При побудові маркшейдерської графічної документації широко використовуються результати інклінометричних зйомок розвідувальних свердловин.
Попередній аналіз літературних джерел показав, що недостатній або невірний облік даних викривлення свердловин при графічних побудовах впливає на точність побудови креслень.
Це питання вивчалося при проекції поверхні пласта на горизонтальну площину і зовсім не вивчене при побудові графіків в проекції на вертикальну і похилу площини.
Крім того, зустрічаються випадки, коли свердловина істотно змінює у вертикальній площині напрям свого викривлення. У зв'язку з цим необхідно при використанні результатів інклінометричної зйомки удосконалити методику побудови графіків. Результати цієї роботи будуть використані при розробці методичних вказівок для виконання лабораторних робіт по гірничій геометрії.
Мета роботи — отримати допоміжні матеріали для методичного забезпечення учбового процесу кафедри.
Ідея роботи полягає в забезпеченні існуючих методик геометризації родовищ корисних копалини додатковими можливостями.
У першій частині роботи проаналізовані літературні джерела за методикою обробки результатів розвідувального буріння в умовах Донбасу.
Як відомо, координати зустрічі скважини з пластом геологорозвідкою безпосередньо не встановлюються, оскільки в ході бурових і каротажних робіт виявляється тільки глибина, на якій свердловина підсікає грунт пласта (так звана осьова або стволова глибина). Для розрахунку координат точки зустрічі необхідно, таким чином, ще і знання положення свердловини в просторі надр. Для цього робиться інклінометрична зйомка свердловин. В ході зйомки за допомогою інклінометрів або інклінометричних станцій в декількох точках свердловини (див. рис. 1), зазвичай розташованих через певний інтервал li, визначаються елементи залягання : зенітний кут — кут між вертикаллю і віссю свердловини, азимут — кут між північним напрямом географічного або магнітного меридіана і горизонтальною проекцією осі свердловини. Координати точок обчислюють по кутах дирекцій, для чого у виміряні магнітні азимути вводять поправки за магнітну відміну і зближення меридіанів. Зенітний кут визначається зазвичай з точністю до 15 хвилин, а азимут — до градусів. Величина інтервалу інклінометрії в Донбасі у більшості випадків складає 20 м, рідше 40 м.
Результати інклінометричних зйомок розвідувальних свердловин обов'язково використовуються при побудові маркшейдерської графічної документації.
Обробка результатів зйомки ведеться декількома способами. Найбільш популярними з них є способи, при застосуванні яких свердловина розглядається у вигляді ламаної кривої. При цьому розрізняють декілька методик розрахунків координат точок свердловини. Розглянемо і проаналізуємо закладені в них ідеї.
Як відомо, розвідувальні свердловини при бурінні в більшості випадків отримують просторове викривлення вигнутої або опуклої форми (див. рис. 1) [1]. Тому осьова лінія кожної свердловини є просторовою кривою, характер і міра викривлення якої обумовлені багатьма чинниками. Ці чинники залежать від техніки і технології буріння і від структурно-якісних властивостей перебуреної товщі порід.
При аналізі гіпсометричних планів вугільних пластів Донбасу, нами були розглянуті пласти, на яких нанесені розвідувальні свердловини, пробурені в 60-і, 80-90-і роки минулого століття і в перше десятиліття XXI століття. При різних чинниках, які характеризують технологічні умови буріння, а також геологію родовищ, необхідно звернути увагу на те, що збільшується глибина буріння : від 200-500 м в початковий період до 1100-1300 м — в кінцевий розглянутий період. На гіпсометричних планах при вертикально забуренных свердловинах візуально спостерігається збільшення віддаленості планового положення точки зустрічі з пластом відносно планового положення гирла свердловини. Крім того, спостерігається також велика «спіралевидність» свердловини, якщо її положення нанесене за даними інклінометричної зйомки (іноді для спрощення планове положення гирла і забою свердловини з'єднуються прямою лінією). Безперечним є твердження відносно збільшення азимутного і зенітного викривлення, на яке звертали увагу дослідники минулих років [2], [3]. В окремих виданнях приведені дані, які свідчать про кореляційну залежність (з коефіцієнтом кореляції 0,8) між глибиною свердловини і інтенсивністю її викривлення.
