Способ геоакустического просвечивания

Способ геоакустического просвечивания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к геофизическим методам поисков и разведки месторождений полезных ископаемых и может быть использовано при межскважинном просвечивании массивов горных пород. Целью изобретения является повьшение достоверности получаемых результатов и упрощение обработки измеряемых величин. Способ геоакустического просвечивания основан на возбуждении упругих колебаний в одной скважине и их приеме в другой скважине при синхронном сканировании излучаю- .щим и приемным скважинными снарядами. Сканирование скважинными снарядами осуществляется три раза. Перед первым сканированием один из скважинных снарядов устанавливают выше или ниже на один или более шаг перемещения плоскости , перпендикулярной осям обеих скважин. Второй скважинный снаряд при этом устанавливают в точке пересечения указанной плоскостью оси соответствующей скважины , Перед вторым сканированием второй скважинный снаряд устанавливают вьше или ниже на один или более шаг перемещения той же плоскости с той ле ее стороны. Первьй скважинньш снаряд при этом устанавливают в точке пересечения указанной плоскостью оси соответствующей скважины. Перед третьим сканированием скважинные снаряды устанавливают в точках пересечения осей скважин с плоскостью, перпендикулярной осям обеих скважин. Цель достигается за счет использования пересечений трех лучей просвечивания вместо двух, .что позволяет избавиться от сложной обработки данных путем исключения необходимости преобразования неравномерной сети точек в межскважинном пространстве в равномерную сеть точек. 9 ил. (Л 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (50 4 G 01 V 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3960481/31-25 (22) 04,10.85 (46) 23,10.87. Бюл. Р 39 (71) Казахский государственный университет им. С.M. Кирова (72) В.И.Кантемиров, П,И.Коваленко и В.И.Шадхин (53) 550. 83 (088. 8) (56) )едынский В.В. Разведочная геофизика. — И,: Недра, 1967, с. 503504.

Прицкер Л.С., Бутузов Ю.А., Надхин B.И. 11ежскважинное-прозвучивание на тональном сигнале. Методические указания. — Алма-Ата: Изд-во Казфилиала ВИРГ, 1979, с. 8-10.

Авторское свидетельство СССР

N - 714325, кл. G 01 V 1/00, 1977. (54) СПОСОБ ГЕОАКУСТИЧЕСКОГО ПРОСВЕЧИВАНИЯ (57) Изобретение относится к геофизическим методам поисков и разведки месторождений полезных ископаемых и может быть использовано при межскважинном просвечивании массивов горных пород. Целью изобретения является повьппение достоверности получаемых результатов и упрощение обработки измеряемых величин. Способ геоакустического просвечивания основан на возбуждении упругих колебаний в одной скважине и их приеме в другой скважине при синхронном сканировании излучаю.щим и приемным скважинными снарядами.

Сканирование скважинными снарядами осуществляется три раза. Перед первым сканированием один из скважинных снарядов устанавливают выше или ниже на один или более шаг перемещения плоскости, перпендикулярной осям обеих скважин. Второй скважинный снаряд при этом устанавливают в точке пересечения указанной плоскостью оси соответствующей скважины . Перед вторым сканированием второй скважинный снаряд устанавливают вьппе или ниже на один или более шаг перемещения той же плоскости с той же ее стороны.

Первый скважинный снаряд при этом устанавливают в точке пересечения указанной плоскостью оси соответствующей скважины, Перед третьим сканированием скважинные снаряды устанавливают в точках пересечения осей скважин с плоскостью, перпендикулярной осям обеих скважин. Цель достигается за счет использования пересечений трех лучей просвечивания вместо двух, .что позволяет избавиться от сложной обработки данных путем исключения необходимости преобразования неравномерной сети точек в межскважинном пространстве в равномерную сеть точек.

9 ил.

1347061

Изобретение относится к геофизическим методам поисков и разведки месторождений полезных ископаемых и может. быть использовано при межскважин5 ном просвечивании массивов горных пород для обнаружения и оконтуривания звукопоглощающих объектов (рудных тел, пустот, зон трещиноватости и др.) из вертикальных скважин.

