Области применения терморазведки

Аэрокосмические дистанционные радиотепловые и инфракрасные съёмки дают информацию для исследования природных ресурсов Земли и, в частности, для изучения районов активного вулканизма и гидротермальной деятельности, геологического картирования и поисков некоторых полезных ископаемых, инженерно-геологических и гидрогеологических съёмок, решения задач почвоведения и мелиорации, изучения снежного, ледяного покрова и динамики ландшафтов, охраны природной среды и др.

Одной из интересных практически важных проблем, решаемых региональной термометрией и терморазведкой, является изучение геотермических ресурсов, то есть источников глубинной тепловой энергии недр Земли, используемых для выработки электроэнергии, теплофикации населенных пунктов, в курортологии, парниковых хозяйствах и т. п. Они связаны либо с высокотермальными подземными водами, либо с зонами перегретых пород по сравнению с окружающими массивами.

Термические исследования геологической средымогут использоваться при выделении локальных тепловых аномалийинженерно-геологической, гидрогеологической, мерзлотно-гляциологической и геоэкологической природы. В различных природных условиях получаемые геотермические профили и карты служат для оконтуривания многолетнемерзлых и талых горных пород с разными тепловыми свойствами, изучения динамики подземных вод (приток глубинных вод создает положительные аномалии температур, поверхностных — отрицательные), прогноза приближения забоя выработок к обводненным зонам и решения других задач.

Особый интерес представляет определение скорости фильтрации подземных вод. Для выявления мест фильтрации вод из водохранилищ, каналов, рек и стволов скважин, а также интервалов, где утечки отсутствуют, можно использовать измерения естественных и искусственных тепловых полей. Участки сосредоточенной фильтрации в берега акваторий выделяют по температурным аномалиям, знак которых зависит от температуры вод. Более четкие результаты получают при искусственном электрическом подогреве воды, например, в скважине. По скорости восстановления температур можно не только качественно выявить места утечек, но и оценить скорости фильтрации.

В геоэкологических исследованиях шпуровую терморазведку можно использовать для изучения теплового загрязнения, выявления отходов промышленных и сельскохозяйственных предприятий в горных породах и поверхностных водах рек, озер, водохранилищ.

 

· Проектное задание раздела 2-Б.

1. Дать общую характеристику методов терморазведки.

2. Охарактеризовать тепловое поле Земли и его циклические изменения.

3. Объяснить что собой представляют региональные тепловые потоки в океанах, рифтах, на континентах.

4. Привести примеры локальных термических аномалий.

5. Назвать основные термические и оптические свойства горных пород.

6. Объяснить что представляет собой аппаратура для геотермических исследований.

7. Изложить технологию воздушной съемки Земли в инфракрасных и ультрафиолетовых лучах.

8. Объяснить для чего нужны измерения температур на дне акваторий и в горных выработках.

9. Раскрыть сущность региональных, поисково-разведочных и инженерно-гидрогеологических термических исследований.

· Тесты рубежного контроля раздела 2-Б.

1.

Вопрос: Какие существуют источники внутреннего тепла Земли?

Ответ: Сезонные, многолетние и многовековые. Радиоактивный распад долгоживущих изотопов, процесс дифференциации вещества мантии. Термальные подземные воды. Тепловая энергия вещества мантии и ядра.

 

2.

Вопрос: Какой основной параметр теплового поля Земли?

Ответ: Температура. Тепловой поток. Геотермическая ступень. Теплоемкость горных пород.

3.

Вопрос: Как выявляются тепловые потоки?

Ответ: Путем бурения скважин. Радиотепловыми, инфракрасными и геотермическими съемками. Применением аппаратуры для геотермических исследований. Наблюдениями в горных выработках и карьерах.

4.

Вопрос: Какими способами решаются прямые задачи геотермии?

Ответ: Способами учета результатов наблюдений тепловых потоков. Методами физического и математического моделирования. Специальными измерениями теплофизических параметров на объектах с повышенным тепловым режимом.

5.

Вопрос: Что представляют собой термические исследования геологической среды?

Ответ: Специально разработанные технологии терморазведки. Измерения в скважинах и горных выработках температуры. Наблюдения за перемещением тепловых потоков в атмосфере и гидросфере. Составление карт распределения температуры в заданных участках земной коры.

 

· Критерии оценки по разделу 2-Б.

Коллоквиум.

 

· Литература к разделу 2-Б.

Основная:

1. Геофизика: учебник /Под ред. В.К. Хмелевского. - М.: КДУ, 2007. – С. 163-172.

2. Геофизические методы исследования. (Под редакцией В.К.Хмелевского). Учебное пособие. – М.: Недра, 1988. – С. 223-232.

Дополнительная:

1. Богословский В.А., Жигалин А.Д., Хмелевской В.К. Экологическая геофизика: Учеб. Пособие. – М.: Изд-во МГУ, 2000. - С. 35-37.

2. Геоэкологическое обследование предприятий нефтяной промышленности / Под ред. Проф. В.А.Шевнина и доц. И.Н.Модина. – М.:РУССО,1999. - С. 309-375.

3. Вахромеев В.С. и др. Петрофизика: Учебник для вузов. – Томск: Из-во Том. Ун-та, 1997. - С. 179-185.

4. Мишон В.М. Основы геофизики: Учебник. – Воронеж: Тзд-во ВГУ, 1993. – С. 57-81.

 

 

Раздел 2-В- Геофизические исследования скважин

 

ТЕМА: Скважина как объект геофизических исследований. Краткая характеристика методов. Основы техники и технологии производства работ

Геофизические методы исследования скважин (ГИС) – раздел разведочной (прикладной) геофизики, представляющий совокупность геофизических методов, предназначенных для изучения горных пород в разрезах геологоразведочных скважин и околоскважинном пространстве. К ГИС (ГИРС – геофизические исследования и работы в скважинах) также относят изучение технического состояния скважин и работы в скважинах (отбор проб из стенок скважин, перфорацию, торпедирование и др.).

ГИС, согласно принятой терминологии, еще называют каротажем, а в нефтегазовых скважинах – промысловой геофизикой. Методы ГИС, служащие для изучения межскважинного пространства называются скважинной геофизикой.

Методы ГИС основаны на использовании тех же физических полей, что и методы полевой геофизики, т.е. это поля гравитационное, магнитное, электроволновое (электромагнитное), сейсмоволновое (сейсмо-акустическое), тепловое, радиационное и др. По отношению к полевым (наземным) методам, специфика ГИС в изучении геологических разрезов геологоразведочных скважин, где скважина выступает в качестве геофизического профиля, преимущественно вертикального по отношению к дневной поверхности, реже круто- и пологонаклонного и еще реже горизонтального. В таких условиях технология геофизических работ приобретает самостоятельное значение. Необходимы знания о технологиях бурения скважин, их устройства и способов перемещения в них геофизических приборов (скважинных приборов). Следует учитывать, что скважины заполнены буровым раствором и с глубиной в них происходит рост давления и температуры. При спуске и подъеме приборов возникают их механические столкновения со стенкой скважин. Все это требует, чтобы приборы были помещены в герметизированные механически прочные корпуса и не могли бы подвергаться обрыву. С этих приборов измеряемые параметры должны передаваться и регистрироваться на поверхности. Следовательно, должны быть специальные геофизические (каротажные) кабели и спускоподъемные механизмы. Для регистрации параметров на дневной поверхности должны существовать измерительные приборы. Схема выполнения ГИС приведена на рис. 116.

Для исследования скважин глубиной менее 1 км, каротажную лебедку и измерительную аппаратуру комплектуют на одном транспортном средстве. Мелкие (гидрогеологические, инженерно-геологические и геоэкологические) скважины исследуют с помощью переносной аппаратуры, включающую лебедку, блок-баланс, скважинные приборы и наземную регистрирующую аппаратуру.

В скважине геофизические датчики поля, помещенные в скважинные приборы, как нигде (за исключением случаев наземных геофизических съемок на участках коренных невыветрелых пород) приближены к геологическим объектам, т.е. к пластам горных пород. И казалось бы регистрируемые параметры должны быть близкими к истинным. Однако это в большинстве случаев не так.