Rambler's Top100

РСН 46-79 Скачать Предварительный просмотр

Скачать

Предварительный просмотр

(отсутствуют изображения, таблицы и формулы)

ГОССТРОЙ РСФСР
РОСГЛАВНИИСТРОЙПРОЕКТ
Производственное объединение "Стройизыскания"
Центральный трест инженерно-строительных изысканий
ИНСТРУКЦИЯ
по применению каротажных методов при инженерных изысканиях для строительства
РСН 46-79
Москва 1979
"Инструкция по применению каротажных методов при инженерных изысканиях для строительства" составлена нормативно-методологическим отделом ПО "Стройизыскания" (В.В. Лисицын, Н.П. Курандин, Ю.А. Юдичев) при участии сотрудников ПНИИИСа (И.А. Брашнина, Ю.Д. Зыков, Ю.И. Баулин), института Гидропроект (В.И. Коптев), Свердловского горного института (В.И. Бондарев).
Редакторы В.В. Лисицын и Н.П. Курандин.
ПРЕДИСЛОВИЕ
"Инструкция по применению каротажных методов при инженерных изысканиях для строительства" регламентирует требования, предъявляемые к различным каротажным методам, включая проектирование и организацию работ, полевые наблюдения при автоматической и точечной регистрации показаний, обработку результатов, отчетность, указания по контролю и проверке качества работ, а также требования к каротажным методам при применении их с другими геофизическими методами исследований. В Инструкции учтены новые теоретические разработки и конструкции новых приборов и аппаратуры.
В последние годы каротаж широко используется при инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях. Он выполняется a целях дополнения геологической и гидрогеологической документации при изучении разрезов и увязки данных наземных геофизических наблюдений с геологическим строением разреза. С помощью каротажа решаются не только традиционные задачи по изучению строения участка исследований, но и задачи, связанные с изучением состава, состояния и свойств пород в естественном залегании. Разнообразие методов исследования скважин, значительное количество задач, решаемых с их помощью (в том числе важных самостоятельных задач), позволяет говорить о каротаже как о самостоятельной области исследования при инженерных изысканиях.
Мотодика и техника проведения каротажа инженерно-геологических и гидрогеологических скважин, аппаратура и особенно интерпретация материалов отличается от обычных геофизических исследований специфическими особенностями.
Инструкция разработана на основе "Технической инструкции по проведению геофизических исследований в скважинах" Министерства геологии СССР, изданной в 1963 г., и дополнений к ней, изданных в 1972 г. При ее составлении использованы методические материалы Производственного и научно-исследовательского института по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) Госстроя СССР, института ВСЕГИНГЕО МГ СССР, института Гидропроект, Свердловского горного института и ряда других организаций.
Приложения содержат материалы, необходимые при проведении каротажных работ и оформлении полученных результатов. При их подборе учтен опыт трестов инженерно-строительных изысканий. Термины и определения даны по ГОСТ 22609-77 ("Геофизические исследования в скважинах").
Государственный Комитет РСФСР
Республиканские строительные нормы

РСН 46-79
по делам строительства (Госстрой РСФСР)
Инструкция по применению каротажных методов при инженерных изысканиях для строительства
Госстрой РСФСР
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящая Инструкция распространяется на проведение каротажных методов при инженерно-геологических изысканиях для жилищно-гражданского, промышленного и сельскохозяйственного строительства.
1.2. Каротажем называют геофизические исследования в скважинах с целью изучения вскрытого скважиной геологического разреза и выявления полезных ископаемых. В приложении к инженерным изысканиям скважины могут быть следующих типов:
инженерно-геологические (технические, разведочные);
гидрогеологические (поисковые, разведочные, разведочно-эксплуатационные).
Инженерно-геологические скважины могут быть заполненные и незаполненные водой ("сухие"). Оптимальная глубина их составляет 15 - 25 м при максимальной глубине до 100 м. Оптимальная глубина гидрогеологических скважин составляет 150 - 250 м при максимальной - до 1000 м.
1.3. Инструкцией регламентируются следующие методы каротажа:
электрокаротаж - каротаж сопротивления (КС), боковое каротажное зондирование (БКЗ), микрокаротаж (МК);
каротаж потенциалов самопроизвольной поляризации (ПС), каротаж вызванных потенциалов (ВП);
Сейсмоакустический каротаж - метод вертикального сейсмического профилирования (ВСП), сейсмический каротаж (СК), акустический каротаж (АК);
радиоактивный каротаж - гамма-каротаж (ГК), гамма-гамма каротаж (ГГК), нейтрон-нейтронный каротаж (ННК), нейтронный гамма-каротаж (НГК);
резистивиметрия скважины;
расходометрия скважины;
термометрия скважины;
кавернометрия скважины;
инклинометрия скважины.

Внесена производственным объединением "Стройизыскания"
Утверждена
Госстроем РСФСР
3 октября 1979 г. № 58
Срок
введения с
1 января 1980г

1.4. Каротажные работы выполняются с использованием серийных каротажных станций, разборной каротажной аппаратуры, а также серийной геофизической аппаратуры, применяемой при полевых наземных измерениях. Перечень специальной каротажной аппаратуры и приборов, которые могут использоваться при каротаже, приведен в прил. 27.
1.5. Каротажные методы, как правило, входят в обычный комплекс геофизических работ, реже имеют самостоятельное значение. В комплексе с половыми электроразведочными и сейсморазведочными исследованиями они могут применяться для решения широкого круга инженерно-геологических и гидрогеологических задач (п. 1.3. РСН 43-74, п. 1.4 РСН 45-77).
При самостоятельном применении они могут использоваться для решения следующих основных задач (табл. 1 ):
литологического расчленения пород по скважине;
оценки трещиноватости, пустотности и кавернозности пород, пересеченных скважиной;
определения физико-механических свойств грунтов (объемного веса, объемной влажности, модуля деформации и т.д.);
определения мест притока воды в скважину;
оценки фильтрационных свойств пород, определения минерализации подземных вод и производительности водоносных горизонтов;
определения среднего диаметра скважины и искривления ее ствола;
определения естественной температуры горных пород и т.д.
Таблица 1

Типы геологических разрезов



Задачи исследования
разрезы, пред ставленные песчано-глинистыми породами
разрезы, сложенные скальными и полускальными породами (извер-женными, метаморфическими, карбонатными)
1
2
3
1. Изучение геологического строения разрезов


Литологическое расчленение, определение мощности и состава слоев
КС, БКЗ, ПС, ГК, НГК, МК, ВП
КС, БКЗ, ГК, ГГК, НГК
Выявление трещиноватых закарстованных и других ослабленных интервалов разреза, а также тектонических нарушений
-
КС, ПС, ГТК, НГК, АК
2. Изучение гидрогеологических характеристик разрезов


Выявление обводненных и проницаемых зон и определение их эффективной мощности
МК, КС, ПС, РМ-С, РЕЗ, НГК, АК
РМ-С, РЕЗ, ГГК, НГК, АК
Количественная и качественная оценка поровотрещинной пустотности горных пород
БКЗ, ГК, ГГК, НГК
БКЗ, ГК, ГГК, НГК, АК
Количественная или качественная оценка фильтрационных свойств пород
КС, ГК, РМ-С, РЕЗ
КС, ГК, РМ-С, РЕЗ
Количественная оценка общей минерализации подземных вод
РЕЗ, БКЗ
РЕЗ, БКЗ
Оценка производительности водоносных горизонтов
ПБКЗ, РЕЗ, ГК, НГК
ПБКЗ, РЕЗ, НГК
3. Диагностика технического состояния скважин


Определение диаметра и кавернозности скважин
КМ
КМ
Определение искривления ствола скважины
ИН
ИН
Определение эффективных интервалов работы фильтров
РМ-С, РЕЗ
РМ-С, РЕЗ
4. Изучение свойств горных пород


