Инструкция по применению каротажных методов при инженерных изысканиях для строительства

Скорость фильтрации определяется по формуле

где r ¾ радиус скважины;

С₀ ¾ естественная минерализация подземных вод;

С₁ и С₂ ¾ концентрация раствора в скважине, соответствующая моментам времени t₁ и t₂.

8.11. Для определения мест притока (поглощения) измерения сводятся к проведению ряда замеров удельного сопротивления жидкости, заполняющей ствол скважины, при искусственном нарушении режима (оттартывание, продавливание).

В необсаженных скважинах при малом дебите определять места притока можно только методом оттартывания. При значительном дебите места притока можно определять и методом оттартывания и методом продавливания. При наличии нескольких притоков (поглощений) с помощью метода продавливания практически определяется лишь высокодебитный приток.

8.12. Точность определения мест притока недостаточно высока из-за перемешивания воды различной минерализации в результате конвекционных потоков.

8.13. Погрешность определения естественной минерализации резистивиметрией, если неизвестен относительный состав (класс и группа) изучаемой воды, достигает для вод хлоридного класса группы натрия 10 %, для вод карбонатного класса группы кальция — 8,1 % и для вод сульфатного класса группы кальция — 20 %. Если известен относительный состав воды, погрешность составит только 4 ¾ 8 %.

8.14. Резистивиметрию следует проводить в масштабе 1:200. Первоначальная резистивиметрическая кривая регистрируется в произвольном масштабе для уточнения фактического забоя скважины и определения естественной минерализации подземных вод.

8.15. При проведении инженерно-геологических изысканий в случае отсутствия интенсивных переливов между водоносными горизонтами рекомендуется применять способы измерения при наливах. Сущность указанного способа заключается в прослеживании с помощью резистивиметра скорости перемещения вниз по стволу скважины границы двух жидкостей различного удельного сопротивления при стабильном наливе. Последний достигается путем применения регулировочного бака постоянного уровня.

8.16. Резистивиметрию при наливах ведут в следующей технологической последовательности:

измеряют глубину уровня электроуровнемером;

в масштабе 1:200 регистрируют резистивимограмму, по которой определяют глубину скважины и минерализацию подземных вод;

скважину равномерно засолоняют хлористым натрием до концентрации раствора не более 2 ¾ 4 г/л. При естественной минерализации воды более 2 г/л засолонение не производят;

вновь измеряют глубину уровня подземных вод;

регистрируют одну-две резистивимограммы, характеризующие качество засолонения и наличие переливов между отдельными водоносными горизонтами;

проводят стабильный налив пресной воды в скважину с таким дебитом, чтобы начальная скорость движения воды в скважине не превышала 0,5 ¾ 1 м/мин;

одновременно с началом налива периодически записывают резистивимограммы, которые фиксируют движущуюся вниз границу жидкостей различного сопротивления;

проводят кавернометрию в случае необсаженных скважин.

8.17. В случае исследования самоизливающихся скважин или скважин, в которых наблюдаются очень высокие напоры водоносных горизонтов и интенсивные переливы между ними, рекомендуется проводить резистивиметрию при откачках (оттартываниях).

9. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ПРОВЕДЕНИЯ КАВЕРНОМЕТРИИ И ИНКЛИНОМЕТРИИ СКВАЖИНЫ

Кавернометрия (КМ)

9.1. Измерение каверномером проводят с целью:

контроля состояния ствола скважины при бурении;

получения исходных данных о среднем диаметре скважины при обработке материалов БКЗ, радиоактивного каротажа (ННК, НГК, ГГК), расходометрии и резистивиметрии;

уточнения геологического разреза скважины.

9.2. Увеличение диаметра скважины наблюдается:

в глинистых породах, размокающих от набухания глинистых частичек и обрушивающихся в результате этого;

в некоторых рыхлых песках, размывающихся в процессе бурения;

в кавернозных и трещиноватых известняках и доломитах, а также при пересечении скважины карстовых полостей.

Уменьшение диаметра скважины наблюдается против проницаемых песчаных и карбонатных пород.

9.3. Диаметр скважин рекомендуется измерять каверномерами типа СКС-4, КФМ, КВ-2, КМ-1, КМ-2, КЭМС-1.

9.4. При регистрации данных каверномером с омическим датчиком, рассчитанным на работу с трехжильным кабелем, для получения заданного масштаба регистрации (п в см) необходимо, чтобы при подключении измерительного канала к контрольному шунту R₀ отклонение пишущего устройства (в см) составляло

где С — постоянная каверномера.

