Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Комплекс программно-управляемых приборов для каротажа углеразведочных скважин

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

Автореферат диссертации по теме "Комплекс программно-управляемых приборов для каротажа углеразведочных скважин"

РГ6 од

На правах рукописи

Даниленко Виталий Никифорович

КОМПЛЕКС ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЕМЫХ ПРИБОРОВ ДЛЯ КАРОТАЖА УГЛЕРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН

Специальность 04.00.12 - геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Октябрьский - 1997

Работа выполнена в открытом акционерном обществе Научно-производственное предприятие "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований скважин " (ОАО НПП "ВНИИГИС)".

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Молчанов A.A. доктор технических наук Хаматдинов Р.Т.

кандидат геолого-минералогических наук Цирульников В.П.

Ведущая организация:

ВИРГ НПП "Рудгеофизика"

Защита состоится "25" сентября 1997 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.169.13.01 при ОАО НПП "ГЕРС" по адресу: 170034, г. Тверь, проспект Чайковского, д. 28/2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НПЦ "Тверьгеофизика" Автореферат разослан "_" августа 1997 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор <@ЮиС4Алу{' А.И. Фионов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Высокие требования к качеству и объему геологической информации, получаемой в скважинах, и возросшая роль методов каротажа диктуют необходимость постоянного совершенствования технологии и методики геофизических исследований скважин. До последнего времени проведение ГИС' при поисках и разведке месторождений различных полезных ископаемых осуществляется преимущественно по традиционно сложившимся технологиям с использованием морально устаревшей измерительной аппаратуры аналогового типа. Это с одной стороны сопровождается количественным наращиванием единиц специализированной измерительной аппаратуры для проведения полных комплексов ГИС, повышением экономических затрат на исследование скважин из-за значительной стоимости всей номенклатуры разнотипных приборов и возрастающей задолженности скважин под каротаж, с другой - существенно препятствует внедрению современных методов первичной обработки и комплексной интерпретации ГИС на основе использования современной вычислительной техники.

Анализ отечественных и зарубежных достижений свидетельствует, что на современном этапе принципиальное решение этой проблемной задачи может быть достигнуто на основе создания информационно-измерительных систем специализированных по условиям проведения ГИС для конкретных типов месторождений полезных ископаемых и включающих в себя компьютеризованную каротажную станцию с бортовым компьютером, набор скважинных измерительных приборов или комплексных модулей, необходимых для реализации разработанных технологий и методик ГИС за минимальное количество спуско-подъемных операций, средства метрологической аттестации и калибровки скважинных преобразователей первичной информации и пакеты прикладных и технологических программ, реализующие сбор , хранение, обработку и вывод данных ГИС в форме, удобной для дальнейшего использования.

В рамках этой проблемы, едва ли не самой трудоемкой и сложной, является задача создания скважинных программно-управляемых цифровых преобразователей первичной информации, работающих под управлением бортового компьютера. Созданию и разработке таких скважинных преобразователей нового поколения, ориентированных на исследование скважин малого диаметра, в первую очередь угольных, посвящена настоящая диссертационная работа, выполненная на основе обобщения и критического анализа предшествующего опыта работ в области ГИС, теоретических исследований по оптимизации режимов измерений геофизических полей в скважинах, исследований по обоснованию принципов конструирования скважинных комплексных модулей с глубокой унификацией конструктивных элементов и электронных схем, проведения математического и физического моделирования по выбору и оптимизации способов и геометрии измерений для отдельных скважинных преобразователей и оценке их реальной геологической эффективности путем апробации в конкретных физико-геологических условиях месторождений твердых и других полезных ископаемых.

Все исследования выполнялись в соответствии с планами научно-исследовательских работ бывшего Министерства геологии СССР и Комитета РФ по геологии и использованию недр в рамках научно-технических программ на 1981-1985 и 1985-1990 г.г. и др. по

заданию 10, 11-го раздела ОНТП "Разработать и внедрить аппаратурно-методические комплексы и технологии геофизических исследований скважин", по проблеме 02.04.10 единого плана МНТК "ГЕОС" "Разработать компыотизированные аппаратурно-методические комплексы КГК-ГИС", по проблеме 0.5.03 "Разработать высокоэффективные геофизические методы и аппаратуру для поисков и разведки месторождений важнейших полезных ископаемых, включая нефть и газ (геофизические методы разведки месторождений)"

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Повышение эффективности геофизических исследований скважин малого диаметра путем разработки комплекса агрегатированных программно-управляемых приборов и основ технологии их применения при поисках и разведке месторождений твердых полезных ископаемых, в первую очередь углей.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1. Теоретически и экспериментально обосновать принципы построения комплекса агрегатированной скважинной аппаратуры АКИПС-48 (Агрегатированный комплекс измерительных преобразователей скважинный, диаметром 48мм) и ее отдельных цифровых скважинных преобразователей с расширенными методическими и функциональными возможностями, обеспечивающие повышение точности измерения и расчета петрофизичес-ких параметров пластов при исследовании скважин месторождений ископаемых углей.

2. Оптимизировать режимы измерений геофизических полей и обосновать размеры и геометрии зондов для основных типов скважинных преобразователей.

3. Унифицировать основные конструктивные элементы измерительных преобразователей и комплексных модулей цифровой программно-управляемой аппаратуры АКИПС-48.

4. Разработать и исследовать технические и метрологические характеристики скважинных цифровых преобразователей и комплексных модулей для реализации полных комплексов методов ГИС угольных скважин.

5. Разработать основы технологии ГИС с агрегатированным комплексом измерительных преобразователей нового поколения и оценить эффективность применения аппаратуры АКИПС-48 для поисков и разведки угольных месторождений.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Решение поставленных задач потребовало проведения аналитических и экспериментальных исследований. Теоретическая часть работы заключалась в анализе и обобщении предшествующих разработок по принципам построения комплексной скважинной аппаратуры малого диаметра, оптимизации режимов цифровой регистрации геофизических полей для основных скважинных преобразователей, выбору математической модели для обоснования зондовых установок и последующего исследования помехоустойчивости измерений петрофизических параметров горных пород. Экспериментальная часть исследований заключалась в унифицировании конструктивных элементов измерительных преобразователей, а также самих преобразователей, повышении их технических и метрологических характеристик на испытательных стендах, физических образцах горных пород и в скважинах. Результаты по оптимизации режимов измерений геофизических полей использованы для создания технологических программ обеспечивающих работу измерительных преобразователей в составе программно-управляемой каротажной станции типа СКС-2УУ.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы состоит в следующем:

1. Обоснованы принципы построения скважинкой цифровой аппаратуры АКИГ1С-48, отличающейся функциональной, методической, энергетической и конструктивной совместимостью входящих в ее состав комплексных модулей ГИС, базирующейся на глубокой унификации конструктивных элементов и обеспечивающей проведение полного комплекса методов за минимальное число спускоподъемных операций.

2. Предложены простые аналитические формулы для оптимизации дискретности измерения геофизических полей разнотипной физической природы, обеспечивающие восстановление формы диаграмм с заданной точностью, в том числе с учетом влияния статистической погрешности и геометрических параметров пластов.

