Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

	«
	а <и 1"
	°о
	Е га

.J « I и,

о Е- в s я

I со

g ta S

d я s

я s S

dgs л 5 s

¥

Щ о 1 о 5 Вводя

о в аЭ S га 2 s в д зоне.

в 1 Ва

5а g л й -5 я и S о

ф о я в я о и А

оа "

я 5 в оо

в ц а*

, в ее

В 2 S » о 5 в S

айда

SSSSbs

«ЯР.=о

B« =

о X s

Hill-"

Й s e s к в

О rt

в , I

о я-

". о В

§ 4.8. Геофизические изыскания

В линейных изысканиях из обширного комплекса геофизических методов в настоящее время практически применяются в основном электроразведочные и радиометрические. Определяя программу комплексных инженерных изысканий трасс магистральных трубопроводов и сопутствующих объектов, необходимо учитывать, что геофизические методы призваны не заменять инженерно-геологические, а в тесном сочетании с ними содействовать более быстрому, глубокому и эффективному проведению инженерно-геологических исследо-ванп11.

Изыскания трасс трубопроводов. При электроразведке исслсдвванпя проводят измерением сопротивления грунтов пропускаемому через них постоянному току или измерением разности потенциалов естественных или искус-ствоппых токов, проходящих по грунтам исследуемого участка. Прп изыскании трасс применяют:

Рис. 4.16. Схема иетода сопротивлений.

<гу-0-

1) метод сопротивлений, в котором можно выделить три способа - ВЭЗ (вертикальное электрическое зондирование), ЭП (электропрофилирование), каротаж буровых скважин;

2) метод ПС (спонтанной поляризации);

3) метод заряженного тела.

Метод сопротивлений. Принцип метода заключается в том, что через крайние зазе.чления А п В (рис. 4.16) вводится ток I от батареи Е. Между внутренними точками участка Л/ и N измеряется разность потенциалов AU. По значениям /, Д(7 и расстояниям между заземлениями (электродамп) А, В, М ж N, пользуясь извостнылт законами электрического поля, определяют удельные или кажущиеся сонротивления горных пород на участке между Ми 7V в пределах эффективной глубины проникновения тока, которая меняется в зависимости от электрических свойств грунтов и расстояния между А п В. Средине значения удельного электросопротивления различных грунтов приведены в табл. 4.49. По найденным величинам кажущихся удельных сопротивлений для ряда заранее выбранных взаимоположенип заземле-HHii А, В, М в N определяются геологические особенности jnacTKa и глубина залегания пород, различных по удельному сопротивлению.

При ВЭЗ электроды М та N сохраняются неподвижными, а А та В последовательно перемещаются все дальше от центра установки, за который принимается средняя точка между М и N. Метод ВЭЗ применяется при необходимости исследования разреза на глубину. При ЭП все четыре электрода одновременно перемещаются по профилю, что дает возможность выявить геологические особенности разреза на примерно известном интервале глубин.

Заземление устраивают путем забивки штырей - электродов стальных (на А и В)ш латунных (на М и N) на глубину 15-50 см. Разносы электродов при ЭП принимают обычно постоянными (между АВ 7-7,5 м при разносе MN 1,5 м), однако более правильно разнос питаюпщх электродов задавать в зависимости от грунтового сложения участка н глубины заложения трубопровода.

Основная задача ЭП, выполняемого по трассе трубопровода, заключается в онределении по значениям рк степени коррозионной активности грунтов, которая (ее показывают на продольном профиле трассы) служит основанием для проектирования мероприятий нротивокоррозиоввой запщты.

Каротаж буровых скважин заключается в одновременном измерении сопротивления пород н потенциала естественного тока, который фиксируется Соответствующими измерительными приборами прн включении тока.

Заказ 156

ТАБЛИЦА 4.49

Удельное электросопротивление грунтов

Грунт

Удельное сопротивление, ом м

Удельное сопротивление, ом. м

Глина Суглинки

Пески, насыщенные солеными водами

Пески, иасыщенные пресными водами

Песчаники

Аргиллиты

Алевролиты

Известняки

Мергели

Ангидриды

Каменная соль

Конгломерат

Мерзлые грунты:

при t до -5° С при t ниже -5° С

10-1-10 10-102 10-1-10

10-10

10-10 10-102 10-102 10-10 10-102 10*-10» 10«-105 10-10*

102-10* 10«-10в

>10*

Гранит

Сиенит

Диорит

Диабаз

Базальт

Габбро

Кристаллические

сланцы Глинистые сланцы Мрамор Кварцит Гнейс

102-10* 102-10* 10*-10 102-10» 102-10* 102-10* 102-10*

10-10» 102-10*

10-10* 102-10*

Метод ПС (спонтанной поляризации или естественных электрических потенциалов). При линейных изысканиях пшроко применяется на участках с возможным наличием естественных или блуждающих токов для измерения потенциалов электрических токов по трассе трубопровода. Выявление участков с наличием электрического поля производится по соответствующему картографическому материалу с учетом того, что. естественные токи приурочены обычно к пересечению трассой подземных металлических сооружении, кабелей трубопроводов, к контактам водонасыщенных и водоупорных пород. Блуждающие токи наблюдаются при пересечении электрифицированных железных дорог, высоковольтных линий электропередачи и на участках, примыкающих к населенным и промышленным пунктам.

