Těžba dřeva ( francouzsky carottage , z carotte - mrkev , což implikuje podobnost s těžební sondou ) je nejběžnějším typem těžby studní .
Proces těžby je sestup do vrtu speciálního zařízení s jeho následným stoupáním. Zařízení se nazývá geofyzikální sonda [1] . Účelem těžby je podrobné studium struktury studniční části . Pro odstranění hloubkové chyby se hlavní měření odebírají z přístroje při jeho výstupu, ale některé parametry se měří již při sestupu.
Metoda má malý poloměr průzkumu kolem studny (od několika centimetrů do několika metrů), ale má vysokou úroveň detailů, což umožňuje nejen určit hloubku nádrže s přesností na centimetry , ale dokonce i povahu změna v samotné nádrži po celé její malé tloušťce. Existuje mnoho druhů těžby dřeva, což je způsobeno rozmanitostí metod pozemní geofyziky , pro každou z nich byla vyvinuta podobná „podzemní“ verze. Navíc existují speciální druhy těžby dřeva, které nemají v zemské geofyzice obdoby. Proto se protokolovací metody vyznačují povahou fyzikálních polí, které studují: elektrické, jaderné a další.
Geofyzikální metody vyhledávání a průzkumu ložisek nerostných surovin byly vytvořeny s cílem neprodukovat nákladné vrtání vrtů, ale omezit se pouze na pozemní studie. Často se však bez vrtných vrtů ve zkoumané oblasti neobejde, protože vrt je zdrojem vzorků jádra - hornin odebraných na povrch pomocí vrtného nástroje. Přitom odebrání jádra a jeho uchování v původní podobě při dodání do laboratoře je samo o sobě nákladný proces. Z tohoto důvodu vznikla potřeba bezjádrové studie studní [2] . Dalším podnětem k tomu byla skutečnost, že mnoho vrtů je vrtáno v křehkých a uvolněných horninách, kde jádro nelze vynést na povrch. V konečném důsledku se těžba dřeva používá pro ty studny, které již byly vyhloubeny, což vám umožňuje získat z vrtu ještě více informací, což odůvodňuje úsilí vynaložené na jeho výstavbu.
Pro každý typ povrchové geofyziky byla vyvinuta jeho verze vhodná pro podobné studium ve stísněných podmínkách studní. Nejprve byly použity metody elektrického průzkumu . Pro jednu vypínací operaci se provádí výzkum několika různými metodami najednou, jejichž výsledky jsou interpretovány společně. Důvodem je vliv samotné studny na odečty přístroje, stejně jako mnoho dalších faktorů.
Termín „těžba dřeva“ přišel do ruštiny z francouzštiny, kde se slovo la carotte („mrkev“) v žargonu vrtačů nazývalo jádrový vzorek. Jádrovým specialistům se vtipně říkalo „sběrači mrkve“. Totéž slovo ve francouzštině má druhý význam – drobný podvod. První metody těžby nebyly přesné a často se neospravedlňovaly, takže specialisté na těžbu byli nejen v žertu nazýváni podvodníky. Díky tomu se termín „těžba dřeva“ nejprve ujal ve francouzštině a poté se rozšířil i do zbytku. Postupem času byl v němčině tento termín nahrazen bohrlochmessung, v angličtině - well logging a ve francouzštině samotné se nyní používá termín des diagraphies, ale starý termín zůstává v Rusku.
Navíc samotná těžba vrtů se stala silně spojena s tímto pojmem, ačkoli v obecném případě zahrnuje také operace vrtů a geofyziku vrtů.
Poprvé termín a samotnou techniku představili bratři Conrad a Marcel Schlumbergerovi.(zakladatelé slavné společnosti Schlumberger poskytující služby pro ropná pole ). Jejich úprava využívala elektrickou těžbu dřeva a hlavní oblastí bylo vyhledávání uhelných slojí. Postupem času se metody těžby dřeva začaly používat v rudných ložiskách, ale poté našly hlavní uplatnění na ropných a plynových polích. Dnes v tomto odvětví náklady na těžbu nepřesahují 4 % nákladů na vrtání, přičemž poskytuje většinu získaných informací.
První geofyzikální studie v Rusku byly geotermální studie ve vrtech, které provedl v roce 1906 D. V. Golubyatnikov [3]
Pro provádění těžebních operací je do vrtu spuštěna geofyzikální sonda obsahující veškeré potřebné vybavení. Část přijatých informací je okamžitě přenášena na povrch pomocí geofyzikálního kabelu, který je zároveň kanálem přenosu dat a elektrickým vodičem ze zdroje energie a drží váhu přístroje. Některou část informací přitom lze ještě zaznamenat do paměti samotné sondy a přijmout ji po vynesení sondy na povrch. Z technických důvodů se případná těžba vrtu provádí zdola nahoru, nejprve se sonda spustí do požadované hloubky a teprve poté se při jejím pomalém zvedání zaznamenají signály.