3. Предложена оригинальная конструкция аппаратуры АКИПС-48, состоящая из 3-х основных комплексных приборов (центрированного жесткого, центрированного гибкого и прижимного длиной от 2,5 до 4.0 м. при максимальной функциональной нагрузке основных конструктивных элементов центрированного и гибкого модулей), реализующих девять основных и дополнительных методов типового комплекса для угольных, рудных и гидрогеологических скважин (ГК, БК, КС, ГГК-П, ГГК-С, АК, КВ, Т и РК-С) за минимальное число спускоподъемных операций.

4. Предложена конструкция трехэлектродного зонда бокового каротажа с секционированным по периметру центральным электродом, позволяющая расширить методические возможности электрического каротажа за счет изучения радиальной и осевой нео-днородностей разрезов, реализовать комплексные исследования методами бокового каротажа (БК), кажущегося сопротивления (КС) с тремя размерами зондов, и одновременно обеспечить конструктивную совместимость электродов КС с излучателем и двумя приемниками зонда акустического каротажа.

5. Методами математического и физического моделирования исследованы методические возможности обоснованных зондов бокового каротажа, гамма - гамма - каротажа с наклонным и прижимным зондами, многоканальной гамма - спектрометрии и волнового акустического каротажа. Доказана адекватность результатов измерений удельного сопротивления с аппаратурой БКР-3, плотности пород с аппаратурой КУРА-3 и преимущества многоканальных измерений для модулей РК-С и ВАК.

6. Впервые в скважинах месторождений твердых полезных ископаемых реализована цифровая регистрация геофизических данных по всем основным методам каротажа, исследована возможность дальнейшего повышения эффективности ГИС как за счет более высокой точности определения искомых петрофизических параметров, так и за счет включения в комплекс исследований новых перспективных геофизических методов.

ДОСТОВЕРНОСТЬ основных научных положений, выводов, технических решений и рекомендаций обоснована результатами математического моделирования, экспериментальными исследованиями на физических образцах горных сред и пометодным сопоставлением результатов скважинных измерений цифровой комплексной аппаратурой АКИПС с аппаратурой аналогового типа широко применяемой в практике ГИС.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

1. Повышение эффективности геофизических исследований скважин принципиально возможно на основе создания многопараметровойскважинн'ой аппаратуры нового поколения с цифровой регистрацией и передачей многомерной информации в форме, доступной для непосредственной ее обработки на бортовой или базовой ЭВМ.

2. Программно-управляемый агрегатированный комплекс измерительных скважин-ных преобразователей диаметром 48 мм (АКИПС-48), построенный по модульному принципу с цифровым преобразованием и передачей по кабелю различной информации, включающий: цифровой преобразователь мощности экспозиционной дозы естественного гамма-излучения; цифровой преобразователь многоканального спектрометрического радиоактивного каротажа для спектрометрических модификаций гамма - метода, наведенной активности и радиационного захвата; цифровой преобразователь комплекса электрических методов каротажа (бокового каротажа сканирующего, кажущегося сопротивления,); цифровой преобразователь 2-х зондового волнового акустического каротажа; цифровой преобразователь плотностного и селективного гамма - гамма - каротажа; цифровой преобразователь термометрии; цифровой преобразователь кавернометрии.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. По результатам исследований обоснован и разработан агрегатированный комплекс программно-управляемых приборов для геофизических исследований углеразведочных скважин, позволяющий повысить точность измерений, информативность, производительность работ, снизить затраты на исследование скважин. Комплекс обеспечивает цифровую регистрацию для семи основных (ГК, ГГК-П, БК, КС, ВАК, кавернометрию, термометрию) и четырёх дополнительных методов каротажа (ГГК-С, спектрометрических - ГК, HAK, НГК) за минимальное число спуско-подъемных операций, что позволяет принципиально изменить технологию первичной обработки и комплексной геологической интерпретации, исключить трудоемкие работы по ручному копированию и оцифровке диаграмм, реализовать автоматизированную систему первичной обработки, организовать архивирование материалов для создания информационной базы данных для конкретных объектов и месторождений.

Идеология построения комплексной аппаратуры АКИПС-48, её глубокая унификация, позволяют включать в ее состав новые перспективные геофизические приборы, существенно сокращая время и материальные затраты на их разработку.

РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Разработка комплексных программно-управляемых приборов сопровождалась созданием соответствующих средств методического, метрологического и алгоритмического обеспечения, что способствовало достаточно эффективным их испытаниям и использованию в различных геологических условиях. При непосредственном участии автора и под его научным руководством аппаратура опробована в ряде производственных организаций страны: на угольных месторождениях в ПГО "ЗапСибгеология", ПГО "Южгеология", АО "Башкируголь", рудных месторождениях в ПГО "Уралгеология", структурно-поисковых скважинах на нефть и газ ПГО "Башкиргеология" и др.

Результаты теоретических, экспериментальных исследований и конструкторских решений с различной степенью полноты использованы для разработки аппаратуры АКИПС второго поколения, ориентированных в большей степени на исследование руд-

ных скважин - АКИПС-36.

Отдельные цифровые модули малого диаметра поставлены по договорам для исследования инженерно-геологических скважин (ОАО НПП "ГЕРС"), а ряд технических решений по электронным схемам цифровых преобразователей - в ВИРГ НПО "Рудгеофи-зика".

По выполненным исследованиям завершен ОКР с разработкой конструкторской документации и методических рекомендаций по применению аппаратуры АКИПС-48. Результаты исследований автора использованы также в других разработках, осуществленных ОАО НПП "ВНИИГИС".

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались на различных конференциях, семинарах и совещаниях, в том числе Всесоюзных совещаниях по гамма-спектрометрии скважин (Черноголовка, 1986; Калуга, 1989г.), научно-практической конференции "Состояние и внедрение геофизических методов при поисках и разведке угольных месторождений" (Воркута, 1990г.), международной конференции "Геофизика и современный мир" (Москва, 1993г.), международной геофизической конференции и выставке "Интергеофизика" (Москва, 1993г.), международной геофизической конференции и выставке (Санкт - Петербург, 1995г.), научно-практической конференции геофизиков Башкортостана "Использование геолого-геофизических методов при поисках, разведке и эксплуатации месторождений полезных ископаемых в республике Башкортостан" (Октябрьский, 1994г.), семинаре - дискуссии "Современная ядерная геофизика при поисках, разведке и разработке нефтегазовых месторождений" (Бугульма, 1997).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 20 печатные работы, включая 4 авторских свидетельств на изобретения. Основные положения, рассмотренные в диссертации, изложены в 5 научно-технических отчетах.

Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность коллегам по работе, совместно с которыми проведена разработка измерительных преобразователей и комплексных модулей, и прежде всего Кучурину Е.С. Сагаловичу О.И, Мамлееву Т.С.,. Кры-сову A.A., Наянзину А.Н., Мифтахову М.Г., Зараменских Н.М., Ахметзяновой JI.M., Шокурову В.Ф., Терегулову А.Г., Шаниной Г.И., Лучиновичу E.H., Байкову А.Д., Шан-гарееву И.М., Борисову В.И., Борисовой J1.K., Епишевой J1.A. и многим другим.

