Способ визуализации результатов сейсмоакустического просвечивания

 

ОП ИСАНИ Е „„„„„5

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.09.81 (21) 3340885/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) П р и ор итетв (51) М. Кл.

G 01 V 1/28

Гюеуддретюелиый кюмлтет

CCCP (53) УДК 550.83 (088 8) Опубликовано 28.02.83. Бюллетень № 8 пю делам изюбретеиий и юткрмтий

Дата опубликования описания 05.03.83 (72) Авторы изобретения

Л. С. Прицкер, Ю. А. Бутузов и ..ф Шадхин - .:".:.

Казахский филиал Всесоюзного научно-йЪьчедовательског института разведочной геофизики "--.

/ (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВИЗУАЛИЗАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ

СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОГО ПРОСВЕЧИВАНИЯ

Изобретение относится к сейсмоакустической разведке и может быть использовано для визуализации результатов сейсмоакустического просвечивания.

Известен способ визуализации результатов просвечивания, в котором границы тени, 5 создаваемой неоднородностью при просвечивании массива горных пород, устанавливаются по зоне максимальной крутизны аномальной кривой. На плоскости строятся области, ограниченные лучами, проведенными из мест стоянок излучателя или приемника до оснований проекций зон максимальной крутизны аномальной кривой, в пределах которых расположены искомые геологические неоднородности (1).

Способ эффективен лишь при условии однородности вмещающих пород по физическим свойствам и наличии в них одиночных тенеобразующих объектов. В реальных геологических средах, особенно в рудных районах, вмещающие породы, как правило, неоднородны, искомые объекты могут иметь разнообразные размеры и формы, их количество в просвечиваемом пространстве различно, что приводит к снижению точности визуализации данных.

Известен также способ регистрации изображений, основанный на получении изображений предметов с помощью акустических волн, возбуждаемых в исследуемой среде излучателями и принимаемых набором приемников, расположенных на контуре наблюдений. Записывают линейные изображения плоских волновых полей излучающих объектов в течение времени, длительность которого превышает время распространения волн от наиболее удаленной точки наблюдения до любого приемника, накладывают записанные осциллограммы на одну накопительную плоскость изображений с соблюдением условий подобия между плоскостями регистрации, располагая центры круговых разверток с масштабом, равным отношению скорости развертки осциллографа к скорости распространения звуковых волн, и преобразуют линейные осциллограммы в двумерные изображения кругового поля, приняв за центр вращения круговой развертки изображение данной точки приема в заданном масштабе в определенный момент времени (2) .

Способ применим только для визуализации геологических границ в отраженных

1000975 где H — ширина освещаемой площади;

h — шаг просвечивания;

L — длина освещаемой площади; — длина луча просвечивания; — Htg<,; Гнг 2 Htg@ ; ас, г — — 90 -А . с4, .P+-углы между проекциями скважин на вертикальную плоскость и, соответственно, короткими и длинными сторонами освещаемой площади, а экспозицию устанавливают, пропорционально коэффициенту звукопоглощения или скорости распространения упругих колебаний по соответствующему лу50

55 волнах, когда вышележащие горизонты характеризуются постоянной и известной скоростью распространения волн. В случае просвечивания способ не обеспечивает достаточной точности визуализации результатов наблюдений из-за погрешностей, возникающих при представлении о постоянстве скорости распространения волн и преобразования импульсных сигналов в монохроматические.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ визуализации результатов сейсмоакустического просвечивания, основанный на вычислении значений коэффициента звукопоглощения или скорости распространения упругих колебаний по лучам просвечивания между 15 скважинами. (т. е. по кратчайшему расстоянию между точками возбуждения и приема упругих колебаний), выборе коэффициента звукопоглощения в точках среды между скважинами с помощью графических построений или ЭВМ и визуализации параметров просвечиваемого массива с помощью изолиний (3) .

Недостатки способа заключаются в трудоемкости операций, зависимости результатов визуализации от опыта интерпретатора и сложности визуализируемого поля акустического параметра, а также невысокой точности визуализации.