Takto lze lépe udržovat konstantní rychlost sondy, přičemž při sestupu může sonda uvíznout ve studni (tick). To však nebrání tomu, aby se někdy při sestupu sondy prováděla drobná měření (hustoměr, termometrie). Pokud je rychlost pohybu sondy podél vrtu příliš vysoká, zařízení jednoduše nemusí mít čas změřit i velké anomálie. Příliš nízká rychlost výstupu sondy zároveň vede k prodloužení doby těžby dřeva, a tím ke zvýšení nákladů na práci jako celek.
Vzhledem k tomu, že skutečná studna na rozdíl od ideální není nikdy rovná a má také proměnný poloměr, dochází k technickým potížím s přesným určením aktuální hloubky sondy. Z tohoto důvodu se aktuální hloubka měří několika způsoby najednou:
V reálných situacích může počítadlo minout některé magnetické značky a lokátor si nemusí všimnout jedné ze spojek, nicméně jejich společné použití umožňuje tyto chyby vyrovnat a poměrně přesně svázat polohu sondy do správné hloubky.
Jednou z nevýhod této techniky je, že samotná studna ovlivňuje hodnoty sondy:
Pro zvýšení informačního obsahu jedné vypínací operace lze do jedné geofyzikální sondy umístit více přístrojů najednou. Jsou případy, kdy je více zařízení, než se vejde do jedné sondy, nebo tato zařízení nemusí být vzájemně kompatibilní a nelze je umístit do jedné sondy. Potom nelze do studny spustit jednu sondu, ale několik sond umístěných jedna po druhé. K sondě lze navíc připevnit tzv. „cop“. Navenek jde o relativně krátký kabel, na kterém jsou jako girlanda umístěny senzory, ale zároveň jsou z nich převzaté informace přiváděny do hlavního zařízení umístěného v těle sondy.
V závislosti na metodě těžby může být nutné buď vycentrovat sondu podél osy vrtu (v tomto případě by se sonda neměla dotýkat stěn vrtu), nebo naopak - těsně přitlačit sondu ke stěně. V obou případech je výsledku dosaženo pomocí pružin umístěných mimo tělo. Pro centrování jsou k tělesu připevněny čtyři pružiny umístěné v příčném půdorysu, pro přitlačení ke stěně studny stačí jedna pružina umístěná na boku.
Elektrická těžba je přepracováním terénních elektrotechnických průzkumů, jak jsou aplikovány na stísněné podmínky ve studni. Obecně se práce redukuje na průchod proudu dvěma nebo více elektrodami s následným měřením jakýchkoli elektrických parametrů: síly proudu, rozdílu potenciálu, frekvence, dielektrické konstanty atd. Právě rozdíl v naměřené hodnotě určuje rozmanitost elektrické protokolovací metody. Také tyto rozdíly jsou dány například konfigurací elektrod spuštěných do jímky, tedy jejich vzájemným uspořádáním vůči sobě.
V současné těžební skupině je možné vytvářet širokou škálu konceptů a jejich modifikací, v praxi se však pro studium vrtů v rudných ložiskách používá pouze MSK (metoda posuvného kontaktu) a pro studium uhlí BTK (laterální proudová těžba). studny.
Hlavní výhodou této skupiny metod je, že je lze použít v suchých vrtech, které nejsou naplněny vodivou vrtnou kapalinou. Kromě toho jej lze použít ve vrtech naplněných vrtnou kapalinou na bázi ropy, které také nevedou stejnosměrný elektrický proud. Existují následující odrůdy:
Metody radioaktivní těžby fungují na základě přítomnosti přirozené radioaktivity v horninách, která se měří v průběhu těžebních operací. V případě, že zpočátku má hornina extrémně nízké pozadí nebo není vůbec radioaktivní, použije se její předběžné ozáření, po kterém následuje měření výsledného pozadí. Podle naměřených hodnot je možné určit řadu fyzikálních vlastností horniny: obsah vodíku, obsah jílu, hustotu atd.
V názvech těchto metod se používají zkratky a je přijat jednotný systém označení písmen. Jména se obvykle skládají ze tří písmen:
Lze použít i čtvrté písmeno, které v tomto případě nese další informaci - typ nebo modifikaci metody. Názvy některých metod však této klasifikaci neodpovídají a mají historicky zakořeněné názvy.