Оценка физико-механических свойств грунтов (плотности, влажности, модуля деформации, температуры)
ГГК, ННК, ВСП, ТМ
АК, ГГК, ТМ
Примечание. РМ-С - метод расходометрии скважин при стационарном режиме фильтрации, РЕЗ - резистивиметрия, КМ - кавернометрия, ИН - инклинометрия, ТМ - термометрия
1.6. Наиболее распространенным является каротаж сопротивления. Он применяется для литологического расчленения пород, определения мощности и состава слоев, выявления трещиноватых, закарстованных и других ослабленных интервалов разреза.
1.7. Боковое каротажное зондирование применяется для литологического расчленения пород, оценки водоносности пород, а также выбора оптимальных размеров зонда КС.
1.8. Микрокаротаж применяется для детального литологического расчленения пород (выделение маломощных слоев и прослоев) и определения водопроницаемости пород.
1.9. Каротаж ПС используется для литологического расчленения разреза, определения мощности и состава слоев, выявления необводненных и проницаемых слоев. Рекомендуется проводить в комплексе с КС.
1.10. Каротаж ВП следует применять для литологического расчленения разреза, выявления хорошо промытых разностей песков и водоупоров. Рекомендуется проводить в комплексе с ПС.
1.11. Радиоактивный каротаж применяют для литологического расчленения разреза, определения плотности и влажности грунтов, выявлении трещиноватости и пустотности пород.
1.12. Сейсмоакустический каротаж и вертикальное сейсмическое профилирование проводят в целях идентификации сейсмических волн, детального определения скоростного и литологического разреза среды вблизи скважины, оценки физико-механических свойств грунтов.
1.13. Резистивиметрия скважины проводится в целях оценки общей минерализации подземных вод, выявления зон притока (поглощения) подземных вод, оценки фильтрационных свойств водоносных пород.
1.14. Расходометрия скважины может применяться для определения статических напоров водоносных зон, удельной водоотдачи, водопроницаемости пород, зон наличия перетоков вод по скважине или связи водоносных горизонтов.
1.15. Все виды электрокаротажных работ (кроме резистивиметрии) проводятся только в необсаженной части скважины.
Резистивиметрические и расходометрические измерения допускается проводить в фильтровой колонне или в перфорированных трубах. Радиоактивный каротаж можно проводить как в обсаженных, так и необсаженных скважинах.
1.16. Термометрия проводится для определения температуры вечномерзлых грунтов, выявления мест притока воды в скважину, определения геотермического градиента и т.д.
1.17. Кавернометрия скважины проводится в целях определения фактического диаметра скважин (в обязательном порядке при БКЗ, расходометрии, радиоактивном каротаже и резистивиметрии).
1.18. Инклинометрия скважины проводится для определения угла наклона и азимута скважины. В изысканиях применяется крайне редко. При изучении технического состояния гидрогеологических скважин инклинометрию следует использовать при глубине скважин более 150м.
2. ПЛАНИРОВАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ КАРОТАЖНЫХ РАБОТ
2.1. Эффективность проведения каротажных работ зависит от правильной постановки задачи исследования, подбора исполнителей, четкого разграничения их функций, сбора всех необходимых сведений по предшествующим геолого-геофизическим работам, соответствующей подготовки аппаратуры, оборудования и материалов.
2.2. Исходным документом для постановки любых видов изыскательских работ, включая геофизические, является техническое задание заказчика. Методы проведения и объемы геофизических работ устанавливаются в соответствии с техническим заданием и обосновываются изыскательской организацией в программе изысканий.
2.3. Техническое задание на изыскания, в том числе при проведении работ каротажными методами, составляется с учетом стадии проектирования и требований СНиП. Задание должно содержать комплекс исходных данных, необходимых для составления программы работ.
2.4. Программы инженерных изысканий, предусматривающие проведение каротажа, составляются для каждого метода и в целом для комплекса каротажных работ. Они являются частью общих программ инженерно-геологических изысканий или в ряде случаев могут иметь самостоятельное значение.
В программе изысканий каротажными методами должны быть предусмотрены сроки проведения подготовительных, полевых и камеральных работ.
2.5. Программа работ должна включать следующие разделы:
цель и задача работ;
методика работ по проектируемым каротажным методам, указания о намечаемых способах борьбы с помехами;
методика обработки и интерпретации результатов, включая способы исключения погрешностей, вносимых местными условиями;
виды и объемы каротажных работ;
ожидаемые результаты;
состав исполнителей и перечень необходимой аппаратуры, оборудования и материалов, обеспечивающих проведение работ в данной местности в условиях возможных помех.
Кроме перечисленных разделов, в программе работ должны быть указаны возможные допустимые изменения в методике работ в зависимости от местных условий и получаемых результатов, не требующие для проведения исследований соответствующей санкции вышестоящей организации.
2.6. При применении комплекса каротажных методов должны быть сформулированы частные задачи, решаемые каждым методом в отдельности, и очередность их решения. В программе работ должно быть дано обоснование скорости перемещения скважинного прибора при автоматической, полуавтоматической записи диаграмм, а также необходимости производства детализационных исследований и точечных измерений.
2.7. Программа работ согласовывается с заказчиком и утверждается руководством изыскательской организации; в процессе изысканий в случае необходимости допускается уточнение программы. Программа работ является основным документом при проведении каротажных исследований.
2.8. На основании программы в соответствии с требованиями СЦПиР (ч.1, М., Стройиздат, 1967) составляется смета на производство каротажных работ, а по видам работ, не отраженным в Сборнике цен, прямым расчетом по форме З-П или по аналогии. Смета, как и программа работ, должна быть согласована с заказчиком.
2.9. Каротажные работы выполняются партиями (группами, отрядами, бригадами). В зависимости от характера работ партии (группы) могут быть одноотрядными или многоотрядными.
При проведении работ со специальными каротажными станциями состав партии, группы, бригады включает от трех до пяти человек; начальник партии (отряда), инженер-оператор - один, ст. техник-оператор - один, рабочие - один-два человека. При работе с разборной каротажной или полевой геофизической аппаратурой состав уменьшается до двух-трех человек (один инженер-оператор и один-двое рабочих).
Начальнику группы (бригады, отряда) при самостоятельных работах группы должны быть предоставлены права начальника партии с возложением на него необходимой части обязанностей начальника партии.
2.10. Начальник партии (группы, бригады, отряда) несет ответственность за ее работу с момента организации и до ликвидации полевых работ, составления и сдачи отчета.
Начальник партии (группы, отряда, бригады) обеспечивает правильное методическое решение поставленных задач в соответствии с программой работ и требованиями действующих нормативно-методических документов, контролирует качество работ и правильное заполнение технической документации, соблюдение правил техники безопасности и охраны труда, своевременную обработку результатов.
Начальник партии имеет право в случае необходимости вносить изменения в утвержденную программу работ с немедленным извещением об этом вышестоящей организации и получением ее согласия на вносимые изменения.
Начальник партии обеспечивает партию (группу, отряд, бригаду) необходимыми нормативно-методическими документами по применяемым методам, организует получение и проверку необходимой аппаратуры и оборудования, обеспечивает диаграммной бумагой или полевыми журналами и другими материалами, а также организует обучение исполнителей работе с новой аппаратурой. Начальник партии (группы, отряда, бригады) ведет дневник работы партии (прил.1).
2.11. Обеспечение партии аппаратурой, оборудованием и транспортом определяется утвержденной программой в соответствии с характером работ и их объемом, включая соответствующие запасные части и материалы.'
При получении со склада аппаратуры, оборудования и материалов начальник партии (группы, отряда, бригады) проверяет их техническое состояние. Аппаратура, получаемая со склада, должна быть отрегулирована, испытана, иметь паспорта установленной формы, а также заводские инструкции. Комплектность аппаратуры должна соответствовать паспортным данным.
2.12. Хранение, перевозка и эксплуатация аппаратуры, кабелей, проводов, источников питания и другого оборудования должна проводиться в соответствии с заводскими инструкциями и общими правилами. С момента получения аппаратуры и оборудования со склада до их сдачи на склад ответственность за их использование и сохранность несет начальник партии (группы, отряда, бригады).
2.13. При полевых работах вся ответственность за их организацию, правильное проведение измерений, оформление результатов и меры по технике безопасности возлагается на начальника группы (отряда, бригады) и оператора, которым должен являться инженер-геофизик или старший техник-геофизик.
2.14. Ответственный исполнитель (геолог) сообщает о начале бурения скважины, подлежащей каротажу, начальнику каротажной партии (группы, отряда, бригады) с обязательной регистрацией в дневнике работы партии.
2.15. После окончания бурения скважина должна быть подготовлена для производства каротажа. Подготовка заключается в обеспечении подъезда к скважине (пунктам удара при ВСП), обеспечении водности скважины до забоя, а также других мероприятий в зависимости от полевого назначения комплекса каротажа.
2.16. Ежедневно после окончания полевых измерении подлинники каротажных диаграмм (журналы, записи) подписывают инженер или техник-оператор, а также начальник партии (группы, отряда, бригады). Забракованные (не подлежащие исправлению) подлинники диаграмм должны содержать пометку о браке с соответствующим пояснением и подпись начальника партии.
2.17. Ежедневно проводится обработка полученных данных. Предварительные сведения о результатах каротажа сообщаются геологу на скважине по окончании каротажа. Окончательные результаты представляются геологам не позднее трех дней после завершения каротажных работ.
