硬岩层区工程地球物理测井简要技术及应用名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,硬岩层区工程地球物理测井,简明技术及应用,杨坤彪,第1页,应用范围,水电、核电工程勘探：,水坝、水电站、核电站选址,铁路、公路、桥梁、隧道工程勘探,港口、机场基础地质条件勘探,城市高层建筑地基工程勘探,矿区工程水文勘探,第2页,一、工程地球物理测井主要方法及其物理基础,（一）岩石强度分析,1岩石强度参量,2岩石强度动态测定物理基础,3地球物理测井确定弹性模量关系式,（二）评价岩石均一性和稳定性,1 均一性评价,2 稳定性评价,二 工程测井主要方法技术办法,(一),密度测井,(二)声速测井主要技术要求,三 弹性模量计算程序,四、实 例,第3页,一、工程地球物理测井主要方法及其物理基础,主要介绍利用测井资料进行岩石强度分析,物理基,础,，和测井工作中应进行刻度、井径校正、误点剔,除等主要,方法技术办法,。并列举实例介绍测井资料,利用，进行工程地质评价基本方法。,第4页,在工程地质勘察工作中，应用当代测井技术较为,有效可行是,：,划分井剖面,，确定软弱岩层，查明并圈定裂隙破,碎带；,进行岩石强度分析,提供岩石物理力学工程参量；,分析岩石均一性和稳定性。,第5页,（一）,岩石强度分析,1岩石强度参量,岩石强度参量是表征岩石抵抗外荷作用而不致损坏能力大小物理量。主要用岩石,弹性模量,来表征。,能够经过应用地球物理方法测定岩石自然状态下原位原体描述岩石强度弹性参量。,第6页,2岩石强度动态测定物理基础,由岩石力学可知：固态物体强度，取决于介,质受力产生应力与应变关系。在物体弹性形变,范围内，,应力与应变之比值称为弹性模量,。,固体物质相对强度，是由弹性模量来定义,，它表征固体物质在失去弹性或破碎之前，所能,承受应力大小。因受不一样力，产生不一样应,变，而有不一样弹性模量,。,第7页,（1）杨氏模量 E,当力F作用于弹性体长度L方向，其截面,为S，伸长L时，纵向应力比相对弹性伸长，,称为杨氏模量，以E表示。,第8页,（2）体积模量 K,当力F作用于表面积为A、体积为V弹性体表面，体积改变V时，应力比体积相对改变，称为体积模量，以K表示。,第9页,（3）切变模量 G,当切力Ft作用于与作用平行面积（S）,切变角为时，切变力比相对切变角正切，称,为切变模量，以G表示。,第10页,（4）泊松比,当弹性体在轴向应力拉伸下，产生纵向伸长同,时，会形成横向压缩，其横向相对压缩 与其相对伸长,之比，称为泊松比，以表示。,第11页,各弹性模量之间关系式为：,只要得出任意两个模量，就可求得其余两个模量。,第12页,3地球物理测井确定弹性模量关系式,介质质点在不一样介质中所作弹性振动,传输，它取决于介质密度和弹性性质。,所以，地球物理测井方法求取钻孔岩石弹,性模量，是,以介质密度、纵波速度V,P,、横,波速度V,S,等参量与弹性模量之间关系为依,据。,依据采取测井伎俩不一样，而用不一样,关系式。,第13页,（1）具备并采取,三维速度测井,和,密度测井,时，可利用,测定密度、纵波速度V,P,、横波速度V,S,按以下各式求取弹性模量：,第14页,（,2）,只采取密度和声速纵波时,，可采取经验近似公式，或取,纵、横波速比估算横波时差，再按上述关系式计算弹性模量。,依据地质情况选取经验式以下：,其中A=2.125 B=45.3248 C=-167.312,取V,P,/V,S,=1.5时 则 称强度指数,以E,D,表示。,依据岩芯波速测定资料,第15页,（二）评价岩石均一性和稳定性,1 均一性评价,岩体通常为不连续体,其不连续面由宏观断层、节,理、裂隙,和微观晶面及微裂隙组成。不连续面发育状,况,反应着岩石均一性特征。它能够经过观察纵波速度,和在完整岩中传输纵波速度来分析其均一性。用完整系数,K,W,表征岩石完整性,其数值等于,岩石纵波速度（V,P岩,）,与,完整岩石纵波速度（V,P完,）之比平方数值。,第16页,依据完整系数K,W,按以下数值范围进行完整性评价,：,K,W,范围,10.9,0.90.75,0.750.45,0.450.25,0.25,完整性,极好,好,很好,差,极差,第17页,2 稳定性评价,影响岩体稳定性原因,主要是岩石结构结构,面,和改变岩石性质风化作用。