Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Изучение зольности угольных пластов геофизическими методами исследований скважин в Южно-Якутском каменноугольном бассейне

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Изучение зольности угольных пластов геофизическими методами исследований скважин в Южно-Якутском каменноугольном бассейне"

Г 5 ОД

Комитет по геологии и испольэиванив недр при Правительстве Российской Федерации

Научно-производственное государственное предприятие по геофизическим работай на нефть и газ "Нефтегеофиэика"

Всесошзний научно-исследовательский институт геофизических иетодов разведки ( ВНИИГеофитика )

на правах рукописи УДК I 550.832:622.3331(571.56-13) ГРИБ Николай Николаевич

ИЗУЧЕНИЕ ЗОЛЬНОСТИ ЫГОДЬНУХ ПЛАСТОВ ГЕОФИЗИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН В ОШ-ЯКЧТСКОК КАМЕННОУГОЛЬНОМ БАССЕЙНЕ

специальность 04.00.12- геофизические методы поисков и разведки иесторовдений полезных ископаем»

АВТОРЕФЕРАТ диссертациа на соисканае ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва- 1994г.

Кжтггг по геологии и использован«: недр при Пваэггелыггве Российской "Федерации

Научно-произ родственное государственное предприятие по геофизически галетам на неоп» и газ 'Не<ггегео*мз«а"

Всесоюзна научю-исспедовательскии инсттут геофизических .методов разведки I ЖИИГео*изикд !

¡а травах рукописи УДК г ■т «г-.ъгг .Ш1 <-т. ^о-и) ГРИБ Николаи Николае и«

ИЗУЧЕНИЕ ХЛЖХТИ упс/вд« п/жлев

гаэисичгаи* ятамп нспеисешя скелхин

В ОИЗ-ЯКУТГЕСН КА№НСУГПЛЬНСН ЕЖГЕИ«

спепиалъность 04.04 12- геоогадеские методы поносов и разведки месторождений полезна ископаема

АВТОРЕФЕРАТ диссертант на соискание ученой степени кандидата геалого-»«ералогических наук

Москва- 199"»г.

диссертационная работа выполнена в государственно« рорно-геологическон предприяп« Члякутгеояогия*. нзучнь« руководитель- доктор геолого- жнерллогических наук.

заслухенш4 веятель науки и технжи Кот ЮУ. профессор Е Е Гречухин.

официальные оппонента: - 'ъсоллг-г-о — ^сг^к^сХ^^о.

Ведущая организация- ПО „Якутуголь Завита состоится

г. в /^Рчасаа

на заседании спегшализированного совета Л сп 1. ОЬ. 01 при Бсесо-сзнои научно-исследовательском »ктпуге геофизических методов разведки (ЕНИИГеофизжа) по адресу: 101000, г. Москва, ул. Покровка. ?2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке »статута. Автореферат разослан

■Л

Ученьи секретарь специализированного совета кандидат технических наук

Н. П. Чихов.

\ ОБ?АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗТГЫ

Актуальность тема. Оянш из вадаеши? качественных показателей угольны« пластов, остредегкжгкк и* кондииноннол при подсчете запасов, является зольность, в тгяе время уто мм из наиболее изменчивых покаатгелеи уж по площади распгосяане-ния. так и по разрезан угольных пластов. Поэтому, содапю лействугга« инструкциям ГКЗ. зольность угольных пластов зипна определяться в клашон тласгогтрресече«ш. астречениьн бяовои скважинси. Абсактная погрешность определения вольности шсо-отЕетстЕии с требования»« угольной промлшенности не дсдаа лреататъ 3/. для углей технических нарок и 5/. для ■>.нерг«?т»рс-ких углей. Полнота и лосттеерность определения зольност» по керну зависят от качества прорезки угольного пласта и ег» опробования. на гтратке при неполной аполе керна и. я оавен-носта в условиях сложного строения пластов не удается оввпге-чить достаточную достоверность определения зольности по мвяу. Такт образом. повьшенные требования угольной промлвен-~ пост не ногут бить решены только по данный изучения жиа. поднятого из угольного пласта.

Поэггону разработка научно обоснованной геолого- геовси-ческой метошжи определения зольности угольных пластов ■ усло-вмх Схно-жггского вассежа является актуальной тдддчр*

Цель работы- научное обоснование и разработка геолого-ге-о4изжеской методжи определения зольности уголымх пластов в естественном залета»«, которая позволит значительно подет» качество геолого- развеоочшх 'работ и получить наиболее лосто-верше дан*» о зольности угольна пластов в углеразведсдох сшвш

Ссноаые задачи исследований:

1. Изучение «ожеских свойств горда пород каненноуголь-шх отпохений. ооежа алиями юоголетней мерзлоты на геофизические пзранети

а Опенка воэнсяности пи*спссия метода наганной воспри-»тавост» дня оовлежя эМекгшюст комплекса ПС в условиях разэпия «юголетненерзла пород.

3. Изучете изменчивости вещественного состава и«ердпь-ных пртесей я опенка влияжя их на геофиздаеские параметгы.

4. Разработка метаис аятонатизиро ванных обработок гео<№-

* зических данных: преобразование аналогоаа диагра»« в пифровяс Форму. автоматизированный в вед исходив данных, автоматически! учет необходима поправок.

5. изучение возможности определения эолыюст уголыи пластов геофизически« метода»« в мерзлых и необвопненшх т-тервалах сквахж.