Профилирование производится с помощью потенциометра, спабжеииого полуавтоматическим или автоматическим регистратором, с. неподвиишым закреплением одного из неполяризующпхся электродов и переносом другого электрода ца равные расстояния, соответствующие шагу установки (20-50 м), либо с переносом обоих электродов по профилю. Об изменении потенциалов блуждающих токов во времени судят по нескольким замерам в одной точке значения U или Д(7.

Метод заряженного тела. Основан на изучении характера электрического поля, создаппого проводящим телом в земле, через которое пропускают электрический ток. При этом одно зaзeшeпиe устраивают в какой-либо точке проводящего тела, а второе относят на расстояние, в десять раз большее глубины залегания изучаемого образования. В обычной практике линейных изысканий метод заряженного тела имеет ограниченное распространение. Используется прп изысканиях в зоне распространения мерзлоты, особенно островной, а также прп поисках и разведке карьеров местных строительных материалов.

Методика, объем, детальность электроразведочных линейных работ зависит от Стадии проектироваипя. Вместе с тем основные геофизические работы

Высокая Весьма высокая

должны быть выполнены на стадии технического проекта с целью уточнения геологического разрезано трассе и определения всего комплекса мероприятий по изоляции и защите т]эубопровода от коррозии. На стадии рабочих чертежей должна быть выполнена разбивка всей трассы па участки с указанием характерных значений, с выделением участков распространения естественных и блуждающих токов и определением величия возникающих потенциалов.

В отчетных материалах результаты геофизических наблюдений, в частности значения удельных электросопротпвлепип, вносятся в соответствуюпще позиции графических приложений, а также излагаются в виде заключения о коррозионных свойствах грунтов по конкретным участкам трассы. Оценка Koppo3HOHHoii активности грунтов по отношению к стальным трубопроводам по данным удельного электросопротивления грунтов рекомендуется в следующем виде:

Минимальное годовое удельное Более 100-20 20-10 10-5 Менее 5

сопроттлепие грунтов, ом-м 100 Степень коррозионной активно- Низкая Средняя Повы-

сти грунтов - шейная

Если па трассе длппой 50 м обнаружено изменение электросопротпвленпя в 30 раз и более, степень коррозионной активности грунтов этого участка принимается иа категорию выше.

При наличии источипков блуждающих токов для участков трассы, идущих параллельно эксплуатируемым трубопроводам или линиям электропередачи, составляются следующие ведомости:

1) ведомость наличия ЛЭП-0,4 кв на расстояппи до 1,0 км от оси трассы, а также Л9П-6 кв, ЛЭП-10 кв и ЛЭП-35 кв - в полосе 2,5 км от оси трассы газопровода;

2) ведомость участков трассы, следующих параллельно электрифицированным железным дорогам иа расстоянип менее 2,5 км или перссекаюпщх эти дороги. При этом приводятся сведения о размещении путевых дросселей-трансформаторов с привязкой их к километражу железной дороги и газопровода и тяговых подстанций (тяговый ток, полярность на рельсах, напряжение);

3) ведомость расположения средств электрохимической защиты иа действующем трубопроводе, следующем параллельно; рабочие параметры этих сооруя?епий. По участкам пересечения трассой электрифицированных дорог дается ведомость измеренных потенциалов «рельс - земля» с указанием местоположения и характеристик ближайших к переходам дроссель-трансформаторов и тяговых подстанций.

Электроразведка при инженерно-геологической съемке и изыскании площадок. В число задач, которые помогает решать ипя{еперпая электроразведка, кроме линейных исследований входят:

- исследование стройплощадок для установления их геологического разреза, выявление крутых контактов пород, выявление рельефа коренных пород, установленпе зон разломов и трещииоватости и пр.;

- псследование участков переходов через водные преграды в сложных геологических и геоморфологических условиях;

- исследование районов развития многолетней мерзлоты с определением глубины залегания и мошдостп мерзлоты, выявлением и оконтуриванием островной мерзлоты или таликов;

- исследование заболоченных районов и участков с определеписм мощности залежей торфа и глубины мпнеральпого дна;

- исследование оползневых районов с И35чепием геологического строения района, определением мощности оползневых масс и пород, их подстилающих;

- исследование карстовых участков с определением мощности наносов,, мощности карстующихся пород, выявление степени закарстованности пород по площади и по глубине;

- поиски и разведка месторождений строительных и балластных материалов с оконтуриванием месторождения, определением мощности вскрыши и толщи самого полезного ископаемого;

11»

- электро- II гидрогеологические исследования при поиске и разведке подземных источников водоснабжения.

Детальные рекомендации по при.менению методов электроразведки при инженерно-геологической съемке приведены в работе [20].

