Федеральное агентство по образованию
Государственное профессиональное учреждение
Высшего профессионального образования
Томский политехнический университет
Кафедра информатики
и проектирования систем
Реферат на тему «Компьютеризация геофизических методов исследования скважин»
Выполнили студенты группы 2050:
Ефремов П.Е. и Мартемьянов А.М.
Принял: доцент, к.т.н Хамухин А.А.
Томск - 2006
Оглавление:
Оглавление: 2
Введение. 3
1. Анализ процесса компьютеризации геолого-геофизических работ за рубежём и прогноз на ближайшее будущее: 4
2. Аппаратурно-программные комплексы для исследования разрезов нефтегазовых скважин спектрометрическими модификациями ГК, НГК и ИНГК.. 6
2.1 Информационные возможности гамма-спектрометрических методов: 6
2.2 Гамма-спектрометрические аппаратурно-программные комплексы: 6
2.3 Гамма-спектрометрические аппаратурно-программные комплексы с аппаратурой: АИНК-89-С и МАРКА.. 7
3. Аппаратура для геофизических исследований скважин: 7
3.1 Аппаратура импульсного нейтрон-нейтронного каротажа нефтяных и газовых скважин АИНК – 43: 9
3.2 Аппаратура импульсного нейтрон-нейтронного каротажа нефтяных и газовых скважин АИНК – 89: 10
3.3 Аппаратура импульсного нейтронного каротажа рудных скважин АИНК – 60: 11
4. Портативные нейтронные генераторы: 12
4.1 Нейтронные генераторы для каротажной аппаратуры: 13
5. Геофизические методы исследования земной коры : 16
6. Заключение: 19
7.Список использованных источников: 19
Введение
Применение компьютерной техники в современной жизни стало незаменимым. Огромное количество отраслей используют вычислительные машины для ускорения решения задач. До недавнего времени вся компьютерная техника была лишь вспомогательным устройством для человека. Компьютер проводил различные вычисления, а основная работа лежала всё равно на человеке. Перед человечеством же стояли задачи масштабных строительств, проектов на будущее, испытаний, которых компьютер решить не мог. С появлением мощных графических станций, а так же компьютеров, способных решать не только математические задачи, но и визуализировать сложнейшие технологические процессы на экране, начинается новая эра в компьютерной промышленности.
Оглавление:
1. Анализ процесса компьютеризации геолого-геофизических работ за рубежём и прогноз на ближайшее будущее:
Весной 1989 г. в нескольких городах США прошли геофизические симпозиумы, посвященные проблеме использования ЭВМ при поисках, разведке и разработке месторождений нефти и газа. Доклады и сообщения были сделаны представителями ведущих в своих областях университетских исследовательских групп, фирм-разработчиков и производителей ЭВМ и нефтяных и геофизических фирм. Состоявшийся широкий обмен мнениями позволил более ясно представить динамику компьютеризации отрасли с начала внедрения ЭВМ в 60-х гг., оценить современное состояние дел и наметить перспективы на ближайшие 5 лет. Первые системы цифровой записи сейсмических данных характеризовались плотностью порядка 10 кбайт на одну запись, для их машинной обработки применялись примитивные ЭВМ с емкостью оперативной памяти меньше 1 кбайт. За истекшую с того времени четверть века происходило непрерывное улучшение указанных характеристик компьютеров примерно на порядок каждые 3...5 лет. Стабильным был также рост быстродействия ЭВМ крупных вычислительных центров и аналогичных им миниатюризированных компьютеров, широкое внедрение которых началось в 1977– 1978 гг. Настоящая революция в компьютеризации геофизических исследований произошла в результате внедрения микрокомпьютеров (персональных ЭВМ) в начале 80-х гг. В последнее время практически любая малая независимая фирма может позволить себе иметь свой ВЦ. Более того, без такого ВЦ, включающего 1...3 персональных компьютера (ПК), работа подавляющего числа малых геологоразведочных фирм теперь немыслима. Возможности современных ПК почти сравнялись с возможностями миниатюризированных больших ЭВМ. В частности, благодаря внедрению новой системы стандартных вычислительных программ (RISK), сводящих к минимуму время коммуникации между микросхемами процессора, а также использованию микросхем нового поколения (Intel 80486 и 80860) быстродействие процессора теоретически может достигать 100 млн. операций в секунду. Даже частичное использование этого потенциала на практике трудно переоценить. Объем дисковой памяти (на один диск Винчестер диаметром 133 мм) достигает 140...760 Мбайт, началось внедрение дисков на 1,2 Гбайт. Объем оперативной памяти современных ПК составляет 16... 64 Мбайт (128 микросхем емкостью 1...4 Мбит каждая). С учетом того, что плотность информации современной сейсморазведки составляет в среднем около 1,5 Мбайт (двухмерная 120-канальная запись) на один пункт взрыва и профиль включает в среднем 100...250 пунктов (записей), это означает, что дисковая память достаточна для хранения информации целого профиля, а оперативная может вместить единовременно практически любую запись целиком. Узким местом на сегодня является передача информации с ПК на периферийные устройства и центральные ЭВМ и обратно. Существующие каналы связи при теоретической скорости передачи 10 Мбит/с на практике не позволяют передавать информацию по одному сейсмическому профилю (около 300 Мбайт) быстрее, чем за 1 ч. Начавшееся внедрение кабелей с оптическими волокнами, обладающими пропускной способностью около 100 Мбит/с, существенно снимает остроту проблемы. На подходе системы со скоростью передачи информации 800...2000 Мбит/с. Цены на ПК, периферийные устройства и программное обеспечение варьируют в широких пределах. В среднем в настоящее время стоимость ВЦ составляет около 10 тыс. дол. на одного интерпретатора. В ближайшее время ожидается быстрое снижение цен на ПК и их периферийное и математическое обеспечение за счет, во-первых, активизации микроэлектронной промышленности в США и волны дешевых микросхем производства Южной Кореи и Сингапура и, во-вторых, стандартизации как аппаратуры, так и матобеспечения ЭВМ, что должно в полной мере запустить механизм конкуренции, затрудненной раньше из-за привязанности потребителя к определенному поставщику. Активизация стандартизации, осуществляемой пока что недостаточными темпами, неизбежно будет достигнута в ближайшее время. Соответствующие заявления уже сделаны ведущими фирмами США под давлением геофизической общественности и обществ потребителей. Анализ сообщений о новых разработках, находящихся на стадиях опытных образцов и промышленных испытаний, совместно с анализом основных тенденций производства и рынка ЭВМ позволяет предположить, что дальнейшая компьютеризация геофизических работ на нефть и газ будет идти в основном за счет оборудования ВЦ персональными компьютерами, которые к 1995 г. будут обладать следующими техническими характеристиками:
Быстродействие: не менее 200 млн. операций (с плавающей запятой и без) в секунду.
Объем оперативной памяти: не меньше 256...512 Мбайт при стоимости микросхем из расчета 10 дол./1 Мбайт.
Объем дисковой памяти свыше 10 Гбайт.
Локальные передачи информации со скоростью свыше 10 Мбит/с.
Доступность получения трехмерных цветных изображений на соответствующих плоттерах.
Унифицированная операционная система на базе системы UNIX с возможностью параллельной работы по нескольким программам.
Высокая степень гибкости матобеспечения.
Стоимость одного компьютера такого класса порядка 20 тыс. дол.
Ожидается, что практически вся чисто производственная обработка данных наземной и морской двух- и трехмерной сейсморазведки (до 1024 каналов, свыше 300 пунктов взрыва на профиль) будет осуществляться с помощью таких микрокомпьютеров, а суперкомпьютеры больших ВЦ будут использоваться для решения научно-прикладных и специальных задач. -
[1] Референт Г.А.
