Способ газовой съемки для поисков месторождений полезных ископаемых

 

СПОСОБ ГАЗОВОЙ СЪЕМКИ ДЛЯ ПОИСКОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ , заключающийся в бурении мелких скважин и измерении концентрации газов-индикаторов в подпочвенном воздухе , по повьпиенной концентрации которых судят о наличии месторождения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности по исков , предварительно на участке с аномальным газовым полем концентрацию газов-индикаторов измеряют по всему открытому стволу скважины до ее дегазации, определяют глубину зоны активного газообмена поверхностных отложений и атмосферы, измеряют газ в открытом стволе скважины до их (Л дегазации на глубине, превышающей зону активного газообмена, и по повышенной концентрации газов-индикаторов определяют наличие месторождения .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) С 01 Ч 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ р

1 е

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ (21) 3606069/18-25 (22) 22.06.83 (46) 07.11.84. Бюл. У.41 (72) В.А. Балакин, Е.П. Воронин, Г.А. Габриэлянц, С.Л. Зубайраев, Н.П. Лаверов, В.Д. Миронов, В.М.Мудренко, Г.В. Перевозчиков, А. И. Попов и Ю.C. Шимелевич (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии (53) 550.83(088.8) (56) 1. Воробьев С.А., Досанова Б.А.

Методика и результаты поисковых атмохимическнх съемок в закрытых рудных районах Казахстана. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. е- 4. — Тезисы докладов к IJ Всесоюзному совещанию.

М., 1982, с. 54.

2.Фридман А.И. Газовая съемка при поисках руд и геологическом картировании. Методические рекомендации.

M., 1975, с. 62-63.(прототип). (54) (57) СПОСОБ ГАЗОВОЙ СЪЕМКИ ДЛЯ

ПОИСКОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЬО(ИСКОПАЕМЫХ, заключакщийся в бурении мелких скважин и измерении концентрации газов-индикаторов в подпочвенном воздухе, по повышенной концентрации которых судят о наличии месторождения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности поисков, предварительно на участке с аномальным газовым полем концентрацию газов-индикаторов измеряют по всему открытому стволу скважины до ее дегазации, определяют глубину зоны активного газообмена поверхностных отложений и атмосферы, измеряют Я газ в открьггом стволе скважины до их дегазации на глубине, превышающей зону активного газообмена, и по повьпшенной концентрации газов-индикаторов определяют наличие месторожВй дения.

1123005

Изобретение относится к геохимическим методам поисков месторождений полезных ископаемых и может быть использовано при проведении геологоразведочных работ на нефть, газ, уголь, различные руды.

Для подземкой атмосферы месторождений нефти и газа характерно содержание метана (СН ), этана (С,Н6), пропана (С Нв) и бутана (С Н 05. В руд- 10 ных месторождениях преобладают СО

Н,, СН1 и тяжелые углеводороды, Я

SO,, Н, инертные газы, пары ртути, радон и другие газы. Высокая миграционная способность газов определя- 15 ет их фильтрацию и,циффузию далеко за пределы залежей и рудных тел.

В результате вокруг месторождений образуются газовые ореолы, размеры которых по вертикали достигают тысяч метров. Повышение концентраций отдельных газов-индикаторов при проведении газовой съемки в поверхностных отложениях позволяет выявлять месторождения полезных ископаемых. 25

Такие физические характеристики лежат в основе развивающихся методов атмогеохимии. В природе наблюдаются свободные, растворенные и сорбированные формы нахождения природных газов в подземной атмосфере. Широко применяемые способы поисков месторож. дений полезных ископаемый с использо вакием газов-индикаторов основаны . на исследовании свободного газа из

35 подпочвенного слоя земли.

Известен способ, когда при газовой съемке исследуются содержания г а з овых компонентов в подпочвенной атмосфере. Отбор проб производится с глубины 3 м из призабойных частей шкековых скважин при помощи специалького пробоотборника. Для получения газовых проб, максимально соответствующих составу подпочвенной атмосфе- 45 ры, объем холостой откачки газа иэ скважины составляет три объема призабойной камеры. На точках наблюдения измеряется содержание углекислого газа с помощью интерферометров и производится отбор газовых проб для последующего анализа в; лаборатории f1j, В данком способе используется для исследований только одна газовая сос. тавляющая подземной атмосферы, т.е. свободный газ, находящийся в порах и трещинах пород. Сорбированкые газы ке изучаются, глубина отбора проб устанавливается фиксированной без учета свойств породы. Поэтому в некоторых случаях глубина отбора проб окажется неоптимальной для выявления газовой аномалии.

Наиболее близким к предлагаемому является способ газовой съемки для поисков месторождений руд, заключающийся в бурении мелких скважин и измерении концентрации газов-индикаторов в подпочвенном воздухе, по повышенной концентрации которых судят о наличии месторождений. В мелких скважинах глубиной 1-3 м производится анализ газа, находящегося в свободном состоянии в порах и трещинах пород. При анализ 1 подпочвенного воздуха или отборе проб обязательно предусматривается предварительный выброс в атмосферу воздуха, заполняющего шланг H трубку пробоотборника, и воздуха, находящегося в загерметизированном пространстве ствола скважины после окончания бурения скважины. Таким образом, анализируется только свободный газ, находящийся в порах и трещинах пород. Это умень- шает эфФективность съемки при выяв- лении газовых аномалий (2j .

Недостатком известного способа является отсутствие критерия выбора глубины бурения для анализа подпочвенного воздуха, т.е. даются рекомендации по установлению параметров, определяющих глубину бурения. В некоторых случаях наличие газовой аномалии можно выявить только на нескольких больших глубинах из-за существования околоземной поверхности слоя с активным газообменом подпочвенных газов и атмосферы. При этом глубина активного гаэообмена определяется физико-химическими свойствами поверхностных отложений и зачастую превышает 3 м. В результате произойдет не выявление, а пропуск месторождения полезных ископаемых.

