Способ изучения геологического разреза Советский патент 1986 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к области геофизической и, в частности, сейсми- ческойс разведки и может быть использовано для изучения геологического строения земных пород.5

Целью изобретения является повьппе- ние информативности и точности изме- рений.

На фиг. 1 -3 даны схемы размещения датчиков.НО

Установка датчиков относительно поверхности земли 1, т.е. генераторного датчика 2 и приемного датчика 3 может быть осуществлена на базе изме- .рейия 4 п° Второй при-fS емный датчик 4 установлен сооснс с датчиком 2 на базе д Х от него и закреплен на мембране 5. В скважину 6 закладывается заряд взрывчатого вещества (фиг. DO20

На фиг. 2 дано расположение пар датчиков 2 и 3 для измерения деформаций пар датчиков 4 и 7 для измерения напряжений. Оси пар ориентированы по осям X, Y, Z.B каждой паре 2 25 и 7 - генераторные датчики, а 3 и 4 -j приемные. Индексы цифр означают ориентацию по соответствующей оси, а степени - измеряемый параметр - напряжение .(Н) или деформацию (Д). зо . Многоканальная установка многокомпонентных измерителей (2-5) Z напряжения и деформации может быть размещена по профилю X, где расстояние между каналами 1,2,3,..,,п равно ,у /,

Л

рамка (гораздо меньших размеров) за крепляется на элементе, воспринима- ющем напряжение (давление), наприме на мембране, которая, в свою очеред прикрепляется к корпусу генераторно го датчика на расстоянии J X , равн 1-10 мм. Это расстояние выбрано с -учетом возможного максимального про гиба мембраны при действующих в сре де давлениях от распространяющихся сейс1 шческих волн. В принципе прием ная мембрана 5 вместе с рамкой 4 мо гут быть установлены непосредственн на корпусе излучающей рамки генераторного датчика 2.

Для круглой стальной мембраны мо но привести следующие технические характеристики. При диаметре мембра ны 30 мм и толлцине 0,5 мм полоса ре гистрируемых частот при погружении ее в породу будет 0-5500 Гп. Коэффициент преобразования величины электромагнитного поля в приемном датчике равен ГО В/мм. При минималь ном сигнале в приемнике 1 мкВ чувст вительность измерения давлений составит v lO Па. Это позволит регистрировать отраженные с глуби не менее, чем 5 км. Относительные деформации, которые могут быть за- р егистрированы, составляют величину 10 .

Способ осуществляют следзтощим об разом.

Выбирают базу измерения д X из в личины соответствующего частотного диапазона сейсмических волн (фиг.1) Устанавливают под поверхностью земи т.д. (фиг. 3).

База измерения X (4 Y Д Z) для измерения относительных деформаций выбирается в зависимости от частотного диапазона сейсмических волн, кото- о - генераторный датчик 2 в одной рый необходимо зарегистрировать. Так, точке базы ДХ и в другой точке ба- например, при скорости распространения сейсмических волн в месте установки 500 м/с и верхней граничной высоз-ы - приемный датчик 3. К генератор ному датчику 2 прикрепляется мембран 5, на которой закреплен приемный да

те f 500 Гц база Jv X 0,1-0,2м.

База X может быть намного меньше базы д X, так как при измерении напряжений величина базы (расстояние от генераторной до приемной,рамки) не играет существенной роли в самом принципе измерения. Более того, уменьшение базы (сближение излучающей и приемной рамок) желательно, ,так как при этом в. приемной рамке увеличивается амплитуда сигнала электромагнитной волны, или можно уменьшить мощность генераторного датчика. Для измерения механических напряжений приемная

5

НО

fS 20

428701

рамка (гораздо меньших размеров) закрепляется на элементе, воспринима- ющем напряжение (давление), например на мембране, которая, в свою очередь, прикрепляется к корпусу генераторного датчика на расстоянии J X , равном 1-10 мм. Это расстояние выбрано с -учетом возможного максимального прогиба мембраны при действующих в среде давлениях от распространяющихся сейс1 шческих волн. В принципе приемная мембрана 5 вместе с рамкой 4 могут быть установлены непосредственно на корпусе излучающей рамки генераторного датчика 2.

Для круглой стальной мембраны можно привести следующие технические характеристики. При диаметре мембраны 30 мм и толлцине 0,5 мм полоса регистрируемых частот при погружении ее в породу будет 0-5500 Гп. Коэффициент преобразования величины электромагнитного поля в приемном датчике равен ГО В/мм. При минимальном сигнале в приемнике 1 мкВ чувствительность измерения давлений составит v lO Па. Это позволит регистрировать отраженные с глубин не менее, чем 5 км. Относительные деформации, которые могут быть за- р егистрированы, составляют величину 10 .

Способ осуществляют следзтощим образом.

Выбирают базу измерения д X из величины соответствующего частотного диапазона сейсмических волн (фиг.1). Устанавливают под поверхностью зем- генераторный датчик 2 в одной точке базы ДХ и в другой точке ба-

о - генераторный датчик 2 в одной точке базы ДХ и в другой точке ба- з-ы - приемный датчик 3. К генераторному датчику 2 прикрепляется мембрана 5, на которой закреплен приемный дат5

50

55

чик 4. Последаий располагают на расстоянии Л X от генераторного датчика 2. Оси базы и датчиков ориентируют по осям X, Y или Z. Таким образом, соосная пара датчиков 2 иЗ служит для измерения относительных деформаций, а соосная пара 2 и 4 слу- .жит для измерения механических напряжений (давлений).

