硬岩层区工程地球物理测井简要技术及应用.ppt

1、硬岩地区工程物探测井技术及应用简介杨坤标，应用范围，水电及核电工程勘探：大坝、水电站、核电厂选址，铁路、公路、桥梁、隧道工程勘探，港口及机场基础地质条件勘探，城市高层建筑基础工程勘探，矿区工程水文勘探，1。工程地球物理测井的主要方法和物理基础(1)岩石强度分析1岩石强度参数2岩石强度动态测定的物理基础3地球物理测井测定弹性模量的关系式(2)岩石均匀性和稳定性评价1均匀性评价2稳定性评价2工程测井的主要方法和技术措施(1)密度测井(2)声波测井的主要技术要求如下：3。弹性模量计算程序；4.实例；1.工程地球物理测井的主要方法和物理基础。本文主要介绍了利用测井资料进行岩石强度分析的物理基础，以及测

2、井中标定、井径校正、漏点等主要方法和技术措施。通过实例介绍了测井资料的应用和工程地质评价的基本方法。在工程地质勘察中，应用现代测井技术更为有效和可行：划分井剖面、确定软弱岩层、识别和圈定断裂带；进行岩石强度分析，以提供岩石物理和机械工程参数；分析岩石的均匀性和稳定性。(1)岩石强度分析，(1)岩石强度参数岩石强度参数是一个物理量，表征岩石抵抗外部载荷而不损坏的能力。其主要特征是岩石的弹性模量。描述岩石强度的弹性参数可以用地球物理方法测量。岩石强度动态测量的物理基础从岩石力学可以知道，固体物体的强度取决于介质应力产生的应力和应变之间的关系。在弹性变形范围内，应力与应变之比称为弹性模量。固体物质的

3、相对强度由弹性模量定义，弹性模量表示固体物质在失去弹性或断裂之前所能承受的应力。由于不同的力，有不同的应变和不同的弹性模量。(1)杨氏模量e当力F沿弹性体长度l的方向作用时，其横截面为s，其拉伸长度为l，纵向应力大于相对弹性伸长率，这称为杨氏模量，用e表示。(2)体积模量K当力F作用于弹性体表面时，表面积为A，体积为V，体积为V， 应力相对于体积而变化，这称为体积模量，用k(3)剪切模量g表示。当剪切力Ft作用在平行于作用的区域上时，剪切力与相对剪切角的切线称为剪切模量，用g .泊松比表示。当弹性体被轴向应力拉伸并产生纵向伸长时，它将形成横向压缩，其横向相对压缩与相对伸长的比值称为泊松比。 弹

4、性模量之间的关系如下：如果得到任意两个模量，就可以得到另外两个模量。地球物理测井测定弹性模量的关系介质颗粒在不同介质中产生的弹性振动的传播取决于介质的密度和弹性性质。因此，地球物理测井方法获得的钻孔岩石弹性模量是基于介质密度、纵波速度VP、横波速度VS与弹性模量之间的关系。根据不同的日志记录方法，使用不同的关系表达式。(1)当有三维速度测井和密度测井可用时，弹性模量可按下列公式计算：(2)当仅用密度和声速纵波时，可采用经验近似公式，或用纵波和横波的速度比来估计横波的时差，然后根据上述关系式计算弹性模量。根据地质条件，经验公式选择如下：其中A=2.125 B=45.3248 C=-167.312

5、，当VP/VS=1.5时，称为强度指数，表示为ED。根据岩心波速的实测数据、(2)评价不连续面的发展反映了岩石的同质性。它可以通过观测到的纵波速度和纵波在完整岩石中的传播速度来分析其均匀性。完整性系数KW用于表示岩石的完整性，其值等于岩石纵波速度(VP岩)与完整岩石纵波速度(VP端)之比的平方值。根据完整性系数KW，完整性评价按以下数值范围进行：2稳定性评价影响岩体稳定性的因素主要是岩石的结构面和改变岩石性质的风化作用。因此，通常需要分析断裂和风化条件，分别用断裂系数LS和风化系数Fn来描述。(1)断裂系数最小二乘法在坚硬岩石地区，造成岩石不连续的主要因素是断裂。用裂缝系数最小二乘法评价裂缝发

6、育程度。断裂系数定义为完整岩石和观测岩石的纵波速度之差的平方与完整岩石的纵波速度的平方之比。根据断裂系数，断裂条件可分为五个层次：(2)风化系数风化不仅破坏了岩体的完整性，还改变了岩石的性质。岩石的风化程度用风化系数Fn来描述，它定义为新鲜岩石的纵波速度vpxin与风化岩石的观测纵波速度vpwind之差与新鲜岩石的纵波速度之比。根据风化系数值，风化程度可分为五类：(2)工程测井的主要方法和技术措施；(1)密度测井1级密度测井；(1)标准级井级配有高、中、低三种不同密度的模块地层，水层有四种密度。假设标准密度值为1、2、3和4，校准观测值读数分别为J1、J2、JBOY3乐队和J4。如果要计算的校