Былевский
Оглавление:
2. Аппаратурно-программные комплексы для исследования разрезов нефтегазовых скважин спектрометрическими модификациями ГК, НГК и ИНГК
2.1 Информационные возможности гамма-спектрометрических методов:
Спектрометрия естественного (ГИЕР) и вызванного нейтронами гамма-излучения: гамма-излучение неупругого рассеяния и радиационного захвата нейтронов (ГИНР, ГИРЗ), а также наведенной радиоактивности (ГИНА) обеспечивает возможность опреде-ления концентраций основных породообразующих и флюидообразующих элементов (H, C, O, Na, Al, Si, S, Ca, Fe), а также индикаторных элементов (U (Ra), Th, K, Cl) и на этой основе определения минералогического состава скелета и компонентного состава пласто-вого флюида пород в исследуемом интервале разреза по измерениям в открытом стволе и в обсаженной скважине. Компонентный состав порового флюида определяется независи-мо от минерализации пластовых вод по основным флюидообразующим элементам (Н, С, О). Переход от интегральных к гамма-спектрометрическим модификациям ГК, НГК и ИНГК существенно расширяет их информационные возможности, расширяет круг и повышает эффективность решения задач разведочной и промысловой геофизики, особенно в сложных геологических условиях. При этом сохраняются все возможности интегральных модификаций, однако при использовании спектрометрических модификаций повышается правильность и надежность определения таких интегральных характеристик пород, как интегральная гамма-активность, глинистость, пористость, макросечение захвата или время жизни тепловых нейтронов. Определение этих характеристик не требует снижения скорости каротажа по сравнению с интегральными модификациями методов. -[2]
Оглавление:
2.2 Гамма-спектрометрические аппаратурно-программные комплексы:
Практическая возможность создания гамма-спектрометрической геофизической аппаратуры с удовлетворительными метрологическими и эксплуатационными характеристиками появилась в связи с освоением в геофизическом аппаратуростроении элементной базы современной микроэлектроники, высокоэффективных гамма-спектрометрических детекторов (GSO, BGO), высокочастотных импульсных генераторов нейтронов, цифровых систем анализа, накопления, передачи и записи спектрометрической информации. Переход на цифровые геофизические станции и широкая компьютеризация промысловой геофизики явились важнейшими предпосылками промышленного освоения гамма-спектрометрических методов. Современные геофизические гамма-спектрометрические измерительные системы являются аппаратурно-программными комплексами, в которых программное обеспечение служит не только для обработки результатов измерений, но и выполняет значительную часть функций, которые ранее выполнялись аппаратурными средствами. Роль программного обеспечения в проведении гамма-спектрометрического каротажа и качественном определении интерпретационных параметров соизмерима с ролью аппаратурной части комплекса. Окончательная обработка и геолого-геофизическая интерпретация измерений требует развитого программного обеспечения, от уровня которого зависит надежность и качество получаемых результатов. –[2]
Оглавление:
2.3 Гамма-спектрометрические аппаратурно-программные комплексы с аппаратурой: АИНК-89-С и МАРКА
Ниже приводятся характеристики гамма-спектрометрических аппаратурно-программных комплексов (АПК) с аппаратурой АИНК-89-С, МАРКА-ГС-ИНГС-2, МАРКА-ГС-НГС и МАРКА-ГС, обеспечивающих реализацию спектрометрических модификаций ГК, НГК и ИНГК. Кроме одномодульной аппаратуры МАРКА-ГС, остальная аппаратура двухмодульная и обеспечивает одновременное проведение исследований мето-дом ГК-С и одним из нейтронных гамма-методов (НГК-С или ИНГК-С). Основные узлы аппаратуры унифицированы. В аппаратуре широко используются современные программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). В модулях нейтронного гамма-каротажа используются термостатированные блоки детектирования с кристаллами BGO. В модулях ИНГК-С используется высокочастотный импульсный нейтронный генератор типа ИНГ-06. В аппаратуре принято аналого-цифровое преобразование с числом уровней квантования 1024, что, в частности, позволяет осуществлять программную корректировку дрейфа энергетической шкалы с высокой точностью ее установки (5 кэВ для НГК-С и ИНГК-С и 0,6 кэВ для ГК-С). Во всех АПК используется единое программное обеспечение, адаптированное к конкретному методу и типу аппаратуры. Метрологическое обеспечение для каждого типа аппаратуры создается с помощью физического и математического моделирования и включает библиотеки стандартных спектров, которые используются при обработке результатов измерений. -[2]
Оглавление:
3. Аппаратура для геофизических исследований скважин:
ВНИИА производит разработку и серийный выпуск аппаратуры для геофизических исследований скважин методами импульсного нейтронного каротажа для различных технико-эксплуатационных условий на разных этапах разработки месторождений полезных ископаемых.
| Аппаратура импульсного нейтронного каротажа - АИНК
|
||
| Тип АИНК
|
Область применения
|
Методы каротажа, реализуемые АИНК
|
| АИНК-43
|
Обсаженные, а также оснащенные насосно-компрессорным оборудованием нефтяные и газовые скважины. |
Импульсный нейтронный каротаж с регистрацией тепловых нейтронов. |
| АИНК-89
|
Обсаженные и необсаженные нефтяные и газовые скважины. |
|
| АИНК-60
|
Обсаженные и необсаженные рудные скважины. |
а) импульсный нейтронный каротаж с регистрацией мгновенных нейтронов деления; б) гамма-каротаж. |
Комплект аппаратуры включает:
устройство управления и контроля ПУ-10;
скважинный прибор, помещенный в прочный корпус.
Скважинный прибор содержит:
импульсный генератор нейтронов;
блок регистрации с различным набором детекторов, в зависимости от типа и назначения аппаратуры, и блоком цифровой телеметрии.
