Геофізична технологія визначення параметрів ґрунтів (методи і апаратура)
DOI:
https://doi.org/10.24028/gj.v45i1.275179Ключові слова:
ґрунт, комплекс нейтрон-нейтронного каротажу, гамма-гамма густинного каротажу і гамма-каротажу, апаратура, інженерно-геофізичний параметр, геофізична технологіяАнотація
В Інституті геофізики НАН України для розв’язання інженерно-геологічних задач, зокрема сейсмічного мікрорайонування, створено сучасну технологію дослідження ґрунтів на основі методів і апаратури радіоактивного каротажу (РК) у складі нейтрон-нейтронного каротажу (ННК), гамма-гамма густинного каротажу (ГГК) і гамма-каротажу (ГК).
У статті наведено результати розробки апаратури РК як невід’ємної складової нової технології. На основі сучасних електронних комплектуючих розроблено і виготовлено: комплект експериментальних двоканальних приладів 2ННК (двозондовий ННК) та ГГК+ГК, експериментальний трикомпонентний прилад 2ННК+ГГК+ГК, наземний пульт керування і реєстрації.
Прилад 2ННК дає змогу визначати нейтронну пористість двома способами: однозондовим і компенсаційним. Компенсаційний нейтронний каротаж, зокрема, має на меті визначення пористості за наявності в породі аномальних поглиначів нейтронів, а також, у комплексі з однозондовим способом, оцінювання вмісту аномальних поглиначів.
Канал ГК приладу ГГК+ГК оснащено таким же детектором гамма-квантів, що і канал ГГК. Тут детектор ГК виконує подвійну функцію: 1) інтегральна реєстрація природного гамма-випромінювання; 2) врахування природного фону в сумарних показаннях детектора ГГК.
Трикомпонентний прилад радіоактивного каротажу поєднує три методи РК і включає всі переваги двоканальних приладів. Отримання результатів за одну спуско-підіймальну операцію таким приладом є особливо важливим для відносно глибоких свердловин.
За результатами експериментальних досліджень встановлено оптимальні відстані між джерелами і детекторами випромінювання у створених комбінованих приладах РК. Показано важливість настройки і контролю сигналів датчиків апаратури РК; новий наземний пульт дає можливість оперативно виконувати ці процедури.
Створена апаратура підвищує продуктивність і оперативність каротажних робіт за рахунок зменшення кількості спуско-підіймальних операцій, цифрового запису інформації, її збереження та передачі, використання комп’ютерних програм обробки та інтерпретації результатів свердловинних вимірювань. Ефективність розробленої апаратури разом з відповідним метрологічним та інтерпретаційно-методичним забезпеченням продемонстрована на конкретних прикладах свердловинних досліджень та підтверджена незалежними лабораторними даними.
Технологія дозволяє визначати такі інженерно-геофізичні параметри: загальна густина, густина сухого ґрунту, загальна глинистість, пористість, об’ємна вологість, водонасиченість, рівень ґрунтових вод та ін.
Посилання
Badruzzaman, A. (2020). Alternatives to Radionuclide-based Well Logging Techniques — Why and How? Meeting of US National Academies of Sciences. Committee on Radioactive Sources:Applications and Alternative Technologies, June 12, 2020. Retrieved from https://www.nationalacademies.org/event/06-10-2020/docs/D4D567F10E58851A254195AD2C7150DD0948D137C8E2.
Bisvas, A., & Sharma, S.P. (Eds.). (2020). Advances in modeling and interpretation in near surface geophysics. Cham: Springer geophysics, 413 p.
Bondarenko, M.S., Dokuka, O.M., Karpenko, A.V., & Kulyk, V.V. (2013). Computer program «Comp¬lex interpretation of borehole investiga¬ti¬ons of near-surface rocks», Ukraine. Certificate of registration № 52432 (in Ukrainian).
Bondarenko, M.S., & Kulyk, V.V. (2022). Determination of engineering geophysical parameters of grounds on building sites and for seismic microzonation (methodical and metrological components of technology). Geofizicheskiy Zhurnal, 44(1), 3—22. https://doi.org/10.24028/gzh.v44i1.253708.
Bondarenko, M.S., & Kulyk, V.V. (2019). Method for borehole determining mass shaliness of terrigenous rocks. Ukr. Patent for useful model № 131232 (in Ukrainian).
Bondarenko, M., & Kulyk, V. (2015). Method for determining density parameters of sandshale rocks by the radioactive logging complex. Ukr. Patent for useful model № 95931 (in Ukrainian).
