9 KAROTÁŽ ; ■ • ■'- Poiem karotM (z francouzského carottage éleotrique) zavedli bratři Marcel a Conrad Schlumbergerovi, když v r. 1927 poprvé úspěšná> vých měření ve vrtech pro identifikaci ropou syceného kolektoru Tento název dnes plně nevystihuje obsahovou náplň pojmu a je často nahrazován přesnějším ľkdyž v praxi méně vžitým názvem geofyzikální méření ve vrtech. Zahrnuje soubor geofyzikálních metod, které směřují ke stanovení fyzikálních vlastnost!hornin, kapalin vyplňujících vrt a pórový Bi puklinový prostor v horninách, k objasnení Srýcľgeometrických parametrů vrtu (průměr, odklon, směr) a vrstev (sn>ěr, sklon) Hloubkový dosah karotážních metod, vymezeny prostorem, z něhož pri-3 asi 90 % signálu, se pohybuje v rozmezí několik (výjimečně u některých odporových měření), v průměru nepřesahuje prve desítky ÍI To znamená, že karotážní metody mohou identifikovat geologická telesa, která jsou vrtem přímo zastižena. Geofyzikální metody s podstatně větším hrubko, vým dosahem (desítky až stovky m), používané pro vysledovaní tvaru geologického tělesa nebo zjištění existence tělesa mimo vrtný otvor (v prostoru mezi dvěma vrty, vrtem a povrchem, vrtem a důlním dílem), řadíme do skupiny vrinych variant geofyzikálních ^ yelmi podobala povrchovým profilovým měře- ním a prováděla se bodově. Postupně však byly vyvinuty poloautomatické později plně automatické karotážní soupravy, které poskytuj í mfojmaci o ™f™em*^™' ním parametru ve formě karotážního záznamu ve zvoleném hloubkovém měřítku Ten obsahuje kromě vlastní karotátní křivky též přesné hloubkové údaje ve formě hloubkových značek a Časové údaje ve formě časových značek sModer^karot^^U; pravý jsou bud vybaveny zařízením pro zápis měřených veličin na děrnou čimagnetickou pásku (tzv. číslicové karotážní zapisovače) tak, aby bylo možno měření vyhodnotit na počítací, nebo pracují ve spojení se stolním kalkulátorem (obr 72, 7d). Jednotlivé karotážní metody jsou většinou odvozeny z povrchových geofyzikálních metod, a mají tedy i společný fyzikální princip a teoretiky základ. Nebudeme je tedy v této kapitole znovu uvádět, více prostoru budeme naopak věnovat metodám, které jsou pro měření ve vrtu specifické a nemají odpovídající ekvivalent v povrchovém geofyzikálním průzkumu. , m - Specifika geofyzikálního měření ve vrtech spočívá především v tom ze měřicí systém se musí vměstnat do měřicí sondy válcového tvaru o průměru něko-likacm a délce nepřesahující prvé jednotky m Zejména P^JI^hZÄ průměry karotážních sond se stále zvyšují s ohledem na mzší náklady při hloubeni maloprůměrových vrtů. U běžnějších zařízení se proto přistupuje k výrobě maloprůměrových sond (0 30 až 36 mm). Velkým pomocníkem při tom je mikro-Erotechnika. Při nejlepší snaze konstruktérů se však nedaří některé systémy do tak malých rozměrů vtěsnat. Metodika karotáže je tedy při vrtnem P™*".*™ konkrétního ložiska dána nejen teoreticky nej výhodnějším komplexem karotážních metod pro danou surovinu, ale mnohdy též technickými podmínkami a vybaveností karotážního pracoviště. 143 Výhodou geofyzikálního měření ve vrtech je témář bezprostřední styk měřícího elementu s proměřovaným prostředím. Proto také kvantitativní údaje o fyzikálních vlastnostech hornin a o přítomnosti užitkových, nerostů v bezprostředním okolí vrtu jsou daleko spolehlivější, než jaké může poskytnout po- bi !■.