6. разработка геолого- геофизических методж определения зольности угольных пластов в естественной залегаю« в специфических условиях Южно- Якутского каменноугольного бассейна, опробование. внедрение и опенка ее достоверности.

Объектом исследований является уголыые пласты меловых . (К1> и кгских (Л«_г> отложени* Схно-Логтского каменноугольного бассета. При их изучешм основное витание было уделено анализу угольна пластов ушолкавской (Кх). и пластам вегагтв-кавской. кабактинской и дурайсной иг_2> свит.

Обивя методика исследование заключалась в комплекса» геолого-геоФизическом исследован« разрезов скваат с учетом петрофизических и литологических закономерностей угленооых отложениь а также особенностей геологическогостроения изуча-^ емв месторождемЛ Всего изучено 170 скважж. ао котопм ш-потет геофизические исследования скважж (ПО методам* селективного гаина-гажа каротажа, гаме каротажа. плотаосшсго гаме-гаме каротажа, злектео-каротажа метают КС и МО. каротаж магнитной воспрм«чивости. кавернсметтня я акусттесхи) каротаж. Результаты ГИС по зтж сквахжам анализировались с геологически« данник и результатам« анализов кернового материала при его достоверном «поле, что позволило разработать геодого-геофизическую методику определения зольности угольна гшзстоа

Фактически* материал ^ вклад аЕтога. В основу работы полажен Фактически* материал оо изучен» зольности углей бассейна методам) ГИС. собран»» автором за 12- лети« период путем личного участия в оилно- методических работах, осуществления их проведения и непосредственюго руководства внедрением достигнутых результатов в производства

В Работе использовались материал! определения зольности углей, их петрографического, минералогического состава, а также ямнеского состава золы ва различив месторождениях КШо-аагтекого бассейна.

В tío скьштах результата геофизического сспх^оедния проанализированы и сопоставлега с ланны« дооторернопо гевло-гичесюго опробования, в 27 схпахжах данные геофизического опробования заверены опробованием в горны* я*ж4яках

диссертация выполнена в период работа лнтора в каротахнои парт»! горно-геологического предприятия "Сгакэтгеология* в 1982- гг. Исследования гыюлнены пса научный руководством лектора геолого- минералогических нлук. трофесг.ора ЯЕГречу-:<ина.

Автор благодарит геофизиков и геологов ггп "Отякутгеоло-гия". сотрудников лаборатории угольной геоФкзжи ядаигеоФюи-ка. Кузбасской опытно- нетодическои парпи октябрьской ОГО ГИС за помошк. содеистЕие. кр(ггическн« анализ и консультант

Научная нонизяа исследованж:

1. Впервые в бассейне изучены взаимосвязи петрографического состава »тлей с вешественти составом содегхэдихся в них ««epanraa примесей.

2. Изучено влияние изменчивости вещественного состава ми неральных пржесей в углях на геофизические параметры.

3. разработана негодна определения зольности углей в естественной залегал« по комплексу геофизических методов, основанная на юогомерна связях Ad- F< Г^.бп. ДС )

4. Изучено влияние шогслетаей мерзлота на геофизические паранетш горне nwco,

5. Для поаления эффективности комплекса ГИС а ттервалаг сквахж. представления мютолетоемерзл*« оорооамь стяидарт-н* комплекс геоФизтеааа метопов исследования схвах» в Ocho- Якутской бассейне дооодвен иеговам ооорвой пачки и каро-таха магнитной воспрничтоста

Практическая оетаостъ работа заклзчэется а обеспечен« шеоио* точносм и достонданосм оаределеаи иестооолииши. строеяя и зольности угоошыж пластов в естественной залегая« оо всей разрезам сквахж se зааюмост от налган я качества кетового материала, что приводит к сувествеянсиу тоньше»*) эффективности геолого- разведете работ.

Реализация работа, разработанная негодно опробована на ряде месторохдеш« оно- »отсного бассели ( Нешгринское. Чулънакаиское. денисовское. Нуастахсное. Кабактикюе. Таду-нюское. Яожитское и др. ) и внедрена в производство ва зль-

гжском месторохдеш«. Результаты определения зольности углей использован* при подсчете его запасов; негодно успеяво опробована и внедряется в производство в Непснтотской ГРП треста "Дальвостокуглеразведка*.

лпробапия Работа. Основав положения диссертационной работа докладывались и обсуждались на научно- технической конференции в г. Воркуте (1990 г.). во нреня проведения Всесоюзной икот передового оо/га ( г. Ростов-на-Дону. 1990г. ). на IX всесоюзной геологическом угольной советам« ( Ростов-на- Дону. 1991г. ). на рабочей группе научно- коордшапионного Совета по угольной геофизике ШИИГеофизика (г. Москва. 1989г. ).

Публикации По теме диссерташм опублмсовано 5 печатав работ.

Объем работа Диссертация состоит ю введения. 6 глав. заключения и ссаевют 102 страниш текста. 43 рисунка. 27 таблиц и список литературы из 101 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБСГШ.

Глава 1. СБЭОР РАВСГГ ПС ИЗУЧЕШС ЗОЛЬНОСТИ УГСЛЬЖХ ПЛК-ТСЕ ГНШОШедами НЕТСДУ^ Изучение зольности угольных сдастся связано с тенани С. а Вудашевжа. Г. (1 Воскобойнжова. ЕЬГречухжа. А а Макарова. И. И. Нороза. Е И. Уткжа. П И. Бар-рера. и. А Ногопольского. А. А Клжова. и. И. Логнюва. Е Е Попова. Е И. воевода и. топа других.