Постоянное содействие в практической реализации идеи работы и в проведении полевых испытаний оказывали сотрудники ряда смежных отделов и лабораторий ВНИИГИС, а также дирекция института, руководители и главные специалисты производственных организаций. Всем им автор выражает глубокую признательность.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Она изложена на 254 страницах машинописного текста, содержит 62 рисунка, 15 таблиц и список литературы из 120 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ. Во введении обоснована актуальность проблемы связанной с созданием комплекса программно-управляемых приборов для каротажа углераз-ведочных скважин, определена тема диссертации, цель, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе дан анализ состояния и определены основные направления развития аппаратурно-методического комплекса ГИС для исследования скважин месторождений ископаемых углей, обобщены требования к точности решения геологических задач методами ГИС. Современные аппаратурно-методические комплексы ГИС широко применяемые при поисках и разведке месторождений твёрдых полезных ископаемых позволяют решать широкий спектр геологических и технических задач. Наугольных месторождениях этому в значительной степени способствовали глубокие теоретические исследования в области петрофизики углей, осуществляемые группой талантливых ученых и специалистов под научным руководством Гречухина В.В., Зайченко В.10., Попова В.В., Гаранина В. А.. В результате выполненных работ к началу исследований автора практически полностью были завершены исследования по оптимизации комплексов ГИС для основных угольных бассейнах страны и оценке эффективности различных методик с применением новых методов каротажа (БК, АК, ГГК-П, ГГК-С). В работе по многочисленным опубликованным и фондовым материалам дан критический анализ состояния петрофизического, методического, аппаратурного, метрологического, программного обеспечения геофизических методов применительно к решению типовых задач углеразведки. По результатам обобщения материалов сделан ряд выводов имеющих важное значение для дальнейшего развития технологии угольного каротажа: современные комплексы ГИС обеспечивают удовлетворительное решение геологических задач при мощности угольных пластов соизмеримых с размерами зондов скважинной аппаратуры ( Ь)20 -г 30 см), при мощности внутрипла-стовых прослоев менее 5 -г 10 см имеют место пропуски, что приводит к ошибкам в оценке качества ископаемых углей; погрешности определения физико-механических свойств пород соответствуют результатам испытаний керна только по однородным пластам мощностью более 1 м, дифференциальная оценка ФМС тонких слоев с требуемой точностью не обеспечивается; реальная абсолютная погрешность определения эффективной пористости превышает + 1%, влажность определяется по косвенным физическим параметрам с использованием частных петрофизических зависимостей, устанавливаемых для отдельных месторождений или даже пластов; удовлетворительное определение качественных показателей углей достигается только в отношении их зольности и отчасти выхода летучих и толщины пластического слоя; отсутствуют методические разработки по оценке газоносности, выбросоопасности углей и удароопасности углевмещающих пород; технический уровень отечественных разработок в области ГИС на твердые полезные ископаемые уступает зарубежным по метрологическим и эксплуатационным характеристикам и комплексу одновременно регистрируемых параметров.

Отмеченные недостатки в значительной степени обусловлены относительно невысокими метрологическими характеристиками измерительной аппаратуры аналогового типа, поставляемой отечественными предприятиями, усугубляющиеся отсутствием единого подхода к идеологии построения скважинной аппаратуры, стандартизации и унификации ее конструктивных элементов, типовых схемных решений. Это неизбежно приводит к удорожанию работ и снижению геологической эффективности геофизических исследований скважин

Анализ и сопоставление отечественных и зарубежных разработок для рудных, угольных и нефтегазовых скважин ( НПО "Рудгеофизика", ВНИИГеоинформсистем, ВНИИ-

ГИК, ELGI, Schlumberger, Dresser Atlas, Century, Gearhart Owen Ind ) однозначно свидетельствует, что дальнейшее повышение эффективности и развитие всех без исключения методов ГИС в угольных скважинах принципиально возможно на основе создания много-параметровой скважинной аппаратуры нового поколения с цифровой регистрацией и передачей многомерной информации в форме доступной для непосредственной ее обработки на бортовой или базовой ЭВМ. В заключении главы сформулированы задачи диссертационной работы.

Во второй главе приведены теоретические и экспериментальные исследования по обоснованию принципов построения цифровых скважинных модулей и преобразователей входящих в состав комплекса программно-управляемых приборов для исследования угле-разведо^нь!Х.скв^<иь), вопросы оптимизации измерений геофизических полей различной физичес^й'е цифровым преобразованием сигналов, выбору и обоснованию зондовых устройств для основных скважинных преобразователей. В основу конструирования агре-гатированного комплекса скважинных измерительных преобразователей положены принципы функциональной, информационной, эксплуатационной, энергетической и конструктивной совместимости (Сагалович О.И., Даниленко В.Н., Мамлеев Т.С. 1984). Функциональная совместимость АКИПС обеспечивается согласованием выполняемых функций отдельными преобразователями или их сочетанием в условиях предусмотренным назначением АКИПС, в частности, его адаптации к решаемым задачам на основе смены или сопряжения отдельных преобразователей в сборки целевого назначения. Информационная совместимость АКИПС предполагает соблюдение единства в форме представления данных на входе и выходе сопрягаемых измерительных преобразователей или комплексных модулей, единство алгоритмов обмена данными, а также согласование входных и выходных сигналов по номенклатуре, форме, информативным параметрам и физическому уровню значений. Эксплуатационная совместимость измерительных преобразователей или модулей обеспечивается согласованностью их предельных характеристик при совместном применении, например, термостойкостью и баропрочностью, что создает условия для оптимального комплексирования АКИПС при заданных внешних воздействующих факторов. Конструкционная совместимость АКИПС достигается применением унифицированных корпусных изделий, конструктивных элементов для скважинных преобразователей или модулей и соответствием нормативно-технической документации по технической эстетике и эргономике. Реализация четырех основных принципов конструирования комплексной аппаратуры позволяет создать открытую информационно-измерительную систему, предполагающая включение измерительных преобразователей в любом их сочетании, а также дальнейшее расширение комплекса ГИС за счет разработки новых видов каротажа. Условием эффективного функционирования такой системы, в общем случае состоящей из разнородных первичных преобразователей, является независимая работа последних под управлением единого бортового вычислительного комплекса, что априори предполагает цифровую регистрацию первичных данных и программно-управляемый режим работы каждого из преобразователей по командам УВК. Исходя из последнего постулируемого положения в работе сформулированы общие технические требования к измерительным преобразователям и комплексным модулям АКИПС.

Выбор структурного построения АКИПС определен нижеследующими объективными факторами: комплексом реализуемых основных и дополнительных методов

ГИС(ГК, БК, КС, ГГК-П, ГГК-С, АК, каверномера, термометра, РКС); конструкцией и геометрией измерений скважинных преобразователей или комплексных модулей; требованиями по точности привязки по глубине результатов измерений различными сборками или комплексными приборами; минимизацией затрат на производство измерений полным комплексом ГИС и для решения частных геологических и технических задач. Исходя из отмеченного предложен стандартизированный набор элементов комплекса АКИПС, удовлетворяющий сформулированным выше принципам и абсолютному большинству технических и методических требований (рис. 1), позволяющие реализовать сборки с любым составом геофизических методов, руководствуясь технологическими, методическими и др. соображениями исполнителя работ. Второй раздел главы посвящен оптимизации шага (Ah) дискретизации измеряемых полей различной физической природы, что чрезвычайно важно для восстановления формы диаграмм с заданной точностью. В качестве целевой функции при выводе формул использовано допустимое расхождение между теоретически заданной формой аномальных полей или входных сигналов с их дискретным аналогом. Автором получены простые аналитические соотношения для расчета шага квантования применительно к задаче наклонометрии по данным сканирующего бокового каротажа, выделение тонких пластов по методам БК и КС, регистрации волновых полей акустического каротажа, диаграмм РК. В последнем случае оптимизация выполнена по минимуму суммы статистической погрешности и погрешностей определения площади аномальной

кривой заданной формы путем решения уравнения типа 95/5 ДЬ = 0. Приведенные в

работе графические зависимости, табличные данные и аналитические формулы позволяют для любых априорно известных условий оценить требуемый шаг дискретизации входных сигналов.