В комплект поставки АИНК включено программное обеспечение, запасной блок импульсного генератора нейтронов, необходимый набор инструмента и принадлежностей, а также техническое описание и альбом электрических схем. По требованию заказчика комплектация может быть расширена. Аппаратура имеет системы методологического, метрологического, программного обеспечения для обработки данных каротажа. Аппаратура предназначена для эксплуатации в составе каротажного комплекса, включающего каротажную станцию и грузонесущий одножильный геофизический кабель длиной до 7 км. Срок службы аппаратуры при условии замены выработавших свой ресурс генераторов нейтронов - 5 лет. Применение в аппаратуре генераторов нейтронов вместо изотопных источников существенно снижает риск радиационной опасности как при работе на скважине, так и при проведении калибровочных измерений. Конструкция аппаратуры допускает смену генератора нейтронов в полевых условиях. АИНК комплектуется универсальным для всех типов скважинной аппаратуры устройством управления и контроля ПУ-10, которое обеспечивает взаимодействие скважинного прибора с системами каротажного комплекса - бортовым компьютером, источником питания, датчиками глубины и магнитных меток.
| Основные технические данные ПУ-10
|
|
| Габаритные размеры (высота x ширина x глубина), мм |
145x145x240 |
| Масса, кг |
5 |
| Напряжение питания, В |
220±15% |
| Частота напряжения питания, Гц |
50±1 |
| Потребляемая мощность, Вт |
11 |
| Система телеметрии |
двусторонняя, цифровая |
| Диапазон рабочих температур, о
|
от +5 до +50 |
Ресурс устройства управления и контроля - 1000 ч при общем сроке службы аппаратуры 5 лет. -[2]
Оглавление:
3.1 Аппаратура импульсного нейтрон-нейтронного каротажа нефтяных и газовых скважин АИНК – 43:
Область применения:
обсаженные, а также оснащенные насосно-компрессорным оборудованием нефтяные и газовые скважины. Методы каротажа, реализуемые АИНК:
импульсный нейтронный каротаж с регистрацией тепловых нейтронов. В результате измерений и обработки данных получают:
макроскопическое сечение поглощения тепловых нейтронов горных пород;
водородосодержание горных пород в единицах водонасыщенной пористости.
Диапазон измерения макроскопического сечения поглощения тепловых нейтронов от 7,4·10-3
до 30·10-3
см-1
. Диапазон измерения водонасыщенной пористости горных пород от 1 до 36 % абс.
| Основные технические данные скважинного прибора АИНК-43
|
|
| Частота следования нейтронных импульсов, Гц |
20 |
| Количество измерительных зондов |
2 |
| Внешний диаметр, мм |
43 |
| Длина, мм |
3100 |
| Напряжение питания, В |
+150 ± 10 |
| Потребляемая мощность, Вт |
40 |
| Максимальная рабочая температура, о
|
120 |
| Максимальное рабочее давление, МПа |
100 |
| Скорость каротажа, м/ч, не менее |
100 |
Скважинный прибор укомплектован импульсным генератором нейтронов ИНГ-101 или ИНГ-10-50-120.
Блок регистрации оснащен двумя счетчиками медленных нейтронов. -[2]
Оглавление:
3.2 Аппаратура импульсного нейтрон-нейтронного каротажа нефтяных и газовых скважин АИНК – 89:
Область применения:
обсаженные и необсаженные нефтяные и газовые скважины. Методы каротажа, реализуемые АИНК:
импульсный нейтронный каротаж с регистрацией тепловых нейтронов. Аппаратура АИНК-89 позволяет в рамках одного высокопроизводительного метода исследований скважин совместить функции двух геофизических методов - нейтронного каротажа (НК) и импульсного нейтронного каротажа (ИНК). В результате измерений и обработки данных получают:
макроскопическое сечение поглощения тепловых нейтронов горных пород;
водородосодержание горных пород в единицах водонасыщенной пористости;
Диапазон измерения макроскопического сечения поглощения тепловых нейтронов от 7,4·10-3
до 30·10-3
см-1
. Диапазон измерения водонасыщенной пористости горных пород от 1 до 36 % абс.
| Основные технические данные скважинного прибора АИНК-89
|
|
| Частота следования нейтронных импульсов, Гц |
400 |
| Количество измерительных зондов |
4 |
| Внешний диаметр, мм |
89 |
| Длина, мм |
3000 |
| Напряжение питания постоянного тока, В |
200 ± 10 |
| Потребляемая мощность, Вт |
40 |
| Максимальная рабочая температура, о
|
120 |
| Максимальное рабочее давление, МПа |
80 |
| Скорость каротажа, м/ч, не менее |
300 |
Скважинный прибор укомплектован импульсным генератором нейтронов ИНГ-06. Измерительные зонды имеют от одного до трех счетчиков медленных нейтронов. Наличие 4-х измерительных зондов позволяет подробно измерять не только временное, но и пространственное распределение тепловых нейтронов в объеме скважины. Важной характеристикой является относительно высокий ресурс работы излучателя нейтронов в составе АИНК-89 - более 300 часов. -[2]
Оглавление:
3.3 Аппаратура импульсного нейтронного каротажа рудных скважин АИНК – 60:
Область применения:
обсаженные и необсаженные рудные скважины.