Наиболее полше исследования выполнены профессором Е & Гречухиши, когогей ете в 1941г. в Печорском бассете разработал для определения зольности метод "опорной пачки*. И в дальнейшем ж плодотворно разрабатывались теория и физические оснош определения зольности с помооьо геофизических методов.

На ранних стадиях использовались результата грунтовосвого опробования по всей моаност пласта Е последупием среднеодас-товая зольность определялась по частичному выходу керна, если он в ненарушенном состояшм. иш по грунтонооюну опробование. привязанному к определенной части пласту с привлечением геофизических диагтаж и специальных палеток.

Эти методики легли в основу разработок палеток для использования геофизических методов при определении зольности углей. Первоначально использовались относительные параметры приведении, ассжттотических сопротивлений подученных при об-

- ч -

работ® лиагрлт MC. зарегистрированных градиент- зондои (ЯД ГРечухин). Б послеготпрм *ыли разработаны методики огтрелелеия средней зольности угольнл пластов и их .четных пачек по -яш-сигельнои интенсивности -естественного я рассеянного гаме- «лучения.

Отеструтаие а частоялее время методики определения •кхли мохно разделить на тти схлювные группы: 1 - основанные яз корреляционных связях одного rootvawercwe параметра с соя№-ханием зольк 2- с использованием многомерных корреляыиояшх •:вязеи мехпу комплексом геофизических параметров и зольносш» угле« 3- совместной обръ&ггв данных «ротадаых диагтаж и гтунтоносного опробования f метод "опорно* пачки" >.

Несмотря на большой об'ен исследований, отдельные зав« определения зольности геоФиляескими метода»« остались несшей»»«. X гаи относятся разработка автоматизированных нетояк с использованием ЭВМ как для отдельных методов. так я для плекса ПС сиенка и учет влияния на геозизичеаз« парямлта веоествеиного состава квиеяальид примесей в углях: изучвие зольности углей в условиях развитая деоголетней мерзлот

Виолненные исследования посвяоеш репенпв этих ззаач . в спепи*ических услоякх Йш>- логеного каменноугольного бассейна. сии я другие задачи составили предмет диссертант, глава г. кратюс гво/ргичвсие с^дгаид о оно- дкутгжи

КАИЕЖОУГШЮОИ ечгедд. Углеяосгие отлохения Схно-»отского каменноугольного бассейв слояеш толпей мезозойских ( мвя. сра) кошжешальшх доел обвей нспвостыо 3900- 5ВДСН си прелставлеш преииудеставнна мелю- средвеэепжст»« песчаш-кат-бв.9*. иоочинегаое значение жест другие разаостя пес«-' »кое (7. ш. алевролита (17. г*J. конгломераты с гравелита« (*. 1%). аргиллита (1.6*), карбонате породы ах». ту«и и тг*-

«пы (а ш. тгж (3Z).

Сужарная мопвость углевоешх сгиюяенш составляет 2800-4100м. при обвей плсвади разапия мезозойских отлгавея* бассета в 26.7 тыс.кв.i« плсвадь разштия пропуктанме на уголь отлохешй составляет ta. 3 тыс. кв. км. всего в разрезе угленосной толп шявлево от 187 до 222 углепроявлегал

В Сто- Дсгтском бассе*ве выделено 4 уголымх района: Уснуясгал Алдано-ЧульмаясгаА Гонамский. Токжский. в пределах которых шявлево более 35 месторохпею«. крупвейом) из

- г -

котогах явпяггся неиснгтинское. Эльгинское. Чульнаканское. Денисовское. Кабакптское. Силахское. Муланское. Муастахское.

Ноаность угольных пластов колеблется в пироких пределах от а 1н до 50- 70к Балы»«ство пластов бассейи тонкие и средней мссиости. но основные запасы ваанеишх несторожденм* приурочены к мспньи и сверхмосшл пластан, мсаиость которых на Зльгинском месторождении 10- 15н. на Денисовском и Чульмаканском- ч-вм. средняя мосность пласта "Ноаиого" Нероггринского месторождения- 25м.

Геологическая обстановка бассейна осложнена

геокриологические Факторани- повсеместно разшта острошая нвоголетаяя мерзлота Ноаность «юголетнемерзлв пород колеблется от першх метров до 200 к.

Четвертая»« отложения прежииестаенно тест незначительную мощность О. г- 5м и только в восточной части бассета (Зль-гтское месторождение) встречеш леднисовые отложения мсхг-ностыо до 9СМ. Тектоническое строение бассейна сложное.

Глава 3. ХАРАКТЕРИСТИКА УГСШЮ ПЛЮСЕ ОГО- ЯКУГСВОГО БАССЕЙНА. По мссности и строенж угольные залежи и пласты бассейна относятся к неЕыдержанньм и относительно шдержаншк Весомое значение в харастеристжу морфологических особенностей угольных пластов вносит наличие породшх лдаз. усугублясшее и без того сложное строение и пошпастее изменчивость параметре» качества углей, в частности, эолыюст

По природе исходного растительного материала угда относятся к группе класса полетов средней степе»! < метаморфизма. Сни образованы остатками Еысшей древесной растительности . Метаморфизм углей в бассейне ( по классификаши Е В. Гречухжа ) изменяется от 7 (марка Г) до 12 сташм (марка Т).

