Способ изучения геологического разреза

 

Изобретение относится к геофизическим методам поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, а именно к способам изучения геологического разреза. Данный способ может быть использован как в наземной сейсморазведке, так и при акустическом каротаже. Способ изучения геологического разреза заключается в возбуждении и регистрации сейсмических колебаний с последующим сравнением кинематических и динамических характеристик. Возбуждение сейсмических колебаний производят, изменяя амплитуду возбуждения от минимального уровня до максимального и в обратном направлении до исходного уровня, а затем проводят сравнение кинематических и динамических параметров волн для прямого и обратного направления и судят о различиях в физико-механических свойствах горных пород. О физико-механических свойствах пород можно судить по петлям гистерезиса кинематических и динамических параметров. Способ позволяет повысить эффективность дифференциации пород по их физико-механическим свойствам. 1 з.п.ф-лы,1 ил.

Изобретение относится к геофизическим методам поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, а именно к способам изучения геологического разреза. Данный способ может быть использован как в наземной сейсморазведке, так и при акустическом каротаже.

Известен способ изучения геологического разреза с целью определения контуров нефтегазовой залежи. Способ заключается в возбуждении упругих колебаний в скважине ниже продуктивной залежи, регистрации на поверхности прямой волны и анализе ее характеристик. Согласно способу, регистрируют волны, отраженные от границ, расположенных ниже источника возбуждения, и по изменениям отношения интенсивностей отраженных и прямой волны судят о положении контуров нефтегазовой залежи [1].

Недостатком данного способа является то, что он не позволяет достоверно определять физико-механические свойства пород, которые меняются при изменении амплитуды зондирующего импульса.

Известен способ изучения геологического разреза, заключающийся в возбуждении и регистрации сейсмических колебаний с последующим сравнением их кинематических и динамических характеристик. Согласно способу, при прогнозе литологического состава и нефтенасыщенности используют не отдельные детали сейсмической записи /амплитуду, период и т.д./, а волновой пакет. Причем регистрируют как кинематические, так и динамические параметры волн при неизменной амплитуде сигнала в источнике возбуждения, что существенно уменьшает возможности определения геологических свойств объекта [2].

Недостатком данного способа является низкая эффективность дифференциации пород по физико-механическим свойствам.

Задачей изобретения является повышение эффективности дифференциации пород по их физико-механическим свойствам.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе изучения геологического разреза, заключающемся в возбуждении и регистрации сейсмических колебаний с последующим сравнением их кинематических и динамических характеристик, возбуждение сейсмических колебаний производят, изменяя амплитуду возбуждения от минимального уровня до максимального и в обратном направлении до исходного уровня, а затем проводят сравнение кинематических и динамических параметров волн для прямого и обратного направлений и судят о различиях в физико-механических свойствах горных пород. О физико-механических свойствах горных пород можно также судить по петлям гистерезиса кинематических и динамических параметров волн.

Использование при возбуждении широкого амплитудного диапазона при варьировании амплитудой возбуждения от минимальной до максимальной и наоборот, а также сравнение кинематических и динамических параметров колебаний, зарегистрированных в прямом и обратном направлениях, позволяет получить дополнительную информацию, благодаря которой можно с большей достоверностью судить о различиях в физико-механических свойствах изучаемых пород. Построение кривых в виде петель гистерезиса и их исследование позволяют еще точнее дифференцировать породы по их физико-механическим свойствам.

Предлагаемый авторами способ основан на обнаруженном экспериментально нелинейном эффекте как на образцах горных пород, так и при полевых экспериментах. Эффект состоит в том, что при увеличении амплитуды возбуждения в источнике от минимальной до максимальной амплитуда прошедшего через породу сейсмического сигнала в приемнике, во-первых, возрастает не пропорционально амплитуде в источнике, а во-вторых, при уменьшении сигнала в источнике сигнал в приемнике тоже спадает по нелинейному закону, при этом прямая и обратная ветви графика образуют петлю гистерезиса.