所以,通常需分析研,究其裂隙和风化情况,分别以,裂隙系数L,S,和风化系数,F,n,来描述。,第18页,（1）裂隙系数L,S,硬岩层地域,造成岩石不连续面主要原因是裂隙。裂隙,发育情况用裂隙系数L,S,来评价。,裂隙系数定义为完整岩纵波速与,观察岩石纵波速平方差对于完整岩纵波速平方比值：,依据裂隙系数,可对裂隙情况分五级进行评价：,评级,1,2,3,4,5,L,S,范围,0.25,0.250.5,0.50.65,0.650.8,0.8,评价,最好,好,坚固,稍差,差,第19页,（2）风化系数,风化作用不但破坏岩体完整性,而且会改变岩石性质。,岩石风化程度,用风化系数Fn来描述,它定义为,新鲜岩纵波速,V,P新,与观察经风化岩纵波速V,P风,之差对于新鲜岩纵波速比值,。,依据风化系数值,可将风化程度分五类进行评价：,F,n,范围,0,00.2,0.20.4,0.40.6,0.6,评价,未风化,微风化,弱风化,强风化,剧风化,第20页,二 工程测井主要方法技术办法,（一）密度测井,1密度测井刻度,（1）标准刻度井刻度,装有高、中、低三种不一样密度模块地层和水层共有四种密度。令其标准密度值分别为,1,、,2,、,3,、,4,，刻度观察读数分别为J,1,、J,2,、J,3,、J,4,，设待求仪器刻度系数为A、B则,1,=AlnJ,1,+B ,2,=AlnJ,2,+B ,3,=AlnJ,3,+B ,4,=AlnJ,4,+B,用一元一次线性回归，可求出系数A与B,。,第21页,（2）现场刻度,取一点源，改变点源至探管统计点距离，比如距离为r,1,和r,2,，读数分别为J,1,，和J,2,，用系数A与B算出对应密度值,1,，和,2,，以此作为现场刻度,已知密度,。一样读数得出回归系数A、B作为测井求测点i密度值,i,刻度系数。,则,i,=AlnJ,i,+B,第22页,2井径校正,rr（密度）测井统计散射伽玛射线强,度，取决于探测范围内介质平均密度。,包含探测范围内井液（泥浆）和岩层产生,散射伽玛射线，井径大、源距小则井液散射强度,百分比大；而源距过大邻层影响增大。因而要配合井,径测井进行井径校正。,第23页,井径校正步骤以下,：,(1)令刻度井孔径为,标,标准，其刻度系数为a,0,、b,0,。,(2)在不一样井径同种岩石试验井群中观察，设井径分别为,a,、,b,、,C,、,观察读数为J,a,、J,b,、J,c,。都按系数a,0,、b,0,计算密度值,得,a,、,b,、,c,(3)因为井径,i,与确定系数标准井径,标,不一样,存在一个密度差,i,能够依据计算值建立因不一样井径影响所引发,密度差关系。即：,(4)取 为纵轴,井径 为横轴，绘制井径校正曲线。,第24页,3 现场岩芯样对比与校正,取适量钻孔岩芯,采取高精度密度仪测定密度,作,为已知值与测井计算值对比。设井深m,i,处岩芯密度为,i,，该深度测井数据为J,i,，按系数a,0,、b,0,计算密度为,Ji,、当,i,与,Ji,对比超差时,按式,i,=alnJ,i,+b,求出新回归系数a、b再计算密度值。,第25页,(二)声速测井主要技术要求,指按规范和各类仪器说明书技术性要求之外技术性考虑,原因。主要包含仪器选型和其它相关原因与办法。,1 仪器选型,(1)为了能依据实测密度、纵波速V,P,（或时差t,P,）、横波速V,S,（或时差t,S,）计算弹性模量，,首选是采取三维速度仪,。,(2)其次应选取,双发双收声速（赔偿）仪,，,方便赔偿消除因井径改变和一起倾斜引发异常。,(3)采取单发双收声速仪时，应考虑与分析相关影响原因（源间距、周期跳跃、探测范围等），采取对应,必要办法,。,第26页,2 采取单发双收声速仪测井必要办法,(,1)必须采取井下探管居中器，降低仪器不居中产生假异常。,(2)结合井径测井资料，分析井径改变引发非地层改变假异常，方便确定预处理应剔除采样点。,第27页,3 进行必要岩芯样波速测定,。,通常取作密度测试岩芯，同时测定纵波,与横波速度。,第28页,三 弹性模量计算程序,第29页,四、,实 例,以大冶铁矿某矿体补勘六各工程水文孔中两个为例。,依据工程地质任务，选择投入,三侧向电阻率测井，密度与,自然伽玛组合测井，,铁矿地段发觉疑点加上磁化率测井，以,此,划分和校验井剖面,；采取,密度和声速测井、配合井径测井,进行岩石强度分析。