Обоснование и выбор размеров зондов, геометрий измерений и типов преобразователей для основных методов ГИС проведен на основе экспериментальных исследований и результатов математических моделирования с учетом сформулированных выше принципов построения АКИПС как единой информационно-измерительной системы. В частности, для метода ГГК установлена возможность применения в составе АКИПС, наравне с известным прижимным зондом ГГК (Гулин Ю.А., Хаматдинов Р.Т. и др., 1970), зонда наклонного типа. Преимуществом последнего является возможность его совмещения с каверномером. По результатам физического и математического моделирования для предложенного зонда обоснован алгоритм расчета объемной плотности с погрешностью ± 2.0 -г 2.5% в диапазоне ее изменения от 1 до 2.8 г/см3 и исследована его помехоустойчивость в зависимости от диаметра скважины, плотности бурового раствора, угла наклона зонда. Расширение методических возможностей гамма-спектрометрических методов РК (ГК-С, НАК-С, НГК-С) возможно на основе многоканальной и широкодиапазонной регистрации энергетических спектров естественного гамма-излучения, наведенной активности и радиационного захвата и применения для детектирования гамма-квантов объемных детекторов и экранов-конверторов из свинца и бора (Бланков Е.Б., 1983; Кучурин Е.С., 1985). Благодаря этому удается реализовать многопараметровые измерения с выделением в спектрах низкоэнергетической компоненты, корреляционно зависящей от эффективного атомного номера и борного пика, создаваемого при захвате тепловых нейтронов ядрами бора-10. Помимо методических задач, созданные таким образом в низкоэнергети-

0.44

Набор элементов комплексных программно-управляемых скважинных приборов АКИПС-48.

Телеметрический ретранслятор, стабилизатор питания

0.75

модуль ГК

1.0

0.75

0.6

0.3

0.44

1 С

1.0

ш

Спектрометр энергий зонд СНАК, СГК зонд СНГК

зонд ГГКС+Профилемер

зонд ГГКП+Каверномер

Гибкий зонд ЭК и ВАК

] Блоки электроники ВАК Электроды и электроника БК (наклономер)

0.75

0.1

|*| )Г| термометр

0,02

—»-ц«

ЧПЦЛ Герметизированный межмодульный переходник I | Активатор кабельный

Рис. 1.

ческой области фотопики характеристического излучения свинца (75 Кэв) и радиационного захвата бора (478 кэв) позволяют сравнительно просто обеспечить программное слежение за положением энергетического шкалы без использования реперного источника.

Из электрических методов в типовых комплексах ГИС в угольных скважинах повсеместно используются боковой каротаж (БК) и метод кажущегося сопротивления (КС). В связи с отмеченным автором обоснована целесообразность разработки многофункционального зонда электрического каротажа, работающего в сканирующем программно-управляемом режиме, последовательно реализующего измерения по разным методам. С целью повышения потенциальных возможностей и создания резерва для дальнейшего развития технологии электрического каротажа в установке бокового каротажа, выполненной по схеме фокусированного трехэлектродного зонда, предложено использование секционированного центрального электрода. Зонды КС образуют четыре измерительных электрода, расположенные на разных расстояниях от питающего электрода. При техническом усложнении конструкции зонда такое решение принципиально изменяет возможности электрического каротажа, позволяя, в частности, решать задачи по определению углов наклона пластов, оценке анизотропии горных пород в радиальном и осевом направлениях и др. Выбор типа и размера зонда БК осуществлен совместно с Потаповым А. П. на основе математического моделирования по критерию адекватности измерения удельного сопротивления с серийной аппаратурой БКР-3. Решение прямой задачи получено для изотропной среды, пересекаемой скважиной радиуса г . По результатам расчетов показания цифрового БК с секционированным зондом практически совпадают с БКР-3 при идентичных размерах зондов или могут быть приведены к некоторым стандартным условиям простым пересчетом по теоретическим зависимостям.

Выбор размеров и обоснование конструкции зонда волнового акустического каротажа выполнен исходя из необходимости регистрации различных типов волн в условиях разрезов угольных скважин, характеризующихся большим динамическим диапазоном изменения скоростей продольных и поперечных волн, а также относительно высокими поглощающими свойствами (Косолапов А.Ф., 1972; Рафиков В. Г., 1986). Вследствие наличия в разрезах как высоко-, так и низкоскоростных сред в качестве базового рекомендован зонд И1.0П10.25П2. Для эффективной и помехоустойчивой регистрации различных типов волн предусмотрено преобразование акустического сигнала в интервале длительностью 2 млс, при динамическом диапазоне амплитуд до 60 дб и шаге дискретизицазии 0.5 - 2 мксек одновременно от двух и более акустических приемников. С целью уменьшения габаритных размеров АКИПС-48 предложено конструктивное совмещения излучателя и приемников АК с измерительными электродами зонда ЭК. Такое техническое решение, кроме многофункциональности, сравнительно просто обеспечивает подавление корпусной волны и снижение уровня шумов, так как электроды и приемники расположены на гибкой маслонаполненной "косе", являющейся хорошим акустическим изолятором.

В последнем разделе главы обоснованы принципы построения и метрологические характеристики цифровых модулей кавернометрии и термометрии. Для комплекса АКИПС предложен индукционный способ измерения диаметра скважин с дистанционным управлением режимом "открытие-закрытие" посредством электропривода. Для термометра в качестве преобразователя рекомендован широко используемый в аналоговых приборах терморезистор с большой крутизной температурной характеристики.

В третьей главе рассмотрены конструктивные особенности разработанных цифровых программно-управляемых приборов и модулей АКИПС-48 и результаты исследований фактических технико-метрологических характеристик отдельных измерительных преобразователей и модулей по данных стендовых испытаний, физического моделирования и метрологической поверки и аттестации приборов в поверочных установках. Основу АКИПС-48 составляют три базовых комплексных прибора - жесткий центрированный, гибкий центрированный и прижимной, реализующие открытую информационно-измерительную систему и включающий измерительные преобразователи гамма-каротажа, гамма-гамма каротажа плотностного, гамма-гамма каротажа селективного, бокового каротажа сканирующего, волнового акустического каротажа, термометрии, кавернометрии и различных модификаций спектрометрических методов радиоактивного каротажа - СНГК, СНАК, СГК.