Зольность углей в бассейне меняется в анроких пределах от 5-6 до 40-45 абсолегшых процентов: преобладает средне- и шеоко- зольше угли (15-45 '/. абс.).

ХжичесюЛ состав золи углей характеризуется существен»« преобладанием окислов кремния и ажииния.

Е неокисленньк углях содержание аналитической влаги колеблется е пределах 0.2- 1.2. '/-. Ее увеличение находится в пряной зависжости от степени окисленвости угла) от 1.6- 2.5 '/■ в частично окисления до 5- 10 '/■ в пслностыо окисленных углях.

Ьыход летучих веществ в зажсжости от марочного состава

/глеи кс.и?глется в типлзсне '2- 51 Х- глекаемсстъ -с.ммгягг'л '' .г-и< -.•мг» :ти огг степени ч<тл.мср:игна •< ою*\.т1>"ности. Глава 4. »ЯЗИЧЕСКИЕ свойства углей и вмкучоцих пород

ЧСГгЯРЛОГЛПИ'.ИИ УС~&ЮИЛРНО. ЧТО *«РКТ:(Р№И Л10И1ПМ ЧОМРрЮ"

род н ;тго!1. так 11}. ¡еж их ^гто-ттгрпнтл ряливдктирногть. отпрстррсно че из^чягтсл н троцрсглх пигоирпл порол и негл-чорисмл :тлеи. т. е. чти ггом ч ■ттрс-ттч^'нш -остля углрн тпак-тнчрстги не чрняртсх ■ длюплкинр чл тг.ф. т-оигтрля чсол р-хёкп'нш'.го гамна--а.^мл • 'лр.лхп .1 ~ унл- 'лтотяжл ::л*гг чн?н-пгтс* ррпулт. глти чл *рстор:лпечиях =лзчси —отоныс мнтлясс-;исма углей. дномалыш локлзлиия т.<х методой п -.толшых пластах спязлны. гллппьи . прлзом. с ипярчением их лольногти я 1ешестт?енного состлва шнеряльных глл-»*ч:ри.

для Сшо- .->гаггс<сго -.хтспина рлсгмитрирллист, .шя лрух главных танул^хетрических ГРУПП (поанюпы. ЖГ.ГУ^ раздельно Ю сгд-лиян метаморфизма. Рь-лглрно. что т мере югчогния мртямирйп-ча от я до ю стадии /нрнытйтч Кл, а абеолопме значе«™ <жтллиад ирлметров уреличит'/д.-ггя.

Базируясь на принципе универсальности яетрофизическкх параметров угленосных отложений (Я Н. Гречухин) построены пва*ики изменен»* Физических свойств для рязррзя угленотд отложидай Сжно-якутского басг.рта. По днум оснояьи лтотиплн (песчлдаки и ллерролиты) с исполъзогинирм пгтроФиздаеских пара метров Кп, 5м. 3H.5c.Vp.pn изучении» разрез охватьпает VJ.ll. IX. ,Х таи метаморфизма углей обшей полностью 135СН.

Более подробно расснслтея разрез Зльптаюго месторождения, по которому построены кривые изменения Физических свойств для наиболее распространенных лтотипоа жешакпих порее ( алевролит. мелкозернистая и крупнозернистой песчанжи ). с увеличением стратиграфической глубна наблии-ется повыиение скорости распространения продольных волн (ур). удельного злеетртеского сопротивления 1ро. плотности воао-насьшенных (бн) и сухих (5о пород, №«ералогическая плотность (бм) практически не меняется, коэффициент пористости (кп>-снгаается.

Особрнностно петРоФизического рязррзч зльгинского месторождения является различие ч минералогической плотности осножых литотипоа внетапшх пород: реличины . м "гоставлягт в

:н

среднем £ 66. 2. 7 и 2.72 г/о^для мелкозернисты*-, крупнозернистых песчаников и алевролитов соответственно.

Средняя величина магнитном восприимчивости оснооъа лиго-типов вмегааяамх пород 10- 50« ю ед. СИ обусловлена их вещественны* составом, аномальные значения связал! с пимсггстамем ♦ерро- и Ферри- магнитных минералов, приуроченных, в осноиюн^ к зоне окисления. Магнитная восприимчивость углей ( а 5- з«10 ед. а ) существенно ниже уровня эмешагаих пород и зависит от содержания и химического состава золы.

Каротаж нетодом магнитной восприимчивости < КИЕ ) опробовался в южно- Якутской бассейне на угольна месторождениях средней стадом метаморфизма (марки X и К) с пелыс определения местоположения, нсаности и строения угольна пластов в услонм-ях многолетней мерзлоты. Исследования показали, что дополнение к рациональному комплексу ГИС (ПС. ЛГТК. ГП5С. КС. М*3. ДС) метода КМВ подтает его геологическую эФФектизюсть в разрезах. представленшх многолетнемерзльни порода»«. тем более, что уровень бурового да ствола в скважнш. как правила ниже этих интервалоа

Физические свойства многолетне-мерзла пород. По бассейну температура нногояетних мерзлых порой изменяется от о да -5 гран С Средние значения Физически* свойств мерзлых пород приведены а та& 1. Различия в Физических свойствах между раздмм лгпугнпамм по рад в мерзлом состоя»«« существенно уменьшатся, что снижает диФФеРениирлоцув способность комплекса ПС