Цель изобретения — повышение достоверности получаемых результатов и упрощение обработки измеряемых величин..

На фиг. 1 приведен пример расположения лучей просвечивания в межскважинном пространстве после первого сканирования скважинными снарядами; на фиг. 2 — то же, после второго сканирования скважинными снарядами; на фиг. 3 — то же, после третьего скани— рования межскважинного пространства скважинными снарядами; на фиг. 4— пример расположения точек пересечений лучей просвечивания после проведения трех сканировании межскважинного пространства скважинными снарядами; на фиг. 5 — функциональная схема лабораторной установки для сейсмоакустического моделирова- 30 ния; на фиг. 6 — схема прозвучивания дюралюминиевого листа по известному способу; на фиг. 7 — то же, по предлагаемому способу; на фиг ° 8 — часть карты изолиний равных коэффициентов

35 поглощения звука к,, полученных по из— вестной схеме прозвучивания; на фиг. 9 — то же, по предлагаемой схеме прозвучивания.

На чертежах обозначены лучи 1 про- 4о свечивания, точки 2 установки скважинного снаряда, плоскость 3, перпендикулярная осям обеих скважин точки 4 . пересечения трех лучей просвечивания.

На схеме лабораторной установки пока- 45 заны дюралюминиевый лист 5, генератор 6 ультразвуковых колебаний с частотой 465 кГц, усилитель 7 с фильтром на частоту 465 кГц + 75 Гц, осциллограф 8, пьезоэлектрический приемник 9 ультразвуковых колебаний, пьезокерамический источник 10 ультразвуковых колебаний, неоднородность 11. На карте изолиний (фиг. 8 и 9) обозначены изолинии 12 равных коэффициентов по55 глощения звука (в условных единицах). !

Способ может быть реализован с помощью серийно r аппаратуры, которая содержит два излучателя упругих колебаний 1, 7 и 3, 3 к Гц, приемник упругих колебаний, блок питания излучателей упругих колебаний, анализатор спектра звуковых частот и переговор- ное устройство.

Способ осуществляют следующим образом.

Аппаратуру устанавливают на два каротажных подъемника. Выбирают шаг перемещения )1 скважинных снарядов, исходя из общепринятого положения о необходимости пересечения объекта поиска или разведки по крайней мере тремя лучами просвечивания и из геологических предпосылок о величине объекта поиска или разведки.

Для расчета величины параметра среды, например коэффициента поглощения звука о, необходимо иметь в соответствующей точке межскважинного пространства пересечение как минимум двух лучей просвечивания. Это позволяет вычислить величину Ы по его значениям по лучам просвечивания. Однако в этом случае велико влияние погрешности измерения величин параметров упругих колебаний по лучам просвечивания. Поэтому для уменьшения погрешности определение параметра среды в точках межскважинного про.странства следует выполнять по трем лучам просвечивания, пересекающимся в одной точке среды. Поэтому лучи просвечивания должны быть наклонены друг относительно друга. Минимальная величина смещения одного скважинного снаряда относительно другого принята равной одному шагу перемещения 6 h скважинных снарядов при сканировании для образования равномерной сети точек пересечений лучей просвечивания.

Максимальную величину смещения скважинных снарядов друг относительно друга выбирают кратной шагу перемещения скважинных снарядов при сканировании, исходя из максимальной дальности просвечивания по лучу в кон-. кретных геологических условиях. Эта величина может быть оценена экспериментально. Промежуточные величины смещений скважинных снарядов друг относительно друга выбирают для более точного оконтуривания локальных неоднородностей.

В одну скважину опускают излучатель упругих колебаний, а в другую— приемник упругих колебаний. Излучатель упругих колебаний устанавливают

1347061 в точках 2 пересечения оси скважины плоскостью 3 (фиг,1), перпендикулярной осям обеих скважин, которую выбирают по возможности выше верхней гра- .

5 ницы просвечиваемого массива горных пород. Приемник упругих колебаний устанавливают ниже указанной плоскости (фиг.1) на ь h, т.е. на один шаг перемещения скважинных снарядов при ска- 10 нировании. Приемник упругих колебаний мог быть установлен и выше указанной плоскости. Ероме. того, скважинные снаряды можно поменять местами. Включают блок питания и анализатор спектра, и излучатель генерирует упругие колебания в горные породы.

