Способ скважинной геофизической разведки

Способ скважинной геофизической разведки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобре гение относится к сейсмоакустическим 1-,сследованиям, в частности к определению трещиноватости пород вдоль скважин Целью изобретения является повышение достоверности способа, а также расширение его функциональных возможностей Для этого упругие колебания возбужда: «т на одной или нескольких частотах инфрас яукового или звукового диапазона. При зтг м измеряют интенсивность потока упругих импульсов и суммарное число импульсов focie включения илитюсле определенного интервала, следующего за включением источника, по полученным данным выделяют трещиноватые зоны, оценивают степень их трещиноватое™, определяют показатели прочности пород. 1 з.п,ф-лы. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 V 1/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИ "АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4620572/25 (22) 19.12.88 (46) 23.12.91. Бюл, М 47 (71) Всесоюзный научно-исследовательский„проектно-конструкторский и технологический институт геологических, геофизических и геохимических информационных систем (72) Б.П,Дьяконов, А,А. Калмыков, О.Л. Кузнецов, А,К.Троянов, И.С.Файзуллин и И.А.Чиркин (53) 550,83(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1236394, кл. G 01 V 1/00, 1984.

Методические рекомендации по выделению в разрезах скважин зон трещиноватости и кавернозности методом акустического каротажа и оценке их параметров.

М„ВНИИЯГГ, 1981, с,41.

Изобретение относится к сейсмоакустическим исследованиям, в частности к апределению трещиноватости пород вдоль скважин.

Целью способа является повышение достоверности способа, а также расширение

его функциональных возможностей.

Зависимость между приложенными напряжениями и характеристиками среды рассмотрена на модели, отражающей реальную. ситуацию для пород. пока они не перешли в пластичное состояние. Для указанной модели среды различные по форме и размерам блоки горного массива на контактных поверхностях скреплены связями, которые находятся под действием постоянной оо и переменной ст1 нагрузок. Прочность Ы,, 1700508 А1 (54) СПОСОБ СКВАЖИННОЙ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ РАЗВЕ,п,КИ (57) Изобре гение относится к сейсмоакустическим исследованиям, в частности к определени -: трещиноватости пород вдоль скважин. Целью изобретения является повышение достоверности способа, а также расширение его функциональных возможностей. Для этого упругие колебания возбуждаг т на одной или нескольких частотах инфраэвукового или звукового диапазона.

При этг. м измеряют интенсивность потока упругих импульсов и суммарное число импульсов nocле включения или после определенного интервала, следующего за включением источника, по полученным данным выделяют трещиноватые зоны, оценивают степень их трещиноватости, определяют показатели прочности пород, 1 з.п,ф-лы. каждой связи ослаблена дефектами-трещинами и определяется сдвиговым напряжением H":раз,рыв оР, Кроме сдвиговых могут также действовать сжимающие и растягивающие напряжения, которые влияют на прочность связей. но основным фактором прочности в реальной среде являются сдвиговые напряжения. Каждый хрупкий разрыв связи со роваждается излучением акустическогQ импульса, Тогда интенсивность сей-,3 смоакустической эмиссии (САЗ), т.е, поток акустиче, ких импульсов, отражает число разрушаемых связей в единицу времени.

Положим, что распад и восстановление связей идут независимо. При сравнительно небольшой плотности возникающих разрывов это отражает реальнуо ситуацию, Количество распавшихся связей пр через время t следует из уравнения кинетики распада и определяется формулой с пр- по- noexp(- f V*dt), (1) о где по — общее количество связей;

1 * — частота распада связей при некотором значении орж.

Частоту распада связей v, согласно ки, нетической теории прочности, можно пред, ;ставить формулой С.H,Æópêoва

V=V ехр

= ро ехр — 1 —— где 4 — энергия активации разрывов;

y — структурный параметр, учитывающий концентрацию напряжений на неоднородностях и другие свойства среды;

К вЂ” постоянная Больцмана;

Т вЂ” абсолютная температура, Уо — частота тепловых колебаний атомов, равная примерно 10 1/С.

ПеРехоД в фоРмУле (2) от Оо и )> к 01 и ор обусловлен тем, что коэффициент g, исходя из его смысла, как показателя перенапряжения, можно считать мерой прочности, а U> = Uo — goo учитывает снижение энергии активации за счет постоянных напряжений.

Количество распавшихся связей пр в единицу времени равно

t с

np= nov ехР(- f veldt). (э) о

Значения nJð и пр соответствуют интенсивности и количеству импульсов СА3 после приложения нагрузки, Покажем возможность оценки трещиноватости среды по измеряемым величинам np (t) и np(t). Возьмем их отношение прис>о: с ехр (—,(Р Ф) Р = Vg (4) пр

1 — 6Х Э(— f V» dt) о

Из этого уравнения при известной нагрузке и сохраняющихся постоянными других параметрах можно определить гм, а затем из формулы (3) трещиноватость изучаемого объема

no = пр(1+ — — ).