2.18. Все вопросы по технике безопасности и охране труда должны решаться в соответствии с положениями и требованиями "Инструкции по безопасному ведению работ при инженерно-строительных изысканиях" вып.9 "Геофизические работы", изд. ЦТИСИЗ, 1975, а также "Правил безопасности при геологоразведочных работах", изд. "Недра", 1972.
3. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАРОТАЖА
3.1. Электрическим каротажем называют электрические исследования в скважинах, служащие для определения состава, состояния и мощности слоев, пересеченных скважиной. Электрические исследования состоят в изучении удельного сопротивления пород (каротаж сопротивления) или электрического поля, самопроизвольно возникающего в скважине (каротаж ПС), либо наведенного искусственно в скважине и около нее (каротаж ВП).
3.2. Измеряемые величины в электрокаротаже - это кажущееся удельное сопротивление пород, потенциал естественного электрического поля в скважине, потенциал вызванной поляризации в скважине.
Каротаж сопротивления (КС)
3.3. Каротаж КС проводится в целях:
литологического расчленения разреза по скважине;
определения мощности слоев;
выявления трещиноватых и ослабленных интервалов разреза;
оценки степени водонасыщенности пород.
Каротаж КС является наиболее универсальным скважинным методом. Он может применяться как в гидрогеологических, так и инженерно-геологических скважинах, преимущественно заполненных водой или фильтратом промывочной жидкости (буровым раствором). При наличии специального зонда с прижимными или удавливаемыми в стенки скважины электродами каротаж КС допускается применять для измерения кажущегося сопротивления в "сухих" скважинах.
3.4. Каротаж КС может проводиться каротажными станциями (АЭКС-900, СКВ-69 и т.д.), автоматическими регистраторами (типа Н-361, Н-381 и др.), а также полевыми электроразведочными приборами с помощью точечной регистрации показаний.
3.5. Каротажные зонды КС рекомендуется изготовлять из кабеля КТШ-2 или КТО-2. При этом электроды монтируются из электродного провода (свинцовой проволоки) диаметром 5мм с сердцевиной из нескольких стальных проволок, служащих для увеличения прочности.
Длину электродов следует брать исходя из следующих соотношений:
Расстояние между электродами, см
Длина электрода, см
>50
4-5
50-10
2
<10
1
В качестве соединительного кабеля рекомендуется применять кабель типа КТШ-0,3, КТШ-0,6, КТО-1, КТО-2.
3.6. Тип и длина зонда выбираются из условия четкого выделения на кривых КС большинства слоев и прослоев, а также максимального приближения измеряемой величины кажущегося удельного сопротивления к удельному сопротивлению пород.
Типоразмеры стандартного зонда подбираются на основе опытных работ по данным БКЗ.
Для каротажа инженерно-геологических скважин рекомендуется кровельный градиент-зонд N 0,1, МО, 95А и потенциал-зонд с AM, равным 0,2-0,3 м, и МN не менее 2-3 м.
Для каротажа гидрогеологических скважин рекомендуются следующие размеры градиент-зондов: в скважинах диаметром более 200мм - М2АО, 25В, менее 200мм - M1AO, 1B.
3.7. При записи кривой КС необходимо стабилизировать силу тока в цепи питания токовых электродов или контролировать постоянство силы тока и в случае необходимости поддерживать установленную силу тока, регулируя сопротивление цепи или напряжение источника питания. Допустимое отклонение силы тока от номинального значения - 5 %.
3.8. Для каждого района в зависимости от величины кажущегося удельного сопротивления необходимо устанавливать масштаб записи кривых КС, исходя из условия обеспечения записи кривой в интервале с минимальным значением сопротивления.
Основной масштаб записи кривой КС должен быть таким, чтобы в водоносных пластах низкого сопротивления (?к ? 1 Ом?м) отклонение кривой от линии нуля составляло не менее 1 см.
3.9. При непрерывной записи кривых КС в начале и в конце записи, а также при каждом изменении масштаба регистрации на каротажной диаграмме отмечается положение нулевой линии.
3.10. Запись кривых КС производят при подъеме зонда. Максимально допустимая скорость его перемещения для данного типа аппаратуры устанавливается в каждом районе опытным путем. Максимально допустимой принимается такая скорость, при которой отклонения кривых КС отличаются от соответствующих им значений, записанных при очень малой скорости (до 150 м/ч), но не более, чем на 10 %. Для детальных исследований рекомендуемая скорость движения зонда не более 200 м/ч.
3.11. Наименьшее допустимое сопротивление изоляции каждой из жил многожильного кабеля, применяемого для электрического каротажа, составляет: в процессе измерения 2 МОм; на поверхности с учетом возможного снижения изоляции в скважине 5 МОм.
Наименьшее допустимое сопротивление изоляции жилы одножильного кабеля в процессе измерения равно 1 МОм.
3.12. При записи КС необходимо принимать меры к предотвращению искажения результатов измерений помехами, возникающими вследствие индуктивной и емкостной связи питающей и измерительной цепи (индуктивные помехи).
При работе с многожильными кабелями и длине кабеля на лебедке более 200 м или чувствительности канала по эквивалентному сопротивлению S более 10* рекомендуется применять уравновешенные схемы включения жил кабеля (две жилы токовые, одна измерительная или одна токовая, две измерительные).-
* Эквивалентное сопротивление - это отношение коэффициента зонда К(м) к масштабу записи п (Ом м/см).
3.13. В процессе записи КС необходимо контролировать получаемые значения и своевременно отмечать появление помех из-за нарушения изоляции, индуктивных помех и других искажений, чтобы принять меры к их устранению и обеспечить получение результатов измерений.
Важнейшие признаки помех следующие:
отсутствие повторяемости кривых;
незакономерные колебания и скачки измеряемых разностей потенциалов как при перемещении кабеля, так и во время его остановок;
смещение нулевой линии кривой КС;
наличие заметных отклонений при расположении зонда в обсадной колонне;
"отрицательное сопротивление" - изменение знака измеряемой разности потенциалов без перемены полярности тока;
изменение разности потенциалов при изменении частоты тока питания электродов.
3.14. Кривые КС могут быть получены только в необсаженном интервале скважины. Кажущееся сопротивление в обсадкой колонне практически равно нулю. Независимо от глубины исследуемого интервала в обсадной колонне проводится контрольная запись в интервале не менее 3 - 5 м.
3.15. Кривые КС искажены характерным образом вблизи металлических тел (башмака обсадной колонны, бурильного инструмента и т.д.), что используется для определения возмущающих тел. Это искажение наблюдается:
для потенциал-зонда - при расстоянии от точки записи до ближайшего края металлического тела, меньшем трехкратной длины зонда;
для градиент-зонда - при расстоянии от непарного электрода до ближайшего края металлического тела, меньшем двухкратной длины зонда.
3.16. Погрешность измерения ?к не должна превышать 5% измеряемой величины при максимально допустимом смещении нулевой линии 2 мм и при нестабильности градуировочных отклонений от контрольного шунта (при работе с аппаратной на трехжильном кабеле) или стандарт-сигнала (при работе с аппаратурой на одножильном кабеле) не более 3 %.
Боковое каротажное зондирование (БКЗ)
3.17. Боковое каротажное зондирование (БКЗ) состоит в измерении кажущегося сопротивления пород комплектом зондов, последовательно возрастающих размеров. В методе БКЗ используется зависимость значений ?к от размера зонда и характер приближения их к значениям УЭС пород.
Комплект зондов для БКЗ выбирается в соответствии с диаметром исследуемой скважины. Рекомендуемые типоразмеры зондов приведены в табл. 2.
Таблица 2
Диаметр скважины,
Зонды КС
мм
1
2
3
4
5
> 200
М0,25А0,1В
М0,5А0,1В
М1А0,1В
М2А0,25В
М4А0,25В
< 200
М0,1А0,05В
М0,25А0,1В
М0,5А0,1В
М1А0,1В
М2А0,25В
При работе в хорошо изученных районах количество зондов для БКЗ можно сократить до четырех.
БКЗ позволяет выбирать оптимальный типоразмер зонда КС для данного района. При исследовании гидрогеологических скважин с помощью БКЗ можно судить о литологии и водоносности пород, пересеченных скважиной.
3.18. Различают два типа кривых БКЗ: двухслойный и трехслойный.
Двухслойный тип кривых встречается при выполнении следующих условий:
зона проникновения практически отсутствует;
значения сопротивления пластовой воды и фильтрата промывочной жидкости равны между собой (?пв = ?ф)
глубина зоны проникновения намного больше глубинности исследования использованного комплекта зондов БКЗ. Трехслойный тип кривых соответствует соотношению ?ф ? ?зп ? ?п, где ?зп сопротивление зоны проникновения; ?п - удельное электрическое сопротивление пласта. Если ?ф > ?пв или соответственно ?зп > ?п, то различают повышающее проникновение, при обратном соотношении и ?ф и ?пв - понижающее.
В большинстве случаев при проведении гидрогеологического бурения соблюдается условие ?ф ? ?пв. Это облегчает использование данных метода БКЗ, так как оказывается возможным проводить интерпретацию по двухслойным палеткам.
3.19. Изменение зонда при БКЗ производится перемещением электродов зонда с помощью специального "раздвижного зонда" или переключением жил кабеля при помощи коробки БКЗ (скважинного переключателя).
В "раздвижном" зонде электродный провод припаивают к концу соединительного провода: электроды устанавливают и закрепляют на зонде по мере надобности так, чтобы была исключена возможность их смешения в скважине.
3.20. Масштаб кривых ?к при БКЗ должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить возможность регистрации сопротивления низкого значения для данного района с ординатой не менее 0,5 см.
3.21. Разновидностью БКЗ является метод повторных боковых каротажных зондирований (ПБКЗ). Его рекомендуется проводить для оценки производительности водоносных горизонтов. Сущность его состоит в проведении в скважине, предварительно промытой раствором повышенной минерализации, двух или трех БКЗ.
Кривые БКЗ регистрируются через определенные промежутки времени и каждая последующая кривая, записанная против водопоглощающих пластов, смещается вправо по отношению к предыдущей.
По наблюдениям за смещением кривых судят о скорости поглощения воды пластом или о количестве поглощенной им воды за известный промежуток времени.
Метод ПБКЗ дает хорошие результаты только при сравнительно малых скоростях фильтрации, когда между отдельными замерами не отмечается существенного изменения УЭС раствора в скважине. Подробнее методика ПБКЗ изложена в соответствующем руководстве ?10?.