Характеристика изменчивости естественного состащ минеральных примесей и. опенка влияния щ на геофизически» параметры. Комплекс минерал ыьи веществ в составе схно-якутоов углей довольно однообразен. Зола углей по вещественному составу преимущественно кремнистая с содержанием двуокиси кремния от 40 до Ю У- и оксида алоимия от 11 до эо Т. Лфференпиадия содержат»« остальных компонентов золы ( железа обоего, окислов М. К. Ка, Ть Са. Мп. Р и Б ) значительна и СЕязана е изменением зольности углей. Между содержанием и химическим составом золы установлена корреляционная заэмсиюст*. на которой оце-лжтся две зона.

В первой зоне ( область низкозольных углей ) при Увеличении зольности от 7 до 15 X наблюдается резкое уменьшение содержании окислов Са. Ре, мв, & содержания кремнезема и глмно .

UfiRtncnu «mas смел ointtTKimai им tm imtun unía

шли i

1 1 1 r(»H3. икиш trrne- îiipjitrpi ЗГРПСТй I 1 г кпив тш- ! JtPnCTtí kcum Mite КРПСЩ 1 швролт 1 1 • 1 ran. 1 ! M 15* а* ! !

1 1 I 1 гиа IlíPU* 1 ! шя»||»гяи 1 I ГШЫКНЯ! I 1 rua I 1 iff me! raal'iiPioi 1 ! 1 1 1

! ». 1 1 ,c 1 1 i нее ! i о» 1 1 1 »510 1 bit» 1 1 I I ♦700 1 5100 1 ! 1 гио 1 i i 1 »500 1 I 1 1 1 I im i 3500 i 1 1 1 i 1 1

Ii"1! i m i 1 1 т* 1 H» 1 1 1 1 »5« 1 И» ! 1 i гт51 15Л t i i 1 (50 1 1 1 1 1 l?00 I ! I ! jas ! «ом ! 1 1 : ' ! ' 1 1 1

!* ¡ 1 иге 1 I ! • J 1 M 1 ' t ! i.R 1 о.тг 1 ! I.N i 0.И 1 ■ ! It.M 1 1 1 1 (.01 1 1 1 LH 1 0.» 1 1 1 ! 1 1 !

! im. »-и! ! i t. до 1 >.оа ¡ í 0.« 1 I.K ! ' i«¡ о.са i i 1 ¡ 9. M » ' I i б.ог 1 i ¡ о.« 1 0.9 : ! 1 1 1 ¡ 1 t

! & ¡ Ir,a» 1 ! - i 2.H 1 га ! г и 1 1 2.15 ! tir 1 i ¡2.61 1 i ¡2.« 1 ) ! i.sr ! 1.3? : I ! ! í !

ÍGa. ! ! ! 1 Ol i • i i ; JT 11» 1 1 ¡ > « ! ir • i • п ! su ! so 1 i 1 тг 1 1 ! ! ! 1 t • 1 1 ' !

untunt: тик* t ? в'с, i»»» •"> t > -i'c

■_|>;лл • •...ынаетсп, в среди««, ил '. Ъ /.. *лг.с.<мум держания глинозем а золе ня угш с зольностью*«! = 10 * Со-дертг.ю скс.шл К с угеличонием зольности чозэастаэт .т.шеино. 0со&1П4с>:ти в .слет-Пии состлгм ::ош ,гри пегш*"г.:и зольности ■:пус.':сг=лп!!ы лолн .итигешмс чинерллов и уреличе™-ен чинегллоп тсргигонного происхождения.

Во второй г.оне ( \<1 > !5< ) тодгле ссдегх^чия окислен Са. Рв. Мк. 5 ■ ::тпестпенно !(иже я монотонно пменыпется с /ге-.имением зольности. Содержания окислов и < постепенно возрастает с по гноением зольности, но содерхшие глинозема. = тглгме от 1-ой зоны, убьшает. Ис;~;елоЕаниями установлено, что ■х.'нсвньми минеральными компонентами углей является кремнезем, каолиют. кальштг.

Угли в Сто- Якутском олссеине преимущественно Еитревояые по ссоему петрографическому составу. Его изменение ( утеличе-•ие ♦*гзенл. микст; шит а ) „-опровождлется зопыиением з минеральных примесях содержания каолинита. (Отмеченные закономерности изменения зеоестсенного состава чинерлльлых >трлмесои углей нлходят ггх>е отображение г? зпачет!-чх пч>:изических парлнетроа При одной и той же зольности то-г-однмость углей возрастает с увеличением содержания каолинита. Естественная радиоактивность углей также вне зависимости от изменения зольности повивается с увеличением содержания каолинита и кремнезема. Изменения интенсивности мягкого рассеямюго гамма- излучения ( в методе гтх-С ) незначительны { в пределах погрепности измерении ) и связаш гтрежушественно с наличием кальшта эпигенетического происхождения.

