Современные методы геологоразведочных работ - GeoJet
+7 900 555-75-50
ENG RUS ESP

Современные методы геологоразведочных работ

Блог
triangle
Главная > Полезное > Современные методы геологоразведочных работ

Основная цель геологоразведочных работ заключается в исследовании геологических структур и обнаружении полезных ископаемых. Другая задача — их подготовка к последующей промышленной разработке. Вместе с этим проводится определение закономерности залегания жил, для чего изучаются условия их образования, составление условной истории формирования. Итогом такой разведки является формирование геолого-экономической оценки промышленного освоения.

А вот методы, с помощью которых выявляются месторождения полезных ископаемых, сейчас кардинально отличаются от тех, которые на практике использовались более 30-50 лет назад. Ранее для этого преимущественно применяли выработку «пробных» скважин и взятие образцов породы. Сегодня же задействуется также 3D-визуализация, анализ инфракрасного и ультрафиолетового спектра, радиологическое исследование.

Общие сведения о геологоразведочных работах

Полезные ископаемые на Земле располагаются неравномерно. Обусловлено это преимущественно тем, что геологические формации формировались на протяжении сотней тысяч лет. То есть процесс изначально был запущен тогда, когда размещение тектонических плит было совсем иным (как и строение материков, локальных климатических условий). И наличие некоторых жил полезных ископаемых в определенных районах не всегда является гарантией получения дохода, так как требуется оценка затрат на их извлечение и промышленную эксплуатацию.

Например, уже давно известно о крупных месторождениях в Антарктиде. Но при этом экономический потенциал их разработки менее выгоден, нежели работа с другими месторождениями. И это является основной причиной, почему в Антарктиде нефть и прочие полезные ископаемые еще не начали осваивать.

Перед тем, как окончательно определить точку бурения, сегодня проводится широкий спектр исследований. Ученые составляют литологическую, петрофизическую, геохимическую и прочие карты местности. Все это позволяет формально составить детальную карту месторождения, а также ее технические особенности (объем, характер пород, возможные риски). Чем более тщательней выполняется изучение, тем ниже вероятность возникновения нештатных ситуаций.

История геологоразведочных работ

Геологоразведочные работы начали проводить при разработке месторождений еще в начале ХХ века. Уже тогда выполнялась предварительная съемка местности с последующим разделением карты на условные зоны. А далее выполняли изучение горных пород, составляя закономерности размещения полезных ископаемых. Далее составлялись геологические карты, которые показывали, в каких местах наиболее вероятен выход пород на поверхность. То есть эти места были предпочтительны для формирования скважин.

Существенно изменились методы геологоразведочных работ с интеграцией аэрокосмических методов исследования. На снимках, сделанных спутниками, отчетливо заметны разломы земной коры. Их практически невозможно обнаружить другими способами. Но именно в этих зонах наивысшая вероятность формирования крупных месторождений нефти (что неоднократно подтверждалось на практике).

Сегодня же практикуется более широкий спектр геологоразведочных работ. В частности, помимо аэрокосмической съемки, задействуются:

  • геологическая съемка «на глубину»;
  • методика UniQ, направленная на составление 3D-карты слоев пород;
  • геохимические исследования;
  • поисково – разведочное бурение.

А далее выполняется расчет экономической обоснованности добычи полезных ископаемых в изучаемом месторождении.

Аэрокосмическая съемка

Углеводородные соединения излучают видимый световой спектр при воздействии на них ультрафиолетом. Именно поэтому для поиска нефтяных и газовых месторождений чаще всего задействуется люминесцентная съемка из космоса: она позволяет выявить места техногенных естественных загрязнений, которые в дальнейшем дополнительно изучаются другими методами ГРР.

Далее задействуется инфракрасная съемка, демонстрирующая видимый тепловой спектр. Ввиду того, что все геологические породы имеют отличающиеся показатели теплопроводности, это позволяет визуализировать примерное разделение пород в литосфере.

Некоторые полезные ископаемые, в том числе и нефть, всегда сопровождаются тепловыми аномалиями, что связано преимущественно с деятельностью бактериологических групп. При этом спутники, которые задействуются в аэрокосмическом изучении, способны за краткий промежуток времени предоставить информацию об огромных по площади участках.

