Обновлено: 05.07.2024

Инженерно-геологическая разведка

Инженерно-геологическая разведка — комплексный метод получения информации об инженерно-геологических условиях некоторой области литосферы путем проведения горно-буровых, опытных инженерно-геологических и гидрогеологических работ, инженерно-геологического опробования и лабораторных работ, документации строительных выемок и режимных инженерно-геологических наблюдений. В отличие от инженерно-геологической съемки в состав разведки не входят наземные и аэровизуальные наблюдения, дешифрирование АКФМ.

Инженерно-геологическая разведка в зависимости от ее целевого назначения, предопределяемого этапом хозяйственной деятельности (стадией проектирования), разделяется на:

• предварительную
• детальную
• оперативную

Разные виды инженерно-геологической разведки довольно существенно различаются составом, объемами работ, их пространственным размещением и характером получаемой информации. Вследствие этого они рассматриваются по отдельности.

Предварительная инженерно-геологическая разведка

Предварительную инженерно-геологическую разведку проводят в пределах границ выбранной для строительства площадки. Главная цель строительного проектирования заключается в компоновке сооружений на площадке, включающей проведение предварительных расчетов их оснований. Следовательно, проектировщик должен располагать информацией о геологическом разрезе, свойствах грунтов, положении УГВ и их составе практически в любом месте площадки предполагаемого строительства. Отсюда вытекают требования к размещению работ. Они должны более или менее равномерно охватить всю строительную площадку, с тем, чтобы в случае необходимости можно было получить инженерно-геологический разрез по любому выбранному направлению, со свойствами грунтов, положением УГВ и другими сведениями, нужными для составления расчетной схемы и предварительных расчетов оснований.

Детальная инженерно-геологическая разведка

Детальную инженерно-геологическую разведку проводят в пределах предполагаемой сферы взаимодействия геологической среды с сооружением, на стадии РД. Границы предполагаемой сферы взаимодействия и границы, входящих в нее зон выделяют до начала детальной разведки, на основании геологической информации и технических данных о сооружении и условиях его работы.

Оперативная инженерно-геологическая разведка

Оперативную инженерно-геологическую разведку проводят в процессе строительства ответственных сооружений, сооружений класса и уникальных.

ГЕО́ЛОГО-РАЗВЕ́ДОЧНЫЕ РАБО́ТЫ (ГРР), ком­плекс ра­бот, на­прав­лен­ных на вы­яв­ле­ние ме­сто­ро­ж­де­ний по­лез­ных ис­ко­пае­мых и под­го­тов­ку их к пром. ис­поль­зо­ва­нию. При ГРР изу­ча­ют за­ко­но­мер­но­сти раз­ме­ще­ния, ус­ло­вия об­ра­зо­ва­ния, осо­бен­но­сти строе­ния и ми­нер. со­ста­ва ме­сто­ро­ж­де­ний (ос­нов­ных и со­пут­ст­вую­щих ком­по­нен­тов), из­мен­чи­вость мор­фо­ло­гии за­ле­жей, со­став и свой­ст­ва по­лез­ных ис­ко­пае­мых с це­лью про­гно­зи­ро­ва­ния, по­ис­ков, раз­вед­ки, гео­ло­го-эко­но­мич. оцен­ки и под­го­тов­ки к экс­плуа­та­ции ме­сто­ро­ж­де­ний. В за­ви­си­мо­сти от мас­шта­ба про­во­ди­мых ра­бот и их за­дач ГРР вклю­ча­ют ре­гио­наль­ные и де­таль­ные гео­ло­ги­че­ские, гео­фи­зич., гео­хи­мич., аэ­ро­кос­мич. и др. съём­ки, гор­ные и бу­ро­вые ра­бо­ты, со­став­ле­ние гео­ло­гич. до­ку­мен­та­ции сква­жин и др. гор­ных вы­ра­бо­ток, а так­же от­бор, ана­лиз и тех­но­ло­гич. ис­пы­та­ния проб по­лез­ных ис­ко­пае­мых. Со­став­ны­ми час­тя­ми ГРР яв­ля­ют­ся так­же то­по­гра­фо-гео­де­зич. и марк­шей­дер­ские ра­бо­ты, гид­ро­гео­ло­ги­че­ские, ин­же­нер­но-гео­ло­гич., гор­но-гео­ло­гич. и др. ис­сле­до­ва­ния. На­ря­ду с поис­ка­ми и раз­вед­кой ме­сто­ро­ж­де­ний учи­ты­ва­ют­ся при­род­но-кли­ма­тич., гео­гра­фо-эко­но­мич. и со­ци­аль­но-эко­но­мич. ус­ло­вия, влияю­щие на ра­цио­наль­ное ос­вое­ние ме­сто­ро­ж­де­ний, оце­ни­ва­ет­ся воз­мож­ное воз­дей­ст­вие про­цес­са экс­плуа­та­ции ме­сто­ро­ж­де­ния на ок­ру­жаю­щую сре­ду.