Глава 5. ИЗУЧЕНИЕ ЗОЛЬНОСТИ УГС/ТЬНДС П/ЩГГСБ геофизическими МЕТОДАМИ. В основе всех нетодик определения зольности угольных пластов по геоФизическж данньи лежат существуйте связи ее с Физически« свойствами углей. Для сто-якутского каменноугольном бассейна разработаны, опробованл и внедрен* три геолого- геофизические нетоджи определения зольности углей. учитывают* специфические особенности бассейн:

- методика определения зольности угольных пластов по данным ГГКч»

- методика определения зольности угольных пластов с использованием комплекса геофизических нетолов (гамма- каротаж.

- 12 -

электрическая проводимость. кавернонетрия);

- определение зольности уголъид пластов по геофизическим даниж с ипольэованиеи негодном опорной пачки.

Е основе негодном селектаэмого гажа-гата-каротажа лежит корреляционная связь геофизического параметра Ijj-.c ста измеряемого в методе ГГК-С с золыюстыс углей

^сугля - 1ц.<фон

1ц _сотн= ------------------. где

IjfcrF. " ГусФОН

1д«угля. y^-TF.. ^.Фон- интенсиакхгтъ измеренного г льна- ганма-издучения. рассеянного соответственно в угле, градуировочном устройстве и в конструкциях скважимного прибора.

Зависимость между геофизическж параметром Ijj_coth и зольности: проверялась для разнл месторожпеним и угояьных районов бассе№а и было установлено, что она имеет универсальна характер для всего Сжно- Яотского бассейма.

Для построения занмсимости 1^_сотн= F(Ad) выбирались интервалы. представление однородны« пачкамм углей, нопностыо не менее 10-15си и выходом керна >9СК. Поле коррелят« и гра-Фи< зависимости (кимвая 1) приведет на рис. 1. Мшо. что за-вмсимость F(Ad) имеет нелтеФпй характер, что тре-

бует при обработке разбивать пласт на однорадше пачки. Зольность однородной пачки определяется по установленной заамсимости. среднеплзстовая зольность рассчитъвается по Фошуле: £ ( Mi ■ hi ■ .51 )

М- ---------------------. где

2 ( hi « £ i )

hi. 2 i- мссиость и плотность i- ои пачки; в расчетах используется плотность оород пим естествен** влажности. которая практически совпадает с плотностыс вопонаашеннд пород Se- ín.

значения плотности определяется через зольность. Для кино- яотского бассейна установлена еднмая для всех угольных пластов зависимость плотности от зольности:

бе = а 105 ♦ ехр ( а оовб! • м ). где бег/си1- плотность при естественной влажности: Ad- зольность в абсолстав» процентах

При автонзтизаш« этой методики возникает серьезные трудности в процессе обработки и жтерпреташи аналогошх кринк. с пельс их преодоления была подобрана аналитическая Формула

1— лйтн -I щу

*--Зам -/ («ЛЗД".

з.— А«г - 91.4» • е-»**3«

Рис. 1 Поле корреляции и график зависимости геофизических параметров от зо*ьл ости ^ля Южно - Якутского Бассейна

- 14 -

I^_COrra= ( 4. 515 - Ln Ad > / 2.345. которая дает хорошее сое падение с эксперженталъя* зависимости: ( рис. 1. кривые 2.3 ). что позволяет реша» пряют и обратную задачи по дискрет«* значения«, /инеиная жтрополя-пия полу лог ариФммческой зажсжсхли ( Ln Ad - а • ♦ fc ) несколько отличается от экспериментальной в области гранична значений диапазона зольности. Отклонения имеют fsh« знак. поэтому гаэд частой переслаиванж угольных и породные пропласт-ков действует пржчип эквивалентности- величина ^отн. определенная для слоистого интервала по линейной экатаполяпж полулогариФнтеской зашсжости. равняется средне! величию Jff _сотн. рассчитанной для этого же жтервала по даержен-талъной кривой нетолом однородна пачек.

Истюльэовадае пгишипа экншалентности иозвевет обходиться без введения поправок, связанных с исказит» влиянием ограниченной носкости плзстоа скорости подъема аюажииого прибора и жерпионности ори регистрапж

Разработана методиса автоматического введения вправок в значения Ijj _сотн, учитывавшая искажактее влиян» лсжальнл каверн ( меньпих длим припмюго устройства ) с пивпечением даншх кавеиюметрж. Для получения Формул, обедачивакпш введение этих поправок, использовались результаты иодрльия работ, гае иипнзовалсь кааерш в углях развой эолиюсти и во жеоасоих породах при различном составе промежуточной créai Коэффициент, учитывает« цопражу. жеет ни

№ (1-a »Adc6, ) « EXP ( -с ■ ûdc ♦ d ). гее ûdc- талявда промежуточного слоя: а. Ь. с. d - коэФФиниеты завися»» от зольности и состава промежуточной сред»

Уже отмечалось, что естествежая радиоактивность и удельная проводиюсть оно-якутских углей тесно связана с вепест-венньи eu. ijbui содержащееся в них минеральных ггдоесей. для учета влияния этих Факторов влолген нюгомерный анализ между зольностью и геофизтеским параметрам*. Установления авто-корректирэтшия Функпия жеет вид

( Ad )j= Flfdlyj • EXP t Faflyj. Gnj. dfij) « 3fJ Jr где I|.j. <y- измерение значения естественном радиоактивности и удельной проводжости J- ой однородном пачки с учетом поправок. учипвакпих искажаяпее влияние ограниченной мспиости пласта, инерционности регистрации, диаметра скважжы и бурово-

го раствора; dlyj. düj- эти же ееличины. :юрниреианные на со-угветствукпие средне слзсто вье значения, с помошас которых происходит автоматическая корректоров завистости м-

функции Fl. F2 жлсчаст в себя автоматически учишваксн-еся попраЕки. зависшие от степени метаморфизма углей и тетаа-«хих пород, их вещественного состава, технолог»« бурения и каротажа. Б диссертации подробно рассматриваются их аналитические выражения для условии .Зльгинского месторождения.

