NOTIUNI GENERALE PRIVIND GEOFIZICA DE SONDA PENTRU CARBUNI

NOTIUNI GENERALE PRIVIND GEOFIZICA DE SONDA PENTRU CARBUNI

Eficienta constituie imperativul tuturor activitatilor economice ale oamenilor la sfarsitul secolului al XX-lea In acest context, pentru ca lucrarile de cercetare geologica (prospectiune si explorare) si chiar cele de exploatare sa fie eficiente se urmareste obtinerea unui volum cat mai mare de informatii precise intr-un timp cat mai scurt si cu cheltuieli cat mai reduse. In domeniul cercetarii zacamintelor de carbuni unui astfel de deziderat ii raspund tehnicile moderne de investigare geofizica de sonda capabile sa ofere, intr-un timp scurt si la o calitate corespunzatoare, detalii privind caracteristicile cantitative si calitative ale stratelor de carbuni (grosimea, batimetria, inclinarea, densitatea si morfologia stratelor de carbuni, continutul lor in cenusa, puterea calorifica, prezenta acviferelor in intercalatiile dintre strate etc.).

Avand in vedere ca, pe de o parte, geofizica de sonda reprezinta un capitol special al cursului de geofizica si, pe de alta parte, numarul de ore destinat disciplinei Geologia zacamintelor de carbuni este limitat, in cele ce urmeaza vom prezenta succint principalele metode de cercetare specifice studiului zacamintelor de carbuni prin investigatii geofizice. Informatii detaliate pot fi gasite in: Negut A. (1972), Iordache S.Gh 1964-1978) si Preda et al. (1994).

Indiferent de metoda geofizica aplicata in investigarea gaurii de sonda aceasta se face cu aparatura introdusa in gaura de sonda unde se gasesc electrozii analizori. In practica curenta privind investigarea geofizica a sondelor pentru carbuni se foloseste carotajul electric si carotajul rafioactiv (fig.16).

1. Carotajul electric

Carotajul campurilor electrice naturale se bazeaza pe aparitia unor diferente de potential electric (potential spontan - PS sau potential natural -PN) ca urmare a mai multor fenomene: disolutia dintre solutii concentrate (noroiul de foraj) si alte solutii mai putin concentrice (ape subterane), difuzia sarurilor, capacitate de absorbtie diferita a unor ioni, oxidare, reduce etc.

In mediul reducator al carbunilor exista elemente metalice care la contactul cu solutiile oxidante produc procese electro-chimice de oxidare si/sau reducere generatoare de potentiale electrice cu polaritati pozitive, ceea ce face ca masuratorile in miliamperi ale PS(PN) sa poata fi utilizate cu succes in investigarea carbunilor.

Carotajul rezistivitatii electrice se bazeaza pe proprietatea rocilor de a conduce in mod diferit curentul electric, fiecare tip de roca avand o anumita rezistivitate masurata in ohmi/metru.

Datorita influentei conditiilor de masurare in sonda, rezistivitatea masurata nu este cea naturala ci doar aparenta.

In functie de detaliul cerut, investigarea prin acest tip de carotaj se face cu dispozitive diferite: dispozitive potentiale de sonda, cu distante mari intre electrozii introdusi in gaura sondei si dispozitive gradiente, cu distanta mica intre electrozi.

Fig. 16 - Diagrafii pentru principalele tipuri de carataj geofizic

pentru depozitele cu carbuni

Exista o diagrafie electrica normala, pentru strate cu grosimi peste 1 m si o microdiagrafie electrica cu distante intre electrozi de 0,025 m, pentru stabilirea prezentei stratelor de carbuni cu grosimi mici. O astfel de diagrafie a dat rezultate bune in bazinul Comanesti.

S-a constatat existenta unei interdependente intre continutul in cenusa al carbunilor si rezistivitatea masurata a acestora, precum si intre aceasta din urma si puterea calorifica. Pentru fiecare zacamant se pot realiza grafice de dependenta intre cei trei parametri.

2. Diagrafia nuleara (Carotajul radioactiv)

Diagrafia radioactivitatii gama naturale.In depozitele cu carbuni apar uneori si elemente radioactive, fie ca urmare a proceselor aluvionare, fie ca depunere a elementelor radioactive din solutii.

Indiferent de varsta sau geneza, rocile sedimentare contin anumite cantitati de elemente radioactive. Aceste cantitati sunt mai mari In argilele marine apoi de 3 ori mai putine in argilele aluviale si lacustre, de 4 ori in nisipuri calcaroase si gresii, de 5 ori in calcare si foarte putin in sare si carbuni. Cu toate acestea, uneori carbunii pot prezenta mari concentratii de substante radioactive.

Metoda determinarii radioactivitatii naturale are ca principiu determinarea radiatiei gama naturale de-a lungul gaurii de sonda. In mod frecvent se masoara in microrogeni/ora.

Aparatura de investigare are doua componente: de suprafata si de sonda, acestea din urma constand in principal dintr-un traducator cu cristal de iodura de sodiu care transforma razele gama in impulsuri electrice formate, amplificate si inregistrate pe diagrafie.

Din variatiile valorilor radioactivitatii gama pentru fiecare tip de roca ce alatuieste profilul sondei este posibila construirea coloanei litologice a acesteia. Pe acelasi principiu se bazeaza si determinarea continutului in cenusa a carbunilor.

Diagrafia gama-gama (Diagrafia densitiva)

Aceasta metoda se bazeaza pe interactiunea dintre o cuanta gama emisa de o sursa artificiala si substanta rocilor din profilul sondei (efectul Compton), actiune din care rezulta intensitati retrodifuzate    inregistrate cu aparatura speciala. De obicei, intervalele cu carbuni dau valori maxime, dar odata cu cresterea continutului in cenusa aceste intensitati diminueaza. In vederea determinarii continutului in cenusa se realizeaza pentru fiecare zacamant cercetat grafice de dependenta    cu continutul in cenusa.

Diagrafia neutron-gama da diagrafia continutului in hidrogen. Principiul metodei se bazeaza pe intalnirea neutronilor termici cu nuclei din roca care in afara de fenomenele de difuzare elastica sau neelastica produc captarea sau absorbtia neutronilor de catre nuceele substantelor solide, cu degajare de cuante gama. Cu cat nucleele absorbante au masa mai mica, cu atata absorbtia este mai mare. Aparatura din sonda cuprinde in principiu un contor de radiatii si o sursa de radiatii neutronice de tip Am-Be. Intensitatea neutron-gama depinde de proprietatile absorbante ale rocilor minime pentru intervalele cu carbuni, ca urmare a prezentei hidrogenului si intensitati maxime in gresii, calcare, dolomite, sare etc.

Aceasta metoda utilizata in paralel cu metoda densitiva permite obtinerea de date privind: identificare stratelor de carbuni, batimetria, grosimea, profilul litologic al sondei, prezenta acviferelor, a stratelor compacte (a ecranelor din culcusul si acoperisul stratelor), densitatea si porozitatea depozitelor etc.

x

x x

Alte tipuri de diagrafii:

- diagrafia gama de activare- permite identificarea continutului in V, Ge, Mo si Fe;

- diagrafia rezonantei magnetice nuleare (diagrafia fluidului liber), indicata pentru determinarea continutului procentual in fluide a depozitelor traversate (acvifere, gaze, inclusiv grizu din carbuni) corelarea formatiunilor acvifere, identificarea formatiunilor rezervor etc.

In afara diagrafiilor nucleare si electrice mai pot fi efectuate diagrafii acustice, termice, de cavernometrie si altele. Prin utilizarea unei diagrafii geofizice complexe pot fi obtinute urmatoarele date: - coloana litologica a sondei, limitele geologice, corelarea stratelor de carbuni, batimetria corecta a stratelor de carbuni, grosimea, continutul in cenusa si puterea calorifica a carbunilor, elemente de microtectonica, identificarea conditiilor hidrogeologice, masurari de debite si multe altele.