Bondarenko, M.S., & Kulyk, V.V. (2016). Method for determining porosity of gas reservoirs by the radioactive logging complex. Ukr. Patent for useful model № 109946 (in Ukrainian).
Bondarenko, M., Kulyk, V., Dmytrenko, O., Danyliv, S., Stasiv, O., & Karmazenko, V. (2021). Physical modeling for density measurement of near-surface rocks, by means of wireline logging and logging while drilling. Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv: Geology, (1), 35—41. http://doi.org/10.17721/1728-2713.92.05 (in Ukrainian).
Bondarenko, M., Kulyk, V. & Yevstakhevych, Z. (2018). Petrophysical parameters of near-surface sandshale rocks based on radioactive loggings. Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv: Geology, (1), 46—52. http://doi.org/10.17721/1728-2713.80.06.
Bondarenko, M., Kulyk, V., Yevstakhevych, Z.M., & Diachenko, S.I. (2023). Radioactive logging apparatus for complex investigation of near-surface rocks. Ukr. Patent for useful model № 152395 (in Ukrainian).
Deineko, S.I. (2007). System monitoring of the state of hazardous geological processes on the territory of operating power facilities (on the example of the Rivne NPP). Extended abstract of Candidate’s thesis. Kyiv, 20 p. (in Ukrainian).
Everett, M.E. (2013). Near-Surface Applied Geophysics. Cambridge University Press, 403 p. https://doi.org/10.1017/CBO9781139088435.
Ferronskiy, V.I. (2015) Nuclear Geophysics: Applications in Hydrology, Hydrogeology, Engineering Geology, Agriculture and Environmental Science. Springer Geophysics, 522 p.
Ferronskiy, V.I., & Gryaznov, Т.А. (1979). Penetration logging. Moscow: Nedra, 335 p. (in Russian).
Grounds: the methods of radioisotope measurements of density and moisture. (1990). USSR State Standard 23061-90. Мoscow: Gosstroy of the USSR (in Russian).
Grounds: the methods of radioisotope measurements of density and moisture. (2010). Ukraine State Standard B V.2.1-26:2009. Kyiv: Minrehionbud of the Ukraine (in Ukrainian).
Hubina, V.H., Kadoshnikov, V.M., & Zaborovskyi, V.S. (2009). Evaluation of the possibility of using tails of ferruginous quartzites in the national economy. Collection of scientific papers of Institute of Environmental Geochemistry, 17, 79—92 (in Ukrainian).
Ketov, A.Yu., Zvolskyi, S.T. & Kulyk, V.V. (2009). Neutron logging tool for determining moisture content and neutron-absorbing parameters of geological environments. Ukr. Patent for useful model № 40463 (in Ukrainian).
Kulyk, V.V., & Bondarenko, M.S. (2016). Identification of gas reservoirs and determination of their parameters by combination of radioactive logging methods. Geofizicheskiy Zhurnal, 38(2), 106—119. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v38i2.2016.107770.
Kulyk, V.V., & Bondarenko, M.S. (2019). Method for determining the set of petrophysical parameters of gas reservoirs in cased boreholes. Ukr.Patent for useful model № 133404 (in Ukrainian).
Kulyk, V.V., & Bondarenko, M.S. (2014). Method for identificating gas-saturated rocks and determining their porosity. Ukr. Patent for useful model № 95425 (in Ukrainian).
Kulyk, V.V., Bondarenko, M.S., & Deineko, S.I. (2015). Method for determining shaliness parameters of rocks by the radioactive logging complex. Ukr. Patent for invention № 109230 (in Ukrainian).
Kulyk, V.V., Bondarenko, M.S., & Dokuka, O.M. (2017a). Method for determining the parameters of near-surface rocks in the aeration zone and water saturation zone by a radioactive logging complex. Ukr. Patent for useful model № 114871 (in Ukrainian).
Kulyk, V.V., Bondarenko, M.S., & Kamilova, O.V. (2013a). Method for determining the mineral density of the rock skeleton. Patent for invention № 103841 (in Ukrainian).
Kulyk, V.V., Bondarenko, M.S., Ketov, A.Yu., Yevstakhevych, Z.M., & Kamilova, O.V. (2013b). Creation of new technology for geophysical investigation of near-surface technogenic and natural rocks. Report on scientific and technical project № 0113U002462. Kyiv, Institute of Geophysics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 167 p. (in Ukrainian).
Kulyk, V.V., Bondarenko, M.S. Yev¬sta¬khe¬vych, Z.M., & Ketov, A.Yu. (2013c). Multisonde ra¬-dio¬iso¬tope logging tool for investigation of na¬tural and technogenic rocks. Patent for in¬ven¬tion № 102619 (in Ukrainian).