Разработано программное обеспечение методики с аетомати-ческой интерпретацией криеых (разбивка по однородным слоям, их компановса по глубинам, растет поправочных коэффициентов и зольности для однородна интервалов >. Расчленение по однородным слоям производится методой дифференцирования криво. Задавая уровень прирашения кривых ( напржер, : а 072 ПА/кг иДйп- а 5 мЗД/н ). отыскивается начальная и конечен точки наиболее резкого изменения аномалий. Гранита однородного слоя i кровля и почва ) устанавливается посередине .между :oml

массив* Г к. -uGn сводятся в единую таблицу по гдубжан и по приведении Формулам определяется зольность однородна слоев Срелнепластовая зольность расчищается оо известной Формуя»

Adi .S( Ad • 81 • bi)/í ( 31 *taV). Особенностью разрезов угалыш месторождеяЛ Южно- ftortc-кого бассейна является то. что около 30* пронооеноа пластов залегает еыое уровня грунтовых вол. Другая особенность- нада-чие нюголетненерзлых пород. В этих интервалах методы звект-рокаротажа малоэффективен данше радиоакоиаого каротажа сильно искахеш влиянием кавет. Поэтому для определяя эоль-вости уголышх пластов пртевев метод "ооорвой пачки". Хорсвие результаты негодна ооогаой пачки дает с вспользовашем не-: това ГГК-С

По скваиве шбнрается шист ( пачка ).с достовеяю извести« геологически* параметром ( зольностью ). оо которому корректируется геофизически* параметр _с ота Геоооппесюй паранетр устанавливается но кегаоаи пробам с высотам вводом керна или оо качественному грунтоноснску опробованиз. Эш значения геологического параметра ( зольность ) пинматся за о порше данше, по нж строится дополнительная заоюмость 1уу_еотн - F(Ad оп). гае Iff _сотн скорректирована* геофизи-

- Ib -

Пересчитан»« значения I^-c0™ используется ала определена зольности do установленной зажсжосто Ad= ПТщ.отн).

глава б. опробоваже гвутьгтпысздчепдте hettjk (гтн>

ИЗУЧЕНИЯ ЭСЛЬНОСТИ УГСЛЬЮХ ПЛАСТОВ 8 ИДО- ЯКУТСКУ их ГНОепт^АЯ ЭЕМЗСТИШЭСГЪ. Методжи определен« зольности угольных пластов опробовались на основшх местаождениях Сяно- Жутского бассежа. Для крушений месторождвв« ( Не-рснгтинское и Эльгинское ) результаты определения зольности угольных пластов по даннл ГИС принжалось как осноакй параметр при подсчете запасов, на других месторождениях jame ГИС использовались для уточнена результатов геологичесмто опробована и выявления оаибок в опробоеанж.

Точность геоФизмеских исследован« оценивалась по результатам шутреннего контроля, точность определен« Ad - по результатам ее определена однм и тем же нетааон ( по конт-рольньи записям ) и оо разя« методам, достоверность методжи устанавливалась на основанж сопоставлен« результатов геоФи-; зического опробования с определением зольности по гюлогиче-скж данам при шсоксм > 9СК выходе керна Во все»- случаях абсоллная средняя квадратмеская погрешость сказалась меньше гх Ad абс.

— доя доказательства достоверности результатов ГГв do ска П 12а 121. 129. 135а сши кстссионно проведем веза-виоме определена зольности по ГТИ и во кеиювьи вробаи с шсокж ( > 9Ш ) выходок н кожссио входили геологи Тоюмг-кой ГРП и спепиалисты Каротажной партии ГГТП Охякутгеологад. Результаты независжого контроля показали:

- среднеарифметические расхождения между геологическж и геоФизическж опробованием состашли: для метоп ГГК-С-1.6Z. для комплекса ГК ♦ КС - 1.89*. для метода оподой пачки- 1.53"/ абс;

- соответствуйте средние квадратические погрепностн-1.3г, i. 57. и 1.2г абс

То есть, ссибка определения зольности оо данньи ГИС < 2* Ad абс не превьпает погреоностей геологического опробования и удовлетворяет требования« ГКЗ и угольной промлвленностк что доказызает достоверность геофизического опробования.

Геологическая эффективность геолого- геофизической него-

дики определения зольности заклгиется в том. что:

- высокая точность ( > 2Z м абс ) и достоверность

( кютер« Сгыодрнта < /1 / при t.- о. 05 > определения зольности угольных пластов по дани* ITH удовлетворяет требованиям директивных документов;

- это дает основание для использования результатов геофизического опробования в качестве основных показателей при подсчете запасов;

- геофизическое опробование позволяет определять зольность всех встреченных угольных пластов, в том числе и малой мссиости. вне заЕиаюсти от выхода керна;

- в зоне распространения целеадс пластов оно сокращает ненорнатарованные затрата при некондиционном гыходе керна;

- при геофизическом опробованж соблаяакгсся требования к постоянству и непрерывности сеченШ. которые является обязательны« при лобом опробовании:

экономический эффект от внедрения нетаджи на Зпьгинсхом несторохдеюи на стаам предварительном развело« оо состояние — на 1989г. составил 30361 ру& в процентном отнесении экономическая эффективность от применения ГГН состаэиа 3iz.

