемыми, существенно песчаными с коэффициентами фильтрации от 1 до 7.8 м/сут, являющимися промышленными.
Рудная минерализация (коффинит, настуран) относительно легко выщелачивается слабыми сернокислотными растворами. Вместе с тем, высокая восстановительная емкость пород (содержание сульфидов около 2% , Сорг = 1.5%), является причиной непригодности бикарбонатной схемы отработки руд.
Блок ІІІ-8-Сі, на котором проведены радиоволновые исследования, характеризуется частым переслаиванием линзующихся водоупорных разностей пород (глин, алевролитов) с водопроницаемыми осадками - в основном, мелкозернистыми песчаниками с содержанием глинисто-алевритистой фракции близкой к граничному значению - 30 %. Средняя мощность проницаемых осадков равна 8 м при вариациях от 1.6 м до 22.8 м. Как показали исследования, проведенные по двум скважинам, пробуренным из одного ствола (расстояния между забоями не превышает 13 м), геологический разрез блока отличается высокой литологической дифференцированностью, и может существенно отличаться от геологических разрезов, построенных по результатам исследования разведочных скважин, пробуренных с шагом 40-60 м и расстоянием между профилями 100-120 м.
При средней эффективной мощности подгоризонта в 8 м, преобладающая водопроводимость осадков не превышает 13 м7сут (при минимальном значении 2.9 м /сут, максимальном - 48.4 м7сут). Пластовые воды слабо солоноватые, соленость 1.5 г/л, соли-хлориды натрия, калия, магния.
Физическое моделирование поля электрического диполя и натурные эксперименты для оценки влияния технологических условий в скважинах
Теоретический анализ поля электрического диполя для установки ОРВП применительно к геоэлектрическим и технологическим условиям в скважинах ПВ уранового месторождения проведен совместно с кафедрой ЭГМ МГГРУ (Д.С. Даев, А.Д. Каринский) [20]. Исследовалась задача о поле электрического диполя и поле электрического источника конечных размеров, находящегося на оси цилиндрической среды с коаксиальными границами раздела. Анализ поля на оси диполя проводился как по аналитическим формулам, так и с помощью численного моделирования методом конечных разностей для частот в диапазоне 1-31 МГц.
Целью теоретических исследований являлась оценка возможности использования в конкретных условиях различных конструкций антенн, рабочих частот и разносов (зондов) для определения удельного электрического сопротивления среды р и диэлектрической проницаемости s по данным ОРВП.
Теоретически задача о поле элементарного источника, находящегося на оси среды с цилиндрическими поверхностями раздела, имеет аналитическое решение, но практически при количестве границ более двух расчеты по ним становятся весьма затруднительными из-за громоздкости выражений. Поэтому для расчета моделей с числом границ более двух использовался численный метод конечных разностей, преимуществом которого является малая зависимость алгоритма от сложности модели. В этом случае вся область разбивается на конечное число точек (узлов сетки). Производные, входящие в дифференциальные уравнения, заменяются приближенными разностными отношениями и дифференциальное уравнение - системой алгебраических уравнений. Основными трудностями, возникающими при решении задач разностными методами, связаны с выбором 1) размера области, используемой для расчетов; 2) необходимой густоты узлов сетки в области. Эти величины выбираются исходя из требуемой точности расчетов на основе сопоставления результата расчета простых моделей численным методом с аналитическими решениями.
Рассмотрим результаты численных расчетов компоненты Ez в однородной среде. На рисунке 5 приведены зависимости (умноженной на 2%L3) амплитуды \EZ\ поля электрического диполя от величины р однородной среды.
В соответствии с (1.9) величина \EZ\ растет с увеличением р и уменьшением длины зонда L (рис. 5).