Упругие колебания проходят массив горных пород по лучу 1 просвечивания, поступают на вход приемника упругих 2р колебаний, преобразуются им в электрические колебания, которые регистрируются на выходе анализатора спектра.

После этого смещают оба скважинных снаряда на один шаг hh, измерение па- 25 раметров упругих колебаний повторяют по второму лучу 1 просвечивания и так до тех пор, пока приемник упругих колебаний не достигнет крайней нижней точки, соответствующей точке ниже нижней границы просвечиваемого массива горных пород (фиг. 1) ..После этого блок питания и анализатор спектра выключают.

Приемник упругих колебаний устанавливают в соответствующей скважине в точке пересечения ее оси плоскостью 3, перпендикулярной осям обеих скважин, а излучатель упругих колебаний устанавливают ниже указанной плос- 4О кости 3 на такую же величину, на которую при первом сканировании был установлен ниже плоскости 3 приемник упругих колебаний, т.е. ниже плоскости 3 íà h.h (фиг. 2). Включают блок 45 питания и анализатор спектра и выполняют второе сканирование скважинными снарядами межскважинного пространства (фиг. 2), после чего блок питания и анализатор спектра выключают. При этом шаг перемещения скважинных снарядов выбирают равным ь Й, как и при первом сканировании.

Затем излучатель и приемник упругих колебаний устанавливают в точках пересечения осей обеих скважин плоскостью, перпендикулярной осям обеих скважин (фиг. 3) по лучу, который проходит через верхнюю точку пересечения лучей просвечивания, полученных при первых двух .сканированиях межскважинного пространства. В примере оба скважинных снаряда устанавливают в скважинах ниже плоскости 3 на один шаг.

В этом случае верхний луч просвечивания при третьем сканировании проходит через верхнюю точку 4 (фиг. 4) межскважинного пространства, в которой пересекаются лучи просвечивания при первых двух сканированиях скважинными снарядами. Включают блок питания и анализатор спектра и выполняют третье сканирование скважинными снарядами.

Шаг перемещения скважинных снарядов выбирают равным половине 11 для того, чтобы лучи просвечивания при третьем сканировании прошли через все точки межскважинного пространства, в которых пересекаются лучи просвечивания, полученные при первых двух сканированиях скважинными снарядами. Последний луч просвечивания при третьем сканировании скважинными снарядами проходит через нижнюю точку пересечения двух лучей, полученных при первых двух сканированиях скважинными снарядами. Блок питания и анализатор спектра выключают.

В результате в межскважинном про странстве образуется равномерная сеть точек пересечений лучей, полученных при трех сканированиях скважинными снарядами.

После завершения просвечивания вычисляют параметры среды, например с, по лучам просвечивания, а затем в точках пересечения лучей просвечивания. Полученные величины Ы легко визуализировать, например, изолиниями в полевых условиях.

Способ опробован в лабораторных условиях на установке для моделирования (фиг. 5).

Пьезокерамические источник и приемник ультразвуковых колебаний устанавливают по обеим длинным сторонам листа 5, а сканирование их производят по известному (фиг. 6) и предлагаемому (фиг. 7) способам. С выхода генератора 6 ультразвуковых колебаний электрические колебания поступают на пьезокерамический источник 10, который преобразует их в упругие колебания и возбуждает ими лист 1. Упругие колебания распространяются в листе 1, поглощаются неоднородностью 11, если она встречается на их

1347061 пути, и достигают пьезокерамического приемника 9, который преобразует упругие колебания в электрические сигналы. Последние усиливаются и фильтруются усилителем 7 с фильтром и регистрируются с помощью осциллографа 8.

По лучам просвечивания рассчитаны коэффициенты поглощения звука М (в 10 условных единицах). Вычисленные данные о параметре среды с помощью обобщенной плоскости преобразуются для получения величин коэффициентов поглощения звука сС в точках просвечен- 15 ного пространства между пьезокерамическими излучателем 10 и приемником 9 в случае, если обрабатываются данные, полученные при просвечивании по известному способу. В качестве 20 примера при определении величины коэффициента поглощения звука Ы и точках среды используется принцип максимального сигнала, т.е. точке среды приписывается максимальный сигнал, 25 полученный по одному из лучей просвечивания, прошедших через соответствующую точку среды.