Добыче полезных ископаемых предшествует колоссальный труд геологоразведочных экспедиций, исследующих недра в любой точке планеты, зачастую в труднодоступной местности и в условиях сурового климата. Принятию решений любой сырьевой компании об освоении месторождений предшествуют не столько расчёты экономистов или мнения акционеров, сколько окончательный вердикт геологов.

Цели и основные направления геологоразведки

Геологоразведочные работы — это мероприятия, направленные на выявление и подготовку к освоению в промышленных масштабах месторождений полезных ископаемых. В процессе выполнения таких работ в том числе изучается размещение пластов ископаемых, условия их образования и состав. Кроме того, изучаются компоненты, сопровождающие залежи полезных ископаемых, в том числе редкие металлы, попутный газ, сера и т. д., выясняется возможность их извлечения или же утилизации.

Геологоразведка сопряжена с анализом условий природы и климата в районах работ, социально-экономических предпосылок для реализации конкретных проектов. Она предусматривает изучение возможных способов добычи ископаемых при условии рациональной эксплуатации блоков и минимизации возможного вреда окружающей среде. Результатами осуществления работ по геологоразведке является расчёт и утверждение запасов полезных ископаемых, оценка их количественных ресурсов, в том числе прогнозная.

В случае, если залежи полезных ископаемых получают положительную оценку в результате поисково-оценочных мероприятий, проводится непосредственно разведка открытого месторождения. В её ходе выясняются геологическое строение участка, размеры, условия залегания и пространственное расположение залежей. Кроме того, вычисляются качество и количество ископаемых, технологические факторы, которые будут определять условия эксплуатации блока.

Сейсмическая, электрическая и гравитационная разведка

Одним из самых эффективных и популярных методов первичных геологических исследований месторождений, в основном залежей нефти и газа, является сейсморазведка. Её принцип базируется на регистрации сейсмических волн, которые создаются искусственным путём при помощи специального источника волн, в роли которого обычно выступает взрывчатка. Тротил размещается в неглубоких скважинах. Для инициирования как продолжительных, так и коротких импульсных колебаний могут применяться автомобильные вибраторы.

Вибрационная установка Nomad-65

С помощью источника в породе создаётся избыточное давление и распространяются колебания периодического типа. Эти волны наталкиваются на слои с разными показателями упругости, после чего меняют не только направление, но и амплитуду, а также создают новые колебания. По пути следования волн размещаются датчики-приёмники, которые фиксируют колебания и передают операторам полученные сигналы. Сейсмокомплексы представляют собой типовые системы, в состав которых входит один источник и до 300 приёмников, расположенных через 25–50 метров друг от друга. Если оператор правильно выбирает схему, это позволяет исследователям получать необходимую информацию без избыточных затрат.

Сейсмическая разведка: 1 — передающая система; 2 — приёмная система; 3 — сейсмоприёмники; 4 — сейсмическая волна; 5 — отражённая сейсмическая волна; 6 — нефтеносный пласт

В зависимости от того, как расположены друг относительно друга источники и приёмники колебаний, различают такие виды сейсморазведки:

• совмещённые источник и приёмник — 1D;
• расположение источника и приёмников на одной линии — 2D;
• расстановка приёмников на параллельных линиях по площади участка — 3D;
• периодическое повторение 3D-разведки при разработке месторождения — 4D.