Методы каротажа, реализуемые АИНК:
импульсный нейтронный каротаж с регистрацией мгновенных нейтронов деления;
Гамма-каротаж.
Аппаратура предназначена для прямого определения в естественном залегании массовой доли урана при разведке месторождений радиоактивных руд в с
временное распределение мгновенных нейтронов деления изотопа 235
U;
временное распределение тепловых нейтронов;
гамма-излучение естественной радиоактивности.
Для повышения точности измерений в скважинном приборе предусмотрено мониторирование потока быстрых нейтронов.
| Основные технические данные скважинного прибора
|
|
| Частота следования нейтронных импульсов, Гц |
20 |
| Количество измерительных зондов |
3 |
| Внешний диаметр, мм |
60 |
| Длина, мм |
3200 |
| Масса, кг |
15 |
| Напряжение питания, В |
150±15 |
| Потребляемая мощность, Вт |
40 |
| Максимальное рабочее давление, МПа |
30 |
| Максимальная рабочая температура, о
|
+85 |
Скважинный прибор укомплектован импульсным генератором нейтронов ИНГ-101. Метрологические характеристики аппаратуры обеспечиваются полевым блоком градуирования, входящим в комплект поставки аппаратуры.
| Основные технические данные блока градуирования
|
|
| Диаметр, мм |
255 |
| Высота, мм |
260 |
| Масса, кг, не более |
11 |
| Напряжение питания, В |
150 ± 10 |
| Потребляемая мощность, Вт, не более |
5 |
| Диапазон рабочих температур, о
|
-30 - +60 |
-[2]
Оглавление:
4. Портативные нейтронные генераторы:
Институт является единственной в России организацией, владеющей в полном объеме научно-исследовательской базой и технологией изготовления портативных нейтронных генераторов различного назначения. Разрабатываемые генераторы обеспечивают импульсное нейтронное излучение в широком диапазоне потока, частот генерации и длительности импульсов. ВНИИА также владеет технологией изготовления основной элементной базы нейтронных генераторов: вакуумных и газонаполненных нейтронных трубок, коммутирующих элементов, высоковольтных трансформаторов и конденсаторов. На базе нейтронных генераторов в институте разрабатывается и выпускается специальная аппаратура для таких областей применения, как:
каротаж нефтегазовых скважин;
нейтронно-радиационный элементный анализ;
исследования по физике ядерных реакторов и критсборок;
обнаружение и контроль содержания ядерных материалов;
обнаружение взрывчатых веществ.
Нейтронные генераторы имеют уникальные характеристики:
вес от 0,5 до 10 кг;
нейтронный выход до 1011
н/сек;
излучение от импульсного, длительностью 0,01 мкс, до постоянного потока.
Поставки нейтронных генераторов и аппаратуры на их основе ведутся в США, Великобританию, Германию, Китай, страны СНГ, а также отечественным потребителям. -[2]
Оглавление:
4.1 Нейтронные генераторы для каротажной аппаратуры:
ИНГ-10-50-120
ИНГ-101
ИНГ-06
ИНГ-08
Поставки ведутся в более чем тридцать нефте- и уранодобывающих организации России, страны ближнего и дальнего зарубежья. Среди наших клиентов - предприятия и организации Туркменистана, Казахстана, Киргизстана, Украины, Белоруссии, Китая, США, Германии. Генератор состоит из выполненных в металлических цилиндрических корпусах одного диаметра и соединяющихся посредством резьбы:
излучателя нейтронов;
устройства питания и управления.