,第30页,划分和校验井,剖面,本区地层,主要为大理岩、,闪长岩、矽卡,岩、铁矿、破,碎裂隙层等。,综合观察分析,各方法曲线反,映物性和地,层岩性，可得,出以下表归纳,特征：,第31页,岩性,电阻率,（m）,自然伽玛,密度,（g/cm,3,）,声速,磁化率,10,-3,（SI）,大理岩,高,14000-21000,极低,相对低,2.72-2.75,相对为低,基本无,闪长岩,中等,4000-15000,略高,略高于大理岩,2.74-3.00,相对偏高,42.7,矽卡岩,偏低,1000-4000,略高,较高,2.8-3.2,偏高,28.9,铁矿,低,1000,低,极高,3.5,高,1118.4,裂隙层,低,1000,因岩性而异,低,低,第32页,岩石强度分析,按前述方法校,正、预处理之,后,计算各采样,点弹性模量。,分别按岩性和,按强度（E模量）,大小分层，算,出各层平均值,第33页,为了评价勘察区各岩层强度，可将全部观察孔各岩层弹,性模量平均值按大小次序示出。,比如该区结果以下表所表示,：,岩性,E（10,4,MPa）,K（10,4,MPa）,G（10,4,MPa）,铁矿,1191,0249,797,476,矽卡岩化,闪长岩,691,0243,451,278,矽卡岩,642,0251,432,2，57,闪长岩,593,0251,397,237,大理岩,465,0240,294,187,蚀变闪长岩,429,0247,282,172,第34页,岩石均一性和稳定性分析,取所测定完整岩样纵波速度为V,P完,值，计算完整系数K,W,，和裂隙系数,L,S,，按数值划分等级。将各级所占井段长度与各等级总控制长度相比，,求出各等级占控制井段百分数，从而取得对全区岩石均一性客观了解,概念,。,经计算统计结果列于下表：,完整性（完整系数）,稳定性（裂隙系数）,等级,长（m）,占（%）,等级,长（m）,占（%）,极好,34,137,最好,275,1104,好,229,991,好,1880,7550,很好,2109,8470,坚固,307,1233,差,114,458,稍差,28,113,极差,4,016,差,0,0,总计,2490,100,总计,2490,100,第35页,一样可依据密度测井资料,按岩性统计各岩层密度值，经,刻度和井径校正之后,统计得出岩石密度值,由小至大列于,下表：,其中经统计铁矿密度值,与地质采样分析得出总平均密,度值只相差不到0.02(g/cm,3,),。,岩性,蚀变闪长岩,大理岩,闪长岩,矽卡岩,铁矿,密度(g/cm,3,),2.709,2.728,2.846,2.922,4.065,第36页,实践证实,工程地球物理测井,是配合工程地质勘察,必要伎俩之一。在方法选择正确合理、亲密结合,地质前提下,能有效地划分和校验井剖面,填补钻,进采取率不足,可能漏失地质层缺点。,同时地球物理测井，是对井壁原位原体自然状态,下地质体进行探测，所以,取芯采集不到无法,进行材料力学试验软弱、破碎地段,只有经过地球,物理测井才能有效配合地质勘察工作。,第37页,JGSB-1轻便工程测井系统,第38页,第39页,轻便绞车,第40页,JGSB-1轻便工程测井系统,特点:,1 交直流供电(直流供电时使用12V电瓶),10AH电瓶连续使用时间4小时,2 轻便,地面仪器:3Kg,绞车(包含310米电缆):25Kg,3 探管长度:1.6m 重量:3Kg,4 探管直径,40mm(声波探管50mm),5 多参数测井,功效和JGS系列相当,第41页,主要技术指标,数据传输波特率：9600Bit/S,12位A/D转换，测程-10V+10V，精度：4.88mV,脉冲记数通道频率范围：0.1Hz2.5MHz,井下供电电源：DC24V/0.5A，电压调整率1%，纹波0.5%,电测供电电流：1mA500mA 8档可选。,连续一次采集深度300米,采样间隔：2cm10m任意可选,深度显示范围：0999.99米,深度误差：0.4,工作温度：060 湿度：25时95%,工作电源：AC220V10%，50Hz10%,DC12V/10AH以上电瓶,功耗：10W,第42页,测井参数,井径,声波,密度(带自然,三侧向电阻率,),井温流体电阻率,井斜角，井斜方位角,电位电阻率、梯度电阻率（标配1米电极系）,自然电位,第43页,祝大家高兴,第44页,第45页,第46页,第47页,