Способ обнаружения граннц раздела в разрезескважины
Патент 269874
Классы МПК
Способ обнаружения граннц раздела в разрезескважины
Иллюстрации
Реферат
269874
О П И С А Н И Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскиз
Социалистическил
Респуолик
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Кл. 5а, 47/00
Заявлено 07.VI.1967 (№ 1166299/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
МПК E 21b 47/00
УДК 550.834:622.241 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Опубликовано 08.Ч.1970. Бюллетень № 16
Дата опубликования описаштя 5.Ч1П.1970
Авторы изобретения
И. П. Дзебань и В. Ф. Козяр
Волго-Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов разведки
Заявитель
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ГРАНИЦ РАЗДЕЛА В РАЗРЕЗЕ
СКВАЖИНЫ
Изобретение относится к акустическим методам исследования скважин, целью которого является обнаружение границ раздела, трещин в горных породах. Проблема обнаружения границ раздела актуальна как в геофизике, так и в инженерной геологии. В геофизике важно знать местоположение и форму рудного тела, для чего определяют границы и углы их наклона по отношению к оси скважины, и выявить трещиноватые коллекторы. Для крупных современных сооружений требуется прочный и надежный фундамент.
Известны способы определения границ раздела, например, по отраженным волнам или по соотношению амплитуд продольной и поперечной волн. Используя отраженные волны, получают удовлетворительные результаты в случае мощных пластов и трещин. Однако трещины часто имеют небольшую раскрытость (десятки микрон), которая на несколько порядков меньше длины упругой волны. B таких случаях имеет место частичная прозрачность трещин. Если при этом отраженные волны и возникают, то их амплитуды незначительны.
Цель изобретения — повысить точность определения границ раздела. Для этого используют дифрагированные волны, а местонахождение границ раздела определяют по положению точек разветвления годографов дифрагированных волн.
На фиг. 1 показано положение акустического зонда «излучатель — приемник» на участке скважины с трещиной; на фиг. 2 приведены кинематические и динамические годографы
5 различных типов волн, возникающих при прохождешги зондом трещины; на фиг. 3 — Bo;IH0вые картины, снятые с экрана ЭЛТ с метками времени; »а фнг. 4 — запись днафрагированной волны, произведенная с помощью серий1О ной аппаратуры для акустического каротажа
ЛАК-1.
Как известно, попадающая в поле упругих волн неоднородность (пропласток, трещина и т. д.) оказывает на него воздействие, напри15 мер возникают волны нескольких типов: преломленные, отраженные, дпфрагированные и т. д. Неоднородностью является также трещина с раскрытостью порядка несколько десятков микрон.
20 Излучатель 1, резиновый изолятор 2 и корпус 3 образуют с приемником 4 акустический зонд, помещенный в скважину 5, пробуренную в мраморных блоках б с тре;цпной 7. Зонд перемещается в скважине в направлении, пока25 занном стрелкой.
От излучателя 1 упругая волна падает через воду на стенку скважины. В мраморном блоке образуются преломленные волны P u S. т. е. продольная и поперечная и др. Дойдя до чп трещины, часть мир той энергии отражается
269874 обратно, образовав отраженную волну РР, а асть проходит через трещину в виде прямой
Р волны или обменных Р$, SP волн. Такое явление возможно в том случае, когда трещина образует косой угол с лучами падающих на нее волн. Так как при трещиноватости во вмещающих породах образуются остроконечные выступы, средний радиус которых значительно меньше длины упругой волны, то, согласно принципу Гюгенса, будут излучаться сферические волны, являющиеся дифрагированными (на чертежах дифрагированные волны обозначены буквой d, а их фронты имеют вид расходящихся полуокружностей).
Показанные на фиг. 2:временные и амплитудные годографы получают при прохождении зондом участка с трещиной. Так как расстояние «излучатель — приемник» в зонде не изменяется, время прихода первого вступления продольной волны (нижняя параллельная оси абсцисс линия) и ее последующих фаз (буква
Р) не изменяется, не изменяется также время прихода фаз поперечной S волны.
Годографы других типов волн (отраженной
РР, дифрагированной d и обменной PS) образуют углы с осями ординат, по которым можно определить их скорости. Годограф дифрагированной волны имеет гиперболическую форму. Пунктирной линией обозначен теоретический годограф дифрагированной волны.
Хорошее совпадение последнего с экспериментальным годографом свидетельствует о правильном определении этой волны как дифра. гированной. Заштрихованные участки обозначают величины амплитуд различных типов волн в едином масштабе.
Сравнение динамических годографов различных типов волн, а также истинных величин амплитуд фаз этих волн на экспериментальных осциллограммах показывает, что амплитуда дифрагированной волны большая и пз величине уступает только амплитудам фаз
4 поперечной волны. Амплитуда отра?кенных PP и обменных PS волн примерно в три раза меньше амплитуды дифрагированной волны.
Это позволяет на фотозаписях волновых кар5 тин уверенно обнаруживать оси синфазности дифрагированных волн.
Как видно на фиг. 1 — 3, точка разветвления гиперболы находится над источником дифрагированной волны. По этому признаку мо?кно
10 определить местоположение границы раздела, Для этого необходимо иметь запись получаемых при акустическом каротаже волновых картин в виде обычной киносъемки или записи по методу переменной яркости, осуществляе15 мой серийной аппаратурой ЛАК-1. Участок с трещинои был пройден зондом «излучатель— приемник» длиной 17 см с рабочей частотой
125 кги, На фиг. 4 первая темная линия слева на
20 записи обозначает момент посылки упругого импульса, рядом нанесенные линии — величины глубин в сл, стрелки — временной интервал (цена марки времени 100 мк сек). Как видно из записи, дифрагированная волна вы25 деляется более уверенно, чем другие типы волн. Характерные для нее гиперболический годограф и большая интенсивность значительно облегчают интерпретацию.
ЗО Предмет изобретения
Способ обнаружения границ раздела в разрезе скважины, основанный на возбуждении в скважине ультразвуковых волн и регистрации
35 волновых картин с применением фотосъемки или записи их по методу переменной яркости, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений, о наличии границ раздела судят по появлению на записях дифрагиро40 ванных волн, а местонахождение этих границ определяют по положению точек разветвления годографов дифрагированных волн.
269874
PS
10мксек
l 7
3 Ф 5 б
9 иа. l
Вымя еастрастранения, мксел.
PS р
50 р PS
35 р
Р5 р PS
10нксек
9 иг.3
35 с(си)
<ъг 2
269874
y °
9 ыг. <
Составитель Э. А. Терехова
Редактор Т. 3. Орловская Техред Л. В. Куклина Корректор Н, А. Митрохина
Заказ 2175/8 Тира>к 480 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва Ж,-35, Раушская наб., д. 4/5
Т)ьно) рафия, пр. Сапунова, 2