Сравнение карт изолиний равных поглощений звука са, приведенных на 1о фиг. 8 и ." (приведены лишь части карт, так как на других частях просвеченного пространства аномалиИ нет) позволяет сделать следующие выводы.

Предлагаемый способ позволяет получить более достоверные результаты о местонахождении искомого объекта 11, неоднородности, так как изолинии 12 значительно менее искажепы (Лиг. 9), 4р чем иэолинии 12 (фиг. 8), полученные при обработке параметров упругих колебаний, измеренных по известному способу. С помощью дополнительных исследований можно приблизить олучае- 45 мую при этом карту изолинии на фиг. 8 к карте изолиний и ца фиг. 9.

Однако невозможно полностью избавиться от искажений, получаемых при преобразовании данных неравномерной сети точек в данные равномерной сети точек. Кроме того, вычисление коэффициента поглощения звука М по двум точкам пересечения лучей просвечивания может пРивести к значительным искажениям карты изолиний Ы при наличии ошибки измерения параметра упругой волны, хотя бы по одному лучу просвечивания из двух анализируемых.

Способ позволяет избавиться от сложной обработки данных, за счет исключения необходимости использования преобразования неравномерной сети точек в межскважинном пространстве в равномерную сеть точек. При этом не требуется проводить интерполяцию данных для получения значений визуализируемого параметра среды. Способ позволяет повысить достоверность результатов за счет использования пересечений трех лучей просвечивания вместо двух.При этом сохраняется или увеличивается лишь на несколько процентов количество лучей просвечивания. Этого позволяет достичь разный шаг сканирования скважинными снарядами при просвечивании межскважинного пространства. Способ существенно облегчает выполнение визуализации параметров среды в полевых условиях. формула изобретения

Способ геоакустического просвечивания, основанный на возбуждении упругих колебаний в одной скважине и их приеме в другой скважине при синхронном сканировании излучающим и приемным скважинными снарядами, и выявлении геоакустических неоднородностей в просвечиваемом массиве горных пород по вычисленным параметрам среды в точках пересечения лучей просвечивания, полученных при сканировании скважинными снарядами, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности получаемых результатов и упрощения обработки измеряемых величин, сканирование скважинными снарядами осуществляют три раза, при этом перед первым сканированием один из скважинных снарядов устанавливают выше или ниже по крайней мере на один шаг перемещения плоскости, перпендикулярной осям обеих скважин, а второй скважинный снаряд — в точке пересечения указанной плоскостью оси соответствующей скважины, перед вторым сканированием второй скважинный снаряд устанавливают выше или ниже по крайней мере на один шаг перемещения той же плоскости с той же ее стороны, а первый скважинный снаряд — в точке пересечения указанной плоскостью оси соответствующей скважины, перед третьим сканированием скважинные снаряды устанавли1347061

Фиг. 3 вают в точках пересечения осей скважин с плоскостью, перпендикулярной осям обеих скважин, шаг перемещения обоих скважинных снарядов от точки к точке установки при их первых двух 5 сканированиях выбирают одинаковым, при третьем сканировании шаг перемещения скважинных снарядов выбирают равным половине шага их перемещения 1О при первых двух сканированиях, точки установки скважинных снарядов при третьем сканировании выбирают вдоль лучей просвечивания, включающих точки пересечения лучей просвечивания при первых двух сканированиях, а выявление геоакустических неоднородностей в просвечиваемом массиве горных пород осуществляют только по вычисленным параметрам среды в точках пересечения трех лучей просвечивания, полученных при трех сканированиях скважинными снарядами.!

347061

1347061

Фиг.8

Фиа9

Составитель Н.Журавлева

Редактор Н.Лазаренко Техред,А.Кравчук Корректор А. Тяско

Заказ 5118/45 Тираж 729 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород,ул. Проектная, 4