|
|
|
| Тип нейтронной трубки |
вакуумная |
| Поток нейтронов, нейтр/с |
1·108
|
| Длительность нейтронного импульса, мкс |
0,8 |
| Частота, Гц |
1-50 |
| Ресурс, ч |
75 |
| Потребляемая мощность, Вт |
30 |
| Габаритные размеры излучателя нейтронов диаметр (мм), длина (мм) |
34, 1300 |
| Максимальная рабочая температура, о
|
+120 |
| Питание |
сеть постоянного тока напряжением 150В |
| Управление |
внешний источник прямоугольных импульсов напряжения положительной полярности амплитудой 15В, длительностью 10-100 мкс |
| Технические характеристики ИНГ-101
|
|
| Тип нейтронной трубки |
вакуумная |
| Поток нейтронов, нейтр/с |
1·108
|
| Длительность нейтронного импульса, мкс |
0,8 |
| Частота, Гц |
1-20 |
| Ресурс, ч |
100 |
| Потребляемая мощность, Вт |
30 |
| Габаритные размеры излучателя нейтронов диаметр (мм), длина (мм) |
34, 1300 |
| Максимальная рабочая температура, о
|
+120 |
| Питание |
сеть постоянного тока напряжением 150В |
| Управление |
внешний источник прямоугольных импульсов напряжения положительной полярности амплитудой 15В, длительностью 10-100 мкс |
| Технические характеристики ИНГ-06
|
|
| Тип нейтронной трубки |
газонаполненная |
| Поток нейтронов, нейтр/с |
1·108
|
| Длительность нейтронного импульса, мкс |
20-100 |
| Частота, Гц |
400-10000 |
| Ресурс, ч |
300 |
| Потребляемая мощность, Вт |
30 |
| Габаритные размеры излучателя нейтронов диаметр (мм), длина (мм) |
70, 1260 |
| Максимальная рабочая температура, о
|
+120 |
| Питание |
сеть постоянного тока напряжением 200В |
| Управление |
внешний источник постоянного тока напряжением 5 В или встроенный стандартный последовательный интерфейс RS232 |
| Технические характеристики ИНГ-08
|
|
| Тип нейтронной трубки |
газонаполненная |
| Поток нейтронов, нейтр/с |
5·107
|
| Длительность нейтронного импульса, мкс |
20-100 |
| Частота, Гц |
400-10000 |
| Ресурс, ч |
300 |
| Потребляемая мощность, Вт |
30 |
| Габаритные размеры излучателя нейтронов диаметр (мм), длина (мм) |
34, 1820 |
| Максимальная рабочая температура, оС |
+120 |
| Питание |
сеть постоянного тока напряжением 200В |
| Управление |
внешний источник постоянного тока напряжением 5 В или встроенный стандартный последовательный интерфейс RS232 |
-[2]
Оглавление:
5. Геофизические методы исследования земной коры :
По способу проведения работ геофизические исследования подразделяются на следующие технологические комплексы: аэрокосмические (дистанционные), полевые (наземные), акваториальные (или аквальные, океанические, морские, речные), подземные (шахтно-рудничные), геофизические исследования скважин (ГИС). Иногда дистанционные методы изучения Земли с помощью самолетов, вертолетов, искусственных спутников, пилотируемых космических кораблей и орбитальных станций не считают геофизическими, поскольку при этих работах преобладают съемки в видимом диапазоне спектра электромагнитных волн (фото- и телевизионные съемки). Однако, кроме таких визуальных наблюдений все чаще используются дистанционные методы невидимого диапазона электромагнитных волн: инфракрасные, радиолокационные (радарная и радиотепловая), радиоволновые, ядерные, магнитные и другие съемки, которые являются сугубо геофизическими. Особое место в геофизике занимают геофизические исследования скважин (ГИС), отличающиеся от прочих геофизических методов специальной аппаратурой и техникой наблюдений и имеющие большое прикладное значение при документации разрезов скважин. Эти методы называют также буровой, промысловой геофизикой или каротажом. Как отмечалось выше, верхние оболочки Земли являются предметом исследования не только геофизических методов, но и других наук: геологии со всеми разделами, геохимии, географии и др. Геофизические методы исследования, базируясь на этих науках, являются, прежде всего, геологическими. Вместе с тем, давая другим наукам о Земле всевозможную информацию, они изменяют сам характер геологоразведочных работ. О большой роли геофизики говорит, например, такой факт: треть ассигнований и четверть специалистов в геологоразведочных организациях связаны с геофизикой. Теория геофизических методов исследований - физико-математическая, а сама эта прикладная отрасль геофизики и геологии относится скорее к точным наукам в отличие от описательной, какой все еще является геология. Математическое моделирование, т.е. решение геофизических задач с помощью математики, настолько сложно, что здесь используются передовые ее достижения и самый высокий уровень компьютеризации. На геофизических задачах в немалой степени совершенствуется математический аппарат. Математическое решение прямых задач, т.е. определение параметров физического поля по известным физическим свойствам, размерам и форме геологических объектов, хотя иногда очень сложно, но однозначно. Вместе с тем, одно и то же распределение параметров физического поля может соответствовать различным соотношениям физических свойств и размеров геологических объектов. Иными словами, математическое решение обратной задачи геофизики (как и вообще математической физики), т.е. определение размеров геологических объектов и свойств слагающих их пород по наблюденному полю, не только значительно сложнее, но и, как правило, неоднозначно. Аппаратура геофизических методов исследования основана на использовании механики, электроники, автоматики, вычислительной техники, т.е. способы измерений - физико-технические. При этом инструментальный уровень очень высокий, а сама аппаратура через каждые 5 - 10 лет полностью обновляется. Методика, т.