Способ определения плотности горныхпород

Союз Советских Социалистических ресоублнк23) Приоритет -43) Опубликовано 07.05,81. Бюллете45) Дата опубликования описания 2 53) УДК 550,83(088,8) ло делам изобретен крытии(72) Авторы изобретения Л. Л (71) Заявитель Каинст знер, Л. С. Прицкер й филиал Всесоюз разведочной геоф объединениедовательсКогооизводстве нного ого научно-иссзики научно-п Геофизика. ахски тута 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТ ГОРНЫХ ПОРОДосп скважины возникающего ы фильтруют,ованной функигналов и при твующем комтраженной от же забоя, ремумов нормии корреляции,и скорости в тоты и глубиляет плотность Изобретение относится к геофизическим методам изучения физических свойств гор. ных свойств горных пород и руд в естест. венном залегании в окружающем скважину пространстве и может быть использовано при разведке месторождений полезных ископаемых, инженерных и гидрогеологических изысканиях и т, п.Известен способ определения плотности горных пород с помощью каротажа 1, включающий возбуждение сигнала частотой выше 5 кГц, 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 меА, Бутузов и В. И, Шадхин ре двумя разнесенными по датчиками шумового поля, в процессе бурения. Сигнал определяют значения нормир цпп корреляции принятых с времени задержки, соответс поненте упругого поля, о горных пород, лежащих ни гпстрируют значения макси рова нпой функции взаимно" пропорциональных плотности этих породах, в функции час ны скважин и затем опреде город. Недостатки способа заключавозмохкности его применения вплп гетерегенных средах, не сотражающих границ.Цель изобретения - повышение точное. тп определения плотности горных пород.Это достигается тем, что в скважине возоуждают упругие волны и по крайней мере двумя датчиками, имеющими разные радиусы, изменяют скорость распрострапения гидроволн в кольцевых зазорах меж. ду стенками скважины и корпусами датчиков разного радиуса скорость распространения гидроволн в безграничной жидкости, определяют скорость распространения по. перечных волн в пересеченных скважиной828147 где 1 - - 1Г,-(3 - -4 Т,)- 1;Хд,-(341,) Т - ,l 10 15 Л =- (г,/г,.) 20 ро 25 Так как скорость п,дроволны зависит Л.,л(1 - к,.- 1,-)от соотноц 1 ения радиуса скважины и ра 11,-- 1 4 1, 1 з 0 диуса корпуса датчанка, то при измерении 1 с двумя радиусами датчиков на осно(1) ванин уравнения (1) получим 1 г )(1 11 г ) 1 г "(1 1)(1 Тг ) 1 г ( )(1 Т:Л,х,(1 - А,1-)(1 - Т,) - Л .,л,(1 - А-)(1 - Т,)где Г,=,. 1 о; Т=1., 1;1 Тз=-1,породах, скорости распространения продольных и поперечных волн в корпусах датчиков, определяют плотность бурового раствора и по полученным данным опреде ляют плотность горных пород в окружаю. щем 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 околоскважи нных изменений (зон глинизации, цементации и трещиноватости), возникающих при бурении.При решении уравнения теории упругости с учетом наличия в оуровой скважине скважинного датчика получена зависимость скорости распространения поперечных волн от скорости распространения гпдроволны в жидкости, заполняющей скважину, скорости гидроволн в той же безграничной жидкости, плотности горной породы и буровой жидкости, радиуса буровой скважины и скважинного датчика. Уп ., -- скорость гидроволны, полученная соответственно двумя датчиками,Плотность горных пород рассчитывается по зависимости (1).Способ реализуют следующим образом. В скважине возбуждают упругие волны, которые принима 1 от двумя датчикам с разными радиусами корпусов, измеряют скорости распространения гидроволн У, ии скорость Ь", распространения поперечных волн в пересеченных скважиной горных породах. Скорость Г, гидроволн в безграничной жидкости определяют путем непооредственного измерения в процессе акустичеакого 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 волнв корпусе скважинного прибора;сорос продольныхв корпусе скважинного прибораплотность материала скважинного прибора;квадрат отношения радиуса скважинного прибора искважины;плотность горной породы;плотность буровой жидкости;скорость гидроволн в безграничной буровой жидкости;скорость гидроволн в буровой жидкости (волн Лэмба) . ти (1), или используют номограммы, получспньс с помощью этих зависимостей.Данный способ, позволяет существенно повысить точность определения плотности горных пород и работать в обсаженных и нсобсакенных скважинах,40 Формула изобретения Способ определения плотности горныхпород, 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 гидро- волн в кольцевых зазорах между стенками 50 скважины и корпусами датчиков разногорадиуса, скорость распространения гидро- волн в безграничной жидкости, скорость распространения поперечных волн в пересеченных скважиной горных породах, ско рости распространения продольных и поперечных волн в корпусах датчиков, опрсделяют плотность бурового раствора и по полученным данным определяют плотность828147 Составитель Э. ВолконскийТехред И. Заболотнова Корректор С. Файн Редактор Т. Глазова Заказ 576/515 Изд,355 Тираж 749 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Тип. Харьк. фил. пред. Патент горных пород в окружающем скважинупространстве,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе: 1, Патент США3739328 по кл. 18105, опубл. 1973. 2. Авторское свидетельство ССС 1366432 по кл, 6 01 Ч 1/40 опубл. 1971 5 (прототип),