<■; o} Obr. 73. Schéma karotážní soupravy K-500 při prácí v terénu a) zařízení kabiny operátora {viz též obr. 72), b) ostatní příslušenství karotážní soupravy 1 — proudové a měřicí panely pro eloktrokarotážní metody a pro metody jaderné karotáže, 2 — dvoukanálový registrátor karotéžníqh dat v analogové formě, 3 — ánalogočíslicový převodník pro zápis karotažnfch dat na děrnou pásku, 4 — kalkulátor HP 85 pro zápis karotážních dar n» magnetickou pásku, pro jejich redakci a vyhodnocení včetně grafického výstupu, 5 — panel s vývodem žil karotážního kabeljii, 6 —- meohanický přenos pohybu kabelu k registrační skříni, 7 — vrátek, 8 — kolektor, 0 — merné kolo, 10 — sníma6 hloubkových značek, 11 — karotážrií kabel, 12 — kladka, 13 — měřicí (karotážrií) sonda, jfá — čidlo, měřicí element (bod zápisu) 144 vrchové geofyzikální měření, při kterém je proměřované fyzikální pole často nepříznivě ovlivněno velkou mocností pokryvných útvarů. Přesto však i existence výplachu (vzduch, voda, jílovitý výplach, olejový výplach) ve vrtu ovlivňuje nepříznivě mořenou veličinu. Navíc vznikají na styku dvou prostředí o různých fyzikálních vlastnostech tzv. hraniční efekty, které způsobují, že na měřené křivce se např. náhlá změna v měřeném fyzikálním parametru projeví více nebo méně pozvolným přechodem od jedné úrovne* na druhou. Aby se vliv obou těchto faktorů (výplach, hraniční jevy) omezil na minimum, konstruují se jednak karotážní sondy, které vytvářejí tzv. f okusované pole (např, laterolog, vícecívková indukční'karotáž), nebo je sonda či její měřicí část přitlačována ke stěně vrtu a měřicí element je stíněn vůči výplachu (sondy pro některé varianty jaderné karotáže), nebo se konstruují karotážní sondy s několika detektory a do měřené veličiny je vnášena oprava na nerovnosti ve stěně vrtu (tzv. kompenzované měřicí sondy). 9,1 Elektrokarotážní metody Do tohoto pojmu zahrnujeme všechny karotážní metody, při kterých proměřujeme přirozená nebo uměle vyvolaná elektrická pole ve vrtu. U druhé skupiny může být elektrická energie do horninového prostředí zaváděna galvanicky (všechny odporové varianty, metoda VP), nebo indukčně (indukční karotáž, dielektrická karotáž — viz kap. 9.2). 9.1.1 Metoda vlastních potenciálů SP Ve vrtu vznikají přirozená více méně stacionární elektrická pole jako důsledek difúzné absorpčních procesu, filtračních procesů a oxidačné redukčních procesů. Prvé dva druhy se uplatňují především v sedimentárních horninách, střídají-li se ve vrtném profilu polohy s různou mírou propustnosti a je-li mineralizace podzemních vod rozdílná od mineralizace výplachu. S oxidačně redukčními procesy ve vrtu se setkáváme na ložiskách většiny sulfidických a některých oxidic-kých rud, na ložiskách grafitu a antracitu, tj. převážné v horninách vyvřelých a metamorfovaných, jsou-li přítomny minerály s elektronovou vodivostí. Pole vlastních potenciálů ve vrtu měříme buď v potenciálovém (SP), nebo v gradientovém uspořádání (SPg). V prvém případě měříme potenciál pohyblivé elektrody M vůči potenciálu nepohyblivé elektrody N umístěné nedaleko od ústí vrtu, v druhém případě měříme, přírůstek potenciálu mezi elektrodami M, N na vzdálenost L = 0,1 až 0,2 m. Charakter záznamu SP a SPg znázorňuje obr. 74. Propustná poloha (písky, pískovce, slepence) v písčitojílovitém profilu se nejčastěji projeví zřetelnou zápornou anomálií SP, dosahující velikosti desítek mV. Rudní sulfldická poloha se při měření v době, kdy ještě probíhají vrtné práce, projeví nejčastěji kladnou anomálií SP, za delší dobu po skončení vrtných prací naopak zápornou anomálií SP. Příčinou tohoto jevu je vznik galvanické dvojice (otěr Fe z vrtného nářadí na sulfidickó rudní poloze), která za delší dobu po skončení vrtných prací zanikne. Záznam vlastních potenciálů se používá v sedimentárních pánvích pro vymezení porézních propustných poloh v profilu vrtu (zejména při průzkumu ropy, zemního plynu a pro hydrogeologické cíle), pro základní litologické členění vrtného profilu (rozlišení psamitů a psefitů od pelitů), pro stanovení celkové koncentrace minerálních látek v podzemních vodách; v rudních rajónech pro vymezení poloh se sulfídickým nebo magnetitovým zrudněním. 145 b] c) d) Obr. 74. Projev aulfidické rudní polohy na záznamu vlastních potenciálů SP (a), gradientu vlastních potenciálů SPg (b), elektrodových potenciálů EP (c) a klouzajícíoh kontaktů KK (d) M, N ^- měřicí elektrody, A, B — proudové elektrody, Odporová karotáž patří do základního souboru karotážních metod v ne-zapažene části vrtu, přispívá k litologiekému Členění vrtného profilu, vymezení propustných poloh, sledování struktury uhelných slojí a poskytuje údaje o nasycení pórového prostoru uhlovodíky a o objemu pohyblivých (tj. vytěžitelnýoh) uhlovodíků. 9.1.5 Karotáž metodou vyzvaných potenciálů VP Karotážní varianta VP je modifikací, kterou můžeme zařadit na pomezí impulsního a frekvenčního způsobu měření. Hlubinná sonda nese elektrody A, M, N, elektroda B je na povrchu, Proudovými elektrodami A, B protéká proud, 148 125 250 mv Obr. 76. Schéma současného měření VP a Ra a záznamy A t/vp. z průzkumného vrtu na uhlí při kladné i záporné polarite elektrody A 1 ■— uhelné sloje, Z — pískovce (ve zbývající části vrtného profilu se vyskytují jílovce a prachovce), O — registrační galvanomer, Ba — zdroj proudu, in A — .miliampérmefcr, Re — reostat pro regulaci proudu, K — komutátor 1 — ST1ZZD OS KMS OA 0,8 seíSI) Z3 ¥777, IL 10° 101 102 103Qm b) Obr, 77. Elektromagnetické karotážní metody a) principiální schéma přístroje a charakter záznamu magnetické susceptibility na magnetitovém ložisku, b) charakter záznamu indukční karotáže v sedimentárních horninách j- , Li — budicí cívka, L% — měřicí cívka, Lk — kompenzační cívka, OS — budicí oscilátor, Zu Z% — zesilovafie, F — koherentní flitr, FD — fázový demodulator, O — registrační galvanomer, ST — stabilizátor, ZD — zdroj proudu, 1 — magnetit, 2 — migmatity, 3 — jílovce, A — pískovce, 5 — vápence 149 který má charakter unipolárních nebo bipolárních impulsů při frekvenci / < 50 Hz. Zařízení umožňuje měřit potenciál na elektrodách M, N odděleno v půlperiodách, když proudový okruh je uzavřen (měříme AU^a, tj. běžná odporová měření) a když naopak proudový okruh je přerušen {měříme Ář7Vp). Měření dovolí vy-počíst polarizovatelnost r/ = Ač7Vp/Ář7Ra. Metoda doznala největšího praktického uplatnění při průzkumu ložisek černého uhlí a pro identifikaci poloh vtrouěeného sulfidického zrudnění, tj. materiálů s výrazně zvýšenou polarizovatelností (obr. 76). 9.2 Elektromagnetické karotážní metody Společným znakem těchto metod je vytváření umělého střídavého elektromagnetického pole ve vrtu. Elektrická energie je do horninového prostředí zaváděna indukčně. Volbou frekvence napájecího proudu a způsobu demodulace měřeného napěťového signálu získáváme údaje o měrné vodivosti (indukční karotáž), objemové susceptibility (karotáž magnetické susceptibility) nebo permitivité (dielektrická karotáž) okolního horninového prostředí. Základní prvky měřicí sondy pro indukční karotáž a karotáž magnetické susceptibility jsou podobné. Budicí cívka je napájena stabilizovaným střídavým proudem frekvence řádu prvých jednotek až desítek kHz. Indukované elektromotorické napětí na mořicí cívce závisí na měrné vodivosti y a magnetické suseepti-bilitě % proměřovaného prostředí. Fázovým demodulátorem lze obě složky, které jsou vzájemně, pootočený o tt/2, od sebe oddělit a po zesílení přivést na karotážní registrátor (obr. 77). 9.2.1 Karotáž magnetické susceptibility KMS V sondě pro magnetickou karotáž je vzdálenost budicí a měřicí cívky £•= 0,1 až 0,2 m. Do okruhu měřicí cívky je zapojena kompenzační.cívka opačného vinutí pro vyloučení vlivu přímého signálu z budicí cívky. Přístroj vykazuje dobrou stabilitu nuly při rozlišovací schopnosti 10"« j. SI. Měřené hodnoty je třeba opravit na průměr vrtu a susceptibilitu výplachu. Karotáž magnetické susceptibility používáme pro litologické členění vrtného profilu v horninách vyvřelých a meta-morfovaných a pro stanovení obsahu Fe na skarnovýeh ložiskách magnetitu. 9.2.2 Indukční karotáž IL Sondy pro indukční karotáž jsou budovány obvykle vícecívkovými systémy. Pomocné cívky mají za úkol fokusovat elektromagnetické pole tak, aby nej-větší část napěťového signálu přicházela z horninového prostředí mezi hlavní budicí a měřicí cívkou. Vzdálenost obou hlavních cívek je 0,4 až 0,8 m. Přístroj byl původně určen pro zjištění měrného odporu hornin ve vrtech, kde galvanické zavádění proudu je nemožné (olejový výplach, vrty bez výplachu). Dnes se po-' užívá s výhodou pro nízkoodporový profil {gt = 0,6 až 100 Cl m) i při gra = 2 až 5 íi in. 9.2.3 Dielektrická karotáž DK Dielektrická karotáž umožňuje měřit relativní permitivitu okolního horninového prostředí. Základní Součástí karotážní sondy je kondenzátor zapojený do rezonančního obvodu a pracovní frekvencí / ± 10 MHz. Desky kondenzátoru tvoří dva souosé kovové válce (vnější slouží jako plášť sondy) upevněné na pryžo- 150 vém izolátoru. Zmena permitivity okolního horninového prostředí vyv©lá změnu frekvence rezonančního obvodu a změnu napětí na výstupu. Metoda se používá v komplexu s ostatními karotážními záznamy k rozlišení kolektorů sycených ropou (er — 3) a vodou (er = 80), ■9.8 Metody jaderné karotáže Fyzikální princip těchto metod i přístrojové vybavení pro ně jsou v podstate shodné jako u radionuklidových metod pro povrchový průzkum (kap. 6). Nepodstatný rozdíl spočívá v tom, že měřicí zařízení je vždy rozděleno na hlubinnou (mSřieí) sondu a povrchovou část, která obsahuje napájecí a měřicí panel. Hlubinná sonda je vždy vybavena odpovídajícím detektorem jaderného záření (odst. 6.2.1), zdrojem vysokého napětí a prvým zesilujícím stupněm (obr. 78). Povrchový měřicí T—T Y GK [pA ktr*' 1 W' NNK(1ErV> V? III I I Obr. 78. Metody jaderné karotáže a charakter karotážních záznamů a) gama karotáž, b) neutron—neutron karotáž, o) rentgenofluorescenční karotáž 2 — detektor (bod zápisu), 2 — zdroj vysokého napětí, 3 — prvý zesilující stupeň, 4 — druhý zesilující stupeň, 6 — tvarovací obvod, 6 — integrační obvod, 7 — stabilizovaný zdroj stejnosměrného proudu, 8 — izotopový zdroj (»*Ara—Be pro NNK, 10!,Cd pro RFK), g — stínění mezi detektorem a zdrojem, 10 — kolimaoní kanálky, 11 — přítlačná pružina, 22 — amplitudový analyzátor impulsů, Q — karotážní zapisovač, I — jílovce, II — pískovce, III — vápence, IV — migmatity, V -— Cu zrudnění panel obsahuje vždy další zesilující stupeň; ostatní části měřícího panelu závisí na tom, zda měříme v integrálním nebo spektrálním režimu (odst. 6.2.-2). Karotážní spektrometry jsou konstruovány obecněji než jen pro spektrální analýzu přirozeného záření gama. Mají obvykle libovolně nastavitelnou spodní diskriminační úroveň a šířku energetického okna tak, aby mohly být použity též pro spektro-metrické vyšetřováni uměle vytvořených polí jaderného záření. Povrchová část karotážního radiometru je spojena s měřicí sondou poměrně dlouhým karotážním kabelem, který musí vyhovovat vysokým požadavkům na kvalitu přenosu; u spektrometrů používáme často koaxiálního kabelu. Metody jaderné karotáže, rozdělujeme na pasivní, aktivní a aktivační . |£ S o 1 3 H přirozené pole Metoda vlastních potenoiálů SP Metoda elektrodových potenciálů EP hydrogeologii, ropu, rudy rudy umělé pole Proudová karotáž KK Odporová karotáž Ra jednoduché uspořádání elektrod Rap, Ras, fokusované systémy, laterolog, odporová mikroměření Metoda vyzvaných potenciálů VP rudy, jíly ropu, hydrogeologii, inž. geologii, rudy, norudy, uhlí uhlí, rudy é i ■3 tí 'Sí o a tí lilií 1 Karotáž magnetické susceptibility KM S Indukéní karotáž IL Dielektrická karotáž DK železné rudy ropu, plyn ropu, plyn. Metody jaderné karotáže pasivní Gama karotáž GK Spektrometrické gama karotáž SGK ropu, plyn, hydrogeologii, inž. geologii rudy aktivní Gama-gama karotáž selektivní GGK-S Gama-gama karotáž hustotní GGK-H Rentgenoíluoreacenční karotáž RFK Gama-neutron karotáž GNK Neutron-neutron karotáž NNK Neutron-gama karotáž NGK rudy, uhlí rudy, uhlí, ropu rudy berylium ropu, plyn, uhlí, hydrogeologii ropu, plyn, uhlí, hydrogeologii aktivační Neutronová aktivační karotáž NAK rudy, nerudý, ropu speciální Metoda otevřených radioaktivních zářičů ORZ ropu, zemní plyn, hydrogeologii (těžební vrty) Akustické a ultrazvukové káro tážní metody Akustická karotáž AK Akustický ceraentomór AC Ultrazvukový profiloměr Ultrazvukový televizní systém ropu, inž. geologií, hydrogeologii ropu (kontrola těžebních vrtů) těžbu solí ropu, inž. geologii, hydrogeologii (kontrola teoh. stavu stěn) Metody zjišťující technické parametry Kavernoraetrie KM Inklinometrie IM Stratametrie SM všechny druhy surovin všechny druhy surovin všechny druhy surovin Měření fyzikálních vlastností kapalin Termometrie TM Reaistivimetrie RM Fotometrie FM Průtokomóry PM Měření hustoty kapalin Měření podílu ropa—voda poznání geol. stavby (strukturní), ropu, plyn, hydrogeologii ropu, plyn, hydrogeologii, inž. geologii hydrogeologii, inž. geologii hydrogeologii, ropu, plyn ropu, zemní plyn (těžební vrty) ropu (těžební vrty) 152 gama nebo pole neutronů, která vznikají ozářením horninového prostředí zdrojem kvant gama nebo zdrojem neutronů. Hlubinné sondy jsou v tomto případě vybaveny ve spodní části nástavci pro vložení izotopického zdroje (obr. 78b, c). Rozdíl mezi poBledními dvěma skupinami spočívá v tom, že u aktivních nevzniká v horninovém prostředí nový radioizotop. Vznikne-li ozářením v hornině vzbuzené jádro, přejde okamžite na stabilní energetickou úroveň podle vztahu (6.2). Při aktivačních metodách naopak vznikne v ozářené hornině nový radioizotop, který se dále přeměňuje podle vztahu (6.3). Měření intenzity jeho charakteristického záření dovoluje stanovit přítomnost a koncentraci výchozího terčového prvku. Technika měření závisí na poločasu rozpadu aktivací vzniklého radioizotopu. Radioizotopy s krátkým poločasem rozpadu (T = 2 až 3 min) dovolují plynulé měření, zvolíme-li rychlost pohybu sondy v =■-■ 0,693?-^ (kde L je vzdálenost izotopického zdroje od detektoru). Vznikají-íi radioizotopy s dlouhým poločasem rozpadu (T > 5 až 10 min), použijeme techniky bodového měření {viz též odst. 6.4.6). Použitelnost metod jaderné karotáže pro geologické cíle je uvedena v tab. 24. 9.4 Akustické a ultrazvukové karotážní metody Tyto metody používají ke zkoumání stěny vrtu, vrtné výstroje a bezprostředního okolí vrtu rychlosti šířeni zvukových nebo ultrazvukových impulsů. Mají za cíl sledovat průběžně rychlost šíření elastických vln v horninách (akustická nebo ultrazvuková karotáž AK), kvalitu zapažnicové cementace (akustický ee-mentoměr AC)t velikost a tvar kaveren (ultrazvukový profiloměr) a stav stěny vrtu (ultrazvukový televizní systém). 9.4.1 Akustická karotáž AK Přístroje pro akustickou karotáž se skládají z hlubinné měřicí sondy a povrchového panelu. Měřicí sonda je vybavena minimálně jedním magnetostrikčním nebo piezoelektrickým vysílačem zvukových nebo ultrazvukových vln o frekvenci 10 až 40 kHz a dvěma piezoelektrickými přijímači. Energie zvukových vln je do okolního prostředí vysílána ve formě impulsů (10 až 30 s"1). Ve vzdálenosti 1 až 2 m od vysílače měříme časový rozdíl At příchodu lomené vlny (klouzající po stěně vrtu) k prvému a druhému přijímači. Podíl AtjAL (AL je vzdálenost obou přijímačů) označujeme jako průběhový čas. Jeho reciprokou hodnotou je přímo rychlost šíření podélných vln v hornině za předpokladu, že sonda je při měření rovnoběžná se stěnou vrtu a hornina nemá výrazně porušeny mechanické vlastnosti vrtným procesem. Průběhový čas měřený tzv. kompenzovanými sondami se dvěma vysílači a čtyřmi přijímači není ovlivněn změnami průměru vrtu. Povrchový panel obsahuje zdroj pro napájení hlubinné sondy, měřicí obvod pro záznam průběhového času, měřicí obvod pro záznam koeficientu útlumu a oscilograf pro sledování celého vlnového obrazu na jednom nebo druhém přijímači (obr. 79a). Záznam akustické karotáže používáme pro stanovení pórovitosti, pro posouzení mechanických vlastností hornin, pro zjištění existence uhelné sloje v profilu vrtu a v komplexu s NNK a GGK—H pro sestavení základního litologického profilu vrtu. 9.4.2 Akustický cementoměr AC Přístrojové vybavení je podobné jako pro AK. s tím rozdílem, že hlubinná sonda obsahuje pouze jeden vysílač a jeden přijímač. Povrchový panel umožňuje zaznamenávat především amplitudu vlny vedené pažnicí a pro kontrolu též Čas 153 průchodu t od vysílače k přijímači. Při dobrém spojení cementového kamene s paž-nicí je téměř všechna energie elastických vln odvedena přes cement, do okolního horninového prostředí. Existuje-Ii mezi pažnicí a cementem prostor vyplněný vodou nebo plynem, je úbytek energie vln vedených pažnicí minimální. Takovýmto způsobem umožňuje akustický cementoměr hodnotit kvalitu spojení cementu s pažnicí (obr. 79b). Ôbr. 79. Akustické a ultrazvukové karotážní metody a) schéma akustické karotáže a charakter karo tážní ho záznamu, b) záznam akustickým cementoměrem z vrtu, kde pouze ve spodní části existuje dobrý kontakt mezi pažnicí a cementovým prstencem, c) schéma ultrazvukového profilomefcru a charakter záznamů na obrazovce oscilografu pro tři různé hloubky V — vysílač akustických nebo ultrazvukových impulsů, jPt, Pi — přijímače akustického signálu, I — akustický izolátor, glr St — signál z prvého a druhého přijímače, jSAt — elektrické obvody umožňující měřit časový rozdíl Ar mezi příchodem elastického impulsu k prvému, ä druhému přijímači, E a — elektrické obvody umožňující měřit poměr amplitud Aí]Ay signálů z druhého a prvého přijímače, ZD — zdroj proudu, O — oscilograf 2 — prachovce, 2 — pískovce, 3 — vápence, 4 — prostor mezi stenou vrtu a pažnicí vyplněný oemerito.m 9.4.3 Ultrazvukový profiloměr Tento přístroj dovoluje v určité hloubce stanovit tvar kaverny v řezu kolmém na osu vrtu. Měřicí sonda je vybavena otočnou hlavicí, která vysílá ultrazvukové impulsy ke stěně vrtu a měří čas ř mezi okamžikem vyzáření a návratu. Při známé rychlosti šíření ultrazvuku v kapalině vyplňující vrt je čas t přímo úměrný rádiusvektoru r. Na obrazovce povrchového panelu se zobrazí tvar řeau, který lze pro každou hloubku fotograficky zaznamenat a sestavit tak prostorový model vrtu (obr, 79c). 154 "9.4.4. Ultrazvukový televizní systém Hlubinná sonda je konstruována podobně jako u profiloměru s tím rozdílem, že hlavice rotuje velkou rychlostí a že měříme za pohybu amplitudu přísně smerovaného signálu odraženého od stěny vrtu nebo výstroje. Ta je závislá na charakteru anomálií ve stěně vrtu (pukliny, praskliny, perforace atd.). Na televizní obrazovce povrchového panelu je stále zobrazena rozvinutá ěást stěny vrtu, která byla právě ultrazvukovým paprskem ohmatána. Současně je pořizován záznam na magnetickou pásku, dovolující výsledky šetření kdykoliv reprodukovat. Zařízení se používá zejména pro kontrolu stavu vrtné výstroje, zjištění existence puklin atd. D,5 Metody zjišiující geometrické parametry Do komplexu karotážních metod patří též měření průměru vrtu [kaverno-metrů), měření odklonu vrtu pd svislice a směru odklonu (inklinometrie) a měření směru a sklonu vrstev (stratametrie). 9,5.1 Kavernometrie KM Přístroje pro měření průměru vrtu — kavemometry — mají nejrůznější mechanickou konstrukci, principiální elektrické schéma však je u všech podobné. Tři nebo čtyři mechanická čidla (páky, ramena kloubového mechanismu podobná pantografu) jsou pružinou přitlacována ke stěně vrtu a při měření sledují všechny o) b) Obr, SO, Mechanické (a) a elektrické (b) schéma odporového pákového kavernometru 2 _delší ramena přitlacována ke stěně vrtu, 2 — otočná osa, 3 — kratäí ramena přenášející pohyb přes písty 4 a kíadky. 6 na jezdce potenciometru 6, 7 — kontakt na tělo sondy přes primární vinutí transformátoru 8, umožňující otevřít páky kavernometru těsné před počátkem měření tím, že se proudovým impulsem ze sekundárního vinutí přepálí drátek 9, fí — registrační galvanoměr, Ba — zdroj proudu, Re, mA — reostat * miliampérmetr pro nastavení proudu, Ra — přesný kontrolní odpor , ■ ■ 155 změny v průměru vrtu. Změny v poloze ramen jsou přenášeny kladkovým systémem na jezdce potenciometru (obr. 80), takže potenciální rozdíl A F (mV) měřený mezi jezdcem potenciometru a jeho krajní polohou je přímo úměrný průměru vrtu. Skutečný průměr vrtu je třeba znát pro kvantitativní vyhodnocení většiny karotážních metod, pro výpočet množství cementu při zapažnicové cementaci a pro kontrolu průchodnosti těžebních vrtů. Může poskytnout i doplňující informace o výskytu propustných poloh (tvorba výplachové kůrky na stěně porézních propustných hornin, existence kaveren v horninách s puklinovou propustností). 9.5.2 Inklinometrie I.M V praxi se používají inklinometry trojí konstrukce: elektrické odporové inklinometry s magnetkou, s gyroškopem a fotoinklinometry. U prvých dvou typů je princip měření odklonu vrtu (úhlu mezi tečnou k vrtu v dané hloubce a svislicí) v podstatě stejný. Závaží, jehož rovina kyvu se vždy ztotožní s rovinou maximálního zakřivení vrtu, je spojeno s jezdcem potenciometru, který tvoří dvě větve Wheatstoneova můstku (obr. 81a). Ekvivalentní potenciometr se stupnicí ve stupních odklonu tvoří dvě zbývající větve Wheatstoneova můstku v povrchovém panelu. Pro měření azimutu odklonu (tj. úhlu mezi rovinou maximálního zakřivení a rovinou magnetického meridiánu) je vybaven prvý typ inklinometru magnetkou, která je spojena s jezdcem kruhového potenciometru. U druhého typu slouží jako indikátor směru roztočený. setrvačník (gyroskop) uložený v kardanovém závěsu, jehož vnější rám je rovněž spojen s jezdcem kruhového potenciometru. Pro stanovení úhlu odklonu a azimutu užíváme kompenzační metody, neboť celé zařízení tvoří dvě větve Wheatstoneova můstku v hlubinné sondě a dvě větve spolu s nulovým indikátorem v povrchovém panelu. Při vyrovnaném můstku Čteme na stupnici povrchového potenciometru úhel odklonu ,s přesností db30' a úhel azimutu s přesností ±5°, maximální měřitelný odklon je 50 až 60°. ľotoinklinometr využívá k indikaci směru magnetky a ke stanovení odklonu vhodně vybroušeného konkávního skla se soustřednými kruhy odpovídajícími různému odklonu sondy. Úhel odklonu odečítáme z polohy kuliěky (která na konkávni misce zaujme vždy nejnižší místo) vzhledem k soustředným kruhům. Azimut, tj. úhel mezi směrem magnetky a směrem maximálního zakřivení vrtu, je dán opět polohou kuličky. Představu o poloze kuličky vzhledem k soustředným kruhům a vzhledem k magnetce získáme pro každý hloubkový interval z fotografického záznamu. Přesnost těchto přístrojů je +15' v úklonu a ±1° v azimutu, maximální měřitelný odklon je 17°. Údaje o hloubce měření (po ose vrtu), odklonu ô a azimutu

0 100 NNKts.i.) 850 L_ i— j_ f < v_ ---!y b) 0 160 ^59743144592481^6740^806716131736^ v pórovém prostoru u ložisek ropy a zemního plynu, mocnost H a popelnatost As u uhelných slojí, obsah (%) rudního minerálu nebo sledovaného prvku (Cu, Pb, ľe atd.) na ložiskách rud. Proto se pro každou surovinu sestavil doporučený soubor karotážních metod, který zaručuje získání maximálního množství informací užitečných pro geologa, který však současně respektuje hledisko maximální hospodárnosti s ohledem na prostoje osádky vrtu při karotážním měření a na cenu karotážních prací (tab. 25, obr. 83). Tabulka 25. Doporučený komplex karotážních metod Surovina Karotážní metody Rudy Pb, Zn, Cu SP, EP, Ra, GK, RFK, GGK-S, KM Rudy Au, Ag, Hg, As, Mo; W RFK, KM, ostatní podle geologieké situace Rudy Fe KMS, GGK-S, RFK, KM Rudy Mn NAK, KM, ostatní podle geologické situace Rudy AI NAK, KM, ostatní podlo geologické situace Rudy Be GNK, KM, ostatní podle geologické situace Fluority NAK, KM, NGK, ostatní podle geologické situace Síra NNK, GGK-H, AK, KM Evapority GK, NNK, GGK-H, AK, KM K-živce GK spektrometrické, KM I-upky, jíly GK, SP, Ra, KM, KK Vápence GK, Rap, GGK-H, NNK, KM Uhlí GK, GGK-H, (GGK-S), (NNK), KM, Ra, SP Ropa, plyn GK, SP, GGK-H, NNK, AK, Ra, SM, PM, RM, TM, měření podílu ropa—voda (těžební vrty) Podzemní voda (hydrogeologie) GK, SP, Ra, GGK-H, NNK, KM, RM, TM, FM, PM Vrty pro inŽenýrskogeolo-gický průzkum GK, SP, GGK-H, NNK, AK, KM < Obr. 83. Výsledky automatizovaného zpracování karotážních měření z průzkumných vrtů na hnědé uhlí v podkrušnohorské pánvi a) složková analýza sedimentárních hornin podle GK, Ra, GGK—H a NNK, b) popelnatost podle GGK—H, o) překrytový graf, kombinace hustoty a neutronové pórovitosti 161