RU2085734C1

RU2085734C1 - Method for logging investigation of bore-holes in searching for useful minerals

Info

Publication number: RU2085734C1
Application number: RU95118301/03A
Authority: RU
Inventors: Р.М. Алеев; В.Н. Чепурский; В.Д. Щербаков
Original assignee: Научно-производственная фирма "Оптоойл"
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1995-10-24
Publication date: 1997-07-27

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: method is used for operative control of drilling tool in direction of maximal gradient of mineral formation in investigation of bore-holes. Method implies taking spectra of luminescence of useful minerals and formation of data bank on their base, obtaining spectra of luminescence of drilled rocks during drilling, their identification according to spectra held in data bank. Spectral instrument is installed in bore-hole directly after drilling tool. Radiation Δλ₁ of radiation source is directed to wall of drilled bore-hole, and radiation Δλ₂ from bore-hole wall is recorded. Drilling direction is controlled according to changing intensity of signal of identified spectrum. EFFECT: high efficiency. 3 cl

Description

Изобретение относится к промыслово-геофизическому исследованию буровых скважин и может быть использовано для поисково-разведывательного бурения как пробуренных скважин, так и в процессе бурения. The invention relates to field geophysical research of boreholes and can be used for exploration drilling of both drilled wells and during drilling.

Современная организация поисковых, поисково-оценочных работ предусматривает комплекс геофизических исследований, значительный объем в которых занимает бурение и каротажное изучение скважин. Большие объемы буровых поисков, современная технология их проведения, необходимость оценки литологических и петрографических свойств пройденных пород предопределяют применение бескернового бурения. Практически все прямые оценки физических свойств пород проводятся на пробах из керна, что сильно удорожает буровые поиски за счет необходимости организации спуско-подъемных работ. Уточнять границы стратиграфических подразделений литографических разновидностей пород, маркирующих горизонтов принципиально возможно по типоморфным особенностям пород и минералов, получаемых в результате спектрального люминесцентного анализа стенок скважин. Люминесцентные "метки" являются критерием при корреляции одновозрастных отложений, "немых" в палеонтологическом отношении, и определении направленности процессов минералообразований. Применение люминесцентных меток для решения поисково-разведывательных работ требует создания атласа спектров с подробным стратиграфическим и минералогическим описанием образцов. The modern organization of prospecting, prospecting and appraisal work provides for a complex of geophysical surveys, a significant amount of which is occupied by drilling and well logging. Large volumes of drilling searches, modern technology of their conduct, the need to assess the lithological and petrographic properties of the rocks passed determine the use of coreless drilling. Almost all direct assessments of the physical properties of rocks are carried out on core samples, which greatly increases the cost of drilling searches due to the need to organize hoisting operations. It is fundamentally possible to clarify the boundaries of the stratigraphic units of lithographic rock varieties marking horizons by typomorphic features of rocks and minerals obtained as a result of spectral luminescence analysis of well walls. Luminescent "tags" are a criterion for the correlation of coeval deposits, "dumb" in the paleontological sense, and determining the direction of mineral formation processes. The use of luminescent labels for solving prospecting and reconnaissance operations requires the creation of an atlas of spectra with a detailed stratigraphic and mineralogical description of the samples.

Известен способ электрического каротажа скважин в процессе бурения автономными системами (Геофизическая аппаратура. Вып. 61. Л. Недра, 1977, Мингео СССР, НПО "Геофизика"). Автономная система состоит из собственно автономного прибора, устанавливаемого за трубобуром, и наземного комплекса приборов, включающего в себя преобразователь, датчики глубины, циркуляции промывочной жидкости и веса бурильного инструмента. Автономный прибор в этой системе предназначен для измерения и регистрации геофизического параметра (удельного электрического сопротивления пород) в зависимости от глубины и времени. A known method of electric logging of wells during drilling by autonomous systems (Geophysical equipment. Issue 61. L. Nedra, 1977, USSR Mingeo, NPO "Geophysics"). A stand-alone system consists of a stand-alone device installed behind the pipe drill and a ground-based set of devices, including a transducer, depth sensors, flushing fluid circulation, and drill tool weight. The stand-alone device in this system is designed to measure and record the geophysical parameter (specific electrical resistance of rocks) depending on depth and time.

Известно также устройство полевой флуориметр ПФ-I (Геофизическая аппаратура. Вып. 61. Л. Недра, 1977, Мингео СССР, НПО "Геофизика", с. 8), предназначенный для изучения гидродинамики подземных вод при гидротехнических изысканиях. Работа прибора основана на введении люминесцирующих красителей в водосток и измерении интенсивности люминесценции в пункте наблюдения. По результатам измерения судят, например, о скорости движения воды. При этом измерение можно проводить в отобранных пробах воды либо в предварительно пробуренной скважине. Also known is the PF-I field fluorimeter device (Geophysical equipment. Issue 61. L. Nedra, 1977, Mingeo of the USSR, NPO Geophysics, p. 8), designed to study the hydrodynamics of groundwater during hydraulic surveys. The operation of the device is based on the introduction of luminescent dyes into the drain and the measurement of luminescence intensity at the observation point. According to the measurement results, for example, the speed of water is judged. In this case, the measurement can be carried out in selected water samples or in a pre-drilled well.

Наиболее близким к данному техническому решению является "Способ количественного анализа буровых растворов" (ЕП N 0507405, G 01 N 21/55, опублик. от 31.03.92). Этот способ включает в себя запись количественно-нормативных инфракрасных спектров ожидаемых минералов разведываемой площади, спектральный количественный анализ составляющих взвесей бурового раствора в процессе бурения у устья скважины, сравнение спектров взвесей бурового раствора с предварительно записанными спектрами ожидаемых минералов. По результатам сравнения судят о количественном составе минералов на разведываемой площади. Closest to this technical solution is the "Method of quantitative analysis of drilling fluids" (EP N 0507405, G 01 N 21/55, published. 03.31.92). This method includes recording the quantitatively-standard infrared spectra of the expected minerals of the explored area, spectral quantitative analysis of the constituent suspensions of the drilling fluid during drilling at the wellhead, comparing the spectra of the suspensions of the drilling fluid with pre-recorded spectra of the expected minerals. According to the results of the comparison, the quantitative composition of minerals on the prospected area is judged.

Недостатком этого способа является необходимость поддерживать постоянное давление в скважине, чтобы через затрубное пространство буровой раствор постоянно выдавливался и поднимался к устью скважины, где проводится его спектроскопический анализ. К другому недостатку следует отнести то, что спектральные характеристики бурового состава являются как бы "интегральными" по длине скважины вследствие того, что буровой раствор, поднимаясь по затрубному пространству на поверхность, содержит в себе следы всех минералов по длине скважины, затрудняя оценку типоморфных особенностей пород, минералов и уточнение границы стратиграфических подразделений литологических разновидностей пород и маркирующих горизонтов. Это в свою очередь затрудняет точное определение направления максимального градиента процесса минералообразования в реальном масштабе времени, что в итоге затрудняет управление процессом бурения, особенно направлением бурения. The disadvantage of this method is the need to maintain a constant pressure in the well so that the drilling fluid is continuously extruded through the annulus and lifted to the wellhead, where its spectroscopic analysis is performed. Another disadvantage is that the spectral characteristics of the drilling composition are “integral” along the length of the well due to the fact that the drilling fluid, rising along the annulus to the surface, contains traces of all minerals along the length of the well, making it difficult to evaluate the typomorphic features of the rocks minerals and clarification of the boundaries of stratigraphic units of lithological varieties of rocks and marking horizons. This, in turn, makes it difficult to accurately determine the direction of the maximum gradient of the mineral formation process in real time, which ultimately makes it difficult to control the drilling process, especially the direction of drilling.

Цель данного технического решения возможность оперативного управления буровым инструментом в направлении максимального градиента минералообразования или полезных ископаемых. The purpose of this technical solution is the possibility of operational control of the drilling tool in the direction of the maximum gradient of mineral formation or minerals.

Поставленная цель достигается тем, что в способе исследования буровых скважин при поиске полезных ископаемых и минералов, включающем снятие спектров люминесценции интересующих минералов и полезных ископаемых, формирование на их основе банка данных, получение спектров люминесценции пробуренных пород в процессе бурения, идентификацию их со спектрами в банке данных, дополнительно устанавливают спектральный прибор в скважине непосредственно за буровым инструментом, направляют излучение Δλ₁ от источника излучения на стенку пробуренной скважины, регистрируют излучение Δλ₂ от стенки скважины, а направлением бурения управляют по изменению интенсивности сигнала идентифицированного спектра.This goal is achieved by the fact that in the method of researching boreholes when searching for minerals and minerals, which includes taking the luminescence spectra of minerals and minerals of interest, forming a database on their basis, obtaining luminescence spectra of drilled rocks during drilling, identifying them with spectra in the bank data, additionally install a spectral instrument in the well directly behind the drilling tool, direct radiation Δλ ₁ from the radiation source to the drilled wall wells, register radiation Δλ ₂ from the wall of the well, and the direction of drilling is controlled by changing the signal intensity of the identified spectrum.

На фиг. 1 дана конструкция каротажного прибора в скважине, в разрезе; фиг. 2 блок схема этого устройства; фиг. 3 спектр люминесценции природного светло-желтого сфалерита. In FIG. 1 shows the design of the logging tool in the well, in section; FIG. 2 block diagram of this device; FIG. 3 luminescence spectrum of natural light yellow sphalerite.

Устройство для каротажного исследования буровых скважин (фиг. 1) состоит из источника излучения 1, излучение от которого направляется через цель 2 на оптический сканер 3, осуществляющий круговое сканирование стенки пробуриваемой скважины 6 через иллюминатор 5 и работающий от двигателя 4. Падающее на стенку скважины излучение Δλ₁ инициирует люминесценцию минералов (полезных ископаемых) стенки скважины. Люминесцентное излучение Δλ₂ стенки скважины проходит в обратном направлении круговой иллюминатор 5, отражается от зеркала 7, также вращающегося от двигателя 4, и через объектив диспергирующее устройство 8 попадает на фотоприемник 9. Сигналы с фотоприемника 9 поступают на последовательно включенные усилитель напряжения 10, аналого-цифровой преобразователь 11, блок идентификации 12, один из входов которого связан с выходом банка данных 13, где хранится атлас спектров люминесценции известных минералов и полезных ископаемых в виде цифровых электрических сигналов. Выход блока идентификации 12 через усилитель мощности 14 связан с входом отклонителя 15 бурильного инструмента 16. Инклинометр 17 механически связан с буровым инструментом 16 и ведет непрерывные измерения азимутального и зенитного углов в функции глубины пробуриваемой скважины. Датчик глубины 18 также механически связан с буровым инструментом. Датчик угол код 19 связан со сканером 3. Все блоки и узлы установлены в герметичном отсеке 23. Герметичность отсека обеспечивается стенкой трубы 24, крышками 25, 26, прокладками 27. В стенке трубы 25 выполнен иллюминатор 5 из оптически прозрачного и прочного стекла для прохождения оптического излучения. Иллюминатор 5 со стороны стенки скважины 6 очищается стеклоочистителем 28, вращение которого синхронно и синфазно с поворотом сканера 3. Электрическая связь с другими блоками и узлами устройства осуществляется через герметичные электрические разъемы, устанавливаемые в крышке 26 отсека 23. По линии связи 21 (фиг. 2) информация с датчика угол код 19, инклинометра 17, блока идентификации 12, датчика глубины 18 поступает на поверхность земли в трехмерную систему отображения 22 геофизической разведывательной информации.A device for logging research of boreholes (Fig. 1) consists of a radiation source 1, the radiation from which is sent through target 2 to an optical scanner 3, which performs a circular scan of the wall of the drilled well 6 through the porthole 5 and runs from the engine 4. Radiation incident on the wall of the well Δλ ₁ initiates the luminescence of minerals (minerals) of the borehole wall. The luminescent radiation Δλ ₂ of the borehole wall passes in the opposite direction by a circular porthole 5, is reflected from the mirror 7, which also rotates from the engine 4, and through the lens the dispersing device 8 enters the photodetector 9. The signals from the photodetector 9 are fed to a voltage amplifier 10 connected in series, a digital converter 11, an identification unit 12, one of the inputs of which is connected to the output of a data bank 13, which stores an atlas of the luminescence spectra of known minerals and minerals in the form of digital elec tertiary signals. The output of the identification unit 12 through the power amplifier 14 is connected to the input of the diverter 15 of the drilling tool 16. The inclinometer 17 is mechanically connected to the drilling tool 16 and continuously measures the azimuth and zenith angles as a function of the depth of the drilled well. The depth sensor 18 is also mechanically connected to the drilling tool. The angle code sensor 19 is connected to the scanner 3. All the blocks and assemblies are installed in an airtight compartment 23. The tightness of the compartment is ensured by the pipe wall 24, caps 25, 26, gaskets 27. A porthole 5 is made in the pipe wall 25 from optically transparent and durable glass for optical passage radiation. The porthole 5 from the side of the borehole wall 6 is cleaned by a wiper 28, the rotation of which is synchronous and in phase with the rotation of the scanner 3. Electrical communication with other blocks and nodes of the device is carried out through sealed electrical connectors installed in the cover 26 of compartment 23. Through communication line 21 (Fig. 2 ) information from the angle sensor code 19, inclinometer 17, identification unit 12, depth sensor 18 enters the earth's surface in a three-dimensional display system 22 of geophysical reconnaissance information.

Способ каротажного исследования буровых скважин при поиске полезных ископаемых и минералов осуществляется следующим образом. The method of logging of boreholes in the search for minerals and minerals is as follows.

Из ранее снятых спектров люминесценции интересующих минералов и полезных ископаемых формируют банк данных. Устанавливают спектральный прибор в скважине непосредственно за буровым инструментом. Оптическое излучение Δλ₁ от источника излучения 1 направляют на щель 2, на зеркальную поверхность сканера 3. Двигатель 4 осуществляет вращение сканера 3. Затем оптическое излучение Δλ₁ направляется сканером 3 через иллюминатор 5 на стенку 6 скважины. Излучение Δλ₁ инициирует люминесцентное излучение стенки скважины Δλ₂, которое несет информацию о спектральных характеристиках минералов и полезных ископаемых стенок скважины в процессе непрерывного бурения. Инициированное люминесцентное излучение в спектральном диапазоне Δλ₂ попадает через иллюминатор 5, сканирующее зеркало 7, объектив диспергирующий элемент 8, на фотоприемник 9, где осуществляется его регистрация. Зарегистрированный сигнал усиливается в усилителе напряжения 10, преобразуется в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем 11 и подается на один из входов блока идентификации 12, на другой вход которого последовательно подаются сигналы снятых ранее спектров люминесценции из банка данных 13. В случае совпадения сигнала спектра люминесценции от стенки скважины с одним из сигналов спектров люминесценции из банка данных, соответствующего ожидаемому полезному ископаемому или минералу, на выходе блока идентификации появляется управляющий сигнал с амплитудой, пропорциональной концентрации минерала и сопровождающей его информацией с датчика 19 угол код (угловое положение зондирующего оптического излучения сканера 3), датчика глубины 18 (датчик пройденного пути буровым инструментом 16) и с инклинометра 17, определяющего текущее угловое положение бурового инструмента в трехмерной системе координат. Управляющий сигнал усиливается по мощности в блоке 14 до величины, необходимой для управления приводом отклонителя 15 бурового инструмента 16 до тех пор, пока буровой инструмент не выйдет на направление максимума минералообразования, т.е. на максимальную интенсивность сигнала от стенки скважины. Одновременно сопровождающая информация с датчика 19 угол код, датчика глубины 18, инклинометра 17 через линию связи 21 подается на поверхность в трехмерную систему отображения геофизической разведывательной информации 22.From previously recorded luminescence spectra of minerals and minerals of interest, a data bank is formed. Install the spectral instrument in the well directly behind the drilling tool. The optical radiation Δλ ₁ from the radiation source 1 is directed to the slit 2, to the mirror surface of the scanner 3. The engine 4 rotates the scanner 3. Then the optical radiation Δλ _{1 is} sent by the scanner 3 through the window 5 to the wall 6 of the well. Radiation Δλ ₁ initiates the luminescent radiation of the well wall Δλ ₂ , which carries information about the spectral characteristics of minerals and minerals of the well walls during continuous drilling. The initiated luminescent radiation in the spectral range Δλ ₂ enters through the porthole 5, the scanning mirror 7, the lens dispersing element 8, on the photodetector 9, where it is recorded. The registered signal is amplified in a voltage amplifier 10, digitized by an analog-to-digital converter 11 and fed to one of the inputs of the identification unit 12, to the other input of which the signals of previously recorded luminescence spectra from the data bank 13 are sequentially supplied. If the luminescence spectrum signal from the wall of the well with one of the signals of the luminescence spectra from the data bank corresponding to the expected mineral or mineral, a control appears at the output of the identification block a signal with an amplitude proportional to the concentration of the mineral and accompanying information from the sensor 19 angle code (the angular position of the probe optical radiation of the scanner 3), the depth sensor 18 (the sensor traveled by the drilling tool 16) and the inclinometer 17, which determines the current angular position of the drilling tool in three-dimensional coordinate system. The control signal is amplified in power in block 14 to the value necessary to control the drive of the diverter 15 of the drilling tool 16 until the drilling tool reaches the direction of maximum mineral formation, i.e. to the maximum signal intensity from the well wall. At the same time, the accompanying information from the sensor 19, the angle code, the depth sensor 18, the inclinometer 17 through the communication line 21 is fed to the surface in a three-dimensional system for displaying geophysical reconnaissance information 22.

Пример конкретного выполнения. Для этого используем спектр люминесценции природного светло-желтого сфалерита (Таращан А.Н.Люминесценция минералов. Киев: Изд-во "Наукова думка", 1978, с. 32, см. график "б" с индексом 300 к). Проквантируем (оцифруем) максимум амплитуды относительной спектральной характеристики светло-желтого сфалерита, например, на 256 уровней, что соответствует восьми разрядам в двоичной системе кодирования десятичных чисел. Ось длин волн λ проквантируем от 0 через каждые, например, 20 нм и каждой точке присвоим номер. Принципиально важно, чтобы было известно абсолютное значение интенсивности излучения спектра люминесценции минерала хотя бы на одной длине волны, чтобы можно было путем нормировки перейти от относительного спектра люминесценции минерала. Совпадение регистрируемого текущего относительного спектра люминесценции с относительным спектром люминесценции сфалерита из банка данных в блоке интеграла от абсолютных значений интенсивности спектра люминесценции минерала свидетельствует о его концентрации. An example of a specific implementation. For this we use the luminescence spectrum of natural light yellow sphalerite (Tarashchan A.N. Luminescence of minerals. Kiev: Publishing House "Naukova Dumka", 1978, p. 32, see graph "b" with an index of 300 k). We quantize (digitize) the maximum amplitude of the relative spectral characteristics of light yellow sphalerite, for example, at 256 levels, which corresponds to eight digits in the binary decoding system. We will quantize the axis of wavelengths λ from 0 every, for example, 20 nm, and assign a number to each point. It is of fundamental importance that the absolute value of the radiation intensity of the luminescence spectrum of the mineral at least at one wavelength is known, so that it is possible to normalize the relative luminescence spectrum of the mineral. The coincidence of the recorded current relative luminescence spectrum with the relative luminescence spectrum of sphalerite from the data bank in the integral block of the absolute values of the intensity of the luminescence spectrum of the mineral indicates its concentration.

При известной зависимости между интегралом от абсолютных значений интенсивности спектра люминесценции минерала (или известной зависимости между значением интенсивности спектра люминесценции минерала хотя бы на одной длине волны) и концентрацией минерала в породе, а эти данные могут быть получены только экспериментально в ходе предшествующего опыта и входят в состав банка данных, легко определить текущую концентрацию минерала, а значит градиент направленности минералообразования в породе, через которую проходит бур. With a known dependence between the integral on the absolute values of the intensity of the luminescence spectrum of the mineral (or a known dependence between the intensity of the luminescence spectrum of the mineral at least at one wavelength) and the concentration of the mineral in the rock, these data can only be obtained experimentally in the course of the previous experiment and are included in the composition of the data bank, it is easy to determine the current concentration of the mineral, which means the directional gradient of mineral formation in the rock through which the drill passes.

Таким образом, совпадение по форме относительного спектра люминесценции минерала в породе (стенке скважины) со спектром люминесценции в банке данных свидетельствует о присутствии минерала в породе, величина (значение) интеграла от абсолютных значений интенсивности спектра люминесценции минерала является информацией о концентрации минерала в породе. Излучение Dl₁ от источника излучения 1 через щель 2 направляется на сканер 3, осуществляющий круговое сканирование стенки скважины 6 и работающий от двигателя 4. Затем оптическое излучение проходит круговой иллюминатор 5, попадает на стенку пробуриваемой скважины 6. Падающее на стенку скважины излучение достаточно широкого спектрального диапазона Δλ₁ инициирует люминесценцию минералов (минерала) в спектральном диапазоне, например, указанном на фиг. 3. Инициированное люминесцентное излучение суммарно несет в себе информацию о спектральных характеристиках всех минералов и полезных ископаемых стенки скважины в процессе непрерывного бурения. Люминесцентное излучение Δλ₂ стенки скважины (минерала) проходит круговой иллюминатор 5 в обратном направлении, отражается от вращающегося синхронно-синфазно со сканером 3 и оптически связанного с ним зеркала 7 и через объектив диспергирующий элемент 8 попадает на линейку фотоприемников 9. Далее электрический сигнал усиливается в многоканальном усилителе напряжения 10 и подается на многовходовый аналого-цифровой преобразователь 11. Следует отметить, что число каналов в усилителе напряжения 10 равно числу элементов в линейке фотоприемника 9, причем каждый элемент фотоприемника преобразует в электрический сигнал определенную длину волны (свой порядковый номер по оси длин волн на фиг. 3) диспергированного оптического излучения. Таким образом, с линейки фотоприемников 9 через усилитель 10 получают дискретизированную относительную спектральную характеристику люминесцентного излучения минерала. Зная интегральную (В/Вт) чувствительность сквозного тракта объектив диспергирующий элемент 8, линейка фотоприемников 9, многоканальный усилитель напряжения 10, аналого-цифровой преобразователь 11, можно от относительной спектральной характеристики люминесцентного излучения минерала перейти к абсолютной спектральной характеристике излучения минерала. Определение интегральной (В/Вт) чувствительности или абсолютной спектральной чувствительности сквозного тракта производится на этапе юстировки и метрологической аттестации устройства. Далее значение абсолютной спектральной характеристики люминесцентного излучения минерала позволяет установить однозначную связь между интегралом от абсолютной спектральной характеристики люминесцентного излучения минерала и его концентрацией в породе. С аналого-цифрового преобразователя 11 сигналы, соответствующие относительной спектральной характеристике излучения минерала, и сигнал, соответствующий интегралу от абсолютной характеристики излучения минерала, подаются в блок идентификации 12. В банке данных 13 на основании прошлого опыта представлены (хранятся) в цифровом виде (в дискретных точках) сигналы, соответствующие спектральным характеристикам всех известных минералов, в том числе и светло-желтого сфалерита. Причем дискретизация (оцифровывание) по длинам волн λ и амплитуд относительных спектральных характеристик заранее выполнено с такими же требованиями (через 20 нм по оси длин волн l и 256 уровней), с какими происходит в процессе работы данного устройства. Поскольку величина сигнала, соответствующая интегралу от абсолютной спектральной характеристики излучения минерала, зависит от его концентрации в породе, то в банке данных 13 хранятся в цифровом виде несколько десятков значений сигнала, соответствующих различным концентрациям в породе. Сигналы из банка данных 13 подаются в блок идентификации 12, работа в котором происходит в два этапа. На первом этапе идет идентификация по относительным спектральным характеристикам, т.е. по форме спектральных характеристик. Амплитуда сигнала каждого номера по длинам волн пройдя фотоприемник 9, усилитель 10, АЦП 11 сравнивается в блоке идентификации 12 по амплитуде с сигналом своего номера по оси длин волн из банка данных 13. При равенстве амплитуд сигналов номеров с 19 по 35 выносится решение о совпадении спектральных характеристик, т.е. о наличии минерала. На втором этапе идентификации сигнал, соответствующий интегралу от абсолютной спектральной характеристики люминесценции минерала, поочередно сравнивается, начиная с i 1 и кончая i 100, по амплитуде с сигналом из банка данных 13. При равенстве амплитуды текущего сигнала с одним из сигналов из банка данных определяется его номер. Например, если номер сигнала 45, то текущая концентрация минерала в породе при наличии соседних номеров по 5 мг/м³ будет 225 мг/м³. Это измерение идет непрерывно в процессе бурения. Обновление информации можно проводить, например, через каждые 60 с. С выхода блока идентификации 12 сигнал увеличения (уменьшения) концентрации усиливается в блоке 14 и подается на отклонитель 15, который на основании текущей информации с датчика угол код 19, с датчика глубины 18, инклинометра 17 отклоняет буровой инструмент в направлении максимального градиента минерала. Следует отметить, что эти процессы имеют невысокую динамику. Отклонение бурового инструмента идет до тех пор с одновременным процессом бурения, пока турбобур не окажется в зоне максимальной концентрации минерала в породе, т.е. не попадет в пласт с большой концентрацией минерала. Одновременно с датчика угол код 19, датчика глубины 18, инклинометра 17, с блока идентификации 12 по линии связи 21 сигналы передаются на поверхность земли для трехмерного отображения текущей информации о наличии и концентрации минерала в разведываемой площади.Thus, the coincidence in shape of the relative luminescence spectrum of the mineral in the rock (well wall) with the luminescence spectrum in the data bank indicates the presence of the mineral in the rock, the value (value) of the integral of the absolute values of the intensity of the luminescence spectrum of the mineral is information about the concentration of the mineral in the rock. The radiation Dl ₁ from the radiation source 1 through the slit 2 is sent to the scanner 3, performing a circular scan of the borehole wall 6 and running from the engine 4. Then the optical radiation passes through the circular porthole 5, hits the wall of the borehole 6. The radiation incident on the borehole wall is of a sufficiently wide spectral range Δλ ₁ initiates the luminescence of minerals (mineral) in the spectral range, for example, indicated in FIG. 3. Initiated luminescent radiation in total carries information about the spectral characteristics of all the minerals and minerals of the well wall during continuous drilling. The luminescent radiation Δλ ₂ of the borehole (mineral) wall passes through a circular porthole 5 in the opposite direction, is reflected from the synchronous-in-phase with the scanner 3 and the mirror 7 optically connected with it, and through the lens the dispersing element 8 enters the array of photodetectors 9. Further, the electric signal is amplified in multi-channel voltage amplifier 10 and is fed to a multi-input analog-to-digital converter 11. It should be noted that the number of channels in voltage amplifier 10 is equal to the number of elements in the line of the photodetector 9, and each element of the photodetector converts a certain wavelength (its serial number along the wavelength axis in Fig. 3) of dispersed optical radiation into an electrical signal. Thus, from the line of photodetectors 9 through the amplifier 10 receive a discretized relative spectral characteristic of the luminescent radiation of the mineral. Knowing the integral (W / W) sensitivity of the through path, the dispersing element lens 8, the photodetector line 9, the multi-channel voltage amplifier 10, the analog-to-digital converter 11, we can proceed from the relative spectral characteristic of the luminescent radiation of the mineral to the absolute spectral characteristic of the radiation of the mineral. The determination of the integral (W / W) sensitivity or the absolute spectral sensitivity of the through path is carried out at the stage of adjustment and metrological certification of the device. Further, the value of the absolute spectral characteristic of the luminescent radiation of the mineral allows us to establish a unique relationship between the integral of the absolute spectral characteristic of the luminescent radiation of the mineral and its concentration in the rock. From the analog-to-digital converter 11, the signals corresponding to the relative spectral characteristic of the radiation of the mineral and the signal corresponding to the integral of the absolute characteristic of the radiation of the mineral are supplied to the identification unit 12. In the data bank 13, based on past experience, are presented (stored) in digital form (in discrete points) signals corresponding to the spectral characteristics of all known minerals, including light yellow sphalerite. Moreover, the discretization (digitization) of wavelengths λ and amplitudes of relative spectral characteristics was previously met with the same requirements (20 nm along the axis of wavelengths l and 256 levels) that occur during the operation of this device. Since the signal value corresponding to the integral of the absolute spectral characteristic of the radiation of the mineral depends on its concentration in the rock, several tens of signal values corresponding to different concentrations in the rock are stored in a digital database 13. The signals from the data bank 13 are supplied to the identification unit 12, the operation of which takes place in two stages. At the first stage, identification by relative spectral characteristics, i.e. in the form of spectral characteristics. The amplitude of the signal of each number according to wavelengths after passing through the photodetector 9, amplifier 10, ADC 11 is compared in the identification unit 12 in amplitude with the signal of its number along the axis of the wavelengths from the data bank 13. If the amplitudes of the signals of numbers 19 through 35 are equal, a decision is made on the coincidence of the spectral characteristics i.e. about the presence of a mineral. At the second stage of identification, the signal corresponding to the integral of the absolute spectral characteristic of the luminescence of the mineral is alternately compared, starting with i 1 and ending with i 100, in amplitude with the signal from the data bank 13. If the amplitude of the current signal is equal to one of the signals from the data bank number. For example, if the signal number is 45, then the current concentration of the mineral in the rock in the presence of neighboring numbers of 5 mg / m ³ will be 225 mg / m ³ . This measurement is continuous during the drilling process. Information can be updated, for example, every 60 s. From the output of the identification block 12, the concentration increase (decrease) signal is amplified in block 14 and supplied to the diverter 15, which, based on current information from the angle sensor code 19, from the depth sensor 18, inclinometer 17 deflects the drilling tool in the direction of the maximum mineral gradient. It should be noted that these processes have low dynamics. The deviation of the drilling tool continues with the simultaneous drilling process until the turbodrill is in the zone of maximum concentration of mineral in the rock, i.e. will not fall into the reservoir with a high concentration of the mineral. Simultaneously with the angle sensor code 19, depth sensor 18, inclinometer 17, from the identification unit 12 via communication line 21, signals are transmitted to the earth's surface for three-dimensional display of current information about the presence and concentration of the mineral in the prospected area.

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с прототипом и другими известными способами следующие преимущества:
значительное сокращение сроков и финансовых затрат при поисково-разведывательном бурении за счет бескернового бурения и отсутствия спуско-подъемных работ;
повышение точности определения направления процессов образования минералов и полезных ископаемых в реальном масштабе времени;
расширение информативности способа, позволяющего в принципе измерить абсолютные концентрации полезных ископаемых и минералов на глубине непосредственно за буровым инструментом в процессе бурения.Using the proposed method provides, in comparison with the prototype and other known methods, the following advantages:
a significant reduction in terms and financial costs in prospecting and exploration drilling due to coreless drilling and the lack of tripping;
increasing the accuracy of determining the direction of the processes of formation of minerals and minerals in real time;
expanding the information content of the method, which allows, in principle, to measure the absolute concentration of minerals and minerals at a depth directly behind the drilling tool during drilling.

Claims

A method of logging research of boreholes when searching for minerals and minerals, including taking luminescence spectra of minerals and minerals, forming a data bank on their basis, obtaining luminescence spectra of drilled rocks during drilling, identifying them with spectra in a data bank, characterized in that they are established a spectral instrument in the well directly behind the drilling tool, direct radiation Δλ _{1 of the} radiation source to the wall of the drilled well, record radiation Δλ ₂ about t of the borehole wall, and the direction of drilling is controlled by changing the signal intensity of the identified spectrum.