3.22. При БКЗ обязательно проведение следующих операций в интервале исследования:
измерение УЭС воды в скважине резистивиметром;
измерение диаметра скважины каверномером;
измерение микрозондами.
3.23. Скорость перемещения каротажного зонда, а также погрешность измерения при БКЗ те же, что и при записи КС.
Микрокаротаж (МК)
3.24. Микрокаротаж дает характеристику параметров среды, непосредственно примыкающей к скважине. Микрокаротаж следует проводить для литологического расчленения разреза скважин в случае наличия маломощных слоев до 5 - 10 см, а также для непосредственного обнаружения водопроницаемых пород. Основное отличие его от других методов электрокаротажа состоит в том, что для регистрации кажущегося удельного сопротивления используются микроустановки, скользящие по стенке скважины и изолированные от влияния фильтрата промывочной жидкости.
3.25. Микрокаротаж рекомендуется проводить двумя зондами: градиент-микрозондом А0,025М0,25 и потенциал-микрозондом А0,05М.
Для потенциал-микрозонда в качестве третьего электрода служит корпус самого зонда. Глубина исследования потенциал-микрозонда 8 - 10 см, градиент-микрозонда - 3 - 4 см.
3.26. Сопротивление изоляции микрозонда должно быть не менее 2 МОм. Для стабилизации силы тока в цепи электродов А и В рекомендуется включать в нее как можно большее сопротивление (порядка десятки килоом).
3.27. Масштаб записи кривых ?к микрозондами выбирают в зависимости от сопротивления фильтрата промывочной жидкости (воды), заполняющего скважину; рекомендуется брать число Ом. м на 1 см близким сопротивлению фильтрата (воды). В "сухих" скважинах число Ом. м на 1 см рекомендуется брать близким сопротивлению глин (низкоомных разностей пород).
3.28. Скорость перемещения микрозонда должна быть меньше, чем при каротаже КС. Оптимальная скорость составляет 150 - 200 м/ч.
3.29. Периодически (не реже одного раза в месяц и после ремонта) необходимо определять коэффициент микрозонда. Для этого весь скважинный прибор помещают в заполненную водой металлическую ванну размером 1?1?0,8 м так, чтобы расстояние от башмака до стенок скважины было не менее 40 см (электродом В служит корпус ванны), и проводят измерения. Поверхностным резистивиметром определяют сопротивление воды. Эталонирование следует проводить при рабочем токе микрозонда.
3.30. Допустимая погрешность измерений микрозондами не должна превышать 8 % измеряемой величины. Погрешность оценивается по повторным измерениям в интервале однородных слоев.
Каротаж потенциалов самопроизвольной поляризации
(каротаж ПС)
3.31. Каротаж ПС входит наряду с КС в комплекс стандартного каротажа. При исследовании песчано-глинистых разрезов кривая ПС дает ценные дополнительные сведения о характере пород, пройденных скважиной.
В случае слабой дифференциации кривой КС диаграмма ПС (градиента ПС) может служить основой для литологического расчленения разреза скважины.
3.32. Перед проведением измерений в цепь ПС компенсатором поляризации вводят такую разность потенциалов, чтобы записывающее устройство устанавливалось на середине шкалы. Величина вводимой разности потенциалов должна быть известна; показания компенсатора поляризации предварительно градуируются в единицах, соответствующих постоянной по напряжению регистрирующего прибора.
3.33. Если при измерении ПС наблюдаются резкие скачки или постоянное смещение кривой, то на соответствующем интервале следует провести повторную запись кривой ПС для того, чтобы подтвердить правильность регистрации и убедиться в отсутствии искажения, вызванного непостоянством электродной разности потенциалов.
3.34. Масштаб регистрации выбирается таким, чтобы отклонение кривой ПС между "линиями" глин и песков (песчаников) составляло 5 - 8 см при УЭС воды (фильтрата промывочной жидкости) более 0,2 Ом.м.
3.35. Перед регистрацией и после записи кривой ПС на диаграмме должен быть отмечен градуировочный сигнал следующей величины: 100м В для масштабов 25 и 50 мВ/2см; 40 мВ для масштаба 10мВ/2 см и 20 мВ для масштаба 5 мВ/2 см.
3.36. При смене масштаба записи необходимо перекрывать кривые, зарегистрированные в разных масштабах, на интервале не менее 15м. Погрешность измерений недолжна превышать 5 % амплитуды отклонения в интервале перекрытия.
3.37. Сползание "линии глин" кривой ПС, обусловленное поляризацией электродов, не должно превышать 1мм на 10 м интервала глубин. Искажения кривой ПС из-за намагниченности лебедки, гальванокоррозии, блуждающих токов, сматывания и разматывания кабеля не должны превышать допустимую величину погрешности.
3.38. При значительных помехах (амплитуда отклонения кривой ПС от помех превышает 20 % амплитуды отклонении кривой) следует обеспечить получение неискаженной кривой ПС путем применения следующих мер:
изменения положения электрода N - погружения его в скважину или замены его обсадной трубой (если переменная ПС связана с непостоянством электрода N);
подбора соответствующего времени для измерений, когда интенсивность блуждающих токов минимальна;
применения стабильного зонда.
Стабильный зонд состоит из обычного электрода М и расположенного вблизи него (15 - 20 м) электрода N . В качестве электрода N используется длинный свинцовый провод или несколько обычных электродов, установленных на кабеле через некоторые интервалы и соединенных с одной и той же жилой кабеля.
Хорошие результаты дает также стабильный зонд, у которого в качестве электрода N служат два длинных (15 - 20 м) электрода, расположенных симметрично относительно электрода М; расстояние между ближайшими концами длинных электродов составляет около 4 м. При очень сильных блуждающих токах следует вести запись кривой градиента ПС (ГПС). При записи последней нижний электрод должен быть электродом М, верхний - электродом N.
3.39. Кривая ПС (ГПС) регистрируется таким образом, чтобы увеличение потенциала электрода М (электрода в скважине) соответствовало отклонению кривой ПС вправо.
3.40. Масштаб записи величин ПС (ГПС) изображается в виде отрезка длиной 2 см, на котором указывается полярность и число милливольт.
3.41. Резкие скачки свыше 2 см кривых ПС (ГПС) на отдельных участках следует перекрывать повторными измерениями. В случае их подтверждения контрольными записями они могут быть отнесены к действительным изменениям.
3.42. Если при регистрации ПС (ГПС) кривая не укладывается в ширину дорожки, необходимо произвести перенос кривой; точки разрыва должны быть отмечены на диаграмме.
Если при регистрации в стандартном масштабе кривая ПС (ГПС) получается сильно сглаженная (амплитуда отклонения меньше 2 см), запись следует повторить в более крупном масштабе.
Каротаж вызванных потенциалов (каротаж ВП)
3.43. Каротаж ВП - разновидность электрокаротажа, основанного на изменении разности потенциалов, вызванных электрической поляризацией горных пород. Он может быть использован для литологического расчленения пород (преимущественно песчано-глинистых), выделения водоупоров и хорошо промытых разностей песков. Из-за неразработанности физических основ в практике изысканий каротаж ВП используется редко.
3.44. При проведении каротажа ВП рекомендуется использовать аппаратуру ВПС-63 или другую аналогичную, работающую в режиме однополярных импульсов с осциллографической записью процесса деполяризации.
3.45. Для получения возможно больших амплитуд ?Vвп рекомендуется сближенное расположение измерительного и токового электродов зонда, при этом измерительный электрод следует изготовлять из неполяризующихся материалов.
Рекомендуемые типоразмеры зонда ВП:
двухэлектродный зонд с AM = 0,05 - 0,1 м;
трехэлектродный зонд с AM = 0,05 - 0,1м и М N(АВ) = 2 - 5 м.
3.46. Одновременно с кривой ВП следует записывать кривую сопротивления КС.
Продолжительность импульса тока заряда tз и длительность интервала времени от момента размыкания цепи питания до момента замера ?Vвп должны выдерживаться строго постоянными.
3.47. Регистрацию потенциалов Vвп необходимо вести при относительно малых значениях поляризующего тока. Во избежание искажения кривой ВП вблизи токового и измерительного электродов не должно быть неизолированных металлических частей.
3.48. Показания ВП против глин, а также чистых очень пористых или сильно кавернозных известняков и доломитов характеризуются наименьшими значениями.
Значение ВП против названных разностей пород следует принять за условный нуль и относить к ним все замеренные значения вызванных потенциалов.
Наибольшие аномалии ВП наблюдаются:
В песчано-глинистых породах - против тонкозернистых и пылеватых песков, песчаников и алевролитов;
в карбонатных породах - против плотных разностей известняков и доломитов.
3.50. При проведении каротажа ВП рекомендуется точечная регистрация исследуемых параметров.
4. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАДИОАКТИВНОГО КАРОТАЖА
4.1. Основными методами радиоактивного каротажа, применяемого в инженерно-геологических изысканиях, являются:
при исследовании гидрогеологических скважин - гамма-каротаж (ГК), нейтронный гамма-каротаж (НГК), гамма-гамма-каротаж (ГГК);
при изучении инженерно-геологических скважин ("сухих" или заполненных водой) - гамма-гамма-каротаж (ГГК), нейтрон-нейтронный каротаж (ННК), гамма-каротаж (ГК).
Гамма-каротаж (ГК)
4.2. Гамма-каротаж применяется для уточнения литологического состава пород, вскрытых скважиной, оценки глинистости пород, а также для проведения корреляции разрезов по скважинам.
4.3. Гамма-каротаж может выполняться комплектом аппаратуры, входящим в блок радиоактивного каротажа самоходных каротажных станций типа АЭКС-900 (АЭКС-1500), СКВ-69, СК-1, приборами типа РСКМ, РСКУ.
4.4. Гамма-каротажные исследования проводятся эталонированной аппаратурой. Эталонирование (градуирование) аппаратуры (или канала) ГК следует проводить не реже одного раза в месяц, а также после замены любых деталей измерительной схемы, которые могут вызвать изменение чувствительности аппаратуры.
4.5. При проведении эталонирования следует соблюдать следующие условия:
постоянная времени аппаратуры ? должна оставаться неизменной;
натуральный фон определяется при удалении всех источников излучения от эталонировочной установки на расстоянии более 10 м;
измерения проводят не ранее чем через 3 мин после установки радиевого эталона;
допустимая погрешность измерения не более 2 %.
Интенсивность гамма-излучения J рассчитывают по