При частоте f=31 МГц (рис. 6 а, б) я заданном токе / амплитуда \EZ\ компоненты Ег неквазистационарного поля Е растет с увеличением р. Однако в соответствии с (1.9), (1.11) \Ег\ может по-разному зависеть от є при разных значениях величин/, а, є и \kL\. При заданных значениях 1,/иЬи низких р величина \EZ\ растет с увеличением є, а при высоких значениях р, в соответствии с (1.11), амплитуда \EZ\ уменьшается с увеличением є. Это связано с различной зависимостью кулоновой и индуктивной составляющих поля Е электрического диполя от частоты, длины зонда и электрических параметров среды. При заданных величинах I, L и низких р амплитуда \EZ\ растет с увеличением Б (влияние затухания). При высоких р величина \EZ\ убывает с ростом Б. В последнем случае затухание - слабое, а электрические заряды диполя при заданном токе /, согласно (1.11), обратно-пропорциональны величине є. В результате совместного влияния этих двух явлений на зависимости z(p) имеется интервал значений р, в пределах которого величина \Е7\ практически не зависит от є. С увеличением длины зонда L этот «интервал» смещается в сторону более высоких значений р (рис. 6 а, б).
Цилиндрически-слоистая модель среды.
На основе численного решения осесимметричных прямых задач электродинамики для цилиндрически-слоистой модели среды были получены результаты, показывающие, какое влияние на напряжение Ємн в измерительной антенне MN оказывают: скважина и полиэтиленовая обсадная труба. Перейдем к рассмотрению результатов этих расчетов.
На рисунке 7 представлены результаты расчетов для дипольных линий АВ и MN и 3-х слойной модели среды. Внутренний цилиндр отвечает оболочке антенн, цилиндрический слой - (не обсаженной) скважине и внешний, не ограниченный снаружи, слой - горным породам. На рисунке 7 видно, что при частоте 1 МГц амплитуда \Ег\ может испытывать влияние параметров скважины, но (как и в отсутствии скважины) имеет достаточно высокую чувствительность к удельному сопротивлению рз пород. С увеличением рз величина 2JZ монотонно возрастает.
Большая часть из остальных расчетных материалов получена для 4-х слойной модели среды. Внутренний слой (цилиндр) - модель изолирующей оболочки антенн, второй, третий и четвертый слои отвечают соответственно скважине, полиэтиленовой обсадной трубе и однородным горным породам.
Рис. 9. На рисунках 8, 9 приведены результаты расчетов напряжения Єми в приемной антенне MN = 0.7 м от передающей антенны АВ = 0.7 м, возбуждаемой переменным электрическим током частотой 1 МГц, при разных значениях удельного электрического сопротивления скважины рс. Эти расчетные материалы показывают, что при измерениях на частоте 1 МГц в скважине, обсаженной полиэтиленовыми трубами, чувствительность \EZ\ или амплитуды измеряемого напряжения MN к удельному электрическому сопротивления пород существенно зависит от удельного электрического сопротивления скважины рс. Как видно на рисунке 8, при частоте 1 МГц наличие обсадной трубы и скважины с низким удельным электрическим сопротивлением р2 приводит к резкому снижению чувствительности величины \EZ\ к удельному электрическому сопротивлению пород р4- Эта зависимость может быть не монотонной. Низкая чувствительность MN К р4 для коротких зондов может проявляться и при высоких рс (рис. 9).
Из расчетных материалов, приведенных на рисунках, видно, что при частоте 1 МГц и в присутствии полиэтиленовой обсадной колонны чувствительность зонда к удельному электрическому сопротивлению горных пород существенно зависит от удельного электрического сопротивления скважины рс.