е. способ проведения работ, сводится к профильным, а чаще площадным геофизическим съемкам. Густота сети наблюдений зависит от поставленных задач, масштабов съемки, размеров и глубины залегания разведываемых объектов. В результате геофизических съемок получаются графики и карты наблюденных параметров поля. Их обработка состоит из всевозможных трансформаций наблюденных полей, качественного (визуального) выделения аномалий, их физико-математической интерпретации, выполняемой, как правило, с помощью ЭВМ и геологического истолкования результатов. Физико-математическая интерпретация выполняется на основе физико-геологических моделей (ФГМ), приближенно соответствующих реальным геологическим объектам. Сущность моделирования сводится к аппроксимации разведываемых объектов априорными (до опыта) ФГМ, т.е. телами простой геометрической формы (шар, столб, цилиндр, пласт и др.) или сложной формы с разными контрастностями их физических свойств по сравнению с окружающей средой. Для выбранных ФГМ решаются прямые задачи и теоретические материалы сравниваются с наблюденными. Меняя параметры ФГМ, в ходе математического моделирования добиваются минимальных расхождений расчетных и наблюденных полей. Полученные апостериорные (после опыта) ФГМ и являются наиболее вероятным результатом интерпретации. Чтобы добиться более однозначной интерпретации, нужна дополнительная информация: сведения о физических свойствах пород, например, по ГИС, данные других геолого-геофизических методов. Процессы обработки экспериментальных данных и физико-математической интерпретации разрабатываются в вычислительной геофизике. Геологическое истолкование геофизических данных основывается на полнейшем использовании всей качественной и особенно количественной параметрической геологической информации. С ее помощью устанавливаются теоретические, логические или статистические связи между геолого-геофизическими характеристиками Среды, полученные на эталонных и опорных точках, которые переносятся на все рядовые точки наблюдения. Эффективность разведочной геофизики в решении той или иной задачи определяется правильным выбором метода (или комплекса методов), рациональной и высококачественной методикой и техникой проведения работ, качеством как геофизической интерпретации, так и геологического истолкования результатов. Сложность геофизической интерпретации объясняется как неоднозначностью решения обратной задачи, так иногда и приближенностью самого решения. Поэтому из нескольких возможных вариантов интерпретации необходимо выбрать наиболее достоверный, что можно сделать, если использовать все сведения о физических свойствах пород района исследований, об их литологии, тектоническом строении, гидрогеологических условиях. Иными словами, лишь при хорошем знании геологии района можно дать наиболее достоверное истолкование результатов геофизических методов исследований, что требует совместной работы геофизиков и геологов при интерпретации. Последнее, очевидно, нельзя выполнить, если геофизики не имеют прочных знаний по геологическим дисциплинам и слабо знакомы с изучаемым районом, а геологи не разбираются в сущности и возможностях тех или иных методов геофизической разведки. Важнейшим методологическим принципом, понимая под которым теорию рациональной деятельности, для геофизической разведки является комплексирование: межметодное геофизическое (применение хотя бы 2 - 3-х из перечисленных методов геофизики), разноуровневое (аэрокосмические, аквально-полевые, подземно-скважинные наблюдения), междисциплинарное (использование геологической, гидрогеологической, биологической, медицинской и другой информации). Методика комплексных исследований характеризуется стадийностью (переходом от легких методов к тяжелым, от мелких масштабов к крупным), выборам типовых комплексов для определенных условий и решаемых задач, переходом к рациональным экономически обоснованным методам решения конкретных задач. Теория комплексной интерпретации на базе компьютерных технологий разрабатывается вычислительной геофизикой или геофизической информатикой. Цель комплексной интерпретации сводится к достижению однозначности геологических выводов путем выбора, анализа, оптимизации ФГМ. Возрастание роли геофизики в связи с увеличением глубин и сложности разведки месторождений ведет не к замене геологических методов геофизическими, а к рациональному их сочетанию, широкому использованию всеми геологами данных геофизики. Единство и взаимодействие геологической и геофизической информации - руководящий методологический принцип комплексирования наук о Земле. Объясняется это тем, что возможности каждого частного метода геологоразведки (геологическая съемка, бурение, проходка выработок, геофизика, геохимическая разведка и др.) ограничены. Однако, в любых условиях геофизика облегчает разведку глубокозалегающих полезных ископаемых, особенно в труднодоступных районах. Сближение и совместное использование и геологической, и геофизической информации - единственный разумный и экономически целесообразный путь изучения недр. Таким образом, обобщая сказанное выше, следует повторить, что исследования земной коры (прикладная геофизика) - это многогранная научно-прикладная дисциплина со сложной структурой и разными подходами к классификациям по:
используемым полям (грави-, магнито-, электро-, сейсмо-, терморазведка и ядерная геофизика),
технологиям и месту проведения работ (аэрокосмические, полевые, акваториальные, подземные методы и геофизические исследования скважин),
прикладным направлениям и решаемым задачам (глубинная, региональная, разведочная, инженерная и экологическая геофизика),
видам деятельности (теоретическая, инструментальная, экспериментальная, вычислительная и интерпретационная геофизика).