ЗАК/ЮЧЕНИЕ.

Основные результата работы закатается в спеющем:

- детально изучеш физические свойства горных порол для юхво- Яоггского камеаэоугешьного бэссеяа изучет физические свойства многолетнемерзла поров. оаенево влияние их изменений на геофизические параметр»- оно существенно для злектгюска. акустических я мало значжо для радиоактивна, напшоиетш-ческих и слсггаостяд параметров:

- охарзктериэоваа» астрофизические особенности углевосных отложеюл : иостроеш петроФизшеские разрезы, уставовлевы геолого- геофизтеспе санам :

- пртеяен метод каротажа наггапвой воспрмпеосш (КНВ) с пелыо оошпения эФФектитосш коншекса ГИС при исследован»» наогалетнемерзлас порош

- изучено взатоотвооеяие мнеральныж приесей углей с хмнесюм составом их золь установлена изменения состава эо-т в зашетхти от зольности углей, оаенево влияние петрографического состава углей на веществен»«

состав их минеральных пртесей:

- аявлено, что в пределах одной и той же сташ« метаморфизма углей величины геофизических параметров зависят от тре» Факторов, образуших убывали« по степени их значимости ря! содержание золь ее ««еральнш состав и петрографически состав углей. В частности, изменение состава минеральных прямее ей в углях сказывается на Е-еличинах их естественной ралг оактивности и удельной электропроводимости. что требуй» использования комплексной заэ<имости для определения золь^ ности угольных пластов по данньи га»«- и гпектро- каротажа;

- для Токийского района установлена автокорректмрунпа* Функция, учитывающая влияние ослохняших факторов, связанных < изменением состава нжеральна примесей, на геофизические rtr-ранетры ( Ij. Gn):

- установлена задасимость геофизического параметра, определяемого в методе ГГК-С ( ioth) от зольности, доказана уни*-

гг-4

вереальность этой зависимости Ad- Fl Iспя > для всего ßr-но-Яютского бассейна, показана асокие точность и лостовер-ность определения местоположения, строения й зольности углейк по данным ГТК-С

- разработана, опробована и внедрена автоматизированная методика определения зольности угольна пластов по даты» ГТК-С позволяшая отказаться от тесения поправок. связанна с ограниченной мсшностьв пластов и условий регистращм. реал*» зоваш программ автоматического учета влияния промежуточной зонл и расчета средне пластовой зольности:

- разработана и на Зльгинском месторождении внедрена автоматизированная методиез определения зольности углей по дан» нм методов ГК и электрическом проводимости с автоматически» учетом искажавшего влияния ограниченной мсаности слоев, диаметра скважин, состава бурового раствора и условий регистраш* каротажна крива:

- опробована и внедрена негодно опорной пачки. которМ позволила с осокой точность*: определить зольность угольна аластоЕ при изучении штервалов разрезов сквахш. представ* ея-на многолеттемерзльии породами:

- оценеш точность и достоверность определения зольности угольных пластов по геолого- геофизическим методи<ам. доказана их геологическая и эконотческая эФФектиаюста

- IQ -

на задиту ВЬЮСТГСЯ С/ЕДУШИЕ НЛУЧНС ПОЛОЖЕНИЯ:

1. Закономерности изменении Физических свойств пород и углей сою- Якутского бассейна и влияние на них многолетней мерзлот

2. Повьтение достоверности, эффективности комплекса ГИС за счет вклачрния в него метода каротажа нагшюи восприимчивости с целью выделения, определения надаости и строения угольных пластов в условиях многолетней мерзлота.

3. Закономерности изменения вещественного состава минеральных оримесеи в угле и их влиянии на геофизические параметры.

4. Геолого- геофизические методики изучения зольности угольных пластов в условиях Схно- якутского каменноугольного бассейна.

Основное Содержание диссертадии освещено g слрдупгих опубликованных работах:

м. Разработка и вдедрение автоматизирования геолого-геофизических методж на Зльгинскои каменноугольной месторождении. тезисы докладов научно- практической -конФеренпж * Состояние и внедрение геофизических метопов при поисках и разведке угольных месторождение Союза". г. Воиота. 1990г.

2. Состояние угольной геоФизиам в Схной жлш Тезисы докладов IX Всесоюзного геологического угольного совещания " Ресурсы, качество, комплексное использование углей, экология*. Ростов-на-Дону. 1991г.

3. опыт использования геолого- геофизических методик на Зльгжсксм каменноугольном месторожденж. "Геофизические исследования в яспялг. сборнж научив трудов Жутского государственного университета, г. Яотас Совместно с логинов* ц И.. Нафравскж Е Г.. Сгативой А. С 1993г.

4. Использование метола напоттной восприимчивости для определения мсопости и строения угольных пластов в оно- »отеком угольном бассете. Труды ЕИИНСа. Совместно с логжо-вым м И.. Сгативой А. С 1993г.

5. опенка влияния вещественного состава мжеральнд примесей в каменных углях Южно- Якутского бассейна на геофизические параметры. " приспадная геоФизжэ". Совместно с Логиновым м. и. 1493г.