Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ»

(МГРИ-РГГРУ)

КАФЕДРА: Геофизики

Доклад по: Геофизических исследований скважин

На тему: «Акустическое межскважинное просвечивание»

Выполнил: студент группы РФ 12-2

Газизов И.А.

Руководитель: к.т.н., Мараев И.А

Москва 2014

Оглавление

1. Геофизимческие методы исслемдования сквамжин

2. Акустический каротаж (АК)

3. Межскважинное акустическое просвечивание

4. Влияние Скважины на излучение и прием упругих волн

5. Скважинная геофизика

Литература

1. Геофизимческие методы исслемдования сквамжин

Геофизимческие методы исслемдования сквамжин - комплекс физических методов, используемых для изучения горных пород в околоскважинном и межскважинном пространствах, а также для контроля технического состояния скважин. Геофизические исследования скважин делятся на две весьма обширные группы методов - методы каротажа и методы скважинной геофизики. Каротаж, также известный как промысловая или буровая геофизика, предназначен для изучения пород непосредственно примыкающих к стволу скважины (радиус исследования 1-2 м). Часто термины каротаж и ГИС отождествляются, однако ГИС включает также методы, служащие для изучения межскважинного пространства, которые называют скважинной геофизикой.

Исследования ведутся при помощи геофизического оборудования. При геофизическом исследовании скважин применяются все методы разведочной геофизики. геофизический скважина горный каротаж

Классификация методов ГИС может быть выполнена по виду изучаемых физических полей. Всего известно более пятидесяти различных методов и их разновидностей.

Например один из методов исследования межскважинного пространства на основе акустических волн.

Установка называлась мудрено - импульсный магнитогидродинамический генератор, сокращенно - МГД-генератор. Ее разработали в 1970 - 1980-е годы ученые институтов АН СССР под руководством академика Евгения Велихова вместе со специалистами военно-промышленного комплекса. Генератор устанавливался на машину, перемещался в любую точку и в нужном месте вырабатывал электрическую энергию в импульсном режиме. Ток подавался в земную кору и изменял ее состояние.

- Опыты проводились так, - рассказывает Новиков. - В землю устанавливали два электрода на расстоянии 4 км друг от друга - как огромную вилку втыкали в землю. МГД-генератор, подключенный к ним, за десять секунд выдавал импульс в несколько тысяч ампер. Электрический сигнал проникал до очага потенциальных землетрясений - на глубину 5 - 10 км. Приемные станции фиксировали ответные сигналы - по их вариациям можно было судить о приближающихся подземных толчках.

В результате был установлен весьма любопытный факт: во время испытаний количество сильных землетрясений вблизи генератора уменьшилось, а количество слабых - возросло.

- Происходило это потому, что импульсы МГД-генератора являлись своеобразным «спусковым крючком», приводящим к возникновению большого числа слабых неопасных сейсмических толчков, - объяснял ученый. - Аналогов этой машины в мире до сих пор нет. Технология ее изготовления - российское ноу-хау. Когда американцы делали у себя аналогичный проект, повторить его так и не смогли. Всего в СССР было сделано несколько таких генераторов разного масштаба. Среди них, например, была установка «Сахалин», по мощности сравнимая - только представьте себе - с ДнепроГЭСом!

В будущем ученые надеются создать специальную технологию электрической обработки сейсмоопасных разломов и контролировать выделения накопленной тектонической энергии. Например, чтобы предотвратить мощные толчки, можно было бы пройти с таким генератором по разлому и слегка его «протрясти». Так можно было бы разрядить очаг и забыть об угрозе лет на сто.

МНЕНИЕ ЭКСПЕРТА

Ведущий специалист Российского экспертного совета по прогнозу землетрясений, оценке сейсмической опасности и риска РАН и МЧС РФ, вице-президент Комиссии по геофизическим рискам и устойчивому развитию Международного союза по геодезии и геофизике профессор Владимир КОСОБОКОВ:

- Для того чтобы искусственное землетрясение было таким, как, например, на Гаити в 2010-м, надо взорвать более чем мегатонный ядерный заряд. А для искусственного аналога любого из мегаземлетрясений (таких, как в 2004-м в Индийском океане, в 2010-м - в Чили и в 2011-м - в Японии) потребуются тысячи гигатонн тринитротолуола (ТНТ), на что не хватит всех ядерных бомб, которые имеются в мире.