Изменение амплитуды сигнала в источнике также приводит к изменению скорости сейсмических волн, распространяющихся между источником и сейсмоприемником. Чем выше амплитуда сигнала в источнике, тем больше скорость Up. Это подтверждено полевыми экспериментами. Скорость Up также зависит от типа породы. Хотя петли гистерезиса для скоростей Up выражены менее характерно, но тем не менее тоже являются дополнительным признаком для дифференциации геологического разреза.

Таким образом, обнаруженный эффект может быть использован для дифференциации пород по вещественному составу и его коллекторским свойствам.

Способ осуществляют следующим образом.

При непрерывном возбуждении (например, с вибрационным источником/ увеличивают постепенно амплитуду сигнала в источнике от Amin до Amax и уменьшают опять до Amin, одновременно с этим измеряют амплитуду сигнала в сейсмоприемнике /сейсмоприемниках/, строят зависимости Ai(Ui) для каждого пласта геологического разреза на профиле /или соответствующего пласта в акустическом каротаже/ и по различию этих кривых судят о строении и составе исследуемой среды.

При работе с импульсным источником начинают возбуждение с минимальной амплитуды A1(min), регистрируя при этом сигналы в сейсмоприемниках U1, соответствующие первой /по интенсивности/ амплитуде источника. Затем возбуждают амплитуду A2 > A1 и регистрируют амплитуды в сейсмоприемниках U2, соответствующие U2, и т.д. до An(max) - Un(max). Потом производят снижение амплитуды в источнике до An-1 < An(max) и т.д. до A1(min) с соответствующей регистрацией всех амплитуд Ui. Строят графики или сопоставляют различные значения Ui(Ai) для каждого интересующего пласта или участка разреза и по этим данным можно судить, например, о вещественном составе геологических границ. В общем случае используют не только амплитудные характеристики, но и полные динамические /форма волны, спектр и т.п./ и кинематические параметры волн.

В экспериментах минимальная амплитуда составляла величину 210-7 /в относительных деформациях/, а максимальная 410-4. В сейсморазведке минимальные величины сигналов составляют такой же порядок, максимальные 103. В акустическом каротаже величины деформаций меньше /Amin 10-9 - 10-8, Amax 10-5 - 10-4/. Различия значений в кинематических и динамических параметрах /по скорости Up, амплитуде, частоте и т.д./ на разных амплитудах возбуждения резче видны в слаболитифицированных и флюидонасыщенных породах и меньше в консолидированных породах. То же самое имеет место и для петель гистеризиса. Они более узкие и не изломанные для высокомодульных консолидированных пород и достаточно широкие и нелинейные для слабых флюидонасыщенных пород. Таким образом, измеряемые в эксперименте параметры являются новым поисковым критерием.

Пример.

В качестве примера можно привести данные полевых экспериментов, выполненные в песчано-глинистых породах. Эксперимент проводился следующим образом. Источник акустических волн /частотой около 500 Гц/ располагали на неизменном расстоянии от сейсмоприемника и регистрировали сейсмический сигнал при разных амплитудах в источнике. Данные измерений приведены на фиг. 1. При возбуждении минимальной амплитуды A1 в сейсмоприемнике зарегистрирована амплитуда U1(min). При амплитуде A2 - U2 и т.д. до A5(max) - U2(max). Это график в прямом направлении. Далее амплитуду в источнике понижали с A5 до A4 и была зарегистрирована амплитуда Un в сейсмоприемнике, которая не соответствует таковой, зарегистрированной в прямом направлении. Затем амплитуда в источнике далее уменьшалась до A1(min) и последовательно регистрировались амплитуды в сейсмоприемнике. Таким образом, при завершении полного цикла возбуждения и регистрации амплитудный график имеет вид петли гистерезиса. Это говорит о том, что данная порода ведет себя нелинейным образом и характеризуется поглощением. Петли гистерезиса для разных пород ведут себя по-разному, что может служить дополнительным поисковым критерием. Петли гистерезиса наблюдаются при регистрации времен пробега волн /т.е. скоростей/. При изменении частоты сигнала в источнике петли изменяют свое положение. Таким образом, породы имеют характерные как кинематические, так и динамические признаки.

