Способ межскважинного сейсмоакустического просвечивания Советский патент 1990 года по МПК G01V1/42 G01V1/00 

экспериментальные сейсмограммы, иллюстрирующие практический пример реализации способа.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Импульсный излучатель 1 (фиг. 1) перемещается п скважине 2, находясь на расстоянии h от границы 3 раздела. Приемник 4 расположен в скважине 5 на расстоянии d or границы. Горизонтальное расстояние между источником и приемником обозначим через г. Скорости продольных и поперечных волн в среде с источником обозначим через с и b соответственно, а в среде с приемником - через с, и bt. Рассмотрим случай расположения источника в среде с более выской скоростью, когда ос , „

При малих удалениях источника от границы (, А0- длина волны, соответствующая частоте максимума в спектре сигнала источника) существенный вклад в поле преломленной волны вносят неоднородные или нелучевые волны образующиеся за счет неоднородных плоских волн, входящих в разложение поля источника по плоским волнам. Характерная волновая картина для источника типа центра расширения при наибопее часто встречающемся на практике соотношении скоростей c., показана на фиг. 2.

Для расчета выбраны следующие параметры: м/с; м/с; с, -2060 м/с; Ь,1190 м/с; м; г 1.8,5,м; Ас 5 м; h указано на фиг.2. Первое вступление 6 представляет Х:обой интерференционную волну, сфор- ированную обычными преломленными рр- и ps-волнами и неоднородной волной, бегущей вдоль границы со скоростью с. Как видно из фиг. 2, при малых h очень интенсивна неоднородная волна 7, распространяющаяся вдол .границы со скоростью Ь.

Неоднородная волна 7, как и ос- неоднородные волны, обладает двумя важными отличительными свойст- .явми, позволяющими выделить ее среди волн обычной природы: с удалением источника от границы она быстро зату чхает, а ее видимый период заметно увеличивается. Именно на этих свойствах, в первую очередь на резкой зависимости интенсивности неоднородных волн от расстояния излучателя, находящегося в высокоскоростной среде,

0

5

0

5

0

5

0

5

от границы, и основана методика их изучения и трактического использова- ния. Как видно из фиг. 2, при h o неоднородная волна 7 практически не определима. Таким образом, для выделения неоднородной волны 7 необходимо располагать сейсмограммой (если приемная установка состоит из одного приемника) или набором сейсмограмм (если приемная установка состоит из группы приемников) , соответствующих различ- ным положениям излучателя вблизи границы ь интервале h И0 . В то же время расстояние приемника (или приемной группы) от границы для выделения неоднородной волны не имеет значения. Важно лишь то, чтобы приемная установка находилась по другую сторону границы в низкоскоростной среде.

При , что всегда практически выполняется, поскольку расстояние между скважинами значительно больше длины волны, соответствующей частоте максимума в спектре излучения, время вступления неоднородной волны 7 определяется как t.. Так как величина г известна, то по времени регистрации неоднородной волны t j можно определить скорость поперечных волн Ь. Неоднородная волна 7, распространяющаяся со скоростью поперечных волн, возбуждается источником типа центра расширения, излучающим только продольную волну.

Проводя описанную выше процедуру вблизи всех предварительно выделенных резких границ раздела, можно получить достаточно полную информацию об изменении скорости поперечных волн в изучаемой толще.

Практический выбор диапазона расстояний от границы h, на которых нужно располагать излучатель в высокоскоростной среде для уверенного выделения неоднородных волн, определяется из следующих соображений. Нижняя граница этого диапазона равна 0, что соответствует нахождению излучателя непосредственно на границе. В этом случае неоднородные волны будут наиболее интенсивны. Верхняя граница этого диапазона, определенная по данным численного моделирования на широком классе моделей, равна А, . При неоднородные волны практически не выделяются. Перемещение излучателя в диапазоне h от 0 до ,А0 позволяет не только уверенно выделить неоднородную волну,

,но и проследить изменение ее интенсивности и спектрального состава по мере удаления от границы.