9.5. Для уменьшения погрешности измерений из-за непостоянства силы тока питания рекомендуется стабилизировать силу тока включением в цепь питания большого балластного сопротивления.

9.6. Перед записью каверномером регистрируются:

положение нулевой линии или отклонение пишущего устройства при сжатых рычагах прибора;

отклонение пишущего устройства при нахождении прибора в градуировочном кольце или при полностью раскрытых рычагах каверномера.

После записи показаний (на диаграмме или точечной регистрации) фиксируются данные в обсадной колонне на интервале не менее 10 м с отбивкой башмака колонны. Точность измерения диаметра скважины оценивается по записи в колонне. Погрешность измерения не должна превышать ± 1,5 см. Если она превышает допустимую, следует повторить градуировку каверномера.

9.7. Градуировка каверномера сводится к получению кривой зависимости показаний регистратора от диаметра раскрытия рычагов каверномера. Для этого рычагом каверномера при помощи какого-либо устройства (мерных колец, крестовины с отверстиями для рычагов) задают определенное отклонение и производят отсчет, показаний па пишущем устройстве. По результатам проведенных при градуировке измерений строят кривую зависимости ; пересечение ее с ординатой дает нулевой диаметр d₀, угловой коэффициент — постоянную С. Градуировку каверномера, рассчитанного на работу с трехжильным кабелем, рекомендуется проводить не реже одного раза в месяц.

9.8. Измерения каверномером производят при подъеме снаряда. Максимально допустимая скорость регистрации не более 500 м/ч.

9.9. Рекомендуемый масштаб регистрации 1:5. При детальных исследованиях в зависимости от геологических условий допускается регистрация кавернограмм в масштабе 1:2 и 1:1.

Инклинометрия (ИМ)

9.10. Инклинометрия скважины проводится в целях:

контроля за сохранением заданного ее направления, определения угла и направления (азимута) отклонения оси скважины от вертикали;

получения исходных данных для геологических построений и определения положения забоя.

9.11. Измерение искривления скважин рекомендуется проводить инклинометрами типа ИШ-2, ИШ-4, ИК-2, фотоинклинометром типа ИФ-2, КИТ, МИ-30 и другими приборами аналогичного типа. Длина инклинометра с грузом-направлением должна быть не менее 2 м в скважинах диаметром более 200 мм и не менее 1,5 м в скважинах диаметром менее 200 мм.

Угол между главными осями инклинометра и груза-направления (удлинителя) не должен превышать половину допустимой погрешности в угле отклонения от вертикали.

9.12. Инклинометрию проводят после полной остановки кабеля в точках через 5 или 10 м. При контрольных измерениях перекрывают не менее трех ранее замеренных точек.

9.13. Погрешность в измерении угла и азимута отклонения не должна превышать следующих величин:

Угол отклонения, град.

Допустимые погрешности

угла отклонения

азимута

2

30¢

¾

2 ¾ 5

30¢

10°

5 ¾ 10

30¢

5°

10 ¾ 50

1°

5°

50

2°

5°

9.14. Контролировать показания инклинометра рекомендуется не реже одного раза в месяц.

При контрольных измерениях снимаются показания в четырех отличающихся на 90° азимутах при различных углах отклонения от вертикали. Наряду с этим, должны быть сделаны измерения при характерных для данного типа прибора значениях угла и азимута отклонения, при которых наиболее полно выявляются погрешности результатов.

9.15. При обнаружении значительного расхождения между показаниями инклинометра и фактическими значениями азимута и угла отклонения проводят градуировку прибора по результатам контрольных замеров или регулируют приборы и их измерительную схему так, чтобы отсчет по шкале давал точный результат.

9.16. Результаты измерений записывают в журнал в виде таблицы. Заголовок таблицы содержит следующие сведения:

наименование организации, проводящей работы, район, номер скважины;

данные о конструкции скважины (глубина забоя, башмака, диаметра колонны и скважины);

данные о наземном и скважинном оборудовании (тип, и номер скважинного прибора и регистратора);

цена первой метки в м;

расчет поправок к показаниям счетчика;

дата последней тарировки;

дата измерений и подписи оператора и проверяющего.

10. ДОКУМЕНТАЦИЯ И ПРИЕМКА ПОЛЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

10.1. Первичными полевыми документами каротажных работ являются:

при работе с каротажными станциями — градуировочные (эталонировочные) диаграммные записи, рабочие каротажные диаграммы;

при работе с полевой переносной аппаратурой — журналы полевых наблюдений, градуировочные графики.