Структура и конструкция комплексной аппаратуры АКИПС-48 построена по ма-гистрально-модульной схеме, обеспечивающей возможность комбинирования преобразователей при их агрегатировании в зависимости отрешаемых геологических задач, атакже возможность последующего расширения базового комплекса новыми разработками.

Жесткий центрированный комплексный прибор состоит из автономно выполненных преобразователей П-ГК, ТЛС, блоков электроники БК и термометрии, снабженных унифицированными межмодульными переходниками для их сочленения. Такое разделение с одной стороны позволяет уменьшить линейные размеры комплексного модуля, что важно при его сборке, профилактических осмотрах и ремонтах, с другой - придает определенную свободу для комбинирования архитектуры АКИПС под решаемые геологические задачи. Отличие зондовой установки модуля сканирующего БК состоит в том, что центральный электрод зонда выполнен из шести одинаковых секций с раздельной фокусировкой тока каждой секции. Роль экранных электродов выполняют охранные кожуха модулей, расположенных по обе стороны от токовых электродов. Измерительные электроды зонда находятся на гибкой "косе" акустического модуля.

Измерительный преобразователь гамма-каротажа и блок телеметрии, выполнены в виде автономных модулей, в конструктивном отношении весьма просты и включают в себя соответственно охранные корпуса, одно и двухзвенные шасси для электронных печатных плат, межмодульные переходники и блок детектирования ГК.

Конструкция датчика термометра выполнена в виде межмодульного герметизированного переходника, отличающегося тем, что в средней части его корпуса установлен тонкостенный металлический цилиндр с наклеенным к нему изнутри терморезистором.

Комплексный прижимной прибор в конструкции АКИПС-48 представлен двумя разработками: модулями ГГК-П + КВ и ГГК-С+ГГК-П. Несущим элементом модуля ГГК-П + КВ является центральный каркас на котором располагаются все другие узлы. В верхней унифицированной части модуля установлена герметизирующая пробка и поворотный разъем. Далее сверху вниз следует шасси с электронными схемами, защищенными кожухами и датчик отклонения измерительного рычага. Во внутренней полости последнего установлены два детектора гамма-квантов, высоковольтный блок питания фотоумножителей. Параллельно измерительному рычагу через 120" в поперечном сечении, расположены центрирующие рычаги, которые также как и измерительный рычаг шарнирами

сочленяются с нижними рычагами ромба (фонаря). Управляемый режим "открытия-закрытия" модуля ГГК-П+КВ осуществляется посредством электродвигателя через планетарный редуктор и винтовую пару. В качестве первичного преобразователя измерения диаметра скважины используется индуктивный датчик, состоящий из двух катушек и разомкнутого сердечника в зазоре которого располагается якорь дифференциального датчика линейных перемещений.

В связи с необходимостью проведения ГГК в селективной модификации с применением относительно мягких изотопных источников (60 КЭВ) и повышения точности определения плотности в различных геологических условиях, разработан второй комплексный прижимной прибор ГГК-П + ГГК-С, реализующий одновременно обе модификации гамма-гамма-каротажа. В основу разработки этого варианта положена аппаратура ГГК-ПС-42, разработанная специалистами ВНИИГИС (Кучурин Е. С., Перелыгин В. Т., 1980) в аналоговом исполнении с участием автора.

От первого он отличается наличием в преобразователе ГГК-С выносного зонда, с размещенным в нем источником Ат-241 (60 КЭВ) и протяженного детектора N а] размером 10x40 мм. Изменение длины зонда в пределах от 2 до 6 см. обеспечивается экранировкой соответствующей части детектора свинцово-кадмиевым экраном толщиной 2-Змм. Выносной зонд ГГК-С одновременно выполняет роль прижимного устройства для двух-зондовой установки ГГК-П, размещенной в цилиндрической части комплексного прижимного модуля. Для ГГК-П также используется изотопный источник Сз-137. В обоих вариантах комплексных прижимных приборов использованы одинаковые схемные решения для регистрации 2-х и 3-х потоков рассеянного гамма-излучения.

Гибкий центрированный зонд предназначен для размещения электродов, акустических излучателей и приемников, требующих электрической и акустической изоляции от металлических корпусов скважинного прибора АКИПС и брони кабеля. Он выполнен в виде набора последовательно собранных гибких секций Каждая секция представляет собой герметичную резино-кордовую трубку с концевыми переходниками. Последние соединяясь между собой, образуют контейнеры, которые служат для размещения преобразователей АК (два приемника и один излучатель ). Наружные поверхности контейнеров одновременно выполняют роль электродов (измерительных) электрического каротажа П-КС и П-БК. Объединение в одних конструктивных элементах первичных преобразователей ЭК и АК позволило существенно сократить общие размеры АКИПС.

При сочленении гибкого зонда с модулями П-БК и П-Т образуется трех электродный фокусированный зонд БК, аналогичный зонду аппаратуры БКР-3. Центрирование "косы" по всей её длине достигается тремя центраторами. Элементы жесткого центрированного модуля П-БК и П-Т одновременно выполняют роль нижнего экранного электрода для фокусированного БК. Верхним экранным электродом является корпус электроники модуля АК. Для сохранения неизменной длины экранного электрода подключение других модулей комплекса АКИПС осуществляется "сверху" - между "косой" и модулем телеметрической линии связи (ТЛС). Такая компоновка, кроме того, облегчает эксплуатацию большого набора модулей за счет наличия между ними комплексной гибкой "косы".

Функции грузонесущего узла выполняет стальной трос пропущенный внутри и механически соединенный с верхней и нижней полумуфтами стандартных типоразмеров.

Большое внимание в работе уделено глубокой унификации основных узлов и конструкций скважинных модулей, определяющих в конечном счете себестоимость аппаратуры в целом, технологичность её сборки при серийном производстве, а также надежность функционирования узлов и их ремонтоспособность в процессе промышленной эксплуатации. Исследования по унификации осуществлялись как в направлении использования единых конструктивных элементов, так и электронных схем. Усилия автора были сосредоточены, главным образом, на технической реализации первой части работы. С этой целью проанализирован предшествующий опыт конструирования скважинных комплексных приборов и предложены технические решения для широко используемых в АКИПС межмодульного кабельного переходника, шасси под электронные схемы, системы дистанционного управления открытием-закрытием контактных преобразователей.

Межмодульный кабельный переходник является одним из массовых элементов, позволяя решить несколько технических задач: механическое сочленение модулей без вращения их корпусов и шасси электронных схем; герметизацию модулей от внешней среды и друг от друга; электрическую коммутацию модулей; вертикальную амортизацию электронных схем при вибрациях и ударах. Известные технические решения не обеспечивают хотя бы одно из сформулированных требований. Сложность разработки заключалась в ограниченных габаритах переходников в связи с малым диаметром модулей. Основу предложенной конструкции ММП составляет корпус , с одной стороны которого науплотни-тельном кольце жестко закреплена вилка электрического разъёма, а с другой (на торне подвижной подпружиненной гильзы) розетка. Соединение переходника с модулем сква-жинного прибора происходит в следующей последовательности: разъём скважинного модуля соединяется с разъёмом на гильзе переходника , далее выступ стопорной вилки совмещается с пазом корпуса модуля и накидной гайкой переходник свинчивается с корпусом модуля.

