Способ межскважинного сейсмоакустического просвечивания

 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям, в частности к межскважинному, сейсмическому и сейсмоакустическому просвечиванию для изучения геолого-геофизических характеристик межскважинного пространства. Целью изобретения является повышение эффективности и информативности исследований за счет дополнительного определения скоростей поперечных волн в межскважинном пространстве по кинематике неоднородной волны, возбуждаемой всеми типами скважинных излучателей. При реализации способа предварительно проводят сейсмоакустический каротаж обеих скважин, по данным которого определяют положение наиболее резких акустических границ в разрезе этих скважин, для каждой из выделенных границ располагают излучатель в одной из скважин в среде с более высокой по отношению к этой границе скоростью продольных волн, последовательно перемещают излучатель по стволу скважины на расстоянии до λ<SB POS="POST">0</SB>, где λ-длина возбуждаемой излучателем волны, а приемную установку размещают во второй скважине по другую сторону той же границы, регистрируют набор сейсмограмм, выделяют на полученных сейсмограммах неоднородную волну, по кинематике которой определяют скорость поперечных волн в среде с более высокой по отношению к границе скоростью продольных волн. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ МЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 Ъ! 1 40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Б1;, Н, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРИТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

Н A ВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 430 1667/31-25 (22) 09 ° 09.87 (46) 15.02.90. Бюл. Р 6 (71) МГУ им. М.В.Ломоносова (72) A.Â.Калинин, Б.JI.Пивоваров, И.Д.Цванкин и В.В.Калинин (53) 550.83(088.8) (56) Прицкер Л.С. Некоторые методические вопросы межскважинного прозвучивания. — Разведка и охрана недр, 1977, Р 8, с. 39-43.

Методические указания по проведению межскважинного проэвучивания и интерпретации его результатов при решении инженерно-геологических задач.

М.: ОНТИ, ВНИИЯГ, 1981, с. 18-22. (54) СПОСОБ МЕЖСКВАжИННОГО CEACNOАКУСТИЧЕСКОГО ПРОСВЕЧИВАНИЯ (57) Изобретение относится к геофизическим исследованиям, в частности к межскважинному, сейсмическому и сейсмоакустическому просвечиванию для изучения геолого-геофизических характеристик межскважинного простран° ства. Целью изобретения является повышение эффективности и информативности исследований за счет дополниИзобретение относится к геофизическим исследованиям, в частности к межскважинному сейсмическому и .сейсмоакустическому просвечиванию ,для изучения геолого-геофизических характеристик межскважинного пространства.

Целью изобретения является повышение эффективности и информативности исследований за счет дополнительного

ÄÄSUÄÄ 1543363 А 1

2 тельного определения скоростей поперечных волн в межскважинном пространстве по кинематике неоднородной волны, возбуждаемой всеми типами скважинных излучателей. При реализации способа предварительно проводят сейсмоакустический каротаж обеих скважин, по данным которого определяют положение наиболее резких акустических границ в разрезе этих скважин, для каждой из выделенных границ располагают излучатель в одной иэ скважин в среде с более высокой по отношению к этой границе скоростью продольных волн, последовательно перемещают излучатель по стволу скважины на расстоянии до й,, r äe <, длина возбуждаемой излучателем волны, а приемную установку размещают во второй скважине по другую сторону той же границы, регистрируют набор, сейсмограмм, выделяют на полученных сейсмограммах неоднородную волну, по кинематике которой определяют скорость поперечных волн в среде с более высокой по отношению к границе скоростью продольных волн. 3 ил. определения скоростей поперечных волн в межскважинном пространстве по кинематике неоднородной волны, возбуждаемой всеми типами скважинных излучателей.

На фиг. 1 показана предлагаемая схема расположения источника и приемника; на фиг. 2 — теоретические сейсмограммы горизонтального смещения для данной расстановки; на фиг. 3

1543363 экспериментальные сейсмограммы, иллюстрирующие практический пример реализации способа.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Импульсный излучатель 1 (фиг, 1) перемещается в скважине 2, находясь на расстоянии h от границы 3 раздела.

Приемник 4 расположен в скважине 5 на расстоянии d от границы, Гориэонтельное расстояние между источником и приемником обозначим через r. Скорости продольных и поперечных волн в:среде с источником обозначим через с и Ь соответственно., а в среде с приемником — через с, и Ь,. Рассмотрим случай расположения источника среде с более выской скоростью, ко>да с>с, Ь>Ь

При малых удалениях источника от границы (Ь Л,, Л„- длина волны, соответствующая частоте максимума.в спектрб сигнала источника) существенный Вклад в поле преломленной волны вносят .неоднородные или нелучевые волны, образующиеся .за счет неоднородных

Плоских волн, входящих в разложение

Воля источника по плоским волнам.

Характерная волновая картина для ис- < точника типа центра расширения при

Наиболее часто встречающемся на практике соотношении скоростей с)с,y hob, показана на фиг. 2.

Для расчета выбраны следующие параметры: c=3400 м/с; b=1965 м/с; с,=

«2060 м/с; Ь „=1190 м/с; d=1 м; г=

18,5 „м; Лд=5 м, h указано на фиг,2.

Первое вступление 6 представляет @бой интерференционную волну, сФор- 40 мированную обычными преломленными рр- и рз-волнами и неоднородной волной, бегущей вдоль границы со ско,ростью с. Как видно из фиг, 2, при малых h очень интенсивна неоднородная волна 7, распространяющаяся вдоль границы со скоростью Ь.