На рисунке 10 представлены теоретические зависимости модуля напряженности электромагнитного поля на частоте 31 МГц (ЕзО в скважине, обсаженной стеклопластиковыми трубами, с различными растворами (рс) от р и є пород. Теоретические расчеты выполнены для различных условий в скважине: соленый раствор, пресный раствор и сухая скважина (рс = 1, 28 и 105 Ом-м). Зависимости модуля Е3і от электрических свойств пород (р4 и є4) рассчитаны для разных расстояний между антеннами L=l, 2 и 3 метра. При расчетах многослойной модели использованы следующие значения риє:
Методика односкважинных радиоволновых измерений
Очевидно, что диаграмма направленности излучающего диполя, находящегося в пластиковой трубе по сравнению с диаграммой в открытом стволе (фактически по сравнению с диаграммой дипольного источника) вытянута вдоль трубы. Отклонение диаграммы направленности от диаграммы дипольного источника, определяемой формулой (1.8), может приводить к ошибкам интерпретации. Количественную оценку вносимых пластиковой трубой искажений можно получить, рассматривая изменения поля в экваториальной плоскости излучателя при удалении от него и в другом направлении, вдоль профилей параллельных оси диполя и расположенных на различных расстояниях от него. На рисунке \3а, б представлены наборы графиков в координатах Ez-R от R, соответственно для частот 18 и 31 МГц. Каждый из графиков построен для своей модельной ситуации (при заполнении трубы одним раствором) причем значения Ez берутся в точках экваториальной плоскости излучателя отстоящих от него на расстояние R. Графики такого типа, построенные в логарифмическом масштабе, часто используются при радиоволновом просвечивании и, по сути, являются графическим решением уравнения (1.1). При R=0 ордината численно равна параметру установки Ео, а тангенс угла наклона графика к оси абсцисс численно равен эффективному коэффициенту поглощения. Наклон графиков по отношению к оси абсцисс приблизительно одинаков для моделирования без пластиковой трубы и с трубой, заполненной воздухом и раствором бака, а для случая заполнения трубы проводящими растворами 1, 0.5 и 0.1 Ом-м -выполаживается с уменьшением сопротивления раствора. Количественная оценка очевидна из таблицы 2, где приведены сопротивления, рассчитанные по полученным коэффициентам поглощения. Таблица 2.
Погрешность вычисления сопротивления пород при заполнении скважины проводящими растворами может быть учтена при коррекции величины Е0, т.к. при съемке РВГИ на определенной площади расстояния между скважинами меняются незначительно.
Гораздо большее значение имеют искажения диаграмм вдоль профилей, параллельных оси излучателя. На рисунке 14 приведены графики поля Ег вдоль профиля, отстоящего от диполя на расстоянии 40 см. Искажения проявляются в виде повышения поля по отношению к нормальному при удалении от диполя. Видно также, что увеличение поля тем сильнее, чем меньше сопротивление заполняющей трубы раствора. Самый сильный эффект проявляется при сопротивлении раствора 0.1 Ом-м.
На рисунке 15 приведено относительное отклонение поля Ez при заполнении пластиковой трубы раствором 0.1 Ом-м по сравнению с полем без трубы. При отклонении от нормального луча на 10-15 градусов относительное отклонение поля составляет 5-10 %. На рисунке так же видно, что наибольшее влияние пластиковая труба с проводящим раствором оказывает на измерения на низкой частоте (18 МГц). Такие же графики по профилям, расположенным на различных расстояниях от оси диполя для частоты 31 МГц приведены на рисунке 16. С удалением профиля от оси диполя относительное отклонение возрастает, но в интервале углов 10-15 градусов повышение поля не превышает 3-12%.
Для изучения влияния обсадки ПНД на форму и интенсивность радиоволновых аномалий от локальных неоднородностеи на втором этапе измерения проводились при наличии в пространстве между излучателем и приемником модели неоднородности.
Модель неоднородности изготовлена из ионообменной пленки размером 400x400x100 мм, которая была заполнена соленым раствором с сопротивлением 0.1 Ом-м.
Модель располагалась между излучателем и приемником на расстоянии 10 см от профиля излучателя, центр модели устанавливался на ПК 125, 155, 175 и 195 см.
В качестве примера на рисунках 17 и 18 приведены диаграммы пространственного распределения радиоволнового поля в присутствии модели, когда излучатель расположен в трубе, заполненной раствором минимального сопротивления 0.1 Ом-м, нормированные на значения поля с тем же положением модели, но без трубы. Белым цветом на рисунках выделены области, в которых искажения радиоволновой аномалии от модели не превышают 5%.
Как видно на графиках рисунка 17, аномалия от проводящего объекта как в присутствии трубы, так и без нее, составляет около 40 %, т.е. обсадка скважин полиэтиленом и заполнении их проводящим раствором не препятствует обнаружению неоднородностеи в межскважинном пространстве
На рисунке 18 видно, что при расположении неоднородности вне рабочей области просвечивания, искажения радиоволнового поля в рабочем диапазоне углов просвечивания, связанные с влиянием ПНД, практического значения не имеют.