Цель изобретения - повышение эффективности поиска при проведении газовой съемки. Ноставленная цель достигается тем, что согласно способу газовой съемки для поисков месторождеиий полезных ископаемых, заключающемуся в бурении мелких скважин и измерении концентрации газов-индикаторов в подпочвенном воздухе, по повышенной концентрации которых судят о на1123005 личин мест орожде ния, предварительно на участке с аномальным газовым полем концентрацию газов-индикаторов измеряют по всему открытому стволу скважины до ее дегазации,определяют глубину зоны активного газообмена поверхностных отложений и атмосферы, изМеряют газ в открытом стволе скважины до их дегазации на глубине, превышающей зону активного газооб- 1О мена, и по повышенной концентрации газов-индикаторов определяют наличие месторождения.

Согласно такому способу анализи15 руется газ, представляющий собой смесь свободного и сорбированного газа. При вскрытии полости скважины

B результате механического воздейст. вия бурового инструмента на горные породы из шлама и стенок скважины выделяется значительное количество сорбироваиногс породой газа. Таким .образом, измеряется в открытом стволе скважин интегральный параметр, 25 характеризующий две составляющие подземной атмосферы. На фиг. 1 показаны зависимости распределений концентрации метана от глубины; на фиг. 2 — результаты газовой съемки на профиле, пересекающем рудное тело.

Исследования газового поля око ло поверхности-земли над несколь кими месторождениями . полезных ископаемых выявили несколько особеннос- 35 тей газового поля. На фиг. 1 представлены типичные графики зависимости распределения концентра-, ции метана от глубины по стволу шнековых скважин, пробуренных в аномальной зоне газового поля (кривая

1) и вне (кривая 2). На графике, полученном в аномальной зоне, выделяются две области. Первая (на малых глубинах) харак",еризуется резко 45 меняющимся по глубине градиентом концентрации и связана с зоной актив-ного гаэообмена поверхностных отложений и атмосферы. Вторая область (при глубине свыше 4 м) характеризуется слабым изменением градиента ко;-ьцентрации, что свидетельствует

oG ослаблении влияния атмосферы на

ra=- îâîå поле поверхностных отложений. Поэтому глубина бурения должна 55 определяться иэ условия достижения второй области, т.е. превышать глубину зоны активного газообмена.

Оценку глубины зоны активного газообмена поверхностных отложении и атмосферы производят в одной или нескольких скважинах, пробуренных на ( участке с аномальным газовым полем.

Эта операция необходима для выявления оптимапьной глубины бурения.

Значения концентрации газа в скважине не сохраняются и со временем убывают по закону, близкому к экспоненциальному до фоновых значений метана в атмосферном воздухе. Наиболее быстрый спад концентрации происходит в первые 5-10 мин после извлечения бурового инструмента. Поэтому прй проведении газовой съемки согласно данному способу необходимо измерять концентрации газа в скважине непосредственно после окончания бурения.

В дальнейшем газовая съемка производится следующим образом.

На размеченных профилях бурение производится до глубин, превышающих глубину активного газообмена. На забое скважины определяют концентрацию газа через одинаковое время после окончания бурения (в данном случает через 1 мин). По полученным данным составляют карту концентрации метана в пОдпочвенном воздухе.

Выявляют зоны с повышенной концент-, рацией метана, по которым судят о наличии залежи.

Способ осуществляют следующим образом.

В перспективном для залегания рудного тела районе проводят изыска. тельские работы по измерению концентрации метана в подпочвенном воздухе. На участке с аномальным газовым полем, т.е. над разломом или над известным рудным телом, бурят одну-три шнековых скважины глубиной 10-15 м. Через 1 мин после извлечения бурового инструмента иэ скважины измеряют концентрацию газов-индикаторов по всему открытому стволу скважины от забоя до устья. По тонкому шлангу внутренним. сечением несколько миллиметров газ поступает в измерительную систему, где определяют концентрацию метана.

Анализ газа производят в лазерном газоанализаторе. При перемещении (с шагом в 1-2 м) заборного шланга по скважине и прокачке газа через газо. анализатор осуществляют анализ газа на различных глубинах от забоя до

1123005

,„1РР 4 о

Составитель Н. Журавлева

Редактор А. Мотыль Техред С. Легеза Корректор А. Зимокосов

Заказ 8134/38 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 т

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 поверхности. По результатам измерений оценивают глубину эоны активного газообмена поверхностных отложений и атмосферы, которая для изучаемого участка составляет 6 м. Шнековое бурение проводят до глубины 7 м. Кон" центрацию метана определяют на забое открытой скважины через 1 мин после извлечения бурового инструмента. На фиг. 2 представлены результаты газовой съемки (кривая 3) на одном иэ профилей над рудным телбм. Аномалия на кривой надежно отмечает местонахождение рудного тела. Для сравнения на фиг. 2 нанесены данные, полученные по стандартной методике (кривая 4) . В этом случае рудное тело не выявляется.

При применении предлагаемого способа уменьшается вероятность пропуска газовых аномалий из-за того, что измеряется интегральная характеристика газового поля подземной атмосферы путем анализа подпочвенного воздуха на оптимальных глубинах, где

1О ослаблено влияние газообмена с атмосферой. Выявление газовых аномалий происходит в оптимальных условиях.

Возникает возможность выявления малых газовых аномалий, соизмеримых с фоновыми уровнями, что позволит сократить объем бурения структурных скважин.