Пример. Условия эксперимента: Скважина с из- Глубина 35 м

Электроискровой в контейнере с энергией 1250 Дж

680 Гц

В песчаниках на различном расстоянии от границы с глинами

3400 м/с

Глубина 35 м Датчик давления, одиночный В глинах, на глубине 26 м

2060 м/с

18,5 м

ду скважинами Глубина границы между песчаниками и глинами: в скважине с источником 24,5 м в скважине с приемником 25 м

Граница между песчаниками и глинами четко выделена по данным каротажа и просвечивания в обеих скважинах. Так как слой песчаника и слой глин обладают достаточно высокой мощность влиянием других границ раздела на волновое поле можно пренебречь. На фиг. 3 показана сейсмограмма, сейсмо трассы которой соответствуют различным положениям источника (h указано на фиг, 3), Четко выделяющаяся при малых h волна 8 обладает основными особенностями неоднородной волны - хорошо выраженным затуханием и увели0

5

0

5

0

5

0

5

0

чением видимого периода с удалением источника от границы. Следует отметить хорошее совпадение как по кинематическим, так и по динамическим характеристикам экспериментальных сейсмограмм с Теоретическими, представленными на фиг. 2. Тем самым волна 8 может быть идентифицирована как неоднородная волна, распространяющаяся вдоль границы со скоростью поперечных волн в песчаниках. Величина скорости поперечных волн, определенная по времени вступления неоднородной волны, составляет 1960 м/с.

Таким образом, по кинематике неоднородной волны дополнительно определяют скорость распространения поперечных волн в среде.

Формула изобретения

Способ межскважинного сейсмоакус- тического просвечивания(основанный на размещении излучателя импульсных сигналов и премной установки в двух различных скважинах, проведении сей- смоакустического каротажа обеих скважин, определении по данным этого каротажа положения акустических границ, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и информативности исследований за счет дополнительного определения скоростей поперечных волн в межскважин- ном пространстве, для каждой из выделенных акустических границ излучатель импульсных сигналов располагают в среде с более высокой по отношению к этой границе скоростью продольных волн, последовательно перемещают излучатель по стволу скважины в диапазоне расстояний от границы 0 - А0 , где А„ - длина возбуждаемой излучателем волны, соответствующая частоте максимума в спектре излучения, приемную установку размещают по другую сторону той же границы, регистрируют набор сейсмограмм, выделяют на полученных сейсмограммах неоднородную волну, по кинематике которой определяют скорость поперечных волн в среде с более высокой по отношению к границе скоростью продольных волн.

ft 7.5f

.S#

r.S

, 5r

,/5Af

A /v

.Sr

фиг 2

5 W 75 t, не

r,h-V

4

Лг .5

Лл.

A- « л

-АлтР- 5- //-/.5 V

-WW

, A / JSM

..Пм.ГУ/Уу ХцвГ

/

. и 5 A

Й/г5

Изобретение относится к геофизическим исследованиям, в частности к межскважинному, сейсмическому и сейсмоакустическому просвечиванию для изучения геолого-геофизических характеристик межскважинного пространства. Целью изобретения является повышение эффективности и информативности исследований за счет дополнительного определения скоростей поперечных волн в межскважинном пространстве по кинематике неоднородной волны, возбуждаемой всеми типами скважинных излучателей. При реализации способа предварительно проводят сейсмоакустический каротаж обеих скважин, по данным которого определяют положение наиболее резких акустических границ в разрезе этих скважин, для каждой из выделенных границ располагают излучатель в одной из скважин в среде с более высокой по отношению к этой границе скоростью продольных волн, последовательно перемещают излучатель по стволу скважины на расстоянии до λ₀, где λ-длина возбуждаемой излучателем волны, а приемную установку размещают во второй скважине по другую сторону той же границы, регистрируют набор сейсмограмм, выделяют на полученных сейсмограммах неоднородную волну, по кинематике которой определяют скорость поперечных волн в среде с более высокой по отношению к границе скоростью продольных волн. 3 ил.