Цель изобретения — повышение точности и упрощение процесса визуализации параметров просвечиваемой среды. зо

Поставленная цель достигается тем, что в способе визуализации результатов сейсмоакустического просвечивания, основанном на вычислении значений коэффициента звукопоглощения по лучам просвечивания между скважинами или скорости распространения упругих колебаний, дополнительно значение коэффициента звукопоглощения или скорости распространения упругих колебаний по каждому лучу просвечивания преобразуют в оптический сигнал, которым освещают накопительную плоскость таким образом, чтобы ось симметрии освещаемой вдоль длинной стороны площади проходила по лучу просвечивания, причем масштабированные ширину и длину освещаемой площади выбирают с помощью соотношений

Н = асомi, 1.=! + m, + m2, чу просвечивания; и по суммарной освещенности в каждой точке накопительной плоскости осуществляют визуализацию параметров среды.

Способ осуществляют следующим образом.

По полученным при выполнении полевых исследований данным производят вычисление коэффициентов звукопоглощения или скоростей распространения упругих колебаний и длины лучей просвечивания.

Вычисленные параметры среды преобразуют в оптический сигнал поочередно по каждому лучу просвечивания для данной пары скважин.

Оптическим сигналом экспонируют накопительную плоскость, в качестве которой можно использовать фотоноситель. Освещаемая оптическим сигналом площадь на накопительной плоскости формируется в виде прямоугольника.

На фиг. 1 изображен вертикальный разрез среды, где 1 и 2 — проекции скважин;

О O = C — длина луча просвечивания;

ABCD — освещаемая оптическим сигналом площадь в виде прямоугольника; L — длина прямоугольника A BCD; 11 — шаг просвечивания; Н вЂ” ширина прямоугольника

ABCD; m +m — разница между L u

ы,, г, 1, Я2 — углы между проекциями скважин на вертикальную плоскость и короткими и длинными сторонами освещаемой площади соответственно; на фиг. 2 — блоксхема устройства для реализации способа; на фиг. 3 — пример визуализации результатов просвечивания между двумя скважинамии.

Ширину прямоугольника Н определяют по формуле

Н = йсозк,, отрезки m u m рассчитывают по форму 1 — — — Htgdi, тг = — Н1 г, ы,г = 90 -P y, 1 а длийу прямоугольйика L определяют по формуле

L= 3+m<+m>. (2)

Как видно из фиг. 1, освещаемая площадь располагается таким образом, чтобы луч просвечивания проходил через ее ось симметрии вдоль длинной стороны. Для ускорения процесса визуализации на накопительную плоскость можно нанести разрез среды с проекциями скважин и схемой измерения. При этом для экспонирования оставляют площадь на накопительной плоскости между проекциями скважин.

Экспозицию устанавливают пропорционально тому параметру среды, который визуализируют. Если это коэффициент звукопоглощения, то экспозицию выбирают обратно пропорциональной величине коэффициента, а если скорость распространения упругих колебаний, то прямо пропорциональной.

После выполнения экспонирования по всем лучам просвечивания для конкретной

1000975 пары скважин в каждой точке экспонированной части накопительной плоскости накапливается информация о визуализируемом параметре среды.

Пример. Способ может быть осуществлен с помощью устройства, которое содержит блок 3 питания, подключенный к модулятору 4 и блоку. 5 управления, источник 6 света, оптичеескую систему 7, экран 8 со щелью

9, привод экрана 10 и накопительную плоскость 11.

1О зо

Выход модулятора .4 соединен с источником 6 света, а вход — с блоком 5 управления. Экран 8 установлен на пути оптического сигнала от источника 6 света между оптической системой 7 и накопительной плоскостью 11, в качестве которой можно использовать фотоноситель с нанесенными на нее в соответствующем масштабе проекциями скважин и лучами просвечивания.

Экран 8 выполняется из непрозрачного материала. Длина и ширина щели 9 могут регулироваться.

Устройство работает следующим образом.

С блока 3 питания напряжение подается на модулятор 4 и блок 5 управления. На блоке 5 управления устанавливают экспозицию пропорционально предварительно вычисленному значению коэффициента звукопоглощения или скорости распространения упругих колебаний по одному из лучей просвечивания. Экран 8 с помощью привода 10 зо устанавливают таким образом, чтобы длинная ось симметрии щели 9 располагалась на соответствующем луче просвечивания на накопительной плоскости 11, причем масштабированные ширину и длину освещаемой площади выбирают