Результаты односкважинных исследований
Схема измерений ОРВП изображена на рисунке 16. Излучатель, нагруженный на короткую электрическую антенну, находится на жестком разносе на одной оси с приемником, снабженным такой же антенной. Измерения производятся на фиксированной частоте из диапазона 1 ... 50 МГц. Запись производится непрерывно, одновременно регистрируется ток на входе излучающей антенны и амплитуда поля на входе приемника. Точка измерения относится к середине разноса установки.
Схема измерений методом ОРВП представлена на рисунке la. Излучатель 7, нагруженный на осевую электрическую антенну J, создает в среде переменное электромагнитное поле. На некотором фиксированном расстоянии от излучателя, называемом разносом установки 8, находится приемник 2, также имеющий осевую электрическую антенну 1. Передача данных от излучателя к приемнику и от приемника на каротажный кабель, а также управление параметрами установки, осуществляется с помощью оптико-электрических развязок 3, размещенных в диэлектрических корпусах.
Конструктивно аппаратура состоит из трех скважинных блоков: излучателя, приемника и диэлектрической развязки и наземного блока -ретранслятора 5, предназначенного для связи скважинной части с бортовым компьютером 4. И приемник, и излучатель имеют автономное питание от аккумуляторов, обеспечивающих их 48-ми часовую работу. Одноплечевые антенны приемника и излучателя смонтированы в едином диэлектрическом разносе.
Динамический диапазон может быть расширен за счет автоматического снижения мощности излучателя при достижении сигнала максимальной регистрируемой величины.
Аппаратура работает совместно с подъемниками, каротажными и другими геофизическими станциями, обеспечивающими спускоподъемные операции с использованием одножильного бронированного каротажного кабеля. Запись производится непрерывно с дискретностью 10 см по глубине.
Интерпретационными параметрами метода ОРВП являются удельное электрическое сопротивление (р) и диэлектрическая проницаемость (s).
Обработка данных начинается с приведения измеренного поля вдоль ствола скважины к единому значению тока в антенне излучателя. Далее, используя выражение (1.8), по измеренной напряженности поля в каждой точке рассчитывается коэффициент поглощения к". Затем с помощью выражения (1.3) рассчитывается удельное электрическое сопротивление.
Описанный алгоритм обработки корректен для измерений, при которых выполняется условие квазипроводника, т.е. при отсутствии влияния диэлектрической проницаемости. В используемой установке это условие выполняется для измерений на частоте 1.25 МГц.
При наличии измерений на более высоких частотах, при которых влияние є на измеренное поле значительно, по методике [25] появляется возможность оценить распределение относительной диэлектрической проницаемости вдоль ствола скважины. При одинаковых условиях измерений коэффициенты установки в разных скважинах месторождения не должны отличаться. Идентичность условий измерений в скважинах особенно важна при обработке данных разновременных измерений ОРВП (мониторинге изменений электрических характеристик разреза). Изменения условий измерений в скважинах (например, изменение сопротивления раствора в скважине) могут быть учтены и нивелированы изменением коэффициентом установки.
Результатом обработки данных ОРВП служат диаграммы эффективных значений удельного электрического сопротивления (а также диэлектрической проницаемости).
Сопоставление данных разновременных измерений ОРВП по методике, описанной в разделе обработки межскважинных измерений, позволяет количественно оценить неоднородность закислення рабочего горизонта, а также выявить возможные утечки технологических растворов в надрудной толще.
Технология применения объемного геологического картирования способом РВГИ (ОГК-РВГИ) на урановых месторождениях выбирается в соответствии с решаемыми задачами и зависит от технологии разработки месторождения.
Межскважинные исследования способом РВГИ позволяют решать следующие задачи: До подачи окислителя проведение измерений повышает достоверность определения фильтрационных характеристик межскважинного пространства по сравнению с применяемой корреляцией данных каротажа между соседними скважинами. Это дает возможность выявлять и локализовывать в рабочем горизонте участки плотных и слабопроницаемых пород и повышать надежность подсчета извлекаемых запасов.