Если по отношению к землетрясениям воспользоваться аналогией с обыкновенным ружьем, то на сегодняшний день сейсмологи не в состоянии достаточно точно и надежно определить, есть ли ружье, а если есть, то заряжено ли оно, где расположен его курок, есть ли предохранители, куда повернуто дуло? Очевидно, что, даже имея такое «тектоническое ружье» в наличии, просто невозможно заранее предсказать, в какую сторону оно выстрелит и с какой силой. Кроме того, структура литосферы Земли изучена относительно хорошо лишь на небольших территориях, поэтому покупатель «тектонического арсенала» должен отчетливо понимать, что, скорее всего, промахнется еще при выборе «ружья» и нажатии на «курок».

На сегодня ни у кого в мире нет пока надежных методов абсолютно точного прогнозирования силы, места и времени землетрясений. Так, например, все 60 сильнейших землетрясений в 2000 - 2011 годах были «сюрпризами» для Глобальной карты Международного проекта GSHAP. Причем в половине случаев это были «очень большие сюрпризы» вместо ожидаемых «незначительных».

2. Акустический каротаж (АК)

Акустический каротаж (АК) -- основан на изучении времени (скорости) прохождения импульса упругих колебаний на звуковых частотах через горную породу в околоскважинном пространстве. Как правило, чем плотнее горные породы -- тем выше скорость. Также акустические свойства зависят от гетерогенности и структурно-текстурных особенностей горных пород. Для более детального изучения физических свойств зонды АК могут работать на нескольких частотах, иметь, например, один передатчик колебаний и несколько приёмников, с разной базой -- расстоянием от источника до приёмника.

Акустическим каротажом (АК) называют методы изучения свойств горных пород по измерениям в скважине характеристик упругих волн ультразвуковой (выше 20 кГц) и звуковой частоты. При АК в скважине возбуждаются упругие колебания, которые распространяются в ней и в окружающих породах и воспринимаются приемниками, расположенными в той же среде.

Основан на изучении характеристик упругих волн ультразвукового и звукового диапазона, прошедших через горные породы.

Возбуждение и регистрация упругих волн осуществляются зондом АК. Трехэлементный зонд АК состоит из одного излучателя и двух приемников (аппаратура типа ЛАК) или двух излучателей и приемника (аппаратура типа СПАК). Возбужденные излучателем упругие колебания после прохождения их через горные породы фиксируются приемниками.

Модификации АК:

АК по скорости

Для измерения скорости головной продольной волны регистрируют времена ее вступления t₁ и t₂ на первом и втором приемниках. Определяют интервальное время (мкс) Д t = t₁-- t₂ и интервальную скорость

v_p -- l/Дt,

где l -- расстояние между приемниками.

Данные используются для определения пористости, так как

k_n= (Дt -- Дt_ск)/(Дt_ж -- Дt_ск),

где Дt_ск и Дt_ж -- интервальное время соответственно в скелете породы и в жидкости, заполняющей поры.

АК по затуханию

Регистрируют амплитуды колебаний А₁ и А₂ и определяют коэффициент поглощения энергии (параметр затухания) б (м^-1) на участке породы между элементами зонда: б = (1/l)ln(А₁/ А₂).

Метод АК используется для выделения в разрезе трещинно-кавернозных зон и для определения характера насыщения пласта. В современной аппаратуре одновременно регистрируются 6 параметров: t₁, t₂, Дt, А₁, А₂, б. Разрабатываемая модификация волнового АК позволит изучать характеристики всех типов волн, участвующих в волновом процессе,

3. Межскважинное акустическое просвечивание

Межскважинное акустическое просвечивание (МАП) или межскваженное прозвучивание (МП) осоновано на возбуждение упругих колебаний в одной скважине и регистрации их в другой. Метод предназначен для изучения сейсмоакустических параметров прозвучивания среды в плоскости между двумя скважинами. Информационные параметры МП подразделяются на кинематические , используемые для определений фазовой скорости волн и траектории их лучей,и динамические , используемые для определния коэфициента поглощения энергии упругих волн в среде.

Аппаратура ряда МП импульсного и тонального режимов излучения предназначена для поиска и разведки рудных тел между гидронаполненными скважинами, находящимся друг от друга на расстоянии 200-300 м. применение аппаратуры позволяет реконструировать слепые и выклинивающиеся рудные тела, корреллировать рудные подсечения, обнаруживать трещеноватости , разрывные нарушения , карсты, талики и линзы погребенного льда .

Межскавижнное прозвучивание следует начинать по схеме синхронного перемещению по скважине излучающего и приемного снарядов с целью получения первого представления о прозвучиваемом разрезе и выявления аномальных зон в исследуемом интервале глубин . Оконтуривание этих зон проводится по схеме при которой излучатель устанавливается неподвижно в одной скважине , а звуковой приемник перемещается вдоль другой. Стоянка неподвижного скважинного зонда располагается выше или ниже предполагаемой неоднородности в местах сравнительного хорошего прохождения звука. Рекомендуется оставлять неподвижным скважинный звукоприемник и перемещать излучатель , поскольку при этом достигается наиболее высокая производительность труда . При корреляции наклонно залегающих рудных тел и определении физико-механических свойств горных пород и руд целесообразно синхронное перемещение со сдвигом излучателя и звукоприемника по глубине , с наклонном лучей прозвучивание, близкими к углу падения пород в плоскости прозвучивания.

