Способ определения плотности горныхпород

Способ определения плотности горныхпород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Il И С А Н И Е «828!47

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Periублнк (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.06.79 (21) 2784493,.18-25 (51) Ч.Кл.з G 01 V 1/00 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень М E 7 (45) Дата опубликования описания 26.06.81

Государственный комитет

СССР 1 ло делам изобретений и открытий (53) УДК 550.83 (088.8) (72) Авторы изобретения Jl. A. Певзнер, Л. С. Прицкер, Ю. А. Бутузов и В. И. Шадхин (71) Заявитель Казахский филиал Всесоюзного научно-исследовательсКого института разведочной геофизики научно-производственного объединения «Геофизика> (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к геофизическим методам изучения физических свойств горных свойств горных пород и руд в естественном залегании в окружающем скважину пространстве и может быть использовано при разведке месторождений полезных ископаемых, инженерных и гидрогеологических изысканиях и т. и.

Известен способ определения плотности горных пород с помощью каротажа (1), включающий возбуждение сигнала частотой выше 5 к1 т(, определение коэффициента отражения и акустического сопротив. е. ния бурового раствора, расчет по предложенной формуле акустического сопротивления горных пород, слагающих стенки скважины.

Недостатком способа является использование высокочастотного возбуждаемого сигнала, что не позволяет достичь большой глубины проникновения упругих волн в породу и получить информацию о плотности массива в процессе бурения. Кроме того, для обработки полученной информации необходимо специально вычислительное устройство.

Известен также способ акустического каротажа (2), основанный на корреляционном анализе регистрируемых сигналов упругих волн, принимаемых по крайней мере двумя разнесенными по осп скважины датчиками шумового поля, возникающего в процессе бурения. Сигналы фильтруют, определяют значения нормированной функ5 .иш корреляции принятых сигналов и при времени задержки, соответствующем компоненте упругого поля, отраженной от горных пород, лежащих ниже забоя, регистрируют значения максимумов норми1О рованпой функции взаимной корреляции, пропорциональных плотности и скорости в этих породах, в функции частоты и глубины скважин и затем определяет плотность город.

Недостатки способа заключаются в невозмохкности его применения в однородных ..:ли гетерегенных средах, не содержащих отражающих границ.

Цель изобретения — повышение точнос20 тп определения плотности горных пород.

Это достигается тем, что в скважине возбуждают упругие волны и по крайней мере двумя датчиками, имеющими разные радиусы, изменяют скорость распространения гидроволн в кольцевых зазорах между стенками скважины и корпусами датчиков разного радиуса скорость распространения гидроволн в безграничной жидкости, определяют скорость распространения поперечных волн в пересеченных скважиной

828147 где

1! - — V

15

2С ро

V,.

1 Так как скорость гидроволны зависит (Л.1л(1 — v, - ),,> - ) от соотношения радиуса скважины и раV, - J 1 q V з0 диуса корпуса датчанка, то при измерен ии с двумя радиусами датчиков иа осно(1) Ванин уравнения (1) получим

Л 11 г1 )(1 " 1!V I ) V "(1 х1)(Тг ) — V i (I — х >)(1, У

1 „, - V„ - Л „х,(1 — А,Ъ,, - )(1 — т,) — Л ..л.(1 — А,) „,,- )(1 — "f",) где

1 — Vri породах, скорости распространения продольных и поперечных волн в корпусах датчиков, определяют плотность бурового раствора и по полученным данным опреде. ляют плотность горных пород в окружающем скважину пространстве.

Гидроволны или волны Лэмба являются неоднородными плоскими волнами, распространяющимися вдоль ствола скважины и проникающими в радиальном направлении на расстояние от 3 — 4 до 8 — 10 волн, что позволяет охарактеризовать с их помощью горные породы за пределами околоскважинных изменений (зон глинизации, цементации и трещиноватости), Возникающих при бурении.

При решении уравнения теории упругости с учетом наличия в оуровой скважиIIp скважинного датчика получена зависимость скорости распространения поперечных волн от скорости распространения п1дроволны в жидкости, заполняющей скважину, скорости гидроволн в той же безграничной жидкости, плотности горной породы и буровой жидкости, радиуса буровой скважины и скваж IHHolo датчика.

V„ U„.„ — — скорость гидроволны, полученная соответственно двумя датчиками.

Плотность горных пород рассчитывается ио зависимости (1).

Способ реализуют следующим образом. В скважине возбуждают упругие волI!bI, которые принима1от ДВумя датчиками с разными радиусами корпусов, измеряют скорости распространения гидроволн V„, и и скорость V, распространения поперечных волн в пересеченных скважиной горных породах. Скорость V, гидроволн в безграничной жидкости определяют путем непооредственного измерения в процессе акустичеокого каротажа.

По полученным данным, с учетом разных отношений радиусов датчиков к радиусу скважины, измеренных скоростей распространения продольных и поперечных

«олн в корпусах датчиков и плотности ма-ериала корпусов датчиков определяют плотность буровой жидкости ро по зависимости (2) и вычисляют плотность пород р, пересеченных скважиной, по зависимосскорость поперечных волн в корпусе скважинного прибора;

Cl OPOCTb ИРОДОЛЬНЫХ ВОЛН в корпусе скважинного прибора; плотность материала скважинного прибора; квадрат отношения ра;1иуса скважинного прибора и скважины; плотность горной породы; плотность буровой жидкости; скорость гидроволн в безграничной буровой жидкости; скорость гидроволн в буровой жидкости (волн Лэмба) . ти (1), или используют номограммы, получс11ныс с помощью этих зависимостей.

Данный способ, позволяет существенно повысить точность определения плотности горных пород и работать в обсаженных и исобсаженных скважинах.

40 Формула изобретения

Способ определения плотности горных пород, основанный на возбуждении упругих волн и приеме сигналов по крайней

45 мере двумя датчиками, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности определения плотности горных пород, измеряют скорость распространения гидроволн в кольцевых зазорах между стенками

50 скважины и корпусами датчиков разного радиуса, скорость распространения гидроволн в безграничной жидкости, скорость распространения поперечных волн в пересеченных скважиной горных породах, ско55 рости распространения продольных и поперечных волн в корпусах датчиков, опрсделяют плотность бурового раствора и llo полученным данным определяют плотность

828147

Составитель Э. Волконский

Техред И. Заболотнова

Корректор С. Файн

Редактор Т. Глазова

Заказ 576 515 Изд. № 355 Тираж 749 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент> горных пород в окружающем скважину пространстве.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3739328 по кл. 18105, опубл. 1973.

2. Авторское свидетельство ССС1- № 366432 по кл. G 01 V 1/40 опубл. 1971 (прототип).