Способ скважинной сейсморазведки Советский патент 1983 года по МПК G01V1/44 

Изобретение относится к сейсмической разведке и может быть испол зовано при изучении физических свой среды. Известен способ геологического контроля за бурением скважин, в котором упругие колебания, возникаю щие при взаимодействии бурового инструмента с породой, регистрируют сейсмоприемниками, расположенными на поверхности вокруг устья сква ны, и датчиком, установленным на ее устье. По изменению амплитуды и час тоты зарегистрированных колеба - . НИИ судят о свойствах разбуриваемых пород Г 1 1, Недостатком этого способа является Низкая разрушенность сейсмозаписей из-за высокого уровня, по мех, обусловленных, как правило, квазипериодическим характером режима бурения в пределах значительных интервалов времен. Кроме того, резонансные свойства почвы, в которую погружают сейсмоприемни к, также заметно снижают разрешенность сейси записей. Известен источник возбуждения, колебаний меняю14ейся частоты, существенно повышающий разрешенность сейсмозаписей. Источник помещае1ся вблизи долота и составляет часть бурильной колонны. Он включает муфту и трубу, в которых проделаны отверстия, расположенные по спирали. Для создания сейсмических коле баний бурение приостанавливают, бурильную колонну несколько приподн мают и вращают ее с.заданной скоростью, постепенно опуская. Проходящий через отверстия поток бурового раствора создает сейсмические импу льсы меняющейся частоты С2. Недостатки данного устройства заключаются в необходимости изменения и усложнения ряда узлов нижней части колонны, а также в приостановке бурения на время проведения, сейсмических наблюдений, что заметно снижает эффективность работ на скважине. Кроме того, источник изме няет свою глубину в процессе излучения колебаний, что ограничивает точное измерение времен прихода воз буждаемых волн. Известен способ изучения околоскважинного пространства, согласно которому используют источник it91 . колебаний любого типа, пригодный для работы на глубине и помещенный над буровым инструментом, при этом сейсмоприемники располагаются на поверхности земли кольцеобразно вокруг устья скважины. Колебания возбуждают в скважине последовательно по мере проходки в перерывах между бурением. По временам прихода и амплитудам прямых , отраженных и преломленных волн определяют параметры разреза З . Недостатками данного способа являются необходимость специального. источника, остановка процесса бурения, а также размещение сейсмоприемников на поверхности, ограничивающее временную разрешенность полезных сигналов. Известен способ скважинной сейсморазведки, в котором колебания, возникающие при работе бурового инструмента, регистрируют сейсмоприемником, расположенным на поверхности земли в верхней части скважины (на квадратной направляющей трубе). На этапе обработки определяют взаимокорреляционную функцию двух волновых процессов, распространяющуюся по буровой колонне и по породам. По времени запаздывания одного процесса относительно другого вычисляют скорость распространения сейсмических волн в горных порсдахС. Однако в данном способе изучаются свойства лишь покрывающей толщи, а прогнозирование характеристик среды ниже забоя скважины не предполагается. Кроме того, регистрация колебаний в .процессе бурения без изменения частоты.воздействия на разбуриваемую породу, а также установка сейсмоприемников на поверхности, а не внутри среды, заметно снижают разрешающую способность способа, а следовательно , и его точность. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ скважинной сейсморазведки, основанный на возбуждении упругих колебаний на различных глубинах путем воздействия бурового инструмента на забой скважины в процессе бурения, трехкомпонентной регистрации колебаний при разных удалениях точек приема от устья скважины, выделении полезных сигналов путем формирования взаимно-корреляционных функций и определении по ним значений сейсмических скоростей и положения сейсмических границ , пересеченных скважиной, а также расположенных глу же ее забоя CS}. Недостатки данного способа - невы сокая точность и разрешающая способность литологического расчленения разреза исследуемой скважины, обусловленные пассивным приемом возникаю щих при бурении упругих колебаний, при котором на процесс бурения не оказывают никакого воздействия с целью обеспечения наиболее оптимальных условий выделения сейсмических сигна лов, представляющих разведочный инте pec. Цель изобретения - повышение точности и надежности определения физи ческих свойств горных пород в процессе бурения.. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу скважинной сейсморазведки, основанному на возбуждении упругих колебаний на раз личных глубинах путем воздействия бурового инструмента на забой скважины в процессе бурения , трехкомпонентной регистрации колебаний при разных удалениях точек приема от устья скважины,, выделении полезных сигналов путем формирования вза имно-корреляционных функций и. определении по ним сейсмических скоростей и положения сейсмических границ пересеченных скважиной, а также расположенных глубже ее забоя, процесс бурения на время регистрации колебаний переводят в нестационарный режим. При этом нестационарный режим по лучают путем изменения частоты вращения бурового инструмента по линейному закону в пределах, ограниченных частотным диапазоном сейсморегистрирующего канала, и/или путем изменения давления на забой от нулевого значения До максимального, оп ределяемого весом бурового инструмента. Сущность способа состоит в следующем . В процессе бурения скважины при взаимодействии бурового инструмента С горными породами образуются упругие волны,, распространяющиеся по колонне бурильных труб и по горным породам. Интенсивность и частота колебаний определяются скоростью вращения бурового инструмента, его лениемна забой, а также физико-ме- , ханинескими свойствами разбуриваемых пород.. При формировании аз аи мне -корреляционных функций между сигналом, регистрируемым сейсмоприемником, расположеннь1м вблизи устья исследуемой скважины на расстоянии от устья, на порядок меньшем глубины забоя, и сигналами, регистрируемыми разноудаленными от устья сейсмоприемниками, осуществляется преобразование-сейсмозаписей из квазисинусоидальной формы в им- пульсную. При этом сигнал, регистрируемый вблизи устья-, является, аналогично свипу в вибрационной сейсморазведке, опорным сигналом. Известно, что уверенное выделение полезных волн достигается тогда, когда длительность управляющего сигнала значительно больше длительности помех. Необходимая же временная разреженность импульсов, соответствующих различным волнам, обеспечивается лишь тогда, когда длительность корреляции полезных сигналов меньше времени задержек волн относительно друг друг. В данном способе за счет перевода на время излучения упругих колебаний процесса бурения в нестационарный режим после формирования взаимно-корреляционных функций обеспечиваются импульсы, обладающие наименьшей длитепъностью. v Запись, составленная из таких импульсов, является более разрешенной, чем при пассивной регистрации сигналов, возбуждаемых при бурении, когда сигналы имеют квазипериодический характер как до, так и после формирования взаимно-корреляционных функций . Способ прост в осуществлении и реализуется следующим образом. В процессе сейсмических наблюдений поддерживается необходимый кон-, такт между сейсмостанцией и буровой. После согласования момента начала регистрации колебаний бурение переводят в нестационарный режим, например, путем изменения частоты вращения инструментапо линейному закону. Длительность и интенсивность излучаемых колебаний зависят от отношения сигнал-помеха и от чувствительности сейсмической аппаратуры. Точки приема располагают вдоль профилей, протяженность и конфигурация которых определяются конкретны

1. СПОСОБ СКВАШННОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ, основанный на возбуждении Колебаний на различных глубинах путем воздействия 16урового инструмента на забой скважины в процессе бурения, трехкомпонентной регистра ции колебаний при разных удалениях точек приема от устья скважины, выде-) пении полезных сигналов путем формирования взаимно-корреляционных фуи;КЦИй и определении по ним сейсмических скоростей 1 положения сейсмических границ, пересеченных скважиной,а также расположенных глубже ее забоя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и Надёжности определения физических свойств, горных пород, процесс бурения на время регистрации колебаний перево- . дят в нестационарный .режим. 2, Способ по п. 1, отличаю-щ и и с я тем, что нестационарный режим бурения получают путем измене(Л ния частоты вращения бурового инст- румента по линейному закону в пределах, ограниченных частотным диапазоном сейсморегистрирующего канала, и/ § или путем изменения давления на рт нулевого до максимального определяемого весом бурового инструмен:о ел :л та. 4 Х