10.2. Подлинники каротажных диаграмм должны иметь стандартный штамп, который содержит следующие сведения:

наименование изыскательской (проектно-изыскательской) организации, номер геофизической партии (отряда);

название участка работ и номер скважины;

вид каротажного исследования;

данные о скважине — глубина забоя, м; диаметр, мм; диаметр колонны, мм; глубина башмака, м;

данные о наземном и скважинном оборудовании: тип и номер каротажной станции, переносного прибора, зонда, тип кабеля;

цена первой метки, м;

скорость и масштаб регистрации кривых и масштаб глубин;

дата измерений и подпись оператора.

Для кривой потенциала ПС (ГПС), ВП масштаб изображают отрезком длиной 2 см, против которого указывается число соответствующих этому отрезку милливольт и направление возрастания (+) и убывания (-) потенциала (градиента). Глубины отмечаются вблизи зафиксированных на ленте меток и соответствуют целому числу десятков метров.

10.3. Нулевую линию каротажной кривой (диаграммы) следует наносить:

для электрокаротажа — по отметкам нуля, записям в колонне;

для радиоактивного каротажа — по записям нулевого положения регистратора.

10.4. На диаграммах радиоактивного каротажа, термометрии, кавернометрии со смешением кривых при помощи компенсатора фона (компенсатора поляризации) следует отмечать величину смещения и для каждого участка переноса кривой указывать ее масштаб. Величина переноса кривой (ПС и температурной) должна быть четко обозначена на подлиннике.

10.5. Все надписи и кривые не должны иметь подчисток и не оговоренных исправлений. Нечеткие кривые, а также кривые, записанные карандашом, обводят тушью.

10.6. При работе с полевой переносной аппаратурой следует вести полевой журнал для записи наблюдений в виде цифровых отсчетов. В полевом журнале указывают те же сведения, что и в штампе каротажной диаграммы (п. 10.2), за исключением скорости и масштаба регистрации. При проведении точечной регистрации необходимо в поле на миллиметровке строить график изменения показаний в тех же масштабах, что и при автоматической записи.

10.7. Качество полевых измерений проверяют:

по наличию соответствующих градуировочных записей или эталонировочных графиков;

по сходимости повторных (контрольных) измерений, выполненных в наиболее дифференцированной части разреза, с основным замером;

путем сопоставления диаграмм (отсчетов) различных каротажных методов в интервале залегания слоев с известными каротажными значениями.

Наилучшим способом контроля кривых КС является сопоставление значений кажущихся удельных сопротивлений, полученных различными зондами против отдельных слоев. Такое сопоставление рекомендуется делать путем построения кривой зависимости КС от длины зонда. Отклонение отдельных точек от кривой и расчетного значения указывает на ошибочность измерений. Для кривых радиоактивного каротажа величина статических флуктуаций определяется по записям при неподвижном зонде. Погрешность измерений при радиоактивном каротаже определяется по измерениям в эталонной скважине, имеющей практически однородное, геологическое строение и хорошо изученной с инженерно-геологической точки зрения.

10.8. При одинаковых условиях измерений абсолютная погрешность принимается равной половине величины расхождения между основным и повторным замерами. Относительная погрешность определяется как отношение абсолютной погрешности к среднему значению измеряемого параметра по двум замерам.

10.9. Скорость регистрации кривых при автоматической (полуавтоматической) записи определяется сложностью разреза, детальностью исследований и техническими возможностями регистрирующей аппаратуры. Скорость регистрации для конкретных условий не должна превышать максимально допустимую, устанавливаемую посредством опытных измерений в ряде скважин района (на менее трех скважин). За максимально допустимую принимается такая скорость, когда расхождения в амплитудах аномалий на кривых, зарегистрированных с этой и в два раза меньшей скоростью против слоев с минимальной мощностью, подлежащих изучению, не превышают допустимых для каждого метода погрешностей измерения.

10.10. При точечной регистрации рекомендуется три интервала записи: через 1, 0,5 и 0,2 м.

При рекогносцировочных работах следует проводить измерения с интервалом 1 м, при детальных — 0,2м. Оптимальный интервал измерения — 0,5м.

Точечная регистрация с шагом детальнее 0,2 м не рекомендуется. При необходимости проведения работ с более детальным шагом следует переходить на непрерывную регистрацию. При проведении специальных видов каротажных исследований (термометрия, инклинометрия и т.д. допускается увеличивать интервал точечной регистрации до 5 ¾ 10 м. Контрольные измерения для всех видов каротажа рекомендуется проводить при подъеме зонда через каждые пять точек.

10.11. Качество материалов оценивается следующими градациями: хорошее, удовлетворительное, брак.