Способ возбуждения сейсмического сигнала в скважине Советский патент 1992 года по МПК G01V1/137 

чаться сейсмический сигнал. Волна давления, распространяющаяся по столбу жидкости, достигнув пневмокамер 6 и 7, действует на поршни 8 и 9, сжимая воздух внутри камер. Способ позволяет регулировать форму и длительность излучаемого сигнала, которые обеспечиваются изменением давления в пневмокамерах 6 и 7, а также регулированием расстояния до них от окон 5 выхлопа. 1 ил.

Изобретение относится к скважинной сейсморазведке с невзрывными источниками, в частности к способам излучения сигналов из скважин при обращенном микросейсмокаротаже, сейсмокаротаже, вертикальном сейсмопрофилировании, межскважинном прозвучивании и др. Цель изобретения - повышение сейсмической эффективности путем управления формой и длительностью излучаемого сигнала. Пнев- моисточник 4 размещают между пневмока- мерами 6 и 7, нагнетают в него сжатый воздух. В пневмокамерах 6 и 7 поддерживают давление больше, чем гидростатическое, но меньше рабочего давления в пневмо- источнике 4. При срабатывании пневмо- источника 4 сжатый воздух выбрасывается из окон 5. Давление передается на стенки скважины, благодаря чему начинает излу& Ё л О GJ Ј

Изобретение относится к скважинной сейсморазведке с невзрывными источниками, в частности к способам излучения сигналов из скважин при обращенном микросейсмокаротаже, сейсмокаротаже, вертикальном сейсмопрофилировании, межскважинном прозвучивании и др.

Известен способ и устройство для улучшения коэффициента передачи энергии в геологическую среду при возбуждении ее скважинным сейсмическим источником, включающий погружение источника в скважину, размещение сверху и снизу источника эластичных оболочек, способных и к увеличению диаметра, производство возбуждения сигнала, изолирование интервала скважины, содержащего источник, эластичными оболочками.

Известный способ имеет недостаточную сейсмическую эффективность в связи с невозможностью управления формой и длительностью излучаемого сигнала. Разрешающая способность его низка, так как силовое воздействие на стенки скважины растянуто по времени. Кроме того, надежность закрытия рабочей пневмокамеры в случае использования пневмоисточника снижается.

Наиболее близким к изобретению является способ возбуждения сейсмического сигнала в скважине, включающий размещение в отводе скважины и изолирование пневмоисточника сверху и снизу пневмока- мерами, способными изменять объем, повышение давления в скважине м%жду пневмокамерами путем выхлопа из пневмоисточника сжатого воздуха с излучением сигнала и уменьшением объемов обеих пневмокамер. При возбуждении сигнала пневмоисточником упругие камеры поглощают энергию волны давления, распростра- няющейся вдоль ствола и снижают ее параметры.

Недостаток способа состоит в невозможности управления формой и длительностью сигнала, а следовательно, и в невысокой сейсмической эффективности.

Цель изобретения - повышение сейсмической эффективности путем управления

формой и длительностью излучаемого сигнала.

Цель достигается тем, что в известном способе возбуждения сейсмического сигнала в скважине, включающем размещение в стволе скважины и изолирование пневмоисточника сверху и снизу пневмокамеры, способными изменять объем, повышение давления в скважине между пневмокамерами путем выхлопа из пневмоисточника сжатого воздуха с излучением сигнала и уменьшением объемов обеих пневмокамер. давление в пневмокамерах поддерживают выше гидростатического, но ниже начального давления в пневмоисточнике, а расстояние L между пневмокамерами и окнами выхлопа выбирают в диапазоне

0,1 VKK0.5VT, где V - скорость звука в жидкости;

Т - заданная длительность излучаемого сигнала.

Сущность изобретения заключается в том, чтобы за счет изменения давлений в пневмокамерах и расстояний от них до окон

выхлопа обеспечить управление формой и длительностью излучаемого сигнала. Минимальное расстояние L от окон выхлопа в пневмоисточнике до пневмокамер, способных к сокращению объемов, задается условием L 0,1 VT, где VT - наперед заданная длина волны, поскольку Т определено условиями решаемой геологической задачи, а V - известно из скважинных наблюдений. В частном случае, когда жидкость, заполняющая скважину, техническая вода VB 1520 м/с. При выбранном значении L обеспечено начало резкого падения давления в расширяющейся газовой полости (образованной за счет выброса воздуха из рабочей камеры), начиная с момента t 0,1 Т, т.е., когда волна давления достигнет пневмокамеры. До этого момента давление в расширяющейся полости снижается существенно медленнее. Излучаемый в

данном случае сигал будет иметь в начале процесса форму, близкую к полупериоду синусоиды.

Увеличение L приводит к изменению формы излучаемого сигнала вследствие ин-ч

терференции элементарных колебаний, возбуждаемых каждой точкой поверхности ствола скважины. При L 0,5 VT расстояние между камерами равно 2L VT. В этом крайнем случае интерференция приводит к существенному гашению сигнала. Последующее увеличение 1 приводит к излучению сигналов с несколькими затухающими ос- цилляциями. Такие сигналы мало пригодны для интерпретации и их возбуждение теряет смысл. В случае отсутствия пневмокамер вообще по столбу жидкости распространяется незатухающая волна - помеха, а возможность управления формой и длительностью сигнала исключается.

