Способ изучения геологического разреза

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается изучения геологического разреза. Повьпиение точности измерений и информативности достигается тем, что во внутренних точках среды регистрируют напряжения и деформации, возникающие при распространении сейсмических волн, и по диаграммам напряжение-деформация определяют потери сейсмической энергии и судят о физико-геологических свойствах среды. Измерение деформаций осуществляют с помощью генераторного - и приемного датчиков электромагнитного поля,. а напряжений - приемным механическим датчиком - мембраной. 1 з.п. ф-лы. 3 ил. (Л ю 00

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 01 V 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СИИДЕТЕЛЬСТВУ

Исав()1 Ел А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3838658/24-25 (22) 07.01.85 (46) .07.07.86. Бюл. У 25 (72) 3..И. Машинский (53) 550.83(088.8) (56) Кац А.З. Инструментальное изучение динамических деформаций грунтов. - Труды ИФЗ АН СССР, 9 17 (184), . 1961.

Васильев Ю.И. и др. Измерение напряжений и деформаций в грунте при распространении взрывных волн.

Известия АН СССР. "Физика Земли", 1969, N 1, с. 21-37.

Авторское свидетельство СССР

92 1057914, кл. G 01 V 3/10, 1983. (54) СПОСОБ ИЗУЧЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО

РАЗРЕЗА (57) Изобретение касается изучения геологического разреза. Повышение точности измерений и информативности достигается тем, что во внутренних точках среды регистрируют напряжения и деформации, возникающие при распространении сейсмических волн, и по диаграммам "напряжение-деформация" определяют потери сейсмической энергии и судят о физико-геологических свойствах среды. Измерение деформаций осуществляют с помощью генераторногои приемного датчиков электромагнитного поля,.а напряжений — приемным ме- 3 ханическим датчиком — мембраной.

1 з.п. ф-лы. 3 ил.

1242870

Изобретение относится к области геофизической и, в частности, сейсмической, разведки и может быть использовано для изучения геологического строения земных пород. 5

Целью изобретения является повышение информативности и точности измерений.

На фиг. 1 -3 даны схемы размещения датчиков. ll6

Установка датчиков относительно поверхности земли 1, т.е. генераторного датчика 2 и приемного датчика 3 может быть осуществлена на базе изме,рения ф Х по оси Х или Y. Второй при- 15 емный датчик 4 установлен соосно с датчиком 2 на базе ф Х" от него и закреплен на мембране 5. В скважину

6 закладывается заряд взрывчатого вещества (фиг. 1) ° 20

На фиг. 2 дано расположение пар, датчиков 2-и 3 для измерения деформаций пар датчиков 4 и 7 для измерения напряжений. Оси пар ориентированы по осям Х, Y, Z. каждой паре 2 25 и 7 - генераторные датчики, а 3 и 4 —, приемные. Индексы цифр означают ориентацию по соответствующей оси, а степени — измеряемый параметр — напряжение,(Н) или деформацию (Д).

30 . Многоканальная установка многокомпонентных измерителей (2-5) Z напряжения и деформации может быть размещена по профилю Х, где расстояние между каналами 1,2,3,...,n равно

Х ЯФ ° 4 и тФдю (фигФ 3)Ф

База измерения ф Х (д Y gh Z) для измерения относительных деформаций выбирается в зависимости от частотного диапазона сейсмических волн, кото- 4О рый необходимо зарегистрировать. Так, например, при скорости распространения сейсмических волн в месте установки 500 м/с и верхней граничной высоте fg = 500 Гц база у, Х = 0,1-0,2 м.

База я Х может быть намного меньше базы д Х, так как при измерении напряжений величина базы (расстояние от генераторной до приемной рамки) не игра" ет существенной Роли в самом принципе измерения. Более того, уменьшение базы (сближение излучающей и приемной рамок) желательно,,так как при этом в. приемной рамке увеличивается амплитуда сигнала электромагнитной

55 волны, или можно уменьшйть мощность генераторного датчика. Для измерения механических напряжений приемная

I рамка (гораздо меньших размеров) закрепляется на элементе, воспринима ющем напряжение (давление}, например на мембране, которая, в свою очередь, прикрепляется к корпусу генераторного датчика на расстоянии g, Х, равном

1-10 мм. Это расстояние выбрано с .учетом возможного максимального прогиба мембраны при действующих в среде давлениях от распространяющихся сейсмических волн. В принципе приемная мембрана 5 вместе с рамкой 4 могут быть установлены непосредственно на корпусе излучающей рамки генераторного датчика 2.

Для круглой стальной мембраны можно привести следующие технические характеристики. При диаметре мембраны 30 мм и толщине 0,5 мм полоса регистрируемых частот при погружении ее в породу будет 0-5500 Гп. Коэффициент преобразования величины электромагнитного поля в приемном датчике равен 10 В/мм. При минимальном сигнале в приемнике 1 мкВ чувствительность измерения давлений составит 10 Па. Это позволит регистрировать отраженные волны с глубин не менее, чем 5 км. Относительные деформации, которые могут быть зарегистрированы, составляют величину 1 0 — 10

Способ осуществляют следующим образом.

Выбирают базу измерения 4 Х из величины соответствующего частотного диапазона сейсмических волн (фиг,1).