Интерпретация данных электроразведочных работ дает надежные результаты лишь при следуют;их условиях:

- рельеф участка относительно ровный;

- грунты залегают горизонтальными или слабонаклонными слоями;

- электросопротивление отдельных слоев различается между собой не меньше чем в два-три раза;

- основные элементы грунтовых условий района известны. Особенно эффективно применение электроразведки при изысканиях в зоне

распространения многолетней мерзлоты. Выше указывались преимунцества ландшафтно-ключевого метода, при которо.м с помонцью аэрофотосъемки выделяются характерные участки по трассе и ведется изучение типичных представителей этих участков с последующей интерполяцией полученных результатов на весь район прохождения трассы трубопровода и размещения площадок сооружений. С помощью электроразведки па эталонных участках определяют примерную глубину залегания кровли многолетнемерзлых грунтов. По абсолютным значениям р, сопоставленным сданными разрезов обнаясений и выработок, определяют состав и льдистость мерзлых грунтов или состав и влажность талых. Не менее успешно электроразведку применяют п в зонах распространения карста.

При инженерно-геологической съемке площадок в указанных районах с помощью электроразведки оконтуриваются неблагоприятные участки с наличием островной мерзлоты либо карстовых пустот. Детальная электроразведочная проверка территорий выбранных площадок в этих районах на стадии

ТАБ.ШЦЛ 4,50

Рекомендуемые параметры сети расположения точек геофизических исследований

Задачи исследований

Установление глубины залегания скалышх пород и картирование рельефа их поверхности

Расчленение геологического разреза рыхлых отложений

Определение глубины залегания подземных вод

Выявлешю зон повышенной трещиноватости, карпгрование зон разрывных тектонических нарушений, прослеживание слоев и подобные картировочные задачи

16/.

окончательных изысканий позволяет избежать непредвиденных осложнений в период строительства, резко сокращает объем буровых и горнопроходческих работ. Прп съемке участков переходов через водные преграды с помощью электроразведки уточняются условия залегания различных грунтов по площади и глубине с учетом глубины заложения дюкера; оконтуриваются линзы илов, таликов, островной мерзлоты, зон выветривания; устанавливается направление потока грунтовых вод и контуры сильнотрещиноватых зоп на участках распространения карста; уточняются границы действующих оползней и т. д.

Электроразведочные работы при поисках местных строительных .материалов с успехом применяются для разведки карьеров бутового камня, известняка, песчано-грави11пых грунтов. При этом используется резкое отличие .члектросопротивлепия песчаных и гравийно-галечнпковых отложений, особенно в сухом состоянии, от такового для глин и суглинков. Применяется ЭП или ВЭЗ, при которых горизонты сухих песков будут выделяться резко повышенным значением рк-

В настоящее время электроразведка достаточно широко Используется и при площадочных гидрогеологических изысканиях, в частности при изысканиях источника водоснабжения. В зависимости от целей гидрогеологических исследований выбирается и методика электроразведочных работ. Так, уточнение местоположения водоносных горизонтов и относительное изменение минерализации воды с глубиной производится методом каротажа гидрогеологических скважин. При поисках перспективных участков для создания подземных водозаборов применяется ЭП и ВЭЗ. Рекомендуемые параметры сети точек геофизических наблюдений для различных задач приведены в табл. 4.50 [24].

При.менение радиометрических методов в инженерно-геологических изысканиях. Радиоизотоппыо методы исследования все шире используются при пнжоперно-геологических изысканиях для оценки строительных свойств грунтов, а также при изучении инженерно-геологических процессов. В настоя-гцее время отработаны методики, аппаратура и оборудование для решения целого комплекса практических задач:

- определения объемной массы и влажности пород в отдельных точках поверхностных отложений, в стенках шурфов и прочих выработок по поглощению и рассеянию гамма- и нейтронного излучения;

- выделения в геологическом разрезе отдельных литологических разностей грунтов, установления положения вод методами радиоактивного каротажа скважин;

- определения механических свойств и расчленения разреза рыхлых отложений без предварительного бурения скважин путем комплексного использования методов радиоактивного каротажа и статического зондирования;

- получения диаграмм изменения плотности и влажности поверхностных отложении методами гамма- и нейтронного профилирования;

- стационарных наблюдений за динамикой влаги зоны аэрации при изучении инженерно-геологических процессов (оползней, селей, карстообразо-вания и пр.):

- изучения фильтрационныхсвойств пород в природных условиях и определения скоростей л направления подземных потоков с помощью радиоактивных индикаторов и др.

В практике ведения комплексных изысканий таких линейнопротяженных объектов, как магистральные трубопроводы, наибольшее распространение получили экспресс-методы для определения механических свойств грунтов в естественном залегании с применением глубинного гамма-плотномера (ГГП-1) и нейтронного индикатора влажности (НИП-1). Оперативное получение показателей практически в любом интервале глубин (при линейных изысканиях в пределах 6 м от поверхности, а при необходимости и до глубины 20 м) исключает необходимость отбора монолитов грунта, транспортировки и анализа их в лабораторных условиях. Более детальные сведения о применении геофизических методов для решения задач инженерной геологии приводятся в специальной литературе [2].