Выбор расстояний между окнами и камерами, а также давлений в пневмокамерах неравными друг другу ведет к коррекции формы и длительности сигнала, чем дополнительно расширяются возможности спосо- ба.

В известном способе управление формой и длительностью сигнала невозможно. В настоящем техническом решении данный первичный технический эффект достигается за счет выбора расстояний между пневмока- мерами и окнами выхлопа, а также давлений в пневмокамерах. В результате повышается сейсмическая эффективность способа.

Положительный эффект заключается в возможности применения одного и того же пневмоисточника в различных сейсмогеоло- гических условиях с разными частотными характеристиками среды. Регулирование указанных расстояний и давлений в пневмо- камерах без подъема источника на поверхность позволяет реализовать быстро адаптируемую систему с высокими показателями производительности труда. Кроме того, возникает возможность выполнения наблюдений в скважине с набором меняющихся сигналов, что значительно повышает детальность исследований околоскважин- ного пространства и эффективность сейсморазведки.

На чертеже представлена схема, поясняющая предлагаемый способ.

На чертеже изображена скважина 1, заполненная жидкостью 2. Внутри скважины 1 на трос-кабеле с пневмомагистралью 3 помещен пневмоисточник 4 с окнами 5 выхлопа и пневмокамерами 6 и 7, способными к уменьшению объема за счет перемещения внутрь камер поршней 8 и 9. Расстояния L от выхлопных окон 5 до пор- шней 8 и 9 выбраны из условия 0,1 VT L 0.5 VT.

Выполнение способа предусматривает следующие операции.

Заполнение источника 4 сжатым воздухом до рабочего давления. Заполнение пневмокамер 6 и 7 сжатым воздухом до давления, превышающего гидростатическое, но не более, чем давление в пневмоисточни- ке 4. Срабатывание пневмоисточника 4 происходит по команде с пульта контроля и управления, расположенного на поверхности. При этом сжатый воздух выбрасывается через окна 5. Давление передается на стенки скважины, благодаря чему излучается сейсмический сигнал.

Для сокращения его длительности требуется резкое снижение давления в газовой полости после выброса воздуха из рабочей камеры. Это достигается приближением пневмокамер 6 и 7 к окнам 5. Действие давления газовой полости на поршни 8 и 9 перемещает их внутрь пневмокамер 6 и 7. Это приводит к падению давления в самой полости.

Для увеличения длительности сигнала требуется поддерживать высокое давление в расширяющейся газовой полости. Поэтому пневмокамеры 6 и 7 удаляют от окон 5.

Уменьшение начального давления в пневмокамерах 6 и 7 до гидростатического позволяет в более короткий промежуток времени обеспечить максимально возможную глубину падения давления в расширяющейся газовой полости.

Увеличение давления в пневмокамерах 6 и 7 не позволяет резко снижать давление в газовой полости. Длительность сигнала возрастает. Амплитуда сигнала при этом регулируется расстоянием L, так как изменяется площадь приложения нормального напряжения к стенкам скважины.

В качестве конкретного примера осуществления способа могут служить результаты опытно-методических работ. Пневмоисточник опускают на глубину 300 м, нагнетают воздух в рабочую камеру объемом 2 дм3 до давления 18 МПа. Сверху и снизу пневмоисточника помещают две пневмокамеры с объемами по 10 дм3 (общий объем их превышает объем рабочей камеры на порядок). Давление сжатого воздуха в пневмокамерах 2,5 МПа. По условиям работ требуется создать сейсмический сигнал длительностью первого периода около 0,010 с. Скважина заполнена глинистым раствором со скоростью распространения сигнала в нем V 1600 м/с. Поэтому устанавливают расстояние L 0,1 VT 0,1 -1600 м/с 0.010 с 1,6м.

Применение предлагаемого изобретения обеспечивает возможность управления формой и длительностью излучаемого сигнала. Поэтому возникает возможность применения одного и того же пнеамоисточника в различных сейсмогеологических условиях. Регулирование формы и длительности сигнала без подъема источника на поверхность позволяет повысить производительность труда. Возникает возможность выполнения наблюдений в скважине с набором меняющихся сигналов, что значительно повышает детальность исследований околоскважин- ного пространства и эффективность сейсморазведки.

Формула изобретения Способ возбуждения сейсмического сигнала в скважине, включающий размещение в стволе скважины и изолирование пневмоисточника сверху и снизу пневмокамерами, способными изменять объем, повышение давления в скважине между пнев- окэмерами, путем выхлопа из пневмоисточника сжатого воздуха с излучением сигнала и

уменьшением объемов обеих пневмокамер, отличающийся тем, что; с целью повышения сейсмической эффективности путем управления формой и длительностью излучаемого сигнала, давления в пиевмокамерах поддерживают выше гидростатического, но ниже начального давления в пневмоисточнике, а расстояние L между пневмокамерами и окнами выхлопа выбирают в диапазоне 0,1 VT L 0,5 VT, где V скорость звука в жидкости; Т - заданная длительность излучаемого сигнала.