Дәріс 5. Ұңғылардың табиғи қисаюының заңдылықтарын шығару әдістемесі

Қисаюдың бағыты негізінен геологиялық қиманың ерекшеліктерінің әсеріне байланысты. Қисаю қарқындылығына геологиялық, технологиялық және техникалық фокторлардың жиынтығы әсер етеді. Алдын ала немесе тиянақты барлау сатысында әрбір ұңғыға нақты мақсат қойылады, ол белгілі координат нүктелерінде кенді денені қиып өту.

Тереңде орналасқан тік құлаған кен денелерін барлау кезінде ұңғының еркін табиғи қисаюы жобаланған барлау торын (сеть) бірден бұрмалайды, барлаудың сапасын төмендетеді және қосымша бұрғылау жұмыстары көлемін қажет етеді.

Ұңғыны берілген нүктеге немесе осы нүктеге жақын аймаққа шығару арнайы техникалық құралдарды қолданумен және бағыттап бұрғылаудың технологиялық әдістерін немесе қисаю заңдылықтарын пайдалану арқылы мүмкін болады. Соңғы әдіс С.С. Сулакшин мен А.А.Сорокиндердің еңбектерінде дамыған. Олар табиғи қисаю заңдылықтарын орнату үшін алғашқы рет корреляциялық зерттеу әдісін қолданды.

Екі немесе бірнеше шамалардың корреляциялық тәуелділігі бар кезде олардың арасында байланыс бар екенін білдіреді, бірақ ол басқа шығарылмаған шамалармен немесе шарттармен күрделенеді, нәтижесінде x₁ және х₂ белгілі шамаларда у =(x₁ х₂) функциясы белгілі диапазонда кез-келген мағына алады. Бұндай тәуелділікке ұңғының табиғи қисаюының тереңдік немесе геологиялық қима салумен тәуелділігін жатқызуға болады.Әрбір жаңа нүктеде ұңғының қисаюының әртүрлі өзіндік айырмашылығы болады. Өзінің белгілі орнықтылығын сақтайтын және тұрақты деп есептелетін бірнеше шарттар мен факторларды бөлуге болады. Олар кейін негізгілер болып аталады.

Инклинометриялық өлшеулердің нәтижелерін салыстыру арқылы қисаю заңдылықтарды табуда оларды келесі нәрселерді ескере отырып топтастыру керек:

1) бұрғылау тәсілін ( айналмалы, айналсоқ, соққылап, дірілмен бұрғылау және т.б.)

2) жыныс талқандағыш құралдың түрін ( алмас коронкалар, қатты қортпалы коронкалар) және олардың диаметрлері;

3) ұңғы оқпанын салу бұрышын немесе берілген арнаның зениттік бұрышын;

4) бұрғылаудың технологиялық режимдерін ( остік салмак, айналым саны, жуу сұйықтарының мөлшері мен сапасы).

Инклинометриялық өлшеулердің нәтижелерін топтастыру кезінде қиманың геологиялық ерекшеліктерін ескеру керек. Егер тау жыныстарының жату сипаты төзімділікпен ерекшеленсе, онда алдыңғы төрт топты бір таңдау деп алуға болады. Егер кен орны әртекті немесе біртекті жыныстардан тұратын болса, бірақ жату элементтері ерекше аймақ болса, онда инклинометриялық өлшеулер нәтижелерін келесі аймақтарға топтастыру қажет.

Ұңғының қисаю қарқындылығы тыныш жатқан жатыстағы біртекті жыныстар сандық шамасы белгісіз, кездейсоқ шамалар тобына жатқызылады. Бұған техникалық және технолгиялық факторлардың өзгеруі себеп болады.

Табиғи қисаю заңдылықтарын зерттеу және шығару, ықтималдықтар теориясы және математикалық статистиканы қолдануды талап етеді.

Кез-келген зерттеу обьектілері сыртқы түрі белгі болып табылатын түрлі қасиеттерге ие болады. Ол белгілер үш топқа бөлінеді: санды, жартылай санды және сапалы болып.

Бірінші топқа санды түрде жазылатын белгілер жатады. Санды белгілер зеріттеліп отырған қасиеттер жайлы толық мәліметтер береді және математикалық өңдеуге қолайлы. Сондықтан бақылау кезінде санды көрсеткіштердіберетін өлшеулер жүргізуі керек. Ұңғылардың қисаюын зерттегенде бұл белгілер тобына қарқындылық немесе қисаю бұрышы жатады.

Екінші топқа санды түрде жазылу мүмкін емес немесе қолайлы емес (өте қиын немесе қымбат), бірақ белгілі реттілікпен ( өсу немесе төмендету) орналастыруға болатын белгілерді жатқызады. Бұл операцияны дәрежелеу (рангтеу) деп атайды. Ұңғылардың қисаю қарқындылығын, мысалы, үш дәрежеге (рангқа) бөлуге болады: әлсіз қарқындылық(от 0 до 3⁰ /100 м), орташа (от 3 до 6⁰ /100 м) және жоғары (6⁰ /100 м және жоғары). Осы кезде рангтерді сандармен көрсетсе де, оларда санды көрсеткіштердің қасиеттері болмайды. Егер рангтерді өлшеулер нәтижелерімен алмастырсақ, онда 2 рангқа жауап беретін белгінің шамасы 1 және 3 рангтарға жауап беретін белгілер шамалары арасында орташа жағдайды алуы міндетті емес. Бұл жағдайды жоғарыда көрсетілген қисаю қарқындылығын үш рангтен көруге болады.

Үшінші топқа санды бағалауға және рангтауға (дәрежелеуге) келмейтін белгілерді жатқызады. Бұған ұңғымалардың оңға және солға азимуттық қисаюын, зениттік қисаюдың жайпақталуы мен бұралуын жатқызуға болады.

Кездейсоқ шамалар үздіксіз және дискертті болып бөлінеді. Белгілі аралықта кез-келген мәнді қабылдайтын шаманы үздіксіз деп атайды. Белгілі аралықта барлық мәндерді қабылдай алмайтын, бірақ солардың кейбіреулерін, мысалы, толық сандарға, олардың жартысына жауап беретін шамаларды дискертті деп атаймыз. Ұңғының қисаюын зерттегенде, әдетте кездейсоқ шамалармен жұмыс істейді. Бұл инклинометрлердің өзінің техникалық сипаттамасына байланысты белгілі дәлдікпен өлшеуге болатынымен түсіндіріледі.

Жүргізілген өлшеулердің санын тұтастық деп, ал әрбір бақылаудың нәтижесін тұтастықтың мүшесі деп атайды. Тұтастықтың мүшелерінің шамалары әртүрлі шектерде өзгереді, яғни түрленеді. Осыған байланысты кейбір тұтастық мүшелерінің белгілі шамасын варианттар деп атайды. Мысалы, 100-120 м тереңдік аралығында 10 ұңғының қисаю қарқындылығын өлшегенде, келесі нәтижелер алынған: 2,5; 3,5; 3,0; 1,5; 2,0; 2,5; 2,5; 2,0; 2,5; 2,0⁰. 10 түрлі варианттар бар. Олардың кейбіреулерінің шамалары бірдей. Варианттарды кестеге түсірген дұрыс болады. Бірінші жолға варианттарды белгілі реттілікпен, ал екінші жолға берілген тұтастықта әрбір белгінің шамасы неше рет қайталанатын немесе барлық тұтастықта әрбір варианттың бөлігін көрсететін сандарды орналастырады.

Нәтижесінде түрлену қатарын алады – түрленіп жатқан белгінің әртүрлі мәндерінің және оларға сәйкес жиіліктер қатары.Көрнектілік үшін бақылаудың статистикалық мәліметтерін кейде жәй формада зерттеуге болатын геометриялық интерпретация көмегімен әртүрлі график түрінде бейнелейді.

Графикалық бейнелеудің бірнеше әдістерінің ішінде көп қолднылатыны полигон салу әдісі. Түзу сызықты координат жүйесінің абсцисса осіне х мәнін х₀ – ден до х_{т +1} –ге дейін, ал ордината осіне жиіліктің мәндерін 0-ден ең жоғарғы мәніне дейін қояды. Бұл координат жүйесін х₀ мен п_1, х₂ мен п₂ және тағы басқа мәндеріне сәйкес нүктелер салынады. Осы нүктелерді ретімен қосу арқылы полигон деп аталатын сынық сызық алынады. Полигон салу мысалы 13 – суретте көрсетілген.

Сурет 13. Статистикалық мәліметтердің геометриялық интерпретациясы.

1 -полигон; 2 — таралу тығыздығының қисығы.

Егер бақылау саны шексіз өссе, онда белгілі мәндері алынатын аралықтар шексіз төмендеді деп алсақ, онда полигонның сынық сызығы берілген белгі таралуының тығыздығының теориялық қисығы деп аталатын жатық сызыққа жақындайды. Түрлену қатарларының көрсеткіштеріне мыналар жатады: ора\таша арифметикалық, орташа геометриялық, орташа квадраттық және т.б. мәндер. Табиғи қисаю заңдылықтарын зерттегенде, өсуде және төмендеуде байқалатын, өлшеніп жатқан шаманың орташа мәнінен ауытқитын заң орнын алады. Ауытқу шамасы аз болған сайын, ол жиі бақыланады және керісінше, ауытқу саны көп болған сайын, бақылау саны аз болады.

Корреляциялық сараптама әдісі екі кездейсоқ шамалар арасындағы тәуелділікті орнату әдісі болып табылады және бұрғылау шартының өзгеруінің қисаю қарқындылығына тигізетін әсерін анықтау үшін қолданылады. Қазіргі уақытта қисаю қарқындылығы мен тереңдіктің i = (L) немесе берілген аралықтағы ұңғының зениттік бұрышының мәні i = арасындағы корреляциялық байланыс жиі қарастырылып жүр.

Екі тұрақсыз шамалардың жалпы түрде корреляциялық байланысын сипаттайтын i = (L), i = және тағы басқа теңдеулер корреляциялық теңдеулер деп аталады. Корреляциялық теңдеу ретінде n дәрежелі полигон жиі қолданылады.

у=а+bх+сх²+…+тх^п. (30)

Іс жүзінде екінші немесе үшінші дәрежелі полигондар жиі қолданылады.Жоғары дәрежелі полигондар көп көлемді есептеу жұмыстарын керек етеді, ал байланыс дәлдігі көп есе үлкейеді.

а, b, с, т коэффициенттерін анықтағаннан кейін белгілі ықтималдықпен (30) теңдеуі белгілі бұрғылау тәсілінде қарастырылып жатқан кен орнында немесе оның бөлігінде ұңғының табиғи қисаю заңдылықтарын көрсетеді. Бұндай теңдеуді типтік жобаланған арнаның теңдңуі деп аталады.

Кен орындарында немесе бөлек аймақтарда табиғи қисаю заңдылықтарын зерттеудің үлкен тәжірибелік мәні бар. Өйткені жобалау жұмыстары кезінде типтік арнаның теңдеуі негізінде керекті бұрыштар мен ұңғының салыну координаттары алынып, берілген геологиялық қимада белгілі ықтималдықпен ұңғы бұрғылауға мүмкіндік туғызады.

Электронды-есептеу техникасын қолдану ұңғылардың табиғи қисаюының тау жыныстарының физика – механикалық қасиеттерімен байланыстылығын болжауда кеңінен мүмкіндік береді.