УстанавлИвают под поверхностью земли 1 генераторный датчик 2 в одной точке базы аХ и в другой точке базы — приемный датчик 3. К генераторному датчику 2 прикрепляется мембрана

5, на которой закреплен приемный датчик 4. Последний располагают на расстоянии 4, Х от генераторного датчика 2. Оси базы и датчиков ориентируют по осям Х, Y или Z. Таким образом, соосная пара датчиков 2 и 3 служит для измерения относительных деформаций, а соосная пара 2 и 4 слу.жит для.измерения механических напряжений (давленнй). Элемент, воспринимающий давление (в данном случае мембрана, которая преобразует давление в смещение центра мембраны), может прикрепляться к корпусу генераторного датчика 2 или

1242870

При осуществлении способа достигается высокая точность расчленения разреза, благодаря имеющейся возможности регистрировать как статические, так и динамические напряжения и деформации. Высокая чувствительность и широта частотного диапазона измерений. дают возможность не только повысить глубинность исследований и вы45 явить малОмОщные гОризОнты нО и Вы делять тонкости в литологическом строении, в насыщенности пород нефтью, водой и газом. непосредственно к его излучающей рамке на базе А Х . В передающую рамИ ку генераторного датчика 2 подают высокочастотное электромагнитное поле (десятки или сотни кГц). Далее взрывом заряда ВВ в скважине 6 возбуждают сейсмические волны в среде и по изменениям электромагнитного поля в приемных датчиках 3 и 4 регистрируют напряжения и деформации в прямой и отраженных волнах на всем интервале времен. Затем по записям импульсов напряжений и деформаций (используя их амплитуды и исключая время) для каждого горизонта в разрезе, т.е. для 15 соответствующего временного интервала, строят диаграммы напряжение-деформа ция, по которым определяют потери с ,сейсмической энергии и судят о физиколитологических свойствах среды, т.е. 20 определяют вещественный состав исследуемых слоев.

При одновременном измерении напряжений и деформаций по всем осям координат устанавливают соответствующее 25 число пар датчиков 2-3-4 или развязанные.пары датчиков 2, Зи 4, 7 (фиг. 2). Эти пары датчиков являются

I независимыми измерителями напряжений и деформаций. В этом. случае одновременно работают несколько генераторных датчиков, сосредоточенных в одном пункте наблюдения. Во избежание взаимного влияния поля одного датчика на приемные датчики других пар частоты генераторных датчиков разносят на величину, не меньшую, чем полный частотный диапазон регистрируемых сейс мических волн (соответственно каждый приемный датчик настроен на несущую частоту только своего генераторного датчика, остальные несущие — фильтруются). При многоканальной установке пар датчиков по профилю (фиг. 3) регистрируют совместные компоненты напряжений и деформаций каждым каналом 1,2,,З,...,п (расстояние между каналами

5-50 м), в результате чего получают множество сейсмических трасс — сейс50 мограмму. По набору сейсмограмм (при последовательном перемещении расстановки по профилю Х) получают сейсмические разряды, как в обычных работах по методу отРаженных волн (МОВ),только не с записью импульсов скоростей частиц, а по записям импульсов напряжений и деформации.

Таким образом, можно построить обычный сейсмический разрез, но дополнить его данными о составе слагающих пород, которые определяются из анализа имеющихся диаграмм напряже— ние-деформация для каждого слоя.

Необходимо также учесть и то, 1то сама форма импульсов напряжения и деформации при наличии в среде неидеальной упругости более информативна по сравнению с формой импульсов скоростей частиц с точки зрения дифференциации пород по вещественному составу. -

Применение предлагаемого способа дает повышение информативности данньгх о строении геологического разре- за. Это достигается тем, что для построения разрезов и определения их вещественного состава и физических свойств используется совместное измерение статических и динамических напряжений и деформаций. Прямые методы измерения этих величин дают полную картину О поведении материала под динамической нагрузкой. Иэ диаграмм напряжение-деформация можно определить абсолютные потери сейсмической энергии, которые свободны от влияния неоднородностей строения геологического разреза, но служат мерой поглощения сейсмической энергии,прямым образом связанной с литологичес,ким составом слагающих пород, Простота применяемых технических средств позволяет проводить многокомпонентные и многоканальные исследования. Сейсмические разрезы, построен-. ные с помощью сейсмоприемников давления и деформации, должны быть информативней по сравнению с такими же разрезами, построенными по записям скоростей частиц.

1242870

Х ю/или У и

4 r

gl л

Хе/фиг У фи2. 2

4 Х...n гт тт

/г-s),, 1

Фиг.Я

Составитель Л. Воскобойников

Техред М.Ходанич, Корректор И. Шароши

Редактор Н. Егорова

Заказ

3700/44 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР го делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие У г. жгород, ул, Проектная, 4

Формула и з обретения

Способ изучения геологического разреза, в котором генераторный и приемный датчики электромагнитного . поля устанавливают на заданной базе внутри среды, возбуждают в породах сейсмические волны и по изменениям измеряемых параметров электромагнитного поля в приемном датчике опреде- 10 ляют деформационные характеристики пород, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности и точности измерений, в среду вводят дополнительный приемный дат- 15 чик, образующий с генераторным датчиком соосную пару, с помощью которой

1 измеряют механические напряжения и

IIo результатам измерений строят дна граммы "напряжение-деформация, по которым определяют потери сейсмической энергии и судят о физико-литологических свойствах среды.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что напряжения и деформации измеряют по трем направлениям, причем оси пар датчиков ориентируют по главным осям координат,а частоты электромагнитного излучения генераторных датчиков разносят на величину не менее чем ширина частотного диапазона регистрируемых сейсмических волн.