Также сейчас активно используется аэрокосмическая радиолокационная съемка. Она основана на свойствах геологических пород по-разному отражать радиоимпульсы в сантиметровом диапазоне. Единственный недостаток такой методики — это потенциально низкое разрешение получаемого изображения. Но есть и преимущества: нет зависимости от погодных условий и климатических особенностей. Поэтому радиолокационная съемка относится к первичным методикам изучения рельефа.

Геологическая съемка «на глубину»

Аэрокосмическая съемка позволяет выполнить только наружное обследование геологических пород. Чтобы составить примерный план строения верхней части разреза горных пород, выполняется геологическая разведка «на глубину». Она, в свою очередь, разделяется на:

  • сейсморазведку;
  • электроразведку;
  • магниторазведку;
  • гравиразведку.

Сейсмическая разведка считается главной методикой обнаружения нефтяных месторождений и залежей природного газа. Она подразумевает изучение распространения сейсмических волн в глубоких слоях земной коры. Для этого, как правило, выполняется контролированный взрыв. Таким образом выявляются разрывы земной коры и изменение частоты колебаний в зависимости от степени отражения сейсмических волн.

Кстати, сейсморазведка активно используется ещё с 20-х годов прошлого столетия. Но сейчас её существенно модернизировали. Используются специальные приемные блоки, которые анализируют мельчайшие сейсмические волны и на их основе с помощью компьютерного оборудования составляется 3D-модель слоев земной коры.

Электроразведка основана на физических свойствах проводимости разных геологических пород. Электрическое сопротивление каждого материала — уникальное. К примеру, известняковые породы, гранит, песчаники и прочие породы, обильно насыщенные минерализованной водой, отлично проводят электричество. То есть их сопротивление — минимальное. А обнаружение диэлектрических пород может свидетельствовать о наличии месторождений нефти и газа. В данном случае сопротивление — высокое.

Гравиразведка основана на определении силы тяжести на поверхности земли в зависимости от того, какие породы находятся в верхних и средних слоях земной коры. Отличия минимальные, но изменение всего в 0,1% уже является косвенным признаком обнаружения жилы полезных ископаемых. Породы с аномально низкой силой тяжести также могут указывать на обнаружения месторождений нефти и природного газа.

Магниторазведка сегодня проводится совместно с радиометрическим исследованием. Они тоже основаны на изменении радиационного фона. Этот метод является основным при геологической разведке и поиске залежей урановых пород, которые в дальнейшем используются для освоения в атомной энергетике.

Методика UniQ

Методика UniQ косвенно схожа на сейсмологические методы исследования земной коры. Но в данном случае используется целый комплекс приемников, регистрирующих сейсмические колебания. Вместо направленного взрыва при этом часто задействуются специальные машины, симулирующие ударный резонанс. Все это в сумме позволяет проводить исследование глубоких слоев пород с получением довольно точной 3D-модели. При традиционном сейсмологическом исследовании извлечение таких данных является невозможным.

Одно из главных преимуществ данной методики заключается в полном нивелировании влияния слоев вечной мерзлоты при обследовании земной коры, что позволяет проводить ГРР в северных регионах, которые ранее условно считались недоступными для разработки. Все это уже на практике активно используется в Сибири, где общий сбор данных осуществляется на радиотелеметрические системы типа RT System 2. И немаловажно еще то, что такое оборудование может работать в беспроводном режиме, не требуя предварительной тотальной вырубки леса в исследуемых зонах (как это проводилось ранее). Современные методы разведки являются гораздо гуманней по отношению к экологии.

Также сейчас активно ведется разработка программного обеспечения, которое способно проводить анализ крупных кластеров информации и составлять на их основе 2D и 3D-модели сейсмологических карт. Активно внедряются нейронные алгоритмы самообучения. Сейчас такие методики только начинают интегрировать, но в будущем вполне возможно, что именно программный анализ станет основной геологической разведки.

Геохимические исследования

Геохимические исследования подразумевают проведение лабораторных работ по изучению химического строения взятых проб геологических пород. На основании полученных данных можно сформировать вероятность залегания пород различного типажа, вместе с чем определить процентное соотношение полезных ископаемых в извлекаемых породах. В дальнейшем это используется для оценки экономической обоснованности проекта. Является частью эксплуатационной разведки геологических структур. И в дальнейшем позволяет составить план-проект промышленного усвоения уже утвержденного месторождения.

