Способ контроля диаграммы направленности скважинных датчиков

 

Использование: в горной геофизике, а также на подземных предприятиях для контроля диаграммы направленности скважинных датчиков, контролирующих состояние массива горных пород. Сущность изобретения: на однородном участке горного массива дополнительно пробуривают скважину. В последнюю устанавливают контрольный датчик на определенном расстоянии от исследуемого. Излучают упругую волну из различных фиксированных точек наклонной скважины. Прием осуществляют контрольным и исследуемым датчиками. О диаграмме направленности исследуемого датчика судят по разнице амплитуд, определенной контрольным датчиком в заданной точке и исследуемым датчиком в каждом азимутальном направлении. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горной геофизике и может быть использовано на подземных предприятиях для контроля характеристик скважинных датчиков, используемых для контроля состояния горного массива.

Известен способ контроля диаграммы направленности датчиков, заключающийся в использовании сферической поверхности образца, по которой перемещается датчик (1).

Однако к недостаткам следует отнести невозможность создания образца со сферической поверхностью, так как размеры такого образца весьма громоздки (радиус более 10 м).

Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий излучение акустических сигналов из различных точек наклонной скважины излучателем и прием исследуемым датчиком, а диаграмму направленности определяют с помощью математических формул (2).

Низкая достоверность способа заключена в использовании расчетов и допущения, что выбранный участок массива изотропен. Реально каждый участок горного массива имеет свою степень анизотропии и, возможно, общую мелкоструктурную неоднородность либо локальную, которую определить весьма трудно.

Цель изобретения повышение точности определения диаграммы направленности.

Цель достигается тем, что в известном способе, включающем выбор однородного участка горного массива, бурение двух скважин, возбуждение и прием упругой волны, дополнительно пробуривают скважину, помещают в нее контрольный датчик, излучают упругую волну излучателем, принимают ее одновременно контрольным и исследуемым датчиками и по разнице амплитуд на выходе обоих датчиков в каждом азимутальном направлении судят о диаграмме направленности исследуемого датчика, причем расстояние между контрольным и исследуемым датчиками выбирают исходя из заданной точности контроля и предварительно фиксируют взаимную ориентацию контрольного и исследуемого датчиков.

На чертеже дана схема осуществления предлагаемого способа.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

На выбранном участке горного массива пробуривают скважины 1,2,3. Скважину 1 пробуривают перпендикулярно обнажению, скважину 2 так, чтобы ее образующая пересекала ось скважины 1. Скважину 3 пробуривают таким образом, чтобы контрольный датчик 5, установленный на дне этой скважины, находился на определенном расстоянии от исследуемого, установленного на дне скважины 1. Контрольный датчик 4 представляет собой датчик с известными характеристиками. В скважину 2, фиксируя положение поочередно в различных точках, помещают излучатель 6. Расстояние между датчиками 4 и 5 выбирают из соображений необходимой точности контроля, чем они ближе друг к другу, тем точнее измерение. Проводят излучение упругой волны излучателем 6 из каждой наперед выбранной точки наклонной скважины 2 (например, из точек, соответствующих шагу дискретизации азимутальной сетки). Принимают упругую волну датчиками 4 и 5 и сравнивают значения амплитуд принятого сигнала двумя датчиками между собой, определяя отклонение диаграммы направленности исследуемого датчика 4 от диаграммы направленности контрольного датчика 5 в заданном азимутальном направлении.

Ввиду того, что скважинные датчики осесимметричны, достаточно измерить диаграмму направленности в одной плоскости, а вторая часть является зеркальным отображением относительно оси симметрии. В данном случае можно определить диаграмму направленности в диапазоне примерно 320^о.

Предложенный способ более метрологичен, так как не использует расчеты для трассы излучатель исследуемый датчик. Вдоль каждой трассы свои особенности распространения упругой волны, которые не учитывает расчетная формула прототипа, тем более, что эти особенности носят случайный характер.

Измеренная таким образом диаграмма направленности скважинного датчика позволяет характеризовать этот датчик и, следовательно, рекомендовать его для конкретных видов измерений и контроля, проводимых в горном массиве.

На участке горного массива Хинганского рудника был выбран участок, удовлетворяющий вышеприведенным условиям. В пробуренных трехметровых скважинах были установлены исследуемый и контрольный датчики, причем в качестве последнего был выбран датчик со сферической диаграммой направленности. Излучатель устанавливался в наклонную скважину длиной 7 м. Измеренная таким способом диаграмма направленности исследуемого датчика значительно отличалась от диаграммы направленности этого же датчика, определенного по способу-прототипу (в некоторых случаях до 63%).

Формула изобретения

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ СКВАЖИННЫХ ДАТЧИКОВ, включающий выбор однородного участка горного массива, бурение одной скважины, перпендикулярной обнажению, а также другой, наклонной к обнажению, излучение из различных точек наклонной скважины упругой волны и ее прием исследуемым датчиком, размещенным в перпендикулярной обнажению скважине, определение диаграммы направленности исследуемого датчика, отличающийся тем, что пробуривают дополнительную скважину, в последней вблизи от исследуемого датчика размещают контрольный датчик, излученную упругую волну принимают одновременно контрольным и исследуемым датчиками, и по разнице амплитуд, определенной в этой точке контрольным датчиком и исследуемым датчиком в каждом азимутальном направлении, судят о диаграмме направленности исследуемого датчика.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расстояние между контрольным и исследуемым датчиками выбирают исходя из заданной точности контроля.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно фиксируют взаимную ориентацию контрольного и исследуемого датчиков.

РИСУНКИ

Рисунок 1