где R - расстояние от центра индикатора до центра источника, м;
А - 840 а - интенсивность гамма-излучения эталона на расстоянии 1 м от него, мкр/ч;
d - гамма-эквивалент источника, мг-экв радия (указывается в паспорте);
j - коэффициент, учитывающий длину индикатора и рассеянное излучение источника; при R от 1 до 2,5м он равен 1,3; при R от 2,5 до 3м - 1,1; при R более 3м - 1,2.
4.6. Наибольшая скорость перемещения V скважинного зонда определяется по формуле

где hmin - минимальная мощность пласта, м;
l - длина индикатора, м;
? - постоянная времени, с;
b - коэффициент, учитывающий точность измерения (при качественной интерпретации он равен 2, при количественной - 2,5 - 3).
4.7. Эффективный радиус исследования при гамма-каротаже уменьшается с увеличением плотности среды. Для однородного водонасыщенного песчаника пористости 22 % он составляет 26 см, для пресной воды - около 60 см.
Наибольшей радиоактивностью обладают глины, наименьшей - чистые разности песков, известняки и доломиты.
4.8. При количественной интерпретации данных ГК следует пользоваться показаниями, приведенными к стандартным условиям по специальным палеткам и номограммам ?13].
Рекомендуется проводить обработку по относительным показаниям ГК:

где J, Jmin, Jmax - соответственно значения интенсивности в имп/мин против исследуемого слоя, минимальные и максимальные значения в разрезе.
Для отсчета относительных показаний проводят линию по максимальным значениям (линия глин) и по минимальным (линия песков); считая интервал между этими линиями за 100 % или 1, разбивают его на равные, части; по полученной условной шкале отсчитывают относительные показания.
Нейтронный гамма-каротаж (НГК)
4.9. При исследовании песчано-глинистых отложений НГК имеет подчиненное значение. Его следует применять в том случае, когда другие методы каротажа не дают удовлетворительных результатов. Для работы рекомендуется использовать стандартный зонд длиной 60 см.
4.10. На кривых интенсивности Jia минимальными показаниями характеризуются глины. С уменьшением водонасыщенности пород значения Jia, как правило, увеличиваются.
4.11. Эталонирование аппаратуры НГК проводят в баке с пресной водой (содержание солей не более 0,5 г/л). Размер бака: диаметр не менее 0,8м, высота не менее 1,75 м.
Величина эталонировочной единицы НГК определяется разностью показаний прибора в баке с источником и без него:
Jyo = J1 - J2.
Результаты определения Jyo по записям регистратора и отсчетам импульсов не должны отличаться более чем на 2%.
4.12. Контроль аппаратуры НГК можно проводить, наблюдая показания от эталонного источника гамма-излучения. Рекомендуются два способа контрольных измерений.
При первом способе:
устанавливают зонд в горизонтальное положение на высоте 1,5 м над землей, при этом вблизи прибора не должно быть каких-либо предметов;
при помощи кронштейна на расстоянии 1 м выше прибора против середины индикатора устанавливают эталонный источник и проводят измерения, при этом погрешность измерения не должна превышать 1%;
удаляют источник не менее чем на 15 м и измеряют натуральный фон, погрешность измерения - 3%;
разница в скорости счета при обоих измерениях является контрольным показанием.
При втором способе:
надевают на кожух зонда специальную насадку, имеющую гнездо для эталонного источника (радиевый источник марки 0-51 с номинальным содержанием радия 0,01 мг);
устанавливают в гнездо источник и проводят два измерения - при наличии свинцового экрана (между источником и индикатором) и без него;
требования к точности измерения те же, что и в первом способе;
разность измерений дает контрольное показание.
4.13. Аппаратура работает стабильно при условии, если величина контрольного показания отличается при эталонировании аппаратуры не более чем на 5%.
4.14. Эталонирование аппаратуры НГК в баке с водой проводится не реже одного раза в месяц, а также при смене индикатора или радиодеталей, которые вызывают изменение характеристики аппаратуры.
4.15. Скорость перемещения стандартного зонда НГК в зависимости от постоянной времени прибора ? приведена в табл. 3.
Таблица 3
?, с
Скорость перемещения, м/ч
1,5
1000
3
750
6
300
12
150
18
100
Гамма-гамма-каротаж (ГГК)
4.16. Гамма-гамма-каротаж (ГГК) может использоваться как для уточнения литологического разреза скважин, оценки общей трещиноватости и пустотности пород, так и для определения объемного веса грунтов в "сухих" инженерно-геологических скважинах (радиоизотопные определения объемного веса).
Для решения первой задачи применяется аппаратура типа РСКМ, РСКУ и т.п., а также аппаратура, входящая в блок ГГК каротажных станций типа АЭКС-900, СКВ-69, СК-1.
Для радиоизотопных определений используются приборы (плотномеры) типа УГГП-2, УР-70, ППГР-1, РПГ-36 и т.д. При радиоизотопных исследованиях следует руководствоваться ГОСТ 23061-78.
4.17. При проведении ГГК в основном используется метод рассеянного первичного гамма-излучения. Глубинность исследования зависит от плотности пород, уменьшаясь, с увеличением последней. Радиус исследований в среднем (для пород плотностью 1,5 - 1,6 г/см3) составляет около 10 см, уменьшаясь при возрастании плотности (до 2 г/см3) до 5 см.
На показания ГГК существенное влияние оказывают неоднородности в прискважинной зоне пород; наличие и толщина глинистой корки, каверны, обсадные трубы и другие факторы.
4.18. Эталонирование аппаратуры ГГК проводят в эталонировочном устройстве, состоящем из бака с пресной водой (содержание солей не более 2 г/л). Диаметр бака не менее 0,5 м, высота столба воды в баке не менее 1 м. Схема измерений та же, что и при проведении НГК.
4.19. До начала и после проведения ГГК в скважине измеряют величину контрольного показания. Допустимое отклонение контрольного показания от значения, полученного при эталонировании, не более 5%.
4.20. Градуировку радиоизотопных плотномеров проводят согласно пп. 3.6, 3.7 ГОСТ 23061-78 ("Грунты. Методы радиоизотопного определения объемного веса").
Рекомендуется использовать в качестве градуировочных сред грунты с коэффициентом вариации: плотности ? не более 2,5 %; весовой влажности - не более 10 %. Градуировку следует проводить в трубах-имитаторах, материал и типоразмеры которых соответствуют трубам при полевых измерениях.
Градуирование плотномера следует осуществлять не менее чем для 5 ? 6 значений объемного веса в интервалах:
0,9 - 1,1 (вода); 1,1 - 1,3;
1,3 ? 1,5; 1,5 ? 1,7; 1,7 ? 1,9 и 1,9 ? 2,1 гс/см.
График градуировки строят либо по методу наименьших квадратов, либо графическим осреднением на полулогарифмической или миллиметровой бумаге.
Вид графика градуировки приведен в прил. 4. Подробная методика градуировки плотномера изложена в руководстве [14?.
4.21. Радиоизотопные измерения проводятся при неподвижном состоянии зонда. Допускается использовать метод непрерывной регистрации для определения плотности однородных слоев грунта, мощность которых (в см) превышает вычисляемую по формуле
Zmin > Z0 + S + ?Z,
где Z0 - длина зонда;
S - постоянный коэффициент, принимаемый равным 5;
?Z ? поправка, зависящая от скорости перемещения зонда и постоянной времени ?.
Величина ?Z принимается согласно табл. 4.
Таблица 4
Скорость перемещения
Постоянная временные,
зонда, м/ч
1
3
6
9
24
2
6
12
18
36
5
14
28
42
60
8
23
46
70
4.22. Для определения объемного веса грунтов следует производить погружение обсадных труб специального назначения (дюралюминиевых труб). При их отсутствии допускается использовать стальные трубы (буровые штанги).
Материал, толщина стенок и диаметр труб должны обеспечить погружение их без образования перекосов и изгибов. Колонна труб должна быть оборудована снизу конусом, а места соединения изолированы от проникновения воды. Использование муфтовых и ниппельных соединений труб не допускается. В этом случае рекомендуется отменять цельносварные трубы.
При определении плотности устойчивых грунтов допускается проводить измерения в необсаженных скважинах диаметром до 65 мм. Максимальные отклонения диаметра скважин от принятых при градуировке не должны превышать 2 мм.
Нейтрон-нейтронный каротаж (ИНК)
4.23. Нейтрон-нейтронный каротаж при инженерно-геологических изысканиях в основном используется для определения объемной влажности грунтов (нейтронный метод определения объемной влажности). Для уточнения литологического состава разреза скважин ННК практически не применяется из-за искажающего влияния переменного диаметра скважины и толщины глинистой корки.
4.24. Для нейтронных определений влажности используются приборы (влагомеры) типа УР-70, ВПГР-1, РВГ-36 и т.п. В методе ННК используется способ регистрации медленных нейтронов. Чем выше влажность (водородосодержание) среды, тем больше медленных нейтронов образуется вблизи источника и тем меньше линейные размеры этого поля. Глубинность исследования зависит от влажности среды, уменьшаясь с увеличением последней. При изменении влажности пород от 5 до 30 % эффективный радиус исследования уменьшается от 30 до 15 см.
На показания ННК существенное влияние оказывают переменный диаметр скважины, изменение плотности скелета грунта, материал и толщина обсадной трубы, химсостав грунта и другие факторы. Изменение толщины стенки стальных труб на 3 мм вызывает погрешность в определении влажности на 2 - 3 % в диапазоне объемной влажности 10 - 20 %, и на 8 - 12 % в диапазоне 30 - 50 %. В то же время аналогичное изменение толщины стенки дюралюминиевых труб в тех же диапазонах повлечет за собой погрешность соответственно в 1 - 1,5 и 3 - 4 % (прил. 12).