Для размещения электронных плат предложены шасси трех типоразмеров, отличающиеся друг от друга количеством звеньев ( от одного до трех). Каждый типоразмер шасси представляет собой законченный модуль, называемый далее блоком электроники. Шасси состоит из одного, двух или трех звеньев, которые скрепляются между собой с помощью сварки. На обоих концах шасси снабжаются электрическими разъёмами - вилкой и розеткой . Каждое звено выполнено в виде балочной конструкции. Между двумя балками устанавливаются резиновые амортизаторы, на которые крепятся платы Каждое звено, с расположенной на плате электронной схемой, закрывается предохранительными крышками, защищающие радиоэлементы плат. Дистанционное управление механизмом открытия и закрытия контактных зондов модулей, к числу которых относятся преобразователи П-ГГК-С и П-КВ+ГГК-П, предполагает использование в АКИПС исполнительного привода. Для комплекса АКИПС-48 разработан электропривод, управляемый с поверхности посредством электронного блока, позволяющий осуществлять многократное (безграничное) прижатие и закрытие зондов или измерительных рычагов каверномера. Электропривод представляет собой систему, состоящую из электродвигателя постоянного тока типа ДПР-32 (16), сочлененного с планетарным редуктором (Сафиуллин Г.Г, 1971) и винтовой парой.

Унификация электронных схем модулей в рамках решения обшей проблемы прове-

дена Мамлеевым Т.С. В результате выполненных исследований с участием автора разработана конструкторская документация и организован выпуск разовых партий унифицированных схем в виде гибридных микросборок на следующие электронные узлы и блоки: высокочастотный преобразователь напряжений постоянного тока; схему управления источника высоковольтного стабилизированного напряжения; широтно-импульсный модулятор; передатчик телеметрической линии связи; приемник телеметрической линии связи; контроллер число-импульсного канала с возможностью секционного наращивания каналов; контроллер ОЗУ; двухканапьный синхронный детектор; двухканальный программируемый усилитель и некоторые другие. Указанные разработки в максимальной степени использованы при создании измерительных схем всех без исключения скважинных модулей АКИПС-48. Описанные далее в главе функциональные схемы основных измерительных преобразователей и модулей АКИПС являются итогом многолетней работы автора и руководимого им коллектива ( Мамлеев Т.С., Крысов A.A., Наянзин А.Н.) по систематическому совершенствованию схемотехники, и проведению разноплановых испытаний ИП на стендах и физических моделях горных пород. Измерительные преобразователи, входящие в состав комплексной аппаратуры АКИПС, в большинстве своем могут быть отнесены к средствам измерений геофизических параметров. Поэтому для них важнейшей характеристикой является погрешность результата измерений, в значительной степени зависящая от инструментальной погрешности измерения искомой характеристики физического поля. В связи с отмеченным вопросом доводки ИП и оценке их технических и метрологических характеристик в работе уделялось особое внимание. Установленные по результатам испытаний модулей и комплексных приборов основные метрологические характеристики разработанных измерительных преобразователей модулей АКИПС даны в таблице 1. По пределам допускаемых основной и дополнительной погрешностей все модули соответствуют или превышают исходные требования, сформулированные для различных методов ГИС и следовательно удовлетворяют решению геологических задач углеразведки. По комплексу АКИПС-48 проведен ОКР и разработана техническая документация для мелкосерийного выпуска.

В четвертой главе изложены особенности технологии работ с аппаратурой, приведены результаты исследований и дана оценка эффективности применения цифровой аппаратуры АКИПС-48 в скважинах угольных и других месторождений.

Применение для каротажа скважин агрегатированного комплекса измерительных преобразователей АКИПС-48, работающего в программно-управляемом режиме под управлением бортового компьютера типа IBM-PC/AT, принципиально изменяет всю технологию проведения ГИС. Наиболее существенно отличия проявляются в технике проведения геофизических исследований, предполагающей применение одного современного компьютера вместо множества специализированных наземных панелей. Это, упрощая работу на скважине, потребовало создания развитого и достаточно гибкого программного обеспечения для функционирования комплексных приборов в различных режимах работы: калибровки ИП, тестирования цифровых систем регистрации, эталонирования и записи информации в режиме измерений.

Вторая часть технологических программ обеспечивает визуализацию, предварительный фрагментарный просмотр информационных массивов и их регистрацию на гиб-

Таблица 1

Основные метрологические характеристики измерительных преобразователей модулей АКИПС-48

Преобразователи Преобразуемые (передаваемые) параметры (* - конечные параметры с нормируемыми характеристиками) Единица измерения Диапазон преобразования Предел допускаемого значения погрешности

основной дополнит.**

абс отн абс отн.

П-ГК Интенсивность естественного гамма-излучения пород * Мощность экспозиционной дозы излучения точечного источника имп./ед.врем А/кгх 10"12 0...(21й-1) 0Д...11 15% 1%

П-ГТКП Интенсивность рассеянного гамма-излучения пород * Обьемная плотность пород имп./ед.врем г/см3 0...(21о-1) 1...4,5 2% 0,5%

С1-ГГКС Интенсивность рассеянного гамма-излучения пород * Эффективный атомный номер имп./ед.врем ед. 0...(2'°-1) 6...15 0,5 0,05

П-БК Характеристики возбуждаемого электрического поля * Кажущееся удельное сопротивление пород (круговая развертка ) Ом * м ОД.. .20000 0 10% 0,5%

П-РКС Энергия гамма-квантов: - естественного гамма-нзлучення; - наведенного гамма-излучения; - захватного гамма-излучения Спектральная интенсивность потока гамма-квантов КЭВ имп./ед.врем 30 ч-ЮОО 0 0...(216-1) 1% 2% 0,1% 0,5%

П-ВАК Сигнал волновой картины от двух приемников одновременно: - таг дискретизации волновой картины - динамический диапазон преобразования амплитуд волновой картины * Интервальное время пробега продольной волны * Коэффициент затухания продольной волны же Дб мке/м дб/м 2 80 120-600 40 5 3% 0,5 0,5%

П-ДС * Средний диаметр сечения скважины мм 50...250 2 0,5

П-ТТ*** * Температура скважинной жидкости ис 0...80 1 од

** - при изменении температуры на ка;адые 10 с'С

*** - разрешающая способность П-Т-0,005 °С

кий или жесткий диски компьютера. Программы функционируют в режиме диалога, что позволяет оператору последовательно в режиме "Меню" выбрать технологию измерений отдельно для каждого измерительного преобразователя, ввести всю необходимую служебную информацию о скважине и аппаратуре, выбрать тип регистратора и организовать запись данных в отдельный файл с уникальным именем. Для удобства дальнейшей работы с файлами имя отражает режим работы и метод каротажа. Все файлы, записанные на одной скважине, собираются в один поддиректорий, отражающий номер скважины. Такая форма записи в дальнейшем облегчает обработку цифровых данных с использованием пакетов прикладных программ. В состав последних входят программы редактирования входных данных, расчета петрофизических или аналитических параметров по каждому из методов или комплексу ГИС, оценку качества записей по совпадениям тестовых сигналов и воспроизводимости основной и контрольной диаграмм, расчет калибровочных коэффициентов, определение качества измерений по расчетам среднеквадратической относительной погрешности для искомых параметров. Кроме того, пакет прикладных программ включает ряд вспомогательных подпрограмм, реализующих отдельные вычислительные операции внутри методов, например, в спектрометрии расчет энергетических масштабов, энергетического разрешения, в ГГК-П или АК - приведение данных к единой точке записи и др.

