4.2.5. Аппаратура для скважинных и лабораторных измерений физических свойств горных пород. Особым разделом геофизики, предназначенным для изучения физических свойств горных пород в околоскважинном пространстве, являются геофизические методы исследования скважин (ГИС), называемые также буровой, промысловой геофизикой или каротажем (Горбачев, 1990). Они обеспечивают изучение пород в радиусе до нескольких метров от оси скважины без отбора образцов пород (керна). Однако при отборе керна из основных опорных горизонтов с последующими лабораторными анализами информативность ГИС резко возрастает.

Принципы устройства датчиков поля для скважинных измерений такие же, как и в рассмотренных выше методах прикладной геофизики. Аппаратурой для ГИС служат автоматические каротажные станции (АКС или АГИС). В каротажной станции, смонтированной на одной-двух автомашинах, имеется следующее оборудование:

• - спуско-подъемные устройства, включающие лебедку, работающую от двигателя автомобиля, и блок-баланс для спуска и подъема скважинного прибора, соединяющегося многожильным кабелем с регистрирующей аппаратурой;
• - скважинный прибор (каротажный зонд), имеющий питающие и измерительные электроды или устройства для создания того или иного физического поля и измерения его параметров;
• - усилительно-регистрирующая аппаратура, принимающая сигналы и записывающая их в виде каротажных диаграмм (графиков зависимости измеряемого параметра от глубины). Записи бывают аналоговыми (на рулонной бумаге или магнитной ленте) или цифровыми, предназначенными для обработки с помощью компьютеров, которыми обычно комплектуются АКС.

Меняя каротажные зонды, можно проводить геофизические исследования разными методами, т.е. в ГИС легко реализовать комплексирование методов.

К ГИС относят методы обследования пространств (целиков) горных пород между скважинами и горными выработками путем просвечивания массивов электромагнитными и акустическими волнами (подземная геофизика). Перемещая последовательно излучатели и приемники в соседних скважинах или выработках, можно оценить изменения электрических и упругих свойств по лучам между ними. Технические средства для просвечиваний и прозвучиваний, в принципе, отличаются от рассмотренных выше приборов для полевых наземных и скважинных наблюдений

91

лишь конструктивно. Сходна по устройству и аппаратура сейсмической (СЭ) и электромагнитной (ЭМЭ) эмиссии, предназначенная для изучения естественных акустических и электромагнитных полей, обусловленных изменением геодинамических условий массивов горных пород под воздействием природных и техногенных факторов. При изменении горного давления (нагрузок или разгрузок) в породах наблюдается "растрескивание", что и сопровождается появлением упругих и электромагнитных полей сейсмической, пьезоэлектрической и иной природы.

Аппаратура для лабораторных измерений физических свойств горных пород работает на основе тех же принципов, что и в прикладной и скважинной геофизике. Однако при сопоставлении полученных данных с измеренными в природных условиях (в массиве) следует учитывать коэффициенты физического подобия, известные в теории физических полей.

92