В усіх проаналізованих випадках розглядаються свердловини, які з поверхні були забурені вертикально. Якщо застосовується спрямоване буріння, то інтенсивність викривлення переважно збільшується [1]. При цьому у вертикально забуренных і спрямованих свердловин істотно зростає помилка визначення координат точок зустрічі свердловини з пластом при обробці результатів інклінометричних зйомок. В даному випадку положення пласта в точці зустрічі спотворюється, що у свою чергу впливає на точність побудови геологічних розрізів і гіпсометричних планів вугільних пластів.
У будь-якому випадку, просторове положення вісь свердловини уподібнюється висячому полігонометричному ходу (див. рис. 2) з початковим жостким пунктом, яким є гирло розвідувальної свердловини. Сторонами такого ходу є відстані між точками вимірів кутових елементів інклінометром. При цьому кожна його сторона має свій дирекційний кут і кут нахилу, отримані за даними інклінометричної зйомки.
Для послідовного обчислення приросту координат, плавна крива осьової лінії свердловини замінюється на ламану. Знаючи координати гирла Xу Yу Zу свердловини, обчислюються числові значення координат усіх точок зйомки Xn Yn Zn за допомогою загальних формул [4]:
У приведених формулах кожен i -тий кутовий елемент, виміряний в i -тій точці, поширюється на всю довжину інтервалу li.
Проте правильнішим, в порівнянні з першим, слід рахувати другий підхід до цього процесу (див. рис. 3), коли для кожного лінійного інтервалу li у формули підставляються значення кутів, визначені на початку і у кінці кожного інтервалу [1], [4].
Можливим також є і третій підхід до розрахунків (див. рис. 4). Він полягає в тому, що кутові елементи, визначені в точках, наприклад В, С і наступних, є середніми не для цілих інтервалів, а чинять вплив на половину попереднього інтервалу і на половину наступного інтервалу.
В результаті деяких перетворень отримуємо формули наступного виду:
Формули третього методу розрахунків в проаналізованій нами літературі не публікувалися, тому дозволяють зробити додатковий аналіз обчислення помилок координат точок викривлених свердловин при розробці родовища.
У магістерській роботі представлено актуальне наукове і практичне завдання, що полягає в розробці методики побудови поверхні пласта з використанням результатів інклінометричної зйомки.
За даними досліджень на даний момент можна зробити наступні висновки.
Відповідно до теорії помилок, погрішності визначення координат точок інклінометричних зйомок обчислюються як середні квадратичні помилки функції виміряних величин. Про точність нанесення ізоліній при проектуванні поверхні пласта на горизонтальну (графік ізогіпс) і на вертикальну (графік ізолонг) площини свідчать побудовані еліпси помилок в горизонтальній і вертикальній площинах в кожній з точок інклінометричної зйомки.
Тобто наступним етапом в роботі буде визначення погрішностей планового і висотного положення точок зустрічі з пластом для кожного з трьох методів розрахунку і порівняльний аналіз впливу цих погрішностей на точності побудови геологічних розрізів, а також гіпсометричних планів пластів.
Попередні розрахунки показують, що найточнішими є графіки, побудовані за допомогою третього методу. При цьому другий і третій методи дають близькі один одному результати, а погрішність першого методу перевищує погрішність двох інших у декілька разів.
При написанні цього реферату робота ще не завершена. Остаточне завершення — грудень 2011 р. Повний текст роботи і матеріали за темою можуть бути отримані у автора або у наукового керівника роботи після вказаної дати.