Технологическое и прикладное программное обеспечение разработано специалистами отдела (Ахметзянова JI.M., Шанина Г.И., Лысенкова 3.А., Вячина В.Ф., Мифтахова Г.Р. ) под руководством автора, участвующем в постановке задач, реализации общей их структуры, отражающей состав и последовательность операций при работе с цифровыми приборами, а также алгоритмитическом обеспечении по отдельным методам ГИС (ГК, ГГК-П, ГГК-С и др.). Данное ПО работает в составе управляющего вычислительного комплекса каротажной станции СКС-2УУ, разработанной коллективом (Мифтахов М.Г., Мамлеев Т.С., Лучинович Е. И., Блинков В. И., Чугунов A.B., Романов В.М.) под руководством автором.

Второй особенностью технологии работ с АКИПС-48 является многопараметрическая запись по всем основным методам ГИС (БК, ВАК, РК-С), что предполагает гибкий выборочный контроль параметров при измерениях и автоматический режим работы цифровых приборов под управлением бортового компьютера. Это в целом повышает достоверность геофизических измерений и, как уже неоднократно отмечалось, существенно расширяет методические возможности методов. В частности, теряют свою остроту вопросы непременной линеаризации градуировочных зависимостей, так как при машинной обработке это не имеет большого значения. Важно лишь, чтобы обеспечивалась стабильность и, соответственно, воспроизводимость зависимостей. Столь же не принципиальными являются и вопросы сложности математического и алгоритмического обеспечения методов и комплексов ГИС, представленных в виде завершенных программных средств.

На новом качественном уровне решены вопросы предварительной обработки ГИС и передачи заключений по скважине заказчику. Последний непосредственно после каротажа получает копию диаграмм либо по интересующему интервалу исследований, либо по всей скважине с вынесенными глубинами залегания разведываемых объектов и количественной оценкой петрофизических параметров, а в наиболее простых случаях - качественные показатели пластов полезных ископаемых. В последующих разделах главы, проанали-

зированы основные технологические этапы проведения Г'ИС с аппаратурой АКИПС-48 и результаты ее применения в условиях скважин различных месторождений твердых полезных ископаемых.

Для обеспечения достоверности и единства измерений с различными приборами и модулями АКИПС разработана система ее метрологической аттестации и калибровки, осуществляемые с использованием типовых поверочных установок, аттестованных стандартных образцов и полевых калибраторов.

Методические возможности и эффективность применения аппаратуры АКИПС исследованы по результатам ее полупромышленной апробации в скважинах угольных месторождений Кузбасса, медноскарновом месторождении Южного Урала и поисково-структурных нефтегазовых скважин Башкортостана. Благодаря этому представилась возможность достаточно всесторонне и объективно оценить ее геологическую эффективность при решении типовых задач и показать перспективы ее применения для нетрадиционных геофизических исследований. На рис. 2 приведен пример применения комплекса АКИПС в одной из угольных скважин Кузбасса. Результаты комплексной количест пенной интерпретации материалов, выполненные с участием отдела угольной геофизики ВНИИ-ГИС (Потапов А.Л., Косолапов А.Ф., Поляков А.П. и др.) показали, что в условиях угольных месторождений разработанный аппаратурно-методический комплекс АКИПС может решать нижеследующие задачи:

1. По комплексу БК + ГК + ГГК-П - выделение угольных пластов с определением их мощности: тонкие пласты (Ь < 1,2 м) с погрешностью + 5 см, пласты средней и большой мощности (Ь > 1,2 м) с погрешностью + 10 см .

2. По комплексу ГК + БК + ГГК-П - изучение структуры угольных пластов с надежностью 95%.

3. По комплексам ГК +ГГК-П + БКи ГК + П'К-Л +ГГК-С - определение зольности углей в естественном залегании с относительной среднеквадратичной пофешпосп.ю + 10%.

4. По комплексу основных и дополнительных методов АКИПС - литологичсскос расчленение геологических разрезов с надежностью 95%.

5. По комплексу ГГК-П + ВАК + БК - определение физико-механических свойств горных пород с относительной среднеквадратичной погрешностью + 15%.

6. По комплексу ГГК-П + ВАК + БК + ГК - прогноз обрушаемости кровли пластов с надежностью 90 -г 95%.

Для изучения потенциальных возможностей АКИПС и перспектив его применения в отрасли опытно-методические исследования дополнительно проведены в рудных, а также структурно-поисковых скважинах, бурящихся для поисков нефтегазовых месторождений. Эти исследования позволили полнее оценить информативность и эффективность разработанной цифровой аппаратуры малого диаметра в разнообразных геологических условиях.

В комплексе методов ГИС на уголь спектрометрические модификации методов ГК-С, НАК-С и СНГК являются новыми видами каротажа. Поэтому возможности модуля П-

Сопоставление данных АКИПС-48 с кривыми, записанными стандартной аппаратурой по скв. №13330 Кузбасса.

I

(О

о

Ри с. 2

РКС исследованы отдельно, поставив в качестве главной задачи показать принципиальную возможность определения элементного состава по спектрам естественного, наведенного и захватного гамма-излучения. Результаты измерений по методам ГК-С, НАК-С и НГК-С очень хорошо согласуются с известными данными о характере спектров естественных радиоактивности, наведенной активности и радиационного захвата. По качеству измерений приведенные в работе цифровые спектры, превосходят аналогичные спектры, получаемые с серийной спектрометрической аппаратурой. Последнее обусловлено, главным образом, повышенным энергетическим разрешением спектрометра, составляющем для гамма-линии 0,51 МэВ порядка 8 - 9%.

Таким образом, с применением цифрового скважинного спектрометра возможно решение новых задач в комплексе с основными геофизическими методами. При этом в отличии от серийных каротажных спектрометров типа СГСЛ - применение цифровых спектрометров позволяет существенно расширить область применения спектрометрии в скважинах и создает условия для комплексирования нескольких спектрометрических методов с обработкой данных на бортовых или стационарных ЭВМ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

1. На основе анализа современного состояния алпаратурно-методического обеспечения отечественного угольного каротажа, уровня решения геологических и технических задач, достижений в смежных областях и зарубежного геофизического приборостроения выявлены ограничения и перспективы дальнейшего развития геолого-геофизических технологий при поиске и разведке угольных месторождений.

2. Дальнейшее развитие ГИС в условиях месторождений твердых полезных ископаемых, в т. ч. угольных, принципиально возможно на основе создания цифровых информационно-измерительных систем, специализированных для решения типовых задам с точностью не уступающей традиционным технологиям и предполагающих их динамичное совершенствование за счет включения в состав новых методов ГИС: сканирующих измерительных зондов, многопараметровой приборов, а также комплексной автоматизированной обработки многомерной информации.

3. Аналитическим путем получены расчетные формулы для оптимизации шага дискретизации измеряемых полей и сигналов различной физической природы, обеспечивающие восстановление формы аналоговых диаграмм с заданной точностью.

4. На основе математического и физического моделирования обоснованы и уточнены размеры зондов и геометрии измерений по отдельным методам ГИС.