4.25. Градуировка нейтронных влагомеров проводится на основе сопоставлений показаний приборов и определения влажности грунтов термостатно-весовым методом по ГОСТ 5180-75 в пункте измерения.
Градуировку влагомера следует осуществлять не менее чем для пяти значений объемной влажности в интервале 2 - 7, 7 - 15, 15 - 25, 25 - 35, 35 - 45 %. Градуировка нейтронных влагомеров проводится в трубах-имитаторах, материал и типоразмеры которых соответствуют трубам при полевых измерениях.
4.26. В местах проведения градуировки прибора грунт должен быть однородным в пределах объема, с которого снимается информация. Для грунта с объемной влажностью в диапазоне 2 - 10 % размеры эталонных сред должны быть
не менее 1?1?1 м; для грунтов с большими значениями объемной влажности размеры должны быть не менее 0,8?0,8?0,8 м. Подробная методика градуировки влагомера изложена в руководстве [14].
5. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ПРОВЕДЕНИЯ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА И ВЕРТИКАЛЬНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ
Сейсмокаротаж (СК).
5.1. Сейсмокаротаж (СК) и вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП) инженерно-геологических скважин проводятся для решения широкого круга инженерно-геологических, сейсмологических и других задач.
5.2. Сейсмокаротаж проводится для определения скоростного разреза вблизи скважины, а также для стратиграфической привязки сейсмических границ и идентификации сейсмических волн. При сейсмокаротаже, как правило, изучаются первые вступления проходящих (прямых) волн.
5.3. В зависимости от условий производства сейсмокаротажных работ его выполняют в вариантах "прямого" или "обращенного" каротажа. При прямом сейсмокаротаже источник упругих колебаний располагают на поверхности земли или вблизи нее, а приемники в скважине. При обращенном - наоборот, приемники располагают на поверхности земли, а источники возбуждения упругих волн в скважине.
5.4. Сейсмокаротаж может проводиться либо с помощью одно-двухканальных портативных установок, либо с помощью многоканальных сейсмостанций с осциллографической записью, используемых при наземных сейсморазведочных работах. В связи с этим требования к контролю за работой аппаратуры и оборудования должны соответствовать "Инструкции по применению сейсморазведки в инженерных изысканиях для строительства" РСН 45-77 пп. 4.1 - 4.9.
Направление удара и ось максимальной чувствительности горизонтальных сейсмоприемников зонда должны быть перпендикулярны линии, соединяющей пункт возбуждения колебаний и устье скважины.
5.18. Отметка момента удара производится путем регистрации колебаний сейсмоприемника, установленного рядом с пунктом удара, или с помощью электроцепи при ударе тампера о подставку.
5.19. Пункт возбуждения колебаний при сейсмокаротаже следует располагать на расстоянии не далее 2 ? 3 м от устья исследуемой скважины.
5.20. Регистрацию продольных волн при ВСП необходимо производить из 2 ? 3 пунктов удара, один из которых нужно располагать на расстоянии 2 ? 3 м от устья исследуемой скважины, а два других - на расстоянии (0,7 - 1,0) Н и (1,5 - 2,0) Н, где Н - глубина скважины.
5.21. Регистрацию поперечных волн при ВСП следует производить из 1 ? 2 пунктов удара, располагать которые необходимо на расстоянии (1 - 1,2) Н и (1,8 - 2,5) Н. При этом необходимо помнить, что удовлетворительная разрешенность записи, как правило, получается только тогда, когда пункт удара расположен от устья скважины на расстоянии не менее 12 ? 15 м.
5.22. Выбор расстояния от устья исследуемой скважины до пункта удара всегда должен уточняться в пределах указанных выше расстояний в зависимости от конкретных инженерно-геологических и сейсмогеологических условий исследуемого участка.
5.23. В сложных инженерно-геологических условиях, когда можно предположить существование изменений упругих свойств грунтов в плане, число пунктов возбуждения упругих колебаний необходимо увеличивать, располагая их на диаметрально противоположных направлениях относительно устья скважины.
5.24. Расстояния от пунктов удара до устья скважины должны быть измерены с погрешностью не более ? 5%.
5.25. На практике чаще всего используются однокомпонентные скважинные наблюдения, при которых регистрируется вертикальная компонента поля упругой волны и двух - или трехкомпонентный сейсмокаротаж, при котором регистрируются и горизонтальные составляющие поля. Двух- и трехкомпонентный каротаж и ВСП применяются обычно для изучения поперечных волн.
5.26. Перед проведением работ скважина должна быть промыта (проэталонирована) и промерена. Во избежание заклинивания зонда спуск и подъем следует проводить медленно. Необходимо избегать приближения скважинного сейсмоприемника к забою скважины на расстояние менее 1 м.
5.27. Глубина погружения зонда определяется по счетчику или меткам на кабеле с точностью ? 1 см. При применении многоканальных зондов необходимо обеспечивать идентичность каналов и представлять подтверждающие ее контрольные ленты, полученные перед началом работ и по их окончании, а также при замене зонда или сейсмоприемника.
5.28. Приемный элемент зонда содержит обычно один вертикальный сейсмоприемник типа СВ-1-10 и один горизонтальный типа СГ-110.
Вместо горизонтального сейсмоприемника допускается применение вертикального сейсмоприемника, но для предотвращения "залипания" его необходимо располагать под углом 10 - 15? к горизонту.
5.29. Приемные элементы зондов, предназначенные для работы в обводненных скважинах, или отдельные сейсмоприемники должны быть тщательно загерметизированы. Сейсмоприемники приемного элемента зонда должны располагаться на общей платформе с зазором 2 ? 5 см.
5.30. При использовании аппаратуры типа Кварц-1, ПАМЗ-8 допускается применение сейсмокаротажа на малых базах, когда пункт возбуждения упругих поли и сейсмоприемники располагаются в скважине на определенном расстоянии (базе) друг от друга порядка 2 ? 3 м.
5.31. В качестве источника возбуждения упругих волн на разных глубинах в скважине может использоваться ударное устройство.
Акустический каротаж (АК)
5.32. Акустический каротаж - высокоэффективный метод детального расчленения разреза скважин по литологии для обнаружения зон повышенной трещиноватости, разуплотнения и напряженного состояния пород.
Значения истинных скоростей упругих волн, измеренных при АК, используются для интерпретации результатов наземных и скважинных сейсмических наблюдений, для оценки инженерно-геологических характеристик грунтов и степени неоднородности массива.
5.33. Акустические наблюдения основаны на возбуждении и регистрации упругих колебаний в диапазоне частот 10 ? 80 кГц. Примерная длина волны в скальных породах 5 ? 30 см, в песчано-глинистых 3 ? 15 см; глубинность исследования стенок скважин колеблется от 10 до 57 см.
5.34. В качестве излучателей и приемников в АК используются пьезопреобразователи; изучаются скорости продольных Vp и релеевских VR волн, реже поперечных волн Vs, динамические характеристики являются вспомогательным материалом при выделении и корреляции волн, а также при геологической интерпретации данных АК.
5.35. Неотъемлемой частью АК являются измерения скорости упругих волн на образцах (кернах) пород из каротируемых скважин, что позволяет значительно повысить возможности АК, особенно при количественной оценке трещиноватости и пористости пород. Диапазон рабочих частот при этом может быть расширен до 200 кГц.
5.36. В практике инженерной геофизики применяются:
непрерывный АК с автоматической регистрацией времен прихода упругих волн;
многоканальный АК с точечной регистрацией волновой картины;
АК с точечной регистрацией волновой картины, снятой в сухой скважине.
Аппаратура с автоматической регистрацией позволяет изучать параметры только продольных волн, она отличается высокой производительностью и предназначена для исследования глубоких (до 2000 м и более) скважин. Аппаратура монтируется в кузове автомашины.
Аппаратура с точечной регистрацией позволяет изучать как продольные, так и поперечные волны. Этот вид АК предназначен для детального исследования неглубоких инженерно-геологических скважин (до 100 - 200 м).