После регистрации и записи колебаний проводится их анализ с целью определения особенностей распространения и свойств волн. В частности, извлекается геологическая информация о границах сейсмики. Полученные сейсмограммы требуют серьёзной обработки, поскольку они в условиях полевых работ обычно включают помехи. Что касается полезных волн, то они зачастую сложны для интерпретации. Для анализа данных применяется современная компьютерная техника.

Сигналы усиливаются, фильтруются, очищаются от нежелательных колебаний и конвертируются в цифровой формат, после чего поступают на сейсмостанцию для наблюдений. По результатам обработки геологи получают материал для дальнейшего толкования. Если на полученных геологических разрезах идентифицируются аномальные зоны распространения волн, то, как правило, это является свидетельством наличия залежей полезных ископаемых.

При наличии значительного преимущества — высокой точности измерений, сейсморазведка обладает рядом существенных недостатков. В частности, геологи не в состоянии определить качество залежей полезных ископаемых, не могут применять сейсморазведку на сложном рельефе местности. Кроме того, при наличии солевых горизонтов такая разведка неэффективна. Применение взрывчатки, в свою очередь, может негативно влиять на экосистему исследуемого района.

Закладка взрывного источника сейсмических колебаний

Ещё одним популярным видом геологоразведки является разведка электрическая. Данное направление включает способы исследования недр, которые применяются для изучения как верхних слоёв породы, так и для глубинной разведки. В свою очередь, они делятся на две большие группы.

Методы электрической разведки:

• Индукционные методы.
• Методы сопротивлений.

Исследование недр индукционными методами предусматривает создание электромагнитного поля за счёт эффекта магнитной индукции под влиянием переменного электрического поля или же магнитного поля. При обладании информацией о параметрах источника поля оператор может свободно измерить магнитные и электрические составляющие индуцированного поля и, следовательно, восстановить параметры среды их возникновения.

В свою очередь, методы сопротивлений основываются на пропускании через грунт электродов с постоянным током. Измеряется напряжение, которое вызвано данным током, поступающее от первой ко второй группе электродов. При наличии информации о напряжении и силе тока можно вычислить показатель сопротивления среды, через которую пропускается электричество. Благодаря конфигурации электродов точно устанавливается участок пространства, в которой меняется сопротивление.

Принципиальная схема электроразведки методами сопротивлений: 1 — питающая линия; 2 — измерительная линия; 3 — измерительные заземления; 4 — питающие заземления; 5 — область исследования; 6 — линии тока

Электроразведочная станция для вертикального электрического зондирования

Поиск возможных залежей полезных ископаемых производится в том числе способом гравитационной разведки. Он основан на принципе измерения показателя ускорения свободного падения. Последнее зависит не только от параметров планеты в целом, но и от аномальной плотности пород в районах поисков. Таким образом, неоднородность плотности подземных горизонтов легко вычисляется в гравитационном поле.

Поиск залежей твёрдых ископаемых

Хотя конкретные способы разведки месторождений зависят от возможности применения определённых технических средств в конкретных условиях, для выявления залежей твёрдых полезных ископаемых (руд, минералов и т. д.) соответствующие мероприятия, как правило, проводятся в шесть типовых стадий:

1. Геофизические и геолого-съёмочные работы. Данный этап включает исследование крупных геологических структур, в которых, вероятно, присутствуют полезные ископаемые. Перспективные площадки по завершению данной стадии передаются на специализированные поисковые работы.

2. Поиск месторождений. Геологи работают над обнаружением запасов определённых видов полезных ископаемых. Работы осуществляются в несколько промежуточных этапов. Вначале проводится поиск общего характера с целью выявления границ зоны потенциального размещения ископаемых. После этого обустраиваются горные выработки или скважины для выполнения структурно-геологических исследований. По результатам оценивается потенциальное промышленное значение месторождений. Если исследования оказались продуктивными, в этом случае осуществляется подсчёт ресурсов в категории C2. Составляются прогнозы добычи в количественном плане, а также разрабатывается технико-экономическое обоснование (ТЭО) продолжения геологоразведки.

3. Предварительная разведка. Геологи определяют промышленное значение участка, параметры месторождения, технологические свойства и размеры формаций полезных ископаемых, условия залегания. Составляется предварительная характеристика условий освоения блока. Результатами этой работы являются расчёт запасов не только в категории C2, но и C1, а также ТЭО на проведение детальной разведки. На этапе предварительной разведки применяется бурение (глубокое, колонковое или ударно-канатное). При изучении месторождений цветных металлов обустраиваются штольни, небольшие шахты, шурфы с целью отбора проб.