5. Исследованы основные принципы создания специализированной цифровой программно-управляемой аппаратуры предполагающие разработку методных и комплексных измерительных преобразователей, модулей и приборов объединенных функциональной, методической, энергетической и конструктивной совместимостью. На основе этих принципов разработан единый конструктив аппаратуры угольного каротажа АКИПС-48. состоящий из трех основных комплексных приборов: жесткого центрированного, гибкого центрированного и прижимного комплексного, выполненного в 2-х вариантах.

6. Проведено опытно-методическое опробование разработанной программно-уп-

равляемой цифровой аппаратуры АКИПС-48 в ряде производственных организаций России. Сравнительные испытания с серийной аналоговой аппаратурой в угольных и рудных скважинах свидетельствуют, что по точности определения петрофизических параметров в большинстве случаев цифровая аппаратура превосходит аналоговую.

8. Завершен ОКР по аппаратуре АКИПС-48 с разработкой конструкторской документации и методических рекомендаций, создающие условия для ее широкого внедрения в практику работ угольного каротажа.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Даниленко В.Н., Мамлеев Т.С., Крысов A.A., Борисов В.И. Агрегатный комплекс цифровых скважинных измерительных преобразователей (АКИПС) // Научно-практическая конференция геофизиков Башкортостана: Использование геолого-геофизических методов при поисках, разведке и эксплуатации месторождений полезных ископаемых в республике Башкортостан. - Октябрьский, 1994. Тез. доклада. - с. 84-86.

2. Даниленко В.Н.,ХаниповЗ.З., КалибердаВ.Е. Полевые калибровочные устройства для аппаратуры нейтронного каротажа. II научно-техническая конференция молодых специалистов Тюменского геофизического треста. "Труд и поиск молодых в открытии и разведке новых нефтяных и газовых залежей Западной Сибири в XI пятилетке в свете решений XXVI съезда КПСС". Тез. докладов - Тюмень. 1982. - с. 108-109.

3. Даниленко В.Н., Скобочкин Ю.А. и др. Компыотизированная технология исследования скважин месторождений твердых полезных ископаемых. Международная геофизическая конференция и выставка "Санкт-Петербург 95" Тез. докладов , 1995, том 11 с. 14-15.

4. Даниленко В.Н., Мифтахов М.Г., Мамлеев Т.С. и др. Программно-управляемая каротажная станция и комплекс цифровых скважинных приборов для решения задач угольной и рудной геофизики. -. // Научно-практическая конференция "Состояние и внедрение геофизических методов при поисках и разведке угольных месторождений союза . Тез. докладов. Воркута, -1990. С. 68-70

5. Даниленко В.Н., Мамлеев Т.С., Зараменских Н.М. и др. Цифровая аппаратура ядерно-гефизического каротажа. Научно-технический вестник АИС "Каротажник" - № 24, Тверь, 1996 , с. 106-108

6. Даниленко В.Н., Крысов A.A., Борисова Л.К. и др. Цифровая многоканальная аппаратура спектрометрического нейтронного гамма-каротажа. Научно-технический вестник АИС "Каротажник" - № 29, Тверь, 1996, с. 80-85

7. Даниленко В.Н., Жариков М.Ю. Оценка геологической информативности геофизических методов для угольных скважин. // Научно-практическая конференция "Построение физико-геологической модели и системный подход при использовании результатов геофизических исследований". Тез. докладов, Пермь, Горный институт УРО РАН, 1992, с.

8. Даниленко В.Н., Мамлеев Т.С., Зараменских Н.М., Крысов A.A., Борисов В.И., Лысенков А.И. Цифровая аппаратура ядерно-геофизического каротажа / // Междунар. науч. конф. "Геофизика и современный мир". //Сб. реф. докладов. - М.: -1993. с. 374-37 .

9. Григорян P.C., Поляков А.П., Даниленко В.Н. Состояние и перспективы цифровой регистрации и автоматизированной системы обработки материалов ГИС в углераз-ведке / Оперативная интерпретация материалов ГИС: состояние, проблемы, пути повышения эффективности. Тез. докл. - Тверь, 1991.-е. 139-142.

10. Калиев А.Ф., Лысенков А.И., Даниленко В.Н., Зараменских Н.М. Аппаратурное и методическое обеспечение измерения объемной плотности в угольных, рудных и структурных скважинах. Международная геофизическая конференция и выставка "Санкт-Петербург 95" Тез. докладов 1995 - том 11, с.

11. Косолапое А.Ф., Поляков А.П., Даниленко В.Н. и др. Аппаратурно- методический комплекс для инженерно-геологических исследований. Международная гефизичес-кая конференция и выставка "Санкт-Петербург 95" Тез. докладов, 1995 г.- том 11, с.

12. Кучурин Е.С., Мамлеев Т.С., Даниленко В.Н. Оценка эффективности применения цифрового спектрометра при решении геологических задач методами СНГК, СНАК, СГГК. / - Деп. ВИНИТИ 17.05.88, 3874-В88., с.

13. Кучурин Е.С., Мамлеев Т.С., Даниленко В.Н., Бакаев Э.В., Перелыгин В.Т. Оценка эффективности применения цифрового спектрометра при решении геологических задач методами СНГК, СНАК, СГК. Деп. ВИНИТИ 20.05.88 - N 3874-В88. с.53

14. Кучурин Е.С., Даниленко В.Н., Перелыгин В. Т. Сравнительная оценка помехоустойчивости двухзондовых установок плотностного гамма-гамма каротажа (ГГК-П), Деп. ВИНИТИ 12.10.89 N 6228-В89. с. 33

15. Мамлеев Т.С., Кучурин Е.С., Сагалович О.И., Даниленко В.Н., Крысов A.A. Цифровой скважинный гамма - спектрометр. /Сб. Гамма - спектрометрия скважин при поисках и разведке нефти и тверд, полезн. ископаемых. - М. ВНИИГеоИнформсистем-1987.-е. 64-68.

16. Мамлеев Т.С., Даниленко В.Н., Крысов A.A. Цифровой скважинный гамма-спектрометр. - "Пути повышеия эффективности геофизических исследований поисковых и разведочных скважин Главтюменьгеологии" Тез. докладов областной научно-практической конференции, Тюмень, 1986. - С. 20-2 L

17. A.C. СССР № 130151, Способ скважинной гамма-спектрометрии и устройство для его осуществления, Кучурин Е.С., Мамлеев Т.С., Корсаков В.Ф., Даниленко В.Н. и др. Запрет публикации.

18. A.C. СССР № 1514117, Способ гамма-гамма каротажа скважин. Кучурин Е.С., Молчанов A.A., Лысенков А.И., Мамлеев Т.С., Перелыгин В.Т. и Даниленко В.Н. ДСП.

19. А. С. СССР № 1373201, Зонд радиоактивного каротажа Сагалович О.И., Молчанов A.A., Шокуров В.Ф., Мамлеев Т.С., Даниленко В.Н. Запрет публикации.

20. А. С. СССР№ 1385822 Способ радиоактивного каротажа/Кучурин.С., Сагалович О.И., Мамлеев Т.С., Даниленко В.Н. Запрет публикации.

Соискатель

В. Н. Даниленко