Геофизические методы исследования недр начали развиваться с 20-х годов ХХ века. Однако, ее физико-математические основы заложены значительно раньше. Так же давно началось использование физических полей Земли для практических целей. Ранее других методов возникла магниторазведка. Первые сведения о применении компаса для разведки магнитных руд в Швеции относятся к 1640 году. Теория гравитационного поля Земли берет свое начало с 1687 года, когда Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения. В 1753 году М.В.Ломоносов высказал мысль о связи значений силы тяжести на земной поверхности с внутренним строением Земли и разработал идею газового гравиметра. Его же работы в области сейсмологии, атмосферного электричества можно считать первыми, относящимися к геофизическим исследованиям Земли. Первыми работами по электроразведке можно считать наблюдения Р.Фокса (Англия) в 1830 г. естественной поляризации сульфидных залежей и Е.И.Рогозина (Россия), который в 1903 г. дал первое изложение основ этого метода. В 1913 г. К.Шлюмберже (Франция) разработал метод электроразведки постоянным током, а в 1918 г. К.Зунберг и Н.Лунберг (Швеция) предложили электроразведку переменным током. Со временем установления Кулоном закона взаимодействия магнитных масс (1785 г.) начинается развиваться теория земного магнетизма. Первыми систематическими разведочными работами в России и в мире были съемки Курской магнитной аномалии (КМА), начатые профессором МГУ Э.Е.Лейстом в 1894 г., а также проведенные магнитные съемки на Урале Д.И.Менделеевым и в районе Кривого Рога И.Т.Пассальским в конце прошлого века. В 1919 г. были начаты магнитные съемки на КМА. Именно эти работы можно считать началом развития отечественной разведочной геофизики. Теоретические работы Э.Вихерта (Германия) и Б.Б.Голицына (Россия) в начале этого века в области сейсмологии имели самое непосредственное отношение к созданию сейсморазведки. Среди советских ученых, заложивших основы геофизических методов исследования, можно отметить Л.М.Альпина, В.И.Баранова, В.И.Баумана, В.Р.Бурсиана, В.Н.Дахнова, Г.А.Гамбурцева, А.И.Заборовского, А.Н.Краева, П.П.Лазарева, А.А.Логачева, А.А.Михайлова, Л.Я.Нестерова, П.П.Никифорова, А.А.Петровского, М.К.Полшкова, Е.Ф.Саваренского, А.С.Семенова, Л.В.Сорокина, Ю.В.Резниченко, Л.А.Рябинкина, А.Г.Тархова, В.В.Федынского, О.Ю.Шмидта, Б.М.Яновского. В настоящее время по уровню теории и практическому использованию отечественная геофизика занимает передовые позиции в мире. -[3]
Оглавление:
6. Заключени
е:
Внедрение новых технологий в области геофизических методов исследования скважин позволяют проводить масштабные исследования, с высокой точностью определять конструкции скважин и породы из которых они слагаются. Современные автоматизированные приборы позволяют избегать аварии на производстве, а что самое главное уменьшить затраты по проведению исследований.
Оглавление:
7.Список использованных источников
:
1)
http://
geolib.
narod.
ru/
Journals/
express/01/1991/10/
Stat/
stat10.
html
- [1] Референт Г.А.
Былевский
2)
http://
www.
vniia.
ru/
ng/
apk.
html -[2] сайт:ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ им. Л.Н.Духова
3) http://www.astronet.ru/db/msg/1173309/page2.html-[3] сайт
:Astronet
Оглавление: