CC BY
14
Число систематических погрешностей со знаком плюс и минус практически одинаково, а гистограммы распределения содержаний элементов симметричны и близки к кривой нормального распределения. Поэтому относительные систематические погрешности отдельных проб подчиняются действию закона больших чисел и при большом числе проб стремятся к нулю или к бесконечно чалой величине. Табл. 3 подтверждает эту закономерность: все средние относительные систематические погрешности практически не существенны, так как |Док|<3.00 % , а для содержаний меди и серы по пробам из 15 порций равны нулю. Пробы из 10 порций выгодно отличаются от проб из 5 порций по преобладанию в них относительных систематических погрешностей с низкими значениями (^<±5.00 %).
Проведенный метрологический аудит позволяет сделать следующие вь:воды:
Наилучшие показатели по точности (воспроизводимости) и правильности способа отбора имеет механизированный метод отбора линейно-точечных проб пробоотборником СГИ-ЗМ.
Гораздо худшие метрологические показатели характерны для ручного метода отбора сплошных и пунктирных борозд. Они систематически завышают содержания меди как по отдельным пробам, так и по средним величинам относительно эталонных проб. На отдельных участках завышение содержаний по сплошным бороздовым пробам достигает аномальных значений.
Рекомендуется руды Гайского месторождения опробовать бороздовыми пробами длиною 1 пог. м. При механизированном отборе рациональна проба из 10 разовых проб (порций), при ручном отборе - пунктирная борозда.
Метрологический аудит подтверждает достоверность пунктирных бороздовых проб, широко применяемых при оценке качества медноколчеданных месторождений Урала.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Альбов М.Н., Челышев В.А., Панов Ю.К. Механизация отбора химических проб в горных выработках // Вопросы методики опробования месторождений полезных ископаемых при разведке и эксплуатации.-Свердловск, 1969.-С. 174-182.
2. Бородаевская М.Б., Вахрушев М.И., Контарь Е.С. и др. Геологическое строение Гайского рудного поля и условия локализации в нем медноколчеданного оруделения (Южный Урал): Труды ЦНИГРИ, Вып. 83. - М., 1968. - 327 с.
3. Панов Ю.К. Метрологическое обеспечение отбора проб методом пунктирной борозды при опробовании медноколчеданных месторождений Урала // Изв. Уральской государственной горно-геологической академии. Сер.: Геология и геофизика. - 1998. - Вып. 8. - С. 122-126.
4. Панов Ю.К. Опробование твердых полезных ископаемых: Учебное пособие. -Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 1998. - 102 с.
5. Панов Ю.К. Современное состояние и задачи разработки теоретических основ опробования руд и техногенных продуктов // Проблемы разведки, добычи и обогащения руд благородных металлов и техногенного сырья: Труды Междунар. научно-техн. конф. - Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 2000. - С. 49-51.
6. Тюрин Н.И. Введение в метрологию. - М.: Изд-во стандартов, 1976. - 304 с.
УДК 622.143.001.57
С.Г. Фролов
МЕТОД РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН
Современное состояние технологии и техники направленного бурения скважин позволяет успешно решать комплекс разнообразных геолого-технических задач. В то же время методики направленного бурения ориентированы на оптимизацию процесса проходки отдельных стволов скважин, то есть в качестве объекта управления принимается отдельный ствол (основной или
дополнительный), для которого решается поставленная задача. Под решением задач понимаете«] поиск рациональных техннко-технологических параметров, обеспечивающих выполнен» геологического задания (выведение скважин в заданную область, обеспечение необходимых угл< подсечения пласта и т.д.) с минимумом стоимостных или временных затрат. Однако подобш подход, вполне оправданный при решении локальной геолого-технической задачи, например, при выведении скважин в заданную область, теряет свои достоинства при разбуривании площади, когда необходимо обеспечить подсечение целостной совокупности п точек пространства недр. Как показывает опыт, использование лишь многоствольного бурения (п-1 точек подсекаются дополнительными стволами из одного основного) не является однозначно оптимальным. В этом случае задача проектирования направленного бурения при разбуривании площади (рудного тела, нефтегазовой залежи и т.д.) может быть сведена к поиску оптимальной с точки зрения стоимостных и временных затрат пространственной сети (структуры) стволов скважин, обеспечивающей подсечение заданного множества точек.
Поиск оптимального сочетания основных и дополнительных стволов может быть организован различным образом. Наиболее очевиден поочередный просмотр всех возможных вариантов сочетаний. Несмотря на то, что в этом случае обеспечивается строгое решение задачи выбора, полный перебор вариантов сопряжен со значительными затратами времени. Так, например, число вариантов, подлежащих просмотру при использовании основных и дополнительных стволов первого уровня, определяется выражением
Я —II
к=п п\
П] ¡Лп-к)
(1)
где п - число проектных точек подсечения. Как следует из выражения, уже при п=8 число вариантов сочетаний составит 5289, и это при том, что особую актуальность проблема выбора рациональной структуры стволов приобретает при значительно больших значениях п. Таким образом, полный перебор вариантов вряд ли является лучшим способом решения задачи выбора, но может быть использован для оценки эффективности альтернативных методов. Анализ существующих методов решения задач выбора подробно рассмотрен в работах (1,4].
Предлагаемая математическая модель (метод) предусматривает решение задачи проектирования направленного бурения при разбуривании площади (рудного тела, нефтегазовой залежи и т.д.), когда необходимо выполнить подсечение совокупности п точек пространства недр и заключается в определении оптимальной с точки зрения стоимостных или временных затрат пространственной сети (структуры) стволов скважин, обеспечивающей подсечение заданного множества точек. Под структурой стволов скважин понимается [6]:
для основных стволов - координаты и углы заложения скважины на поверхности, интервалы и параметры искусственного искривления скважин, технико-технологические решения, определяющие пространственное заложение скважины (компоновка бурового снаряда, технологические параметры и т.д.);
для дополнительных стволов - глубины и углы отбуривания от основного ствола, интервалы и параметры искусственного искривления скважин, технико-технологические характеристики, влияющие на траекторию ствола скважины.
На рисунке приведена схема формирования рационального технологического обеспечения при бурении сети направленных скважин. Результатами расчетов являются матрицы затрат (временных или стоимостных), которые служат исходным материалом для решения задачи определения рационального сочетания основных и дополнительных стволов при разбуривании площади полезного ископаемого.
Этапы расчетов
Результаты расчетов
Для всех
проектных
точек
Для ксе>.
проектных
точек
Поиск рациональные технико-технологических решений при бурении основного ствола к ¡-й проектной точке
Поиск рациональны! технико технологических реиеннй при бурении основного ствола к к-й проектной точке
Поиск рационхпьного сочетания основных и дополнительных стволов
Технико-технологические решения по каждому выбранному стволу
Параметры заложения Специальные компоновки х,у.а.О
снаряда Интервалы искусственного КНЬК
искривления Техюлогическне П.Н.Ф.1
параметры Р.со.0
Параметры заложения Специальные компоновки х.у.а.в
снаряда Интервалы искусственного КНБК
искривления Технологические п.Н.Ф.1
параметры Р.о.О
Схема формирования рационального технологического обеспечения при бурении сети направленных скважин
Прежде чем перейти к непосредственному рассмотрению метода определения рационального сочетания основных и дополнительных стволов при бурении сети направленных скважин, необходимо определить основные понятия теории графов применительно к специфике проходки направленных стволов скважин [3]. Исходное множество основных и дополнительных стволов можно представить в виде графа в - геометрической структуры, состоящей из двух множеств: вершин (п) и ребер (Е). В роли вершин графа выступают проектные точки подсечения и точка "О" - дневная поверхность, на которой закладываются основные стволы скважин. Под ребрами графа понимаются основные и дополнительные стволы, причем первые соединяют точку "О" с соответствующими точками множества п, а вторые - некоторые пары точек из п. Тогда общую задачу можно сформулировать как поиск остова графа, имеющего наименьший вес. Под остовом графа понимается дерево (связанный гряф без цикпов) Н = (п, Е), такое, что Р'ПЕ. Вес дерева - сумма весов (соответствующих затрат) его ребер.
Предлагаемый метод определения рационального сочетания основных и дополнительных стволов скважин базируется на следующем утверждении: оптимальным остовом графа является остов, средний вес ребра которого минимален. В соответствии с методом динамического программирования общая задача поиска указанного остова разбивается на ряд подзадач, при решении каждой из которых осуществляется поиск одного или нескольких ребер графа (части графа), средний вес которых внутри данной подзадачи минимален [2, 5].
Объектом анализа является квадратная матрица А, в начальный момент состоящая из п строк, в каждой из которых содержится по п элементов.
л =
1
Л„
Ак, А„/
... А,
.. Аь, .. А
V"
Аь,
"У
(2)
Реализация метода включает в себя следующие операции.
1. По каждой к-й строке матрицы (2) производится минимизация средних затрат Ак путем дополнения диагонального элемента Ац, матрицы другими элементами строки, таким образом, чтобы обеспечить минимально возможную величину Ак. Это реализуется следующим образом: положим Ац = Ак; находим наименьший ¡-й элемент строки (#к), если А^ > Ак , то данный элемент включается в искомую совокупность, и по ней определяется новое значение Ак. Данная операция повторяется до тех пор, пока все элементы к-й строки не войдут в искомую совокупность или очередной элемент не окажется больше Ак, вычисленного на предыдущем шаге. Результатом является матрица-столбец
А = к
А1 Ак Ап
(3)
2. По матрице (3) выбирается наименьшее значение А, (¡=1, п) и соответственно определяется совокупность элементов матрицы (2) по строке, для которой определено минимальное А,.
Из матрицы (2) исключаются:
столбцы с номерами входящими в выбранную совокупность;
строки с номерами входящими в выбранную совокупность, за исключением строки с номером 3=к.
Анализ заканчивается, если ни в одной строке матрицы (2) не содержится ни одного элемента. Результатом анализа является искомое сочетание основных и дополнительных стволов и скважин.
Основным недостатком предлагаемого метода является исключение из анализа вариантов структуры, несущих в себе элементы (стволы скважин), сами по себе не являющиеся оптимальными; хотя известны случаи, когда основной ствол многоствольной скважины проходится отнюдь не по "оптимальной" относительно подсекаемой точки траектории, но именно вследствие этой "ущербности" обеспечиваются наиболее благоприятные условия для проходки дополнительных стволов.
С другой стороны, метод обладает рядом положительных моментов:
1) практически ничем не ограниченное число вариантов, подлежащих анализу в случае полного перебора, заменяется их конечным множеством;
2) при расчете характеристик исходного множества стволов скважин могут быть использованы современные, в том числе компьютерные, методики их оптимизации и определения соответствующих стоимостных или временных оценок;
3) замена на определенной стадии анализа множества конкретных стволов скважин множеством элементов, каждому из которых приписана его стоимостная или временная оценка, открывает возможность использования при формировании оптимальной структуры известных методов решения задач выбора.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ахо А., Хопкрофт Дж., Ульман Дж. Построение и анализ вычислительных алгоритмов. -М.: Мир, 1979.-536 с.
2. Гордеев Э.Н. Задачи выбора и их решения // Компьютер и задачи выбора. Серия "Кибернетика - неограниченные возможности и возможность ограничений". - М.: Наука, 1985. -132 с.
3. Ope О. Теория графов. - М.: Наука, 1980. - 336 с
4. Фролов С.Г., Юферов В.Г., Косицин O.A. Анализ вычислительной сложности алгоритмов, минимизирующих стоимостные затраты на бурение многоствольных скважин // Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые: Межвуз. науч. темат. сб. - Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 1995. - С. 75-78.
5. Фролов С.Г., Тарасов Б.Н. Математический метод определения рациональной структуры стволов при направленном бурении // Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые: Межвуз. науч. темат. сб. - Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 1997. -С. 56-61.
6. Фролов С.Г., Лефтон О.Л. Алгоритм формирования рационального технологического обеспечения при бурении сети направленных скважин // Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые: Межвуз. науч. темат. сб. - Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 1998,- С. 67-74.
УДК 622.24
Д.А. Ковальчук, О.В. Ошкордин, А.Ф. Батрак
О ПРИНЦИПАХ КЛАССИФИКАЦИИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПО СЛОЖНОСТИ ИХ КЕРНОВОГО ОПРОБОВАНИЯ
По степени трудности и сложности кернового опробования угольные месторождения целесообразно разделить на отдельные группы и для каждой из них разработать определенные методики, технические средства и технологии, обеспечивающие отбор проб, представленных по всем показателям. В существующих классификациях горных пород по трудности взятия керна при бурении все многообразие каменных углей попадает в одн> группу с другими горными породами, и, самое главное, предложенные классификации почти не учитывают геологических условий происхождения, изменения и залегания горных пород. Одна и та же горная порода, прошедшая разные стадии литогенеза, имеет очень несходные показатели по выходу и сохранности керна. Особенно это относится к углям, резко различающимся по исходному материалу, успониям осадконакопления, степени метаморфизма и др.[1].
В зависимости от строения, вещественного состава, степени метаморфизма и тектонической нарушенности угольных пластов для получения качественных керновых проб требуется применение различных по конструкции и принципу действия снарядов и технологических средств [2]. Технологии опробования угольных пластов производится при проектировании геологоразведочных работ (объектом проектирования и разведки является участок или месторождение). Классифицировать по сложности кернового опробования нужно не разновидности углей и не угольные пласты, а участки или месторождения.
В основу классификации угольных месторождений по сложности их кернового опробования предлагается включить следующие факторы: петрографический состав углей; мощность и строение угольного пласта; степень метаморфизма; тектонику.
Геологические факторы кернопотерь рассмотрим более подробно.
