Способ обнаружения граннц раздела в разрезескважины

О П И С А Н И Е 269874ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскиз Социалистическиз Республик(л, 5 а, 47/О 21 Ь 47/000.834:622.288.8) 1 П Комитет по делам обретений и открыти ри Совете Министров СССРилиал Всесоюзного научно-исследовательскогоа геофизических методов разведки витель РАЗРЕЗЕ ЕНИЯ ГРАНИЦ РАЗ СКВАЖИНЫ Б ОБН Изобретение относится к акустическим методам исследования скважин, целью которого является обнаружение границ раздела, трещин в горных породах, Проблема обнаружения границ раздела актуальна как в геофизике, так и в инженерной геологии. В геофизике важно знать местоположение и форму рудного тела, для чего определяют границы и углы их наклона по отношению к оси скважины, и вь 1 явить трещицоватые коллекторы. Для крупных современных сооружений требуется прочный и надежный фундамент.Известны способы определения границ раздела, например, по отраженным волнам или по соотношению амплитуд продольной и поперечной волн. Используя отраженные волны, получают удовлетворительные результаты в случае мощных пластов и трещин. Однако трещины часто имеют небольшую раскрытость (десятки микрон), которая на несколько порядков меньше длины упругой волны. В таких случаях имеет место частичная прозрачность трещин. Если при этом отраженные волны и возникают, то их амплитуды незначительны.Цель изобретения - повысить точность определения границ раздела. Для этого используют дифрагированные волны, а местонахождение границ раздела определяют по положению точек разветвления годографов дифрагироваццых волн. На фиг. 1 показано положение акустического зонда излучатель - приемник на участке скважины с трещиной; на фиг. 2 приведены кинематические и динамические годографы 5 различных типов волн, возникающих при прохождешги зондом трещины; на фиг. 3 - волновые картины, снятые с экрана ЭЛТ с метками времени; ца фнг. 4 - запись дцафрагирован.цой волны, произведенная с помощью серий ной аппаратуры для акустического каротажаЛАК.Как известно, попадающая в поле упругихволн неоднородность (пропласток, трещина и т. д.) оказывает на него воздействие, например возникают волны нескольких типов: преломленные, отраженные, дцфрагированные и т, д, Неоднородностью является также трещина с раскрытостью порядка несколько десятков микрон.0 Излучатель 1, резиновый изолятор 2 и корпус 3 образуют с приемником 4 акустический зонд, помещенный в скважину 5, пробуренную в мраморных блоках б с тре;ццной 7. Зонд перемещается в скважине в направлении, пока занном стрелкой.От излучателя 1 упругая волна падает черезводу ца стенку скважины, В мраморном блоке образуются преломленные волны Р и 5.т. е. продольная и поперечная и др. Дойдя до 0 трещины, часть упругой энергии отражаетсяобратно, образовав отраженную волну РР, а часть проходит через трещину в виде прямой Р волны или обменных Р 5, БР волн. Такое явление возможно в том случае, когда трещина образует косой угол с лучами падающих на нее волн. Так как при трещиноватости во вмещающих породах образуются остроконечные выступы, средний радиус которых значительно меньше длины упругой волны, то, согласно принципу Гюгенса, будут излучаться сферические волны, являющиеся дифрагированными (на чертежах дифрагированные волны обозначены буквой й, а их фронты имеют вид расходящихся полуокружностей).Показанные на фиг. 2 временные и амплитудные годографы получают при прохождении зондом участка с трещиной. Так как расстояние излучатель - приемник в зонде не изменяется, время прихода первого вступления продольной волны (нижняя параллельная оси абсцисс линия) и ее последующих фаз (буква Р) не изменяется, не изменяется также время прихода фаз поперечной 5 волны.Годографы других типов волн (отраженной РР, дифрагированной д и обменной РБ) образуют углы с осями ординат, по которым можно определить их скорости. Годограф дифрагирова иной волны имеет гиперболическую форму. Пунктирной линией обозначен теоретический годограф дифрагированной волны. Хорошее совпадение последнего с экспериментальным годографом свидетельствует о правильном определении этой волны как дифра. гированной. Заштрихованные участки обозначают величины амплитуд различных типов волн в едином масштабе.Сравнение динамических годографов различных типов волн, а также истинных величин амплитуд фаз этих волн на экспериментальных осциллограммах показывает, что амплитуда дифрагированной волны большая и пз величине уступает только амплитудам фаз 4поперечной волны. Амплитуда отраженных РРи обменных РБ волн примерно в три разаменьше амплитуды дифрагированной волны.Это позволяет на фотозаписях волновых кар 5 тин уверенно обнаруживать оси синфазностидифрагированных волн.Как видно на фиг. 1 - 3, точка разветвлениягиперболы находится над источником дифрагированной волны. По этому признаку можно10 определить местоположение границы раздела,Для этого необходимо иметь запись получаемых при акустическом каротаже волновыхкартин в виде обычной киносъемки или записипо методу переменной яркости, осуществляе 15 мой серийной аппаратурой ЛАК. Участок стрещинои был пройден зондом излучатель -приемник длиной 17 см с рабочей частотой125 кги,На фиг. 4 первая темная линия слева на20 записи обозначает момент посылки упругогоимпульса, рядом нанесенные линии - величины глубин в сл, стрелки - временной интервал (цена марки времени 100 мк сек). Каквидно из записи, дифрагированная волна вы 25 деляется более уверенно, чем другие типыволн. Характерные для нее гиперболическийгодограф и большая интенсивность значительно облегчают интерпретацию.ЗО Предмет изобретенияСпособ обнаружения границ раздела в разрезе скважины, основанный на возбуждении в скважине ультразвуковых волн и регистрации 35 волновых картин с применением фотосъемкиили записи их по методу переменной яркости, от,гичающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений, о наличии границ раздела судят по появлению на записях дифрагиро ванных волн, а местонахождение этих границопределяют по положению точек разветвления годографов дифрагированных волн.) ив9 игСоставитель Э. А, Терехова едактор Т. 3. Орловская Техред Л, В. Куклина Корректор Н, А. Митрохин аказ 2175/8 Тираж 480 Подписное НИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва Ж, Раушская наб., д. 4/5ишорафия, пр. Сапунова