7、准系数为A和B，则1=氮化铝1B2=氮化铝2B3=氮化铝3B4=氮化铝4B。通过使用一维线性回归，可以计算系数A和B。(2)取一个点源进行现场校准，改变点源到探针管记录点的距离，例如，距离为r1和r2，读数分别为J1和J2。使用系数A和B计算相应的密度值1和2，并将其用作现场校准的已知密度。在相同的读数下，返回系数a和b作为测井中测量点I的密度值I的校准系数。那么i=AlnJi B，2井径校正rr(密度)测井记录的散射伽马射线强度取决于探测范围内介质的平均密度。包括探测范围内的井液(泥浆)和岩层产生的散射伽马射线，井液散射强度比大，井径大，源距小；然而，如果源距离太大，相邻层的影响将增加。因此

8、，有必要配合井径测井进行井径校正。孔径修正步骤如下：(1)将标定井的孔径作为标准，其标定系数为a0和b0。(2)在不同井径和相同岩石的实验井中观察，井径为A、B、C，观察Ja、Jb和Jc读数。根据系数a0和b0计算密度值，得到A、B和c (3)。由于孔径不同于确定系数的标准孔径标准，所以存在密度差，根据计算值可以建立不同孔径引起的密度差关系。即，(4)以纵轴和直径为横轴，画出直径修正曲线。3野外岩心样品的比较和校正取适量的岩心，用高精度密度计测量密度，作为已知值和测井计算值的比较。假设井深mi处的岩心密度为I，该深度的测井数据为Ji，由系数a0和b0计算的密度为Ji。当I和Ji之间的比较超出公

9、差范围时，根据公式i=alnJi b计算新的回归系数A和B，然后计算密度值。(2)声波测井的主要技术要求是指技术要求以外的技术考虑(2)根据井径测井资料，分析非地层变化的井径变化引起的假异常，从而确定预处理中应剔除的采样点。3.对岩心样品进行必要的波速测量。通常取岩心进行密度测试，同时测量纵波和横波的速度。3.弹性模量计算程序；4.实例，以大冶铁矿矿体6个补充测量中的2个水文孔为例。根据工程地质任务，选择投入三种侧向电阻率测井、密度和自然伽马联合测井，在铁矿段发现疑点，增加磁化率测井，从而划分和验证井剖面。密度、声速测井和井径测井用于分析岩石强度。井身剖面划分与验证该区地层主要为大理岩、闪长岩

10、、矽卡岩、铁矿、破碎裂隙层等。通过综合观察和分析各种方法的曲线所反映的物性和地层岩性，可以得出下表所概括的特征：(1)按照上述方法对岩石强度分析进行校正和预处理后，计算出各取样点的弹性模量。根据岩性和强度(e模量)，计算各层的平均值。为了评价勘察区内各岩层的强度，观测井内各岩层的弹性模量平均值可按大小顺序显示。例如，该区域的结果如下表所示：(1)岩石均质性和稳定性分析，以全岩样实测纵波速度为VP值，计算全系数KW和破裂系数LS，按数值分级。通过比较各品位所占区间长度与各品位总控制长度，计算出各品位在控制区间中所占的百分比，从而得出对整个区域岩石均质性的客观认识的概念。计算和统计结果如下表所示：

11、根据密度测井资料，也可以根据岩性统计各岩层的密度值。校准和孔径校正后，岩石密度统计值由小到大列于下表：铁矿石密度统计值与地质取样分析得到的总平均密度值之差仅小于0.02(g/cm3)。工程地球物理测井是配合工程地质调查的必要手段之一。在方法选择正确合理、与地质紧密结合的前提下，可以有效地划分和验证井身剖面，弥补钻速不足和地质层可能损失的缺陷。同时，地球物理测井是为了探测原始井壁自然状态下的地质体。因此，不能通过材料力学测试的软弱破碎段不能通过取芯采集，只有地球物理测井才能有效配合地质调查。JGSB-1便携式工程测井系统，便携式绞车，JGSB-1便携式工程测井系统，特点： 1交流/DC电源(DC电源采用12V电池)10AH电池连续使用时间4小时2便携式地面仪器：3Kg绞车(含310m电缆): 25Kg 3探头长度33601.6m重量： 3Kg 4探头直径40mm(声波探头50mm) 5多参数测井，功能相当于JGS系列主要技术指标为：数据传输波特率：9600位/秒，12位模数转换，测量范围：-10V-10V，精度：4.88mV脉冲计数通道频率范围：0.1Hz2.5MHz，井下电源：