Неоднородная волна 7, как и ос". ,ФЬпьные неоднородные волны, обладает двумя важными отличительными свойст,ВаМИ, ПОЗВОЛЯЮЩИМИ Hbljl;BJIHTb ЕЕ СРЕДИ волн обычной природы: с удалением источника от границы она быстро зату,хает, а ее видимый период заметно .увеличивается. Именно на этих свойст5 .вах, в первую очередь на резкои зависимости интенсивности неоднородных волн от расстояния излучателя, находящегося в высокоскоростной среде, от границы, и основана методика их изучения и практического использования. Как видно из Фиг, 2, при h > Л, неоднородная волна 7 практически не определима. Таким образом, для выделения неоднородной волны 7 необходимо располагать сейсмограммой (если приемная установка состоит из одного приемника) или набором сейсмограмм (если приемная установка состоит иэ группы приемников), соответствующих различным положениям излучателя вблизи границы в интервале h Я, . В то же время расстояние приемника (или приемной группы) от границы для выделения неоднородной волны не имеет значения, Важно лишь то, чтобы приемная установка находилась по другую сторону границы в низкоскоростной среде.

При г» Л,, что всегда практически выполняется, поскольку расстояние между скважинами значительно больше длины волны, соответствующей частоте максимума в спектре излучения, время вступления неоднородной волны 7 определяется как t =г/Ь, Так как величина r известна, то по времени регистрации неоднородной волны tq можно определить скорость поперечных волн Ь.

Неоднородная волна 7, распространяющаяся со скоростью поперечных волн, возбуждается источником типа центра расширения, излучающим только продольную волну.

Проводя описанную выше процедуру вблизи всех предварительно вьделенных резких границ раздела, можно получить достаточно полную информацию об изменении скорости поперечных волн в изучаемой толще.

Практический выбор диапазона расстояний от границы h на которых нужно располагать излучатель в высокоскоростной среде для уверенного выделения неоднородных волн, определяется из следующих соображений, Нижняя граница этого диапазона равна О, что соответствует нахождению излучателя непосредственно на границе. В этом случае неоднородные волны будут наиболее интенсивны. Верхняя граница этого диапазона, определенная по данным численного моделирования на широком классе моделей, равна Л, . При h )До неоднородные волны практически не вьделяются. Перемещение излучателя в диапазоне h от 0 до Я позволяет не только уверенно вьделить неоднородную волну, 1543363 ро и проследить изменение ее интенсивности и спектрального состава по мере удаления от границы.

Пример. Условия эксперимента.

Скважина с из- Глубина 35 м лучателем

Тип излучателя Электроискровой в контейнере с энергией 1250 Дж

Частота максимума в спектре излучения

Расположение

680 Гц

В песчаниках на различном расстоянии от границы с глинами излучателя

Скорость продольных волн в песчаниках

Скважина с приемником

Тип приемника

3400 м/с

Глубина 35 м

Датчик давления, одиночный

В глинах, на глубине 26 м

Расположение приемника

Скорость продольных волн в глинах

Расстояние между скважинами

Глубина границы между песчаниками и глинами:

2060 м/с

18 5 м в скважине с источ ником в скважине

24,5 м с приемником 25 м

Граница между песчаниками и глинами четко выделена по данным каротажа и .просвечивания в обеих скважинах.

Так как слой песчаника и слой глин обладают достаточно высокой мощностью, влиянием других границ раздела на волновое поле можно пренебречь. На фиг, 3 показана сейсмограмма, сейсмотрассы которой. соответствуют различным положениям источника (h указано на фиг, 3), Четко выделяющаяся при малых h волна 8 обладает основными особенностями неоднородной волны— хорошо выраженным затуханием и увеличением видимого периода с удалением источника от границы. Следует отметить хорошее совпадение как по кинематическим, так и по динамическим характеристикам экспериментальных сейсмограмм с Теоретическими, представленными на фиг. 2. Тем самым волна 8 может быть идентифицирована как неоднородная волна, распространяющаяся вдоль границы со скоростью поперечных волн в песчаниках. Величина скорости поперечных волн, определенная по времени вступления неоднородной волны, составляет 1960 м/с.

Таким образом, по кинематике неоднородной волны дополнительно определяют скорость распространения поперечных волн в среде,,Формула изобретения

Способ межскважинного сейсмоакустического просвечивания, основанный

25 на размещении излучателя импульсных сигналов и премной установки в двух различных скважинах, проведении сейсмоакустического каротажа обеих скважин, определении по данным этого каротажа положения акустических границ, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и информативности исследований за счет дополнительного определения скоростей поперечных волн в межскважинном пространстве, для каждой из выделенных акустических границ излучатель импульсных сигналов располагают в. среде с более высокой по отношению к этой границе скоростью продольных волн, последовательно перемещают излучатель по стволу скважины в диапазоне расстояний от границы 0 — В,, где

Л вЂ” длина возбуждаемой излучателем волны, соответствующая частоте максимума в спектре излучения, приемную установку размещают по другую сторону той же границы, регистрируют набор

У сейсмограмм, выделяют на полученных сейсмограммах неоднородную волну, по кинематике которой определяют скорость поперечных волн в среде с более высокой по отношению к границе скоростью продольных волн, 1543363 у gg 15 / ис

h 2Юи

r >/,:Ую

/угу / Я уф

h> /,ЯЯм

У фы /у

b 1м

/ =- Ю Ям

Риа 2

Составитель M.Ñòàðîâoéò

Техред Л.Серд окова Корректор С.Шекмар

Редактор А.Лежнина

Заказ 399 Тираж 416 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уп. Гагарина, 101