Элемент, воспринимающий давление (в данном случае мембрана, которая преобразует давление в смещение центра мембраны), может прикрепляться к корпусу генераторного датчика 2 или

непосредственно к его излучающей рамке на базе А х. В передающую рамку генераторного датчика 2 подают высокочастотное электромагнитное поле (десятки или сотни кГц). Далее взры- 5 вом заряда ВВ в скважине 6 возбуждают сейсмические волны в среде и по изменениям электромагнитного поля в приемных датчиках 3 и 4 регистрируют напряжения и деформации в прямой и Ю отраженных волнах на всем интервале

времен. Затем по записям импульсов напряжений и деформаций (используя их амплитуды и исключая время) для каждого горизонта в разрезе, т.е. для 15 соответствующего временного интервала, строят диаграммы напряжение-деформа - ция, по которым определяют потери с

сейсмической энергии и судят о физико- итологических свойствах среды, т.е. 20 определяют вещественный состав исследуемых слоев.

При одновременном измерении напряений и деформаций по всем осям координат устанавливают соответствующее 25 исло цар датчиков 2-3-4 или развязанные- пары датчиков 2, Зи4, 7 (фиг. 2). Эти пары датчиков являются независимыми измерителями напряжений

и деформаций. В этом, случае одновре- зо влияния неоднородностей строения геоменно работают несколько генераторных датчиков, сосредоточенных в одном пункте наблюдения. Во избежание взаимного влияния поля одного датчика на приемные датчики других пар частоты генераторных датчиков разносят на величину, не меньшую, чем полный час- тотньй диапазон регистрируемых сей с- мических волн (соответственно каждый приемный датчик настроен на несущую частоту только своего генераторного датчика, остальные несущие - фильтруются) .

При многоканальной установке пар . датчиков по профилю (фиг. 3) регистрируют совместные компоненты напряжений и деформаций каждым каналом 1,2, .3,.. . ,п (расстояние между каналами 5-50 м), в результате чего получают множество сейсмических трасс - сейсмограмму. По набору сейсмограмм (при последовательном перемещении расстановки по профилю X) получают сейсмические, разряды, как в обычных работах по методу отраженных волн (MOB),только не с записью импульсов скоростей частиц, а по записйм импульсов напряжений и деформации.

5 Ю

15 ,

- 20

25

2428704

Таким образом, можно построить обычный сейсмический разрез, но дополнить его данными о составе слагающих пород, которые определяются из анализа имеющихся диаграмм напряжение-деформация для каждого слоя. , Необходимо также учесть и то, что сама форма импульсов напряжения и деформации при наличии в среде неидеальной упругости более информативна по сравнению с формой импульсов скоростей частиц с точки зрения дифференциации пород по вещественному составу. - :

Примен ение предлагаемого способа дает повышение информативности данных о строении геологического разре- за. Это достигается тем, что для постраения разрезов и определения их вещественного состава и физических свойств используется совместное измерение статических и динамических напряжений и деформаций. Прямые методы измерения этих величин дают полную картину о поведении материала под динамической нагрузкой. Из диаграмм напряжение-деформация можно определить абсолютные потери сейсмической энергии, которые свободны от

5

0

5

0

5

логического разреза, но служат мерой поглощения сейсмической энергии,прямым образом связанной с литологичес- ,ким составом, слагающих пород.

При осуществлении способа достигается высокая точность расчленения разреза, благодаря имеющейся возможности регистрировать как статические, так и динамические напряжения и деформации. Высокая чувствительность и широта частотного диапазона измерений дают возможность не только повысить глубинность исследований и выявить маломощные горизонты, но и выделять тонкости в литологическом строении, в насьш1енности пород нефтью, водой и газом.

Простота применяемых технических средств позволяет проводить многокомпонентные и многоканальные исследования. Сейсмические разрезы, построенные с помощью сейсмоприемников давления и деформации, должны быть информативней по сравнению с такими же разрезами, построенными по записям скоростей частиц.

Формулаизобретения 1. Способ изучения геологического разреза, в котором генераторный и приемный датчики электромагнитного . поля устанавливают на заданной базе внутри среды, возбуждают в породах сейсмические волны и по изменениям измеряемых параметров электромагнитного поля в приёмном датчике определяют деформационные характеристики пород, отличающийся тем, что, с целью повьппения информативности и точности измерений, в среду вводят дополнительный приемный датчик, образую1цйй с генераторным датчиком соосную пару, /

с помощью которой

Редактор Н. Егорова

фиг.З

Составитель Л. Воскобойников

Техред М.Ходанич . Корректор М. Шароши

Заказ 3700/44Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. ,д. 4/5

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

измеряют механические напряжения и по результатам измерений строят дна граммы напряжение-деформация , по которьм определяют потери сейсмической энергии и судят о физико-лито- логических свойствах среды.

2. Способ по П.1, отличающийся тем, что напряжения и деформации измеряют по трем направлениям, причем оси пар датчиков ориентируют по главным осям координат,а частоты электромагнитного излучения генераторных датчиков разносят на величину не менее чем ширина частотного диапазона регистрируемьгх сейсмических волн.

Изобретение касается изучения геологического разреза. Повьпиение точности измерений и информативности достигается тем, что во внутренних точках среды регистрируют напряжения и деформации, возникающие при распространении сейсмических волн, и по диаграммам напряжение-деформация определяют потери сейсмической энергии и судят о физико-геологических свойствах среды. Измерение деформаций осуществляют с помощью генераторного - и приемного датчиков электромагнитного поля,. а напряжений - приемным механическим датчиком - мембраной. 1 з.п. ф-лы. 3 ил. (Л ю 00