А , Б синхронное перемещение без сдвига и со сдвигом по глубине соответственно;

В. Веерная съемка

4. Влияние Скважины на излучение и прием упругих волн

Совместное влияние приемной и излучающей скважин на измерение амплитуды звукового давления может быть представлено в случае стационарных колебаний.

Если скважины параллельны друг к другу и б=в=90% (градусов) , то изменения уровня звукового давления , обусловленные влиянием скважин диаметром 46, 59, и 76 мм в различных по скорости Vs породах определяются по таблице VII.4

Продольные и поперечные волны в однородной неидеально упругой среде распространяются независимо друг от друга и характеризуются комплексными волновыми числами

k=w/Vp и ks= w/Vs ? ,

где Vp , Vs - комплексные скорости, выражаемые через комплексные модули Юнга E и G:

5. Скважинная геофизика

Геофизические исследования, выполняемые с целью изучения массива горных пород в окрестностях скважин и между скважинами на расстояниях от долей м до сотен м. Основное отличие С. г. от Каротажа, применяемого для изучения геологических разрезов вдоль стенок скважин, -- большая дальность действия.

Основные задачи С. г.: обнаружение тел полезных ископаемых и определение их положения, размеров, формы, элементов залегания; оценка физических параметров и минерального состава тел; подсчёт запасов полезных ископаемых; корреляция и построение (с использованием данных каротажа) геологических разрезов. С. г. -- единственный способ изучения окрестностей скважин и межскважинных пространств на глубинах свыше 200--300 м.

В С. г. получили распространение электрические методы постоянного и низкочастотного тока(включающие в себя методы заряда, естественного поля, вызванной поляризации, индукционные),радиоволновые и магнитные. Используются также методы переходных процессов, сейсмоакустических, пьезоэлектрических и др.

Электрическими методами изучается распределение электрических или магнитных полей, создаваемых искусственными и естественными источниками постоянного и низкочастотного тока (ниже 10 кгц). На изучении электрических полей точечных и дипольных источников основаны методы заряда. В методе естественного поля изучаются электрические поля, возникающие в результате окислительно-восстановительных реакций, протекающих на границах рудных тел. Поляризация пород при пропускании электрического тока служит источником полей, исследуемых в методах вызванной поляризации. Индукционные методы основаны на измерении магнитных полей, создаваемых дипольными скважинными и петлевыми наземными источниками. На изучении магнитных полей, возникающих при выключении тока в источнике, основан метод переходных процессов.

Радиоволновыми методами исследуется распределение электрических и магнитных полей высокой частоты (0,140 Мгц), изучаются коэффициент поглощения горных пород и коэффициент экранирования искомых тел. Магнитные методы опираются на измерение компонент постоянного магнитного поля, создаваемого рудными телами с повышенной магнитной проницаемостью.

В сейсмоакустических методах используют главным образом затухание сейсмических колебаний. На изучении электрических полей, возникающих в минералах пьезоэлектриках под воздействием упругих колебаний, основаны пьезоэлектрические методы. Иногда применяются методы, которые опираются на измерение температур в скважинах, использование зависимости между потенциалами электрохимических реакций на контактах минералов и силой пропускаемого через них тока, а также на изучение мюонной компоненты космического излучения.

В большинстве методов С. г. выделяются три варианта: двускважинные (или межскважинные),односкважинные и скважина-поверхность. Зарождение С. г. связано с применением метода заряда на постоянном токе, предложенного К. Шлюмберже (Франция) в 1932. Как самостоятельное направление разведочной геофизики С. г. оформилась в 1960--70 благодаря исследованиям, выполненным в СССР. Большую роль для развития теории и методики отдельных методов С. г. сыграли работы в области шахтной геофизики, которые в СССР были начаты в 1923--25 А. А. Петровским. Аналогичные работы выполнялись и за рубежом.

Литература

1. Методы рудной геофизики, Л., 1968; Разведка сульфидных месторождений с использованиемскважинных геофизических и геохимических методов. Методическое руководство, Л., 1971; Скважиннаярудная геофизика, Л., 1971.

2. Скважинная и шахтная рудная геофизика , СПРАВОЧНИК ГЕОФИЗИКА ,В двух книгах , Москва «Недра» 1989; Под редакцией доктора геолого-минералогических наук В.В. Бродового Книга вторая

Размещено на Allbest.ru