1 np (Б)

V* np

Если использовать критерий Бейли суммиРованиЯ повРежДений v* dt = 1, гДе «р— о

U„ Мц уа1

КТ Р 2 KT

KT

)J — — Ь

Я1 — аР V (10) Таким образом, при периодической или постояннои нагрузке вызванная акустическая эмиссия дает возможность выявлять зоны повышенной нарушенности, раздробленности массивов пород, оценивать по приведенным соотношениям их трещиновагость, нарушенность и показатели прочности пород.

Способ осуществляется следующим Образом.

В скважине размещают источник периОдических упругих колебаний (источник воздействия) и зонды с тремя сейсмодатчиками и предусилителями, принимающие импульсы упругих колебаний в полосе звуковых частот, не совпадающей с частотами возвремя до разрушения связей, и учесть, что обычно время контролируемого воздействия на среду и время наблюдения заметно меньше tp, то формула (4) упрощается:

5, V? dt

1/ф — — "Е- (6)

Пр

1 —,"юэ dt о

10 Для приложенной в момент t =- 0 постоянной нагрузки oj =- а Р не зависит ат времени.

Подставляя в (б), получают п ) по= пр (7) пр пр

Для периодической синусоидальной нагруза ки @ = -„- (1 + сов JJJ t) выражение для расчета трещиноватости имеет вид

20 1Ь

Пр = По Е V1 t lp (b)

2 (8) (9 где b = — —; V = т о ехр < =); lo(— о)—

КТ ape 5 КТ) 2 функция Бесселя

Для периодической прямоугольной е +1

Ь пр= поИ

? (9)

Если исследуемый объем подвергнуть

<0 воздействию двух нагрузок различного уp08ня Уц и Я, причем первая меньше второй, to по определенным значениям v 1 и v согласно формулы (4) для первой и второй

ДБ нагрузок получаются из формулы (2) оценки энергии активации разрывов U1npv известной температуре Т и структурного параметра

1700508 ленности, повышенной трещиноватости пород.

KT

35 з1 — а2 vw"

y= -In

Пр12 Пр12 т

1 Р" 1,2 пР1,2 t

Составитель Н. Жукова

Редактор И. Шмакова Техред M.Ìîðãåèòàë Корректор Л. Бескид

Заказ 4466 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 буждения. Упругие колебания от вызванных воздействием в горных породах источников (сейсмоакустической эмиссии) синхронно принимаются датчиками, преобразуются в электрические сигналы, усиливаются и передаютса на поверхность, где расположены блоки дополнительной фильтрации, обработки и регистрации, Расстояние между источником и приемными зондами выбирают исходя из требования снижения воздействия прямой волны, распространяющейся по стволу скважины, на приемные каналы. Оно зависит от многих факторов, в том числе от мощности источника, защищенности приемных трактов от частот источника и конструкции скважины.

Окончательно это расстояние определяют по предварительному опробованию в районе работ, Ориентировочно оно равно 10 м.

Разносы между датчиками выбирают разными с тем, чтобы точнее оценивать поло.— жение дефектов (трещин), излучивших принятые импульсы. Абсолютные значения разносов зависят от точности изменения разности времен At прихода импульсов на соседние датчики и при Л t = 0,1 мс оно составляет 1 и 2 м. После исключения источника воздействия (магнитостриктора) измеряют интенсивность потока упругих импульсов и их суммарное число за заданные интервалы времени. После завершения измерений, а один цикл занимает примерно

5 мин, излучатель и приемные зонды перемещают по скважине в другую точку, По наблюдениям вдоль скважины выявляют интервалы аномальных значений интенсивности сейсмоакустической эмиссии, но ним оценивают положение зон раздробФормула изобретения

5 1, Способ скважинной геофизической разведки, основанный на возбуждении и приеме упругих колебаний в скважине, выделении трещиноватых зон, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения

10 достоверности способа, горный массив подвергают воздействию упругих колебаний по крайней мере на одной частоте ин.фразвукового или звукового диапазона, измеряют интенсивность п р вызванной

15 сейсмоакустической эмиссии горных пород в фиксируемый момент времени t после начала воздействия, интервал времени t до накопления суммарного количества импульсое пр, превышающего не менее чем на два

20 порядка интенсивность потока импульсов, а трещиноватость по определяют исходя из соотношения и

no = np пр — пр t

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей воздействие на горный массив осуществляют при двух уровнях а1

30 и а2 упругих колебаний, причем первый меньше второго, а показатели прочности пород уопределяют из соотношений