Из вышесказанного очевидно, что предлагаемый способ позволяет повысить эффективность дифференциации пород по их физико-механическим свойствам.

Источники информации.

1. Авторское свидетельство СССР N 614401, кл. G 01 V 1/00, 1978.

2. Е. А. Галаган, Епинатьева А.М. Использование формы записи отраженных волн при прогнозе состава и нефтегазоносности осадочных пород. - Советская геология, 1985, N 10, с. 105-109.

Формула изобретения

1. Способ изучения геологического разреза, заключающийся в возбуждении и регистрации сейсмических колебаний с последующим сравнением кинематических и динамических характеристик, отличающийся тем, что возбуждение сейсмических колебаний проводят, изменяя амплитуду возбуждения от минимального уровня до максимального и в обратном направлении до исходного уровня, а затем проводят сравнение кинематических и динамических параметров волн для прямого и обратного направления и судят о различиях в физико-механических свойствах горных пород.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что о физико-механических свойствах пород судят по петлям гистерезиса кинематических и динамических параметров.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сейсмической разведке и может быть использовано для исследования горных пород, бетона и других материалов

Изобретение относится к геофизике

Изобретение относится к промысловой геофизике, а также к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано при определении и уточнении пространственного положения забоя обсаженных и необсаженных скважин

Изобретение относится к скважинным сейсмическим вибраторам, управляемым через каротажный кабель

Изобретение относится к сейсмической разведке и может быть использовано при изучении геологического строения и физических свойств среды околоскважинного пространства в процессе бурения скважины

Изобретение относится к геофизическим приборам, предназначенным для проведения исследования скважин методом акустического каротажа (АК), и может быть использовано в качестве основы для разработки аппаратуры, способной к адаптации под решаемые задачи и конкретные геологические условия

Изобретение относится к области детализационной сейсморазведки и может быть использовано для оптимизации добычи нефти и газа (увеличение дебита) путем оптимального размещения скважин и создания оптимального режима управления и эксплуатации месторождения в условиях суши и мелководного шельфа

Изобретение относится к исследованию физических явлений и найдет широкое применение при прогнозе возможности периодического наступления наиболее опасных неблагоприятных явлений, для обеспечения потребителей энергетическими и водными ресурсами, при поэтапных предварительных прогнозах экстремальных изменений природных и техногенных условий

Изобретение относится к области геофизического приборостроения и может быть использовано в качестве накопителя сейсмических сигналов в сейсмостанциях, предназначенных для работ на площадях с повышенным уровнем сейсмических помех, например, в местах, непосредственно примыкающих к промышленным объектам, при разведочных и инженерных изысканиях

Изобретение относится к сейсмической разведке и может быть использовано для исследования горных пород, бетона и других материалов

Изобретение относится к сейсмической разведке и может быть использовано для исследования горных пород, бетона и других материалов

Изобретение относится к геофизике

Изобретение относится к нефтяной геологии и может быть использовано для получения максимально возможной информации о продуктивности и контурах исследуемого объекта бурением одной-двух скважин с применением геофизических методов, в частности поверхностных сейсморазведочных работ, электрокаротажа и скважинных методов сейсморазведки

Изобретение относится к нефтяной геологии и может быть использовано для получения максимально возможной информации о продуктивности и контурах исследуемого объекта бурением одной-двух скважин с применением геофизических методов, в частности поверхностных сейсморазведочных работ, электрокаротажа и скважинных методов сейсморазведки

Изобретение относится к области геофизических методов исследования скважин и может быть использовано для градуировки аппаратуры индукционного каротажа

Изобретение относится к области геологоразведки, а именно к нетрадиционным способам поиска залежей полезных ископаемых, и может быть использовано при поиске нефтегазоносных месторождений

Изобретение относится к сейсмической разведке и может быть использовано при поиске полезных ископаемых

Изобретение относится к устройствам для возбуждения сейсмических колебаний при сейсморазведке на нефть и газ, использующим энергию заряда метательного вещества

Изобретение относится к геофизическим методам поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, а именно к способам изучения геологического разреза

Наверх