V této skupině metod je každá geofyzikální sonda zásobována vlastním zdrojem neutronů. Energie emitovaných neutronů může být různá, ale neutronový tok je během logování udržován konstantní. Jako zdroje neutronů lze použít jak samovolně se rozpadající prvky, tak jaderné reakce dvou nebo více prvků (například berylia s částicí alfa).
V této skupině metod je sonda vybavena zdrojem neutronů, ale na rozdíl od metod stacionární logování neutronů tento zdroj nepracuje nepřetržitě, ale pulzně. Produkty interakce pulzních neutronových vzplanutí s médiem jsou různorodé, proto existuje velké množství dostupných metod:
Každá z těchto impulzních metod může mít modifikace, které mají různou míru prevalence (včetně těch, které se v praxi vůbec nepoužívají). Například INGK-S existuje v mnoha variantách, z nichž nejběžnější je C/O-logging (logování uhlíku a kyslíku).
V praxi někdy najde uplatnění GNC – gama-neutronová logování, která je založena na jaderném fotoelektrickém jevu. Vzhledem k tomu, že jej lze teoreticky přiřadit jak gama, tak neutronové metodě, je obvykle uvažován samostatně.
Byla vyvinuta také metoda NAC - logování aktivace neutronů. Podstata metody spočívá v tom, že v horninách vlivem umělého ozařování neutrony vzniká značné množství umělých radionuklidů, které mají vlastní gama aktivitu. Právě to se měří během NAC. V tomto ohledu metoda vágně připomíná NGK.
Tato část obsahuje metody, které studují fyzikální pole, která jsou pro geofyziku méně charakteristická.
Vzhledem k úzkému zaměření každé metody a také kvůli měření v nepříznivých podmínkách vrtů nemůže žádná metoda těžby poskytnout objektivní a spolehlivé informace. Tato okolnost byla na počátku 20. století hlavní překážkou rozvoje této sekce geofyzikálních metod vyhledávání nerostů (jak již bylo uvedeno, zprvu byli dřevorubci považováni za podvodníky, odtud jejich název). Vzhledem k masovému výskytu nejrozmanitějších metod a také hloubce teoretického studia každé z nich je však při kombinování různých metod stále možné získat téměř všechny potřebné informace o úseku studny.
Metoda PS se téměř okamžitě po jejím objevení začala používat ve spojení s metodou RL a tento komplex byl nazván standardní elektrickou těžbou dřeva. Kombinací informací získaných různými metodami lze spolehlivěji „dešifrovat“ obsah podloží.
Na daném úseku vzniká složitý geologický problém - zjištění hloubky výskytu uhelných slojí. Metoda RL neumožnila v tomto úseku rozlišit uhlí od vápence bez dalších průzkumů (obě mají přibližně stejnou odolnost, ostatní jsou stejné). Zapojení hustoty GGC však umožňuje okamžitě identifikovat vápenec v řezu. Jednoduchá HA také propůjčuje důvěryhodnost tomuto pohledu, protože dobře reaguje na břidličnatost: v uhelných slojích a vápenci není žádný jíl, takže hodnoty HA proti nim selhávají. Pro srovnání je také uveden graf posuvného měřítka ( KM ) . U metody KM se měří průměr vrtu, který se mění s jeho hloubkou. Na rozdíl od křehkého uhlí jsou stěny vrtu při vrtání zničeny, takže průměr vrtu se zvětší a hustý vápenec nepodlehl stejné destrukci, takže CM jeho zničení nezaznamenalo.
V tomto řezu byla nalezena vrstva bauxitů , protože jejich přirozená radioaktivita je vyšší než u hostitelských hornin, proto podle HA vrstva vystupuje maximálně. Metoda CL dokonale odbije útvar se sníženým odporem, zejména jeho vrchol. Metoda PS také identifikuje polarizovatelnou vrstvu bauxitu a selhání odečtů OGK ukazuje na vysoký obsah vodíku (v bauxitech je mnoho hydroxidů hliníku ).
Kombinace metod umožňuje výrazně rozšířit funkčnost jakékoli, i té nejjednodušší metody. Role nenákladné metody gama paprsků pro identifikaci rezervoárů se zvláště zvyšuje, když je vrt naplněn vrtnou kapalinou . Elektrický odpor tohoto řešení je srovnatelný s odporem formačních vod. Za těchto podmínek je metoda PS špatně rozlišuje a data GC se stávají hlavními pro identifikaci rezervoáru .