4. Детальная разведка. Данный этап работ проводится исключительно на участках с доказанной промышленной ценностью запасов. Осуществляется дополнительный подсчёт запасов в категориях A и B. По завершению этого этапа должны быть собраны данные, достаточные для начала промышленной эксплуатации месторождения согласно требованиям к изученности исследуемой зоны, в соответствии с классификацией запасов и прогнозными ресурсами.

5. Доразведка. Проводится на участках, которые были в недостаточной степени изучены на предыдущих этапах работы. Кроме того, она осуществляется в пределах флангов, обособленных участков, в глубоких горизонтах горных отводов. На этой стадии проводится последовательный перевод ресурсов из категорий C1 и C2 в более высокие классы, подсчитываются новые выявленные запасы. На ряде объектов при этом строятся глубокие шахты как разведочного, так и эксплуатационно-разведочного назначения.

6. Эксплуатационная разведка. Такой вид разведки проводится одновременно с проходческой работой, направленной на подготовку выработок. Мероприятия по разведке реализуются до момента начала очистных работ с целью обеспечения добычи на текущем этапе, а именно для уточнения информации о залежах, полученной на стадиях детальной разведки. Речь идёт о данных относительно качества, условий залегания, строения и морфологии пластов. На этапе эксплуатационной разведки проходка вертикальных, горизонтальных и наклонных выработок является основным методом работ. Кроме того, возможно обустройство перфораторных — безкерновых — или же колонковых скважин для получения керна.

Особенности разведки нефтегазовых месторождений

Накопление углеводородного сырья происходит в осадочных оболочках планеты. В общей сложности в мире выявлено порядка шести сотен нефтегазоносных бассейнов. Нефть и газ находятся на глубинах от одного до нескольких километров и распределены по микроскопическим пустотам. Около 85% запасов сконцентрированы в алевритовых песчаных породах с глиняной прослойкой, остальные ресурсы — в породах карбонатного типа. Огромны запасы шельфовых месторождений, однако степень их изученности крайне мала. Пронедра писали ранее, что, по данным Минприроды, более 90% площади арктического шельфа не разведаны.

Геологические экспедиции, которые занимаются изучением нефтегазовых месторождений, выполняют комплекс работ по исследованию структуры блоков, выделению продуктивных пластов, вычислению предполагаемых дебитов нефти, газа и конденсата, давления в залежах. Все эти данные используются для составления проектов эксплуатационных работ, а также для расчётных обоснований промышленной разработки участков.

Стартует геологоразведка по стандартной схеме — со съёмки и составления геологических карт. В дальнейшем применяется гравитационная разведка. Выявление запасов по данной методике обусловлено отличительной особенность пород, насыщенных нефтью и газом — их плотность меньше, соответственно, и меньшим будет ускорение свободного падения. Нефтегазовые ресурсы выявляются в том числе с применением специфической аэромагнитной разведки, направленной на выявление антиклиналей — геологических ловушек для углеводородов мигрирующего характера на глубинах до семи километров.

Аэромагнитная съёмка выполняется с помощью магнитометров, расположенных в хвостовом коке самолёта

Оборудование для сейсморазведки

Нефть и газ также выявляются при помощи методики геохимической разведки. Геологи анализируют состав подземных вод на предмет содержания органических компонентов и газов. Рост концентрации таких элементов в единице объёма пробы воды может указывать на близость пласта. Тем не менее, самым достоверным и эффективным способом разведки углеводородов в настоящее время является непосредственное бурение скважины для выявления степени достаточности их объёмов для промышленного освоения месторождения. В среднем только в трети случаев после бурения обнаруживаются такие запасы.

В современной России геологоразведка нефтегазовых ресурсов производится не только с целью немедленной разработки конкретных блоков, но и для общего прироста количества углеводородов в соответствии с требованиями Энергетической стратегии, рассчитанной до 2020 года. Напомним, что, по мнению Владимира Путина, геологоразведка крайне важна для экономики России. Открытие и изучение новых месторождений — это работа на перспективу, поскольку выявленные ресурсы фактически являются сырьевым вкладом в будущее страны.

Цель геологоразведочных работ – наиболее продуктивно и полно использовать природные ресурсы на изучаемой территории. Для получения всесторонней объективной информации об их составе, разработаны нормативные документы и определены основные виды геологоразведочных работ.

Задачи – качественное и полноценное изучение участка (района), на основе которого формируется банк данных, подробные карты местности с количественной оценкой залежей, что выясняется при проведении определенных видов геологоразведочных работ. Это позволяет прогнозировать перспективы и экономическую рациональность добычи природных запасов.

В мировой практике известно несколько различных критериев в оценке залежей. Например, согласно классификации PRMS, запасы углеводородов (нефти, газа) подразделяются на доказанные, вероятные и возможные.

Российские стандарты (были приняты в 2001 году) стали более соответствовать мировым, чем ранее действующие. Согласно новой классификации, запасы делят на:

• ранее разведанные запасы;
• залежи, которые уже исследованы и имеют предварительную оценку;
• природные ресурсы, перспективные для разработки;
• прогнозные ресурсы, наличие которых в достаточных для хозяйственной деятельности объемах предполагается в изучаемом районе. Заключение делают на основании проведенных геологоразведочных работ.

Как проводятся работы?

С учетом цели, которую заказчик ставит перед геологами, поиск и изучение залежей полезных ископаемых делят на несколько этапов и стадий геологоразведочных работ:

• региональный – подразделяют на две стадии – первая подразумевает прогноз, вторая – географический анализ зон накопления ресурсов;
• поисково-оценочный этап включает в себя следующие стадии геологоразведочных работ – выявление локальных мест, участков поискового бурения, либо прокладки канав, шурфования (зависит от предполагаемой глубины разработки), затем подготовка к проведению буровых работ либо шурфованию, и собственно поисковые мероприятия по выявлению месторождений;
• разведочный – пробная эксплуатация скважины.

Рассмотрим подробнее каждый из этапов геологоразведочных работ.

Региональный этап. Его проводят в малоизученных районах или при изучении отложений, которые не вызывали интерес промышленников раньше. На стадии прогнозирования проводится геологическое и географическое изучение территории, определяются физические закономерности формирования залежей, районирование и определение перспективных для подробного и глубокого исследования участков.

Стадия оценки подразумевает анализ территориального распространения и количественного изменения зон, с достаточной для разработки концентрацией запасов, их подсчет.

Основные виды геологоразведочных работ на этом этапе - площадные съемки (геологические, геофизические и др).

Поисковый этап. Целью этого этапа является нахождение неизвестных до настоящего времени залежей. На этой стадии проведения геологоразведочных работ создается перечень перспективных участков изучаемой территории, проводятся подготовительные работы для поискового бурения и на следующей стадии дается количественная оценка запасов для того, чтоб определить очередность их глубокого изучения (как правило, начинают с самых перспективных участков, по приблизительным оценкам имеющих наибольший экономический потенциал). Этот этап включает в себя следующие виды геологоразведочных работ – сейсмо- и электроразведка, непосредственно поиск с рытьем канав, шурфов, а также бурением скважин.

Разведочный этап – это итоговая стадия, которая подразумевает подготовку участка к промышленной разработке. По итогам предшествующего этапа уже известны и изучены места перспективных участков. Следующий шаг - это разведка месторождений, которая представляет собой разработку скважин до грунтовых слоев, эксплуатация которых экономически оправдана.

Плотность размещения разведочных выработок, выбор технологий и способов забора проб выбирают исходя из особенностей конкретного участка. При этом учитываются финансовые возможности и имеющиеся в распоряжении средства разведки.

По итогам проведенных этапов геологоразведочных работ и изысканий создается аналитический документ - технико-экономическое обоснование с приложением материалов, в которых подсчитан объем запасов и имеются результаты их экономической оценки.

Читайте также:

  
• Анализ воспитательного мероприятия пример в доу
  
• Спирометрия для чего проводится кратко и понятно
  
• План взаимопосещения уроков учителями
  
• Что такое жкх кратко
  
• Какое положение в пространстве занимают побеги как это связано с их названиями кратко