Kulyk, V.V., Deineko, S.I., Yevstakhevych, Z.M., Ketov, A.Yu., & Bondarenko, M.S. (2012). Three-component radioisotope logging tool for complex research of grounds. Ukr. Patent for useful model № 68901 (in Ukrainian).
Kulyk, V.V., Yevstakhevych, Z.M., Bondarenko, M.S., & Dmytrenko, O.V. (2017b). Radioactive logging apparatus for investigating the near-surface rocks. Ukr.Patent for useful model № 114892 (in Ukrainian).
Kuznetsov, O.L., & Polyachenko, A.L. (Eds.). (1990). Borehole nuclear geophysics. Geophysicist’s handbook. (2nd ed.). Moscow: Nedra, 318 p. (in Russian).
Ogilvi, А.А. (1990). Fundamentals of engineering geophysics. Moscow: Nedra, 502 p. (in Russian).
Persico, R, Piro, S. & Linford, N. (Eds.). (2019). In¬novation in near-surface geophysics: instrumen¬ta¬tion, application, and data processing methods. Amsterdam: Elsevier, 518 p.
Pyankov, S.A., & Azizov, Z.K. (2008). Ground mechanics. Ulyanovsk: State Technical University of Ulyanovsk, 103 p. (in Russian).
Radioactive sources: application and alternative technology. (2021). A consensus study report of the National academy of science, engineering, medicine. Washington: The national academies press, 182 p. Retrieved from https://nap.nationalacademies.org/read/26121/chapter/1. https://doi.org/10.17226/26121.
Steeples, D.W. (2005). Near-surface geophysics: 75 years of progress. The Leading Edge, 24(1), 8285. https://doi.org/10.1190/1.2112395.
Surface and borehole radioisotope density meter PPGR-1. The technical specifications and operation manual. (1986). Poltava, 60 p. (in Russian).
Surface and borehole radioisotope moisture meter VPGR-1. The technical specifications and operation manual. (1982). Poltava, 43 p. (in Russian).
Yevstakhevych, Z.M., Kulyk, V.V., Ketov, A.Yu., & Rohanin, V.V. (2012). Radioisotope logging tool for near-surface investigations. Ukr. Patent for useful model № 68819 (in Ukrainian).
Zvolskiy, S.Т. (1980). Gamma methods for measuring the volume mass of dispersed grounds and bottom sediments. Moscow: Atomizdat, 112 p. (in Russian).
Zvolskyi, S.Т., Ketov, A.Yu., Kulyk, V.V., Bondarenko, M.S., Deineko, S.I., Ivashchen-ko, S.A, Kamilova, O.V., & Yevstakhevych, Z.M. (2010). Borehole nuclear geophysical investigation of near-surface rocks 1. Geofizicheskiy Zhurnal, 32(6), 215—230. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v32i6.2010.117465 (in Ukrainian).
Zvolskyi, S.T., Kulyk, V.V., Karmazenko, V.V., Ketov, A.Yu., Rybak, V.I., & Snizhko, Yu.O. (2008). Method for producing physical models of reservoirs with borehole. Ukr. Patent for invention № 84604 (in Ukrainian).
Zvolskyi, S.T., Kulyk, V.V., Ketov, A.Yu., & Snizhko, Yu.O. (2007). Neutron logging tool for determining the volume moisture and the content of anomalous neutron absorbers in geological environments. Ukr. Patent for useful model № 25396 (in Ukrainian).
Zvolskyi, S.T., Kulyk, V.V., Mesropian, V.S., & Maistrenko, I.O. (2003). Tool for determining the volume moisture and neutron-absorbing parameters of geological environments. Ukr. Patent for invention № 40938 (in Ukrainian).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 M. Bondarenko, Z. Yevstakhevych, V. Kulyk, S. Diachenko, O. Dmytrenko, O. Kamilova
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори зберігають за собою авторські права на роботу і передають журналу право першої публікації разом з роботою, одночасно ліцензуючи її на умовах Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим поширювати дану роботу з обов'язковим зазначенням авторства даної роботи і посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі .
2. Автори зберігають право укладати окремі, додаткові контрактні угоди на не ексклюзивне поширення версії роботи, опублікованої цим журналом (наприклад, розмістити її в університетському сховищі або опублікувати її в книзі), з посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі.
3. Авторам дозволяється розміщувати їх роботу в мережі Інтернет (наприклад, в університетському сховище або на їх персональному веб-сайті) до і під час процесу розгляду її даними журналом, так як це може привести до продуктивної обговоренню, а також до більшої кількості посилань на дану опубліковану роботу (Дивись The Effect of Open Access).