На сегодня основные методики геохимического исследования при поиске месторождений полезных ископаемых следующие:

  • газовый (некоторым породам свойственно окружение определенными комбинациями газов);
  • битуминологический (определяет процентное соотношение углеродных соединений в полученных породах);
  • гидрогеохимический (изучение структуры минерализованной воды, полученной из скважин средней и большой глубины);
  • литогеохимический (основная задача — это поиск геохимических аномалий);
  • биогеохимический (некоторые группы бактерий частично меняют состав извлекаемых пород в зависимости от наличия в близлежащих залежах определенных ископаемых).

Главное преимущество геохимических исследований — это получение огромного кластера информации при относительно малых финансовых затратах. Они являются экономически обоснованными на любых этапах геологической разведки и особо активно используются при поиске морских месторождений. Стоимость реагентов, услуг лаборатории (и даже её «полевое» обустройство) обходятся гораздо дешевле формирования пробных скважин. А получаемая при этом информация дает возможность оценить примерный уровень расходов на промышленное усвоение месторождения.

Поисково – разведочное бурение

Буровые работы, даже предварительные, являются самыми затратными с финансовой стороны, поэтому их проводят в последнюю очередь. Поочередно создается несколько скважин, каждая из которых позволяет взять пробу итогового типа пород (они будут использоваться в промышленном усвоении).

Первоначально извлекают керн — породу с неизменными слоями. По ним можно определить, достоверны ли ранее полученные данные по геологической разведке. Также этот метод позволяет получить информацию о породах-коллекторах, а также составить их фильтрационные свойства. Все это в дальнейшем используется в формировании промышленного узла переработки.

Сейчас еще активно используется методика каротажа. Сперва формируется глубокая пробная скважина, а далее в нее помещают специальный зонд, регистрирующий изменение радиационного, электрического и магнитного полей. Датчики при постепенном извлечении фиксируют практически любые физические изменения текстурных пород земной коры.

Далее дополнительно формируются параметрические скважины (когда разработка условно утверждена). С их помощью определяют направление последующего извлечения земных пород с целью разведки.

Когда полный комплекс исследований выполнен, составляется проект опытно-промышленной разработки жилы. А именно определяется комплекс мероприятий, необходимых для переработки пород для их последующего использования в промышленности (с минимальной обработкой или вовсе без нее).

Геологическая разведка при разработке месторождения

Даже когда разработка месторождения перешла в активную стадию, геологическая разведка не прекращается. Выполняется ее совмещение с проходкой и выработкой пород. Это позволяет сформировать порядок очистительных работ, а также минимизировать риски технических аварий. Также проводится уточнение внутреннего строения залегания запасов полезных ископаемых. Вся информация анализируется и добавляется в программные модули, которые дают последующую прогнозную оценку.

Также нужно понимать, что какими бы современными методиками не проводилось изучение месторождений, вероятность наличия ошибок всегда остается на высоком уровне. Ключевая тому причина — стремление крупных компаний к более скорому освоению месторождений. При этом номинальным считается показатель, когда порядка 30-50% месторождений только исследуются и запланированы на последующую разработку. Соответственно, если данное значение ниже, то концерн считается условно непривлекательным для инвесторов.

Также сейчас наблюдается тенденция постоянного увеличения объема инвестиций на проведение геологической разведки. Доступна статистика лишь за 2010 год. Только тогда объем средств, выделенных частными инвесторами, составил порядка 24,5 миллиарда рублей. С тех пор объем инвестиций увеличился многократно. И в будущем планируется также заняться разработкой законсервированных месторождений, но уже с активным применением новых методик разведки.

Итого, современные методы геологоразведочных работ позволяют достаточно точно оценить экономическую выгоду от разработки тех или иных месторождений. Проводятся они поэтапно, начиная от финансово не затратных и постепенно переходя к детальному исследованию через формирование пробных буровых скважин. Весомую долю в изучении сейчас занимает построение 3D-моделей и компьютерный анализ полученной информации.

GeoJet
Advanced technologies in exploration
Передовые технологии в геологоразведке
Tecnologías avanzadas en exploración
YOUR LANGUAGE:
ВАШ ЯЗЫК:
SU IDOMA:
eng
ENGLISH
rus
РУССКИЙ
spain
ESPAÑOL
icon
X
+7 900 555 75 50
Наша страница в LinkedIn linkedin
on-top