cavernometria

5/12/2018 cavernometria - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/cavernometria 1/13

1

Facultatea de Geografie si GeologieUniversitatea Alexandru Ioan Cuza

Cavernometria

Moldovanu Alin

Geochimie,an 2,grupa C



2

Cuprins

Introducere.3

Descrierea aparaturii si a metodei.4

Identificarea limitelor geologice.5

Identificarea fracturilor.8

Investigarea filtrelor si a coloanelor11

Concluzii.13



3

1. Introducere

Problemele care pot aparea la interpretarea diagrafiei geofizice, executata pentru

forajele de apa, sunt solutionate, de obicei, de interpretatori autorizati, care se afla la distanta

fata de sonda, furnizând raspunsurile, în cel mai bun caz la câteva zile de la înregistrarea

curbelor. În aceasta situatie apare ca evidenta necesitatea furnizarii unor raspunsuri imediate,

de catre hidrogeologul de sonda care trebuie, pe cât posibil, sa aiba si cunostinte de geofizica.

În aceasta idee, acest articol îsi propune sa furnizeze câteva indicii de interpretare a unei curbe

foarte simple, cavernometria, atât hidrogeologului cât si geofizicianului, operator sau

interpretator.

Mai mult decât atât, cavernometria este o masuratoare simpla si nu neaparat foarte

scumpa, în contextul general al masuratorilor de geofizica de sonda. În santier, este bine ca

hidrogeologul sau inginerul de foraj sa ceara înregistrarea diagrafiilor de care are nevoie si sa nu

lase la latitudinea societatii de geofizica înregistrarea, pentru investigarea forajului

hidrogeologic, a unor curbe elaborate si scumpe, când de cele mai multe ori o cavernometrie însotita de un electric si un PS pot furniza informatii pretioase.

În cazul câmpurilor mari de foraje se poate proceda la înregistrarea diagrafiei geofizice

complexe pentru forajele de explorare sau pentru alte câteva foraje judicios alese sau

raspândite uniform în cadrul perimetrului, pentru toate celelalte foraje putându-se executa



4

doar masuratori de cavernometrie, în felul acesta realizându-se economii materiale si de timp

importante.

2. Descrierea aparaturii si a metodei

Cavernometrul (sau caliper dupa cum este denumit în literatura anglo-ameri-cana),

este un instrument folosit în practica geofizicii de sonda pentru masurarea diametrului în

foraje, atât pe gaura libera cât si în tubaje. Cunoscând diametrul, cu aparatura moderna, care

este complet digitala, se calculeaza imediat volumul gaurii, care apare pe acelasi grafic, sincron,

cu diagrama de cavernometrie. Importanta calcularii volumului gaurii de sonda apare ca

evidenta în activitatea de foraj, mai ales la calculul volumelor de materiale care de obicei se

introduc în spatiul inelar dintre burlane sau filtre si gaura libera (ciment, pietris margaritar,

bentonita, etc).

Diagrama de cavernometrie se mai foloseste la diferentierea formatiunilor mai tari

fata de cele moi, la localizarea fisurilor, fracturilor, cavernelor, la inspectarea coloanelor oarbe

sau filtrante, ca locator de mufe sau pentru identificarea eventualelor sparturi si deformari ale

acestor coloane, de asemenea folosindu-se la calcule de compensare pentru alte masuratori

geofizice care pot fi influentate de diametrul gaurii de sonda (rezistivitate, porozitate,

densitate, etc).

Cavernometrul este un instrument relativ simplu, putând avea un numar variabil de

brate, în functie de necesitatile pentru care este proiectat. Foarte uzual este cavernometrul cu

trei brate, care se misca împreuna, în functie de variatiile de diametru ale putului. Miscarea

bratelor este transmisa unui potentiometru din interiorul electrodei, care transforma

diferentele de diametru identificate de brate în diferente de potential, prelucrate de un



5

microprocesor si transmise computerului de la suprafata. Instrumentul se calibreaza, citirile de

diametru putându-se realiza în inch sau milimetri. De asemenea închiderea si deschiderea

bratelor se actioneaza de la suprafata, permitând lansarea electrodei la talpa cu bratele închise,

deschiderea acestora pentru înregistrare si realizarea de repetari.

În afara de cavernometrul cu trei brate se mai foloseste si acela cu patru brate, care

este un instrument care are practic doua cavernometre în aceeasi electroda, având doua

perechi ortogonale de brate, cele doua brate ale fiecarei perechi miscându-se împreuna, dar

fiecare pereche de brate, notate de obicei perechea X si perechea Y se misca independent una

fata de alta si actioneaza doi potentiometri diferiti, în acest fel putându-se pune în evidenta

excentricitatea gaurii de sonda.

Cavernometria este întotdeauna prima operatie în suita de masuratori geofizice,

pentru a controla integritatea si diametrul forajului înainte de a lansa instrumente mai

complicate si mai scumpe sau electrode care au atasate surse radioactive. Înregistrarea propriu-

zisa se face totdeauna de jos în sus, altfel este greu de presupus ca electroda se duce la talpa cu

bratele deschise, putându-se întepeni în orice moment.

3. Identificarea limitelor geologice

În anumite situatii, stiva de roci, datorita diferentelor de tarie si competenta, se

caverneaza în mod diferit în momentul penetrarii ei de catre sapa de foraj. Daca pachetele de

roci, cu proprietati diferite apartin orizonturilor stratigrafice diferite, limitele acestora se potpune în evidenta numai cu ajutorul cavernometriei. Acest fapt este ilustrat în Figura 1, unde

într-o suita de trei foraje, dispuse linear, la 1.5km unul de altul, formatiunile cretacice alcatuite

din marne si argile moi sunt evident cavernate pe când gresiile cuartoase cambrian-ordoviciene,

apartinând Formatiunii de Hashouna si care cantoneaza acviferul productiv, fiind mai tari, nu se

caverneaza, diagrama de cavernometrie, pentru acestea, aparând aproape rectilinie, situându-

se în jurul valorii de 24 inch, care de altfel este diametrul sapei.



6

Figura 1 Identificarea limitei geologice Cretacic-Cambrian Ordovician,pe diagram de

cavernometrie,in trei foraje difetite(F 278,F279 SI F280)



7

Limita geologica este situata în jur de 162m si din moment ce Cretacicul poate

cantona acvifere locale, cu ape sarate, ce pot contamina acviferul productiv, se va izola prin

tubare. Este de remarcat structura quasi-orizontala din aceasta zona, limita geologica situându-

se la aceeasi adâncime în cele trei puturi (F 278, F 279, F 280), desi între ele sunt 1.5km.

Sensibilitatea curbei de cavernometrie a fost aleasa între 10 si 40 inch, iar curbele au fost

înregistrate cu cavernometrul de 3 brate, dar cu instrumente diferite, de aceea în F 278

dechiderea maxima a bratelor este de aproape 40 inch pe când în F 280 este de doar 35 inch.

Astfel de aluri particulare ale anumitor curbe, functioneaza ca repere geofizice

inconfundabile si foarte usor de observat, odata ce a fost identificata semnificatia acestora.

Astfel de repere geofizice sunt frecvent întâlnite si pe diagrafii realizate în România, pe curbele

de rezistivitate de data aceasta, folosite la identificarea anumitor strate de carbune, atât în

Valea Jiului cât si în Bazinul Olteniei.

Realizarea Figurii1 a avut la baza datele înregistrate la sonda cu echipament si software

de tip Robertson Geologging. Aceasta firma de echipament geofizic de sonda, proiectat pentru

substante solide sau hidro, se gaseste în Marea Britanie. Softul în care se lucreaza pe teren este

numit PCL2 (Personal Computer Logging), si desi opereaza sub DOS, în felul acesta nefiind

foarte prietenos, este un soft puternic, care permite o serie întreaga de facilitati la înregistrare

si la prelucrarea primara a datelor.



8

4. Identificarea fracturilor

Pentru exemplificarea celor ce vor fi enuntate în acest paragraf se vor face referiri la

Figura2, care a fost realizata prin suprapunerea a doua curbe de cavernometrie, înregistrate în

acelasi foraj (F 358), cu cavernometrul cu 4 brate, prima înregistrare fiind facuta dupa aerlift si

cea de-a doua dupa testarea realizata cu pompa submersibila. De fiecare data s-a calculat si

volumul, care apare, de asemenea pe diagrama. Desigur, fiind vorba de cavernometrul cu 4

brate, fiecare pereche de brate este notata X si Y, deci practic pe diagrama, în afara de curbele

de volum care sunt distincte, apar 4 curbe, cumva suprapuse, doua (caverno X si Y) înregistrate,

dupa cum am mai spus, dupa aerfilt si celelalte doua, dupa pompa submersibila. În acest foraj,

ca si în multe altele din perimetrul considerat, sectiunea productiva a putului, sapata în gresii

cuartoase consolidate, nu se tubeaza si nu se echipeaza cu filtre.

S-a preferat aceasta prezentare grafica, prin suprapunerea celor doua cavernometrii si

nu prin alaturarea lor, de exemplu, pentru a pune în evidenta micile diferente care apar si care

sunt determinate de trasee diferite pe care le iau bratele cavernometrului pe peretii gaurii sau

de modificari generate în timpul pomparii. Cele doua perechi de brate ale cavernometrului

urmeaza trasee care nu se suprapun ceea ce arata ca gaura este excentrica, sectiunea

orizontala fiind elipsoidala. De asemenea, zonele cuprinse în interiorul diagramei, au intensitati

de culoare diferite, dupa cum cele doua perechi de brate, la prima si la a doua înregistrare au

urmat acelasi traseu, sau perechea X a urmat traseul perechii Y si invers, sau traseele au fost

complet diferite.



9

Figura 2 Identificarea fracturilor pe care are loc afluxul de apa,realizata prin masuratori cu

cavernometrul cu 4 brate,atat dupa airlift cat si dupa testarea hidrologica realizata cu pompa

submersibila



10

Zonele de fractura se individualizeaza în jurul adâncimilor de 270, 342, 362 si 413m. La

partea superioara a diagramei, între 257 si 259m, se observa o zona rectilinie, în jurul valorii de

16 inch, (la portiunea inferioara a coloanei de GRP, înca vizibila la adâncimea de 260m) cu

aspect pseudo-cavernos. Afluxul de apa în foraj se face cu precadere prin zonele de fractura,

dupa cum au aratat testele hidrogeologice de pompare si dupa cum s-a pus în evidenta si prinmasuratori geofizice realizate cu flow-metrul (instrument capabil sa detecteze curgerea de apa

în foraje).

Trebuie subliniat faptul ca datorita omogenitatii litologice a stivei de gresii cuartoase în

zona productiva, celelalte masuratori geofizice, dar mai ales rezistivitatea, porozitatea dar si

gamma natural nu releva prea multe aspecte concrete, în acest fel cavernometria devenind

curba de baza pentru informatii legate de hidrogeologie. Astfel, pentru puturile în care a fost

necesara instalarea filtrelor, pozitionarea acestora s-a facut mai ales tinând cont de zonele defractura identificate pe curba de cavernometrie.

Cele doua curbe de volum, care pornesc de la zero la talpa si cresc progresiv pâna în

jurul valorii de 30m3, desi pornesc împreuna, pâna la urma ajung sa aiba o mica diferenta de

0.3m3, generata de modificarile induse în timpul pomparii cu pompa submersibila, care desi cel

putin teoretic nu ar mai trebui sa scoata nisip, în practica cantitatile de nisip evacuate sau care

cad la talpa sunt notabile, determinând în acest fel si cresterea de volum mentionata.

Trebuie spus ca realizarea Figurii 2 a fost posibila cu un software specific pentru

interpretari si prezentari de masuratori geofizice numit WellCAD, un soft versatil si foarte

puternic, cu extrem de multe facilitati, care accepta importul de date din PCL2 sau alte aplicatii,

ca fisiere ASCII si care desigur opereaza sub Windows. WellCAD-ul se poate copia de pe

Internet, dar din pacate, pentru a lucra are nevoie de un dongle (o protectie pentru soft care se

ataseaza la portul paralel, care se livreaza de catre proiectant, contra cost). Desigur, exista si

versiunea Demo, dar care nu permite salvarea si printarea diagrafiilor.



11

5. Investigarea filtrelor si coloanelor

Pentru investigarea filtrelor si coloanelor în forajul hidrogeologic, cele mai sigure si

moderne metode sunt cele optice, de tipul televiziunii în foraje (CCTv - Close Circuit Television).

Dar aceste metode sunt scumpe, aparatura este delicata si nu la îndemâna oricui. În aceasta

situatie cele mai facile metode de invesigare a coloanelor oarbe sau filtrante ramân

masuratorile de cavernometrie. În Figura 3 sunt reliefate doua exemple de cavernometrie în

filtre.

În partea stânga a figurii este prezentata o cavernometrie realizata în coloana de GRP

de 16 inch, unde pe lânga burlane oarbe, care apar netede pe diagrama, sunt si filtre obtinute

prin perforarea materialului plastic ce alcatuieste coloana. Acestea apar pe diagrama zimtuite,ca niste dinti de ferastrau. Fiecare bucata de GRP, oarba sau filtranta are în jur de 5 metri

lungime, între ele fiind perfect vizibile mufele (308.8, 314.3, 320.0, 325.7m etc). Pentru ca toate

aceste detalii sa fie vizibile pe diagrama, atât scara verticala dar mai ales sensibilitatea (scara

orizontala), trebuiesc mult amplificate. Aceasta cavernometrie a fost realizata cu cavernometrul

de 3 brate, în putul 171.

Spre deosebire de aceasta, în putul 359, (partea dreapta a Fig. 3), s-a realizat o

cavernometrie de 4 brate, (caverno X si Y), în filtre Johnson de 8 5/8 inch, manufacturate din

otel inoxidabil. Se observa ca cele doua perechi de brate ale cavernometrului de 4 brate, calca

pe aceeasi urma, cu toata sensibilitatea marita, (5-10 inch), cum este si normal, coloana

filtranta fiind circulara, în felul acesta orice ovalizare accidentala putând fi pusa în evidenta. Si

pe aceasta diagrama se observa cum cavernometrul a functionat ca locator de mufe (de obicei

mufele coloanelor fiind puse în evidenta prin carotaj magnetic), acestea aparând clar la 306.4,

324.4, 330.4m etc. Între 312.0 si 319.0m este un burlan orb, al carui diametru este putin mai

mare (0.5 inch), decât al tuturor celorlalte bucati, care apar în figura si care sunt filtre. De

fiecare data în spatele coloanei filtrante se introduce pietris margaritar, iar la partea superioara

aceasta se cimenteaza.

În acelasi timp cu investigarea coloanelor, la acelasi mars se face si un control de talpa

pentru a fi identificate eventuale cantitati de sediment care ar putea proveni din timpul

pomparii si care ar putea obtura partea inferioara a coloanelor filtrante. Daca sedimentul apare,

situatie de altfel frecvent întâlnita, el trebuie îndepartat prin introducerea garnituirii de foraj

pentru aerlift.



12

Figura 3- Investigarea filtrelor de GPR,realizata cu cavernometrul cu 3 brate(stanga) si a filtrelor

Johnson,realizata cu cavernometrul cu 4 brate(dreapta)



13

6. Concluzii

Dupa cum s-a putut vedea din toata aceasta expunere, desi la o prima vedere

cavernometria poate parea o metoda banala, la marginea metodelor geofizice, ea se dovedeste

totusi extrem de utila în multe situatii în forajul hidrogeologic. Datorita diferentelor de tarie ale

stivelor de roci, sub actiunea sapei de foraj, diferite pachete de roci se pot caverna în mod

diferit, iar daca ele apartin orizonturilor stratigrafice diferite, limitele acestora se pot pune

foarte usor în evidenta cu ajutorul cavernometriei, mai mult decât atât, se pot stabili repere

geofizice pe diagrama, cu ajutorul carora limitele geologice se pot pune usor în evidenta si în

forajele ulterioare, stiindu-se exact cum sa se întocmeasca programul de tubare si cimentare.

Identificarea fracturilor si a fisurilor este o alta aplicatie directa a cavernometriei, iar

când pe aceste fracturi are loc afluxul de apa în foraj, punerea lor în evidenta este cu atât mai

importanta, atât atunci când gaura ramâne libera, cât si atunci când se echipeaza cu filtre,

desigur filtrele fiind, cu precadere, amplasate în dreptul fracturilor.

Cavernometrul se mai foloseste cu succes si la investigarea coloanelor de orice fel atât

oarbe, cât si filtrante, punâdu-se în evidenta eventuale imperfectiuni ale acestora, totodataputând fi folosit si ca locator de mufe.

Deci cavernometria îsi are rolul sau distinct în cadrul masuratorilor geofizice, furnizând

informatii pretioase pentru forajul hidrogeologic, este o metoda ieftina si nesofisticata, fiind

înregistrata separat, daca este cazul sau la inaugurarea sesiunii de masuratori geofizice, fiind

interpretata de sine statator, sau contribuind, prin calcule de compensare, la interpretarea altor

curbe.

cavernometria

Documents

Transcript of cavernometria