5.37. АК в скважинах, заполненных водой или фильтратом промывочной жидкости, позволяет выделять породы с высокими скоростями продольных и поперечных волн (более 1500 м/с).
5.38. Расчленение геологического разреза, представленного рыхлыми породами, характеризующимися низкими скоростями прохождения упругих волн, по данным АК возможно лишь в сухих скважинах.
Непрерывный АК с автоматической регистрацией
5.39. Для проведения непрерывного АК применяются серийно выпускаемые промышленностью комплекты аппаратуры СПАК-2М, СПАК-4, "Парус" ЛАК-1, ЛАК-2, АСКУ-1, АКЗ-1, АКЦ-1, "Звук-2", АКН-1 и др. Аппаратура "Звук-2" и "Парус" подходят по своим параметрам для ЛК инженерно-геологических скважин.
Серийно выпускаемая аппаратура предназначена для работы с каротажными станциями типа АКС и CKA при условии обеспечения их универсальным источником питания УВК-1 и фоторегистратором ФР-5 или ФР-6.
5.40. В скважинный прибор аппаратуры типа "Парус" и СПАК-2М входят трехэлементные зонды, которые содержат по два излучателя (U1, U2) и один приемник ультразвука (П1). Размеры зонда СПАК-2М составляют И20,5И12,46П1, а "Парус" - И20,25И10,96П1.
5.41. Аппаратура непрерывного каротажа позволяет регистрировать следующие основные параметры:
времена пробега продольной волны Т1 и Т2 на базе И1-П1 и И2-П1.
амплитуду продольных волн А1 и А2, регистрируемую на приемнике при работе излучателя И1 и И2;
затухшие колебаний продольной волны на базе И1-И2, ;
интервальное время ?Т = Т2 -T1;
5.42. В результате непрерывного АК получают диаграммы величин T1, Т2, ?Т, А1, А2, или части из них (обычно достаточно T1 и ?Т, А1 и ). Порядок работы с аппаратурой СПАК-2М и "Парус", методики получения диаграмм, контроля их качества и т.д. определяются соответствующими инструкциями.
Многоканальный АК с точечной регистрацией
5.43. Комплектной аппаратуры для выполнения многоканального АК отечественная промышленность не выпускает. Для проведения этого вида исследований используются ультразвуковые сейсмоскопы различных конструкций и скважинные зонды, изготовляемые силами геофизических организаций.
5.44. Наибольшее распространение получила установка многоканального каротажа Гидропроекта. Она состоит из ультразвукового сейсмоскопа, созданного на базе Р 5-5, снабженного фотоприставкой с аппаратом "Смена-8". На скважинном зонде через каждые 20 см размешены семь обратимых пьезопреобразователей с собственной частотой 70 кГц. Посредством экранированного кабеля РК-50-2 все семь ультразвуковых датчиков зонда непосредственно соединены со входом сейсмоскопа, где с помощью ручного переключателя они могут включаться как излучателями, так и приемниками ультразвука в любой комбинации. Многоканальная запись получается путем поканального фотографирования волновых картин с экрана сейсмоскопа при одновременном перемещении фотопленки. Для облегчения последующей обработки полученные фотопленки ФЭД печатаются с увеличением 5:1 на фотоувеличителе П-10. Минимальный диаметр изучаемых скважин 58 мм.
5.45. Оптимальная стандартная методика наблюдений заключается в регистрации встречных годографов от двух крайних датчиков, каждый из которых подключается в качестве излучателя, а остальные последовательно в качестве приемников. При перемещении зонда с шагом 1 м по всей длине скважины получается непрерывная система встречных годографов. На каждой фотоосциллограмме, соответствующей одной стоянке зонда, размещаются 12 записей ультразвуковых колебаний и марки времени.
АК с точечной регистрацией волновых картин в сухих скважинах
5.46. В качестве измерительной аппаратуры для АК сухих скважин используются приборы типа ИПА-59, УКБ-1, УКБ-2, УК-10П, ДУК-20 и различные варианты переделанных для этих целей приборов ИКЛ-5, Р5-5 и т.д.
5.47. При АК используются различные виды зондов (в основном конструкции Гидропроекта), допускается изготовление зондов по аналогичным схемам.
5.48. Число пьезопреобразователей в зонде может быть различным, но не меньше трех. Расстояния между элементами зонда выбираются в зависимости от необходимой детальности исследования разреза. Как правило, оно составляет 10 или 20 см.
5.49. В сухих скважинах зонд прижимается к стенке скважины с помощью шарнирного или пневматического устройства.
5.50. Измерения при АК сухих скважин сводится к регистрации волновых картин на электронно-лучевой трубке прибора путем фотографирования или зарисовки с обязательным фиксированием масштабных марок времени. Параллельно с этим необходим визуальный отсчет времени прихода первых вступлений и характерных фаз.
5.51. При каждом заданном положении зонда применяются встречные системы наблюдений по общепринятой схеме использования преобразователей зонда (датчиков). Зонд перемещается вдоль скважины с шагом, обеспечивающим перекрытие двух крайних точек. Положение зонда, в скважине определяется по меткам на кабеле или специальном несущем тросе. АК выполняется при подъеме зонда.
5.52. В каротажном журнале регистрируются номер волнограммы, номер кадра, глубина погружения зонда, номер пьезопреобразователей; используемых в качестве излучателя и приемника (нумерация отоваривается заранее и должна быть зафиксирована в журнале), времена первых вступлений и характерных, (коррелируемых) экстремумов; зарисовывается типичная волнограмма и обозначаются те экстремумы, времена которых записываются в журнале (прил. 5).
5.53. АК целесообразно применять в комплексе с наземной и шахтной сейсморазведкой, ВСП, сейсмическим и акустическим просвечиванием, электроразведкой.
Проведение комплексных, разночастотных и разнометодных исследований позволяет достаточно надежно охарактеризовать физико-механические свойства различных объемов массива горных пород, выявлять влияние масштабного фактора на данные разных методов.
5.54. При специальных исследованиях стенок скважин с целью выявления в грунтах трещин и элементов залегания пород целесообразно использовать комбинированный фотоакустический зонд.
6. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАСХОДОМЕТРИИ СКВАЖИН
6.1. С помощью расходометрии получают следующие качественные и количественные данные о водоносных горизонтах:
количество, положение в разрезе и мощность водоносных горизонтов;
положение и мощность отдельных зон с различными фильтрационными свойствами внутри водоносных горизонтов и характер их неоднородности;
соотношение напоров отдельных водоносных горизонтов и зон;
водообильность отдельных водоносных горизонтов и зон;
основные гидродинамические параметры (коэффициент фильтрации, дебит и т.д.).
6.2. В зависимости от поставленных задач при инженерно-геологических изысканиях используются следующие модификации расходометрии;
измерения расхода при естественном режиме притока воды в скважину;
измерения расхода фонтанирующих скважин;
измерения расхода воды при принудительных откачках, наливах и экспресс-наливе.
6.3. В зависимости от требуемой модификации расходометрии на скважине проводятся необходимые подготовительные работы по установке специального оборудования. Работы выполняются буровой бригадой, гидрогеологом и геофизиками.
6.4. Расходометрические работы рекомендуется выполнять по следующей общей технологической схеме: скважину бурят до проектной глубины, затем очищают от шлама интенсивной промывкой; проводят комплексные геофизические работы по выявлению водоносных пластов в разрезе; после осветления воды и восстановления уровня проводят расходометрические измерения в установившемся режиме, затем измерения одновременно с откачкой или наливом на одну или две ступени изменения уровня.
6.5. Расходометрические работы рекомендуется проводить только в скважинах ударного или роторного бурения с прямой и обратной промывкой чистой водой. Посадка фильтров должна выполняться только гидроподмывом. Фильтры могут применяться с однородной гравийной отсыпкой, с постоянной скважностью и размером отверстий. Всасывающую трубу насоса или смеситель эрлифта необходимо располагать выше фильтра (или необсаженной части скважины), в 2-3 см от его края. Фонтанирующие скважины должны оборудоваться достаточно высоким патрубком с водосливом и заслонкой.
6.6. Измерения динамического уровня воды, дебита фонтанирования, уровня подземных вод или приращения его в скважинах при откачках, а также другие виды вспомогательных операций для расходометрии должны выполняться в соответствии с тре