Способ изучения геологического разреза

Изобретение относится к области геофизической и, в частности, сейсмической, разведки и может быть использовано для изучения геологического строения земных пород, 5Целью изобретения является повышение информативности и точности измерений.На фиг. 1 -3 даны схемы размещения датчиков. 16Установка датчиков относительно поверхности земли 1, т.е. генератор- ного датчика 2 и приемного датчика 3 может быть осуществлена на базе изме,рения Д Х по оси Х или 7, Второй при емный датчик 4 установлен соосно с датчиком 2 на базе д Х" от него и закреплен на мембране 5, В скважину 6 закладывается заряд взрывчатого вещества (фиг. 1)20На 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 Х, У, Е.В каждой паре 2 25 и 7 - генераторные датчики, а 3 и 4 - приемные. Индексы цифр означают ориентацию по соответствующей оси, а степени - измеряемый параметр - напряжение,(Н) или деформацию (Д).ЗО, Многоканальная установка многокомпонентных измерителей (2-5) Е напряжения и деформации может быть размещена по профилю Х, где расстояние между каналами 1,2,3п равно Х)деее И Теде (фИГе 3)еБаза измерения ф Х ( д У, Ь Е) для измерения относительных деформаций выбирается в зависимости от частотного диапазона сейсмических волн, кото О рый необходимо зарегистрировать. Так, например, при скорости распространения сейсмических волн в месте установки 500 м/с и верхней граничной высоте й = 500 Гц база , Х = 0,1-0,2 м. База я Х может быть намного меньшебазы д Х, так как при измерении напряжений величина базы (расстояние от генераторной до приемной рамки) не игра"ет существенной Роли в самомпринципеизмерения. Более того, уменьшениебазы (сближение излучающей и приемной рамок) желательнотак как при этом в. приемной рамке увеличиваетсяамплитуда сигнала электромагнитной55волны, или можно уменьшйть мощностьгенераторного датчика. Для измерения механических напряжений приемная 3 рамка (гораздо меньших размеров) закрепляется на элементе, воспринима."ющем напряжение (давление), напримерна мембране, которая, в свою очередь,прикрепляется к корпусу генеаторного датчика на расстоянии , Х , равном1-10 мм. Это расстояние выбрано с.учетом возможного максимального прогиба мембраны при действующих в среде давлениях от распространяющихсясейсмических волн. В принципе приемная мембрана 5 вместе с рамкой 4 могут быть установлены непосредственнона корпусе излучающей рамки генераторного датчика 2. Для круглой стальной мембраны можно привести следующие технические характеристики, При диаметре мембраны 30 мм и толщине 0,5 мм полоса регистрируемых частот при погружении ее в породу будет 0-5500 Гп, Коэффициент преобразования величины электромагнитного поля в приемном датчике равен 10 В/мм. При минималь- ном сигнале в приемнике 1 мкВ чувствительность измерения давлений составит е 10 Па. Это позволит регистрировать отраженные волны с глубин не менее, чем 5 км. Относительные деформации, которые могут быть зарегистрированы, составляют величину 1 0 - 10Способ осуществляют следующим образом.Выбирают базу измерения 4 Х из величины соответствующего частотного диапазона сейсмических волн (фиг,1), Устанавливают под поверхностью земли 1 генераторный датчик 2 в одной точке базы 6 Х и в другой точке базы - приемный датчик 3. К генератор- ному датчику 2 прикрепляется мембрана 5, на которой закреплен приемный датчик 4. Последний располагают на расстоянии ,Ь Х от генераторного датчика 2. Оси базы и датчиков ориентируют по осям Х, У или Е, Таким образом, соосная пара датчиков 2 и 3 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 или1242870 10 35При осуществлении способа достигается высокая точность расчлененияразреза, благодаря имеющейся возможности регистрировать как статические,так и динамические напряжения и деформации. Высокая чувствительностьи широта частотного диапазона измерений. дают возможность не только повысить глубинность исследований и вы явить маломощные горизонты, но и выделять тонкости в литологическомстроении, в насыщенности пород нефтью,водой и газом. непосредственно к его излучающейрамке на базе А Х . В передающую рамйку генераторного датчика 2 подаютвысокочастотное электромагнитное поле(десятки или сотни кГц). Далее взрывом заряда ВВ в скважине 6 возбуждаютсейсмические волны в среде и по изменениям электромагнитного поля в приемных датчиках 3 и 4 регистрируютнапряжения и деформации в прямой иотраженных волнах на всем интервалевремен. Затем по записям импульсовнапряжений и деформаций (используя ихамплитуды и исключая время) для каждого горизонта в разрезе, т.е. для 15соответствующего временного интервала,строят диаграммы напряжение-деформа ция, по которым определяют потери с,сейсмической энергии и судят о физиколитологических свойствах среды, т,е. 20определяют вещественный состав исследуемых слоев,При одновременном измерении напряжений и деформаций по всем осям координат устанавливают соответствующее 25число пар датчиков 2-3-4 или развязанные пары датчиков 2, Зи 4, 7(фиг. 2). Эти пары датчиков являются5независимыми измерителями напряженийи деформаций. В этом, случае одновременно работают несколько генераторныхдатчиков, сосредоточенных в одномпункте наблюдения. Во избежание взаимного влияния поля одного датчика наприемные датчики других пар частотыгенераторных датчиков разносят навеличину, не меньшую, чем полный частотный диапазон регистрируемых сейсмических волн (соответственно каждыйприемный датчик настроен на несущуючастоту только своего генераторногодатчика, остальные несущие - фильтруются).При многоканальной установке пардатчиков по профилю (фиг. 3) регистрируют совместные компоненты напряжений и деформаций каждым каналом 1,2,,3, ,и (расстояние между каналами5-50 м), в результате чего получаютмножество сейсмических трасс - сейс 50мограмму. По набору сейсмограмм (припоследовательном перемещении расстановки по профилю Х) получают сейсмические разряды, как в обычных работахпо методу отраженных волн (МОВ),только не с записью импульсов скоростейчастиц, а по записям импульсов напряжений и деформации. 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. -Применение предлагаемого способа дает повышение информативности данных о строении геологического разре-за, Это достигается тем, что для построения 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. Иэ диаграмм напряжение-деформация можно определить абсолютные потери сейсмической энергии, которые свободны от влияния неоднородностей строения геологического разреза, но служат мерой поглощения сейсмической энергии,прямым образом связанной с литологичес,ким составом слагающих пород,Простота применяемых технических средств позволяет проводить многокомпонентные и многоканальные исследования. Сейсмические разрезы, построен-. ные с помощью сейсмоприемников давления и деформации, должны быть информативней по сравнению с такими же разрезами, построенными по записям скоростей частиц,/г-хЬ,в е горова ВНИИПИ ФагЮ скобойнико Кооставитель Л ехред М.Хода Редактор рректор И. Шаро Т аказ 3700 4 раж 728ственного кбретений иЖ, Раушс ПодписноСР Госуда лам из осква,тет го 113035, ткрытийая набд,Про ственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проект Формула и з обретенияСпособ 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 приемном датчике опреде О ляют деформационные характеристики пород, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения информативности и точности измерений, в среду вводят дополнительный приемный дат чик, образующий с генераторным датчиком соосную пару, с помощью которой7 измеряют механические напряжения и по результатам измерений строят дна граммы "напряжение-деформация , по которым определяют потери сейсмической энергии и судят о физико-лито- логических свойствах среды.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я 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 регистрируемых сейсмических волн.