Геофизические методы разведки и исследования скважин

     КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

     по  дисциплине Геофизические методы

     разведки  и исследования скважин

     студента  группы 5ГО заочного отделения

     Дроздова  Евгения Григорьевича

     шифр  Д-98 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Задание 1: Методика проведения гравиметрических работ.

      Разведочные гравиметрические съемки подразделяются на площадные и профильные (маршрутные). Площадной называется съемка, при которой точки наблюдений более или менее равномерно размещены на изучаемой территории. Площадная съемка позволяет получить более полную картину распределения аномалии силы тяжести и является основной в гравиразведке. По данным площадной съемки строят карту аномалий силы тяжести на всю исследованную площадь.

      Профильная  съемка состоит в выполнении наблюдений по отдельным изолированным друг от друга профилям (маршрутам). Этот вид исследований позволяет получить только общие представления об изменении аномального гравитационного поля вдоль разведочного профиля (маршрута). В результате профильной съемки строят графики аномалий силы тяжести.

      Выполнение гравиметрических съемок. Все гравиметрические съемки на территории СССР привязывают к общегосударственной сети основных гравиметрических пунктов «А» и первого классов. Значения силы тяжести на этих пунктах непосредственно привязаны к основным маятниковым пунктам: Пулково — Москва — Казань — Полтава, которые, в свою очередь, непосредственно связаны с международным маятниковым пунктом в Потсдаме. При необходимости сеть основных гравиметрических пунктов сгущают за счет создания опорных пунктов второго класса. Примерная густота опорных пунктов второго класса составляет 1 пункт на 3000—10 000 км² (расстояние между точками 50—100 км). Точность определения силы тяжести на них должна быть не менее ±0,2 мГал.

      Непосредственно на площади работ наблюдения выполняют на опорных и рядовых пунктах. Сеть опорных пунктов создают в начале полевых работ. Она предназначена для получения пунктов, на которых с большой точностью определены полные значения силы тяжести. К опорным пунктам привязывают наблюдения на рядовых пунктах. Полевую опорную сеть привязывают к опорным пунктам первого и второго классов (находящимся на площади работ или вблизи ее) с известными полными значениями силы тяжести. Точность определения силы тяжести на опорных пунктах должна быть не менее чем в 1,5— 2 раза выше точности ее определения на рядовых пунктах. Повышенная  точность  измерений  обеспечивается  применением высокоточных гравиметров или, что наиболее часто, проведением многократных наблюдений.

      После создания опорной сети выполняют  наблюдения на рядовых пунктах. Совокупность наблюдений на нескольких рядовых пунктах составляет рядовой рейс. Наблюдения в рядовом рейсе всегда должны начинаться и заканчиваться на опорных пунктах (на одном и том же или разных).

      Топографо-геодезические  работы. При выполнении полевых работ необходимо определить географические координаты и превышения относительно уровня моря каждой точки наблюдений. Эти определения и составляют содержание топографо-геодезических работ. Точность этих работ должна быть согласована с точностью определения аномалий силы тяжести. Так, при погрешности в определении координат точки наблюдений по широте 100 м и по высоте I м погрешность в нормальном значении силы тяжести составит 0,08 мГал, в поправке Буге — 0,3 мГал. Поэтому при высокоточных гравиметрических съемках допуски на определение координат и высот пунктов наблюдений могут составлять соответственно единицы метров и единицы сантиметров.

      Особенности гравиметрических наблюдений на море. Методика морских гравиметрических съемок принципиально не отличается от наземных съемок. Прибрежные мелководные участки моря (до 2—3 м) исследуют обычными гравиметрами со специальных штативов (треног). Шельф (глубины 200—300 м) изучают с помощью донных гравиметров, опускаемых на дно с борта судна, которое во время измерений стоит на якоре или дрейфует. Их также можно устанавливать с помощью зависшего в воздухе вертолета. При работах в открытом море широко применяют комплексные геофизические исследования, проводимые с борта движущегося судна и включающие гравиметрическую и магнитную съемки, сейсморазведку методом отраженных волн и др.

     При измерениях силы тяжести в условиях непрерывного движения судна необходимо достаточно точно определять его направление движения и скорость — эти данные используют для расчета специальной поправки за эффект Этвеша. Для определения глубины моря используют эхолоты. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Задание 2: Магнитные свойства горных пород.

     Основными характеристиками магнитных свойств  горной породы являются общая намагниченность, магнитная восприимчивость, естественная остаточная намагниченность. Следует отметить, что при определении намагниченности тела приходится учитывать его форму.

     При намагничивании горных пород в слабом магнитном поле во время их остывания в период образования и в последующее время при перепаде температур возникает устойчивая остаточная _{намагниченность.}

     Намагниченность,   исчезающая   с   прекращением  действия   на вещество внешнего поля, называется индуцированной. Отношение остаточной намагниченности к индуцированной определяет параметр (фактор), который используется для возрастной корреляции геологических  разрезов.

     Все вещества, в том числе и породообразующие минералы, по магнитным свойствам делятся на диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные .

     Графики зависимости интенсивности намагничивания от напряженности внешнего намагничивающего поля называются кривыми намагничивания. Диамагнитные вещества (диамагнетики) имеют отрицательную намагниченность, поскольку наведенные магнитным полем магнитные моменты направлены в противоположные стороны и ослабляют его.. К природным диамагнетикам относятся некоторые металлы — золото, висмут, цинк, медь; минералы — фосфор, сера, галит, гипс, галенит и др.

     У парамагнитных веществ под воздействием внешнего поля происходит согласованная ориентировка спиновых и орбитальных моментов, что приводит к их намагничиванию по полю. Диамагнетики и парамагнетики намагничиваются пропорционально напряженности внешнего магнитного поля. Парамагнитными минералами являются платина, гранаты, турмалин, мусковит, большинство окислов и сульфидов. При снятии внешнего поля намагниченность   диамагнетиков   и   парамагнетиков   исчезает.

     Ферромагнитные  вещества обладают сложной зависимостью намагниченности от намагничивающего поля. Закон намагничивания характеризуется петлей гистерезиса. При некотором значении поля намагничение ферромагнетика достигает насыщения. Если постепенно уменьшать величину намагничивающего поля до нуля, можно заметить, что уменьшение намагниченности происходит медленнее (магнитный гистерезис). Намагниченность, сохраняющаяся   после   прекращения  действия   поля, называется остаточной намагниченностью. Для исключения остаточной намагниченности необходимо создать дополнительное поле противоположного знака. Величина этого поля, называемая коэрцитивной силой, характеризует магнитные свойства минералов, сталей и сплавов. Различают магнитомягкие вещества, с узкой петлей гистерезиса, из которых могут изготавливаться сердечники катушек, и магнитожесткие — с широкой петлей гистерезиса, из которых  изготавливаются  постоянные магниты.

     У ферромагнитных веществ взаимодействие между атомами настолько велико, что магнитные моменты всех атомов даже при отсутствии внешнего поля располагаются параллельно друг другу, образуя элементарные объемы (домены). Характерной особенностью доменов является их самопроизвольная (спонтанная) намагниченность, не зависящая от величины внешнего магнитного поля. При насыщении ферромагнетика магнитные моменты располагаются параллельно внешнему полю. Однако магнитная восприимчивость ферромагнетиков проявляется до определенной температуры (точки Кюри), выше которой они превращаются в парамагнетики.

     К наиболее распространенным ферромагнитным минералам относятся  магнетит,  титаномагнетит, гематит,  маггемит,   пирротин, гетит и др.

     Ферромагнетики  делятся на собственно ферромагнетики, антиферромагнетики и ферриты. У собственно ферромагнетиков магнитные моменты всех атомов, входящих домен, ориентируются в одном направлении. Намагниченность их очень сильная. В доменах антиферромагнетиков атомы (ионы) делятся на две примерно равные части. Одна часть атомов имеет направление магнитных моментов, противоположное направлению магнитных моментов других атомов (ионов). В результате происходит полная или частичная компенсация моментов. Антиферромагнетики намагничиваются слабо, но их намагниченность стабильная во времени. Примером может служить минерал гематит. У ферритов происходит частичная компенсация магнитных моментов доменных атомов (ионов). К ним относятся минералы магнетит и пирротин.

     Магнитные свойства магматических пород зависят  от минерального и химического составов, размеров кристаллов ферромагнетиков, их концентрации. Магнитная восприимчивость магматических пород зависит от типа и размера структур, в которых они развиты: древние щиты, складчатые области, зоны тектонической активизации; от степени проявления гидротермально-метасоматических и гипергенных процессов, приводящих к разрушению или образованию новых ферромагнетиков.

     Метаморфические породы обладают различной восприимчивостью, зависящей не только от содержания ферромагнитных минералов, но и от первичного состава пород, условий их образования, типа и интенсивности проявления метаморфизма.

     Благоприятными  условиями для постановки магнитной съемки являются:

     - наличие крутых контактов между горными породами с различными магнитными свойствами;

     - значительные размеры намагниченных объектов по сравнению с глубиной их залегания (покровы диабазов на правом крыле антиклинали);

     - наличие в магнитных породах слабомагнитных жил, даек, зон тектонических нарушений и пр.;

       - выдержанность магнитных свойств для каждой горной породы.

     Этим  далеко не исчерпывается большое многообразие факторов, предопределяющих применение магнитных съемок для решения различных геологических задач. Весьма важно знать интерпретационные критерии и признаки для истолкования магнитных полей и аномалий, выявленных в районе работ по результатам магнитных съемок. Зная геологическое строение района работ и магнитные свойства горных пород, можно рассчитать ожидаемые магнитные поля от отдельных геологических тел. Наоборот, по измеренному магнитному полю, магнитным свойствам пород и руд изучаемого региона можно определить контуры распространения отдельных комплексов пород, элементы залегания и форму магнитовозмущающих объектов. 
 
 
 

     Задание 3: Опишите достоинства и недостатки переменных электрических полей сравнительно с полями постоянного тока 

     Теория  электроразведки базируется на теории электромагнитного поля.

     К естественным переменным электромагнитным полям относятся квазигармонические низкочастотные поля космической (их называют магнитотеллурическими) и атмосферной (грозовой) природы ("теллурики" и "атмосферики").

     Происхождение магнитотеллурических полей объясняется воздействием на ионосферу Земли потока заряженных частиц, посылаемых космосом (в основном, корпускулярным излучением Солнца). Вызываемые разной активностью Солнца и солнечным ветром периодические (11-летние), годовые, суточные вариации магнитного поля Земли и магнитные бури создают возмущения в магнитосфере и ионосфере. Вследствие индукции в Земле и возникают магнитотеллурические поля. В целом эти поля инфранизкой частоты (от 10^-5 до 10 Гц). В теории показано, что на таких частотах скин-эффект проявляется слабо, поэтому магнитотеллурические поля проникают в Землю до глубин в десятки и первые сотни километров. Наиболее устойчивыми, постоянно и повсеместно существующими в утренние и дневные часы, особенно летом и в годы повышенной солнечной активности являются короткопериодичные колебания (КПК) с периодом от единиц до ста секунд. Поля иных периодов наблюдаются реже. Измеряемыми параметрами являются электрические (E_x, E_y, E_z) и магнитные (H_x, H_y, H_z) составляющие напряженности магнитотеллурического поля. Их амплитуды и фазы зависят, с одной стороны, от интенсивности вариации теллурического и геомагнитного полей, а с другой, от удельного электрического сопротивления пород, слагающих геоэлектрический разрез. По измеренным взаимно перпендикулярным электрическим и магнитным составляющим можно рассчитать ρ однородного полупространства (нормальное поле) с помощью следующей формулы, полученной в теории электроразведки: