Способ определения пространственной ориентации действия тектонической составляющей горного давления

Изобретение относится к горному делу, направлено на повышение точности и достоверности определения пространственной ориентации направления действующих тектонических напряжений в горном массиве на больших глубинах. Сущность способа заключается в одновременном геофизическом измерении профиля и искривления ствола скважины прибором, включающим модули инклинометра и профилемера. Дополнительно измеряют величину углового смещения скважинного прибора вокруг своей оси применяемым в инклинометре датчиком вращения прибора. С учетом величины углового смещения скважинного прибора, в любой точке записи по глубине определяют азимутальное положение измерительных рычагов профилемера, что соответствует азимутальной ориентировке овального сечения ствола скважины, по которой судят о пространственной ориентации действия тектонической составляющей горного давления. Технический результат: повышение точности построения геологической модели разреза.

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственной ориентации тектонического напряжения, действующего в горном массиве на больших глубинах.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности определения направления действующих тектонических напряжений в горном массиве на больших глубинах.

Известен способ определения величины тектонической составляющей горного давления в соленосных отложениях [1]. Здесь выведена зависимость значения тектонической составляющей горного давления от коэффициента овальности ствола в горизонтальном сечении для любой скважины. Параметры овальности определяются по данным профилеметрии скважины.

Недостатком данного способа является то, что не выполняется азимутальная привязка направления действия тектонической составляющей горного давления.

Известен способ определения направления действия главных тектонических напряжений в массиве горных пород, наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности [2], основанный на ориентировке зоны разрушения горной породы на контуре скважины по азимутальному искривлению ствола скважины.

Недостатком данного способа является низкая точность и достоверность определяемой ориентировки действующей тектонической составляющей горного давления, так как осуществляется графически по гистограмме распределения направления азимутального искривления ствола, по которому определяется азимут направления преимущественных искривлений и на этом основании делается заключение о направлении действия в массиве горных пород максимального сжимающего тектонического напряжения. В практике горного дела азимут искривления ствола скважины не является обязательным фактом проявления тектонических напряжений и определяется также технологий и режимами бурения скважины, а при наклонно направленном бурении этот способ может дать неоднозначные результаты. Определение направления тектонических напряжений отдельно для каждых участков однотипных пород делает этот способ трудоемким.

При бурении глубоких поисково-разведочных скважин в сложных горно-геологических условиях в зоне развитой солянокупольной тектоники, вблизи зон тектонических нарушений изменение начальной круговой формы профиля в горизонтальном сечении ствола скважины определяется результирующим напряжением составляющих горного давления: всестороннего равномерно действующего бокового горного и однонаправленного тектонического. О присутствии тектонической составляющей горного давления свидетельствует овальное сечение ствола в горизонтальной плоскости за счет неравнокомпонентности неупругой деформации стенок ствола скважины во взаимно-перпендикулярных направлениях. Направление действия тектонической составляющей горного давления ориентировано по малой оси измеряемого профиля ствола скважины. Данные о наличии тектонической составляющей горного давления, распределенного по глубине скважины, ее величина и пространственная ориентировка является важной информацией для уточнения и построения геологической модели разреза.

Сущность предлагаемого способа определения пространственной ориентации тектонической составляющей горного давления, действующего в горном массиве на больших глубинах, заключается в азимутальной привязке профиля ствола скважины в горизонтальной плоскости по стволу скважины в каждой точке записи путем определения азимута положения измерительных рычагов с учетом углового смещения скважинного прибора вокруг своей оси за счет раскручивания геофизического кабеля в процессе записи. Данный способ достигается одновременным измерением параметров профилеметрии (радиусов) и инклинометрии (угла и азимута искривления ствола скважины, углового смещения прибора вокруг своей оси), например, с использованием модульной аппаратуры типа «ЛОГИС» (разработка ООО «РИАЛОГ» г.Краснодар). Применяемый в модуле инклинометра датчик вращения прибора вокруг своей оси одновременно позволяет определить угловое смещение рычагов профилемера в каждой точке записи. Таким образом, пространственная ориентировка данных профилеметрии в скважине позволяет определить направление действия тектонической составляющей горного давления по всему стволу скважины в каждой точке записи с заданным шагом по глубине.

Цель достигается следующим образом. При подъеме скважинного прибора во время записи, включающего модули инклинометра и профилемера, производится одновременное измерение параметров искривления скважины (угла и азимута), углового смещения скважинного прибора вокруг своей оси и профиля ствола скважины в горизонтальной плоскости. При извлечении прибора из скважины после проведения измерений на поверхности производят азимутальную привязку положения измерительных рычагов. С учетом величины углового смещения прибора, определенного применяемым в блоке инклинометра датчика вращения прибора вокруг своей оси, при вращении скважинного прибора вокруг своей оси в процессе записи в любой точке записи по глубине определяют азимутальное положение измерительных рычагов профилемера, что соответствует азимутальной ориентировки овального сечения ствола скважины независимо от параметров искривления ствола скважины, по которой судят о пространственной ориентации действия тектонической составляющей горного давления.

Экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в высокой точности и достоверности результатов при определении направления действующих тектонических напряжений в горном массиве на больших глубинах, а также простотой и низкой трудоемкостью при реализации.

Источники информации

1. Геологическое строение и нефтегазоносность Оренбургской области. Оренбургское книжное издательство, 1977 г., стр.233-251.

2. Авт. свид. SU 1208237 А. Способ определения направлений главных тектонических напряжений в массиве горных пород. 30.01.86. Бюл. №4.

Способ определения пространственной ориентации действия тектонической составляющей горного давления, включающий одновременные геофизические измерения профиля и искривления ствола скважины, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют измерения параметра вращения скважинного прибора вокруг своей оси, включающего модули инклинометра и профилемера, при его подъеме во время записи, при извлечении прибора из скважины на поверхности производят азимутальную привязку положения измерительных рычагов профилемера, с учетом величины углового смещения при вращении скважинного прибора вокруг своей оси, определяемого применяемым в инклинометре датчиком вращения прибора вокруг своей оси, в любой точке записи по глубине определяют азимутальное положение измерительных рычагов профилемера, что соответствует азимутальной ориентировке овального сечения ствола скважины, по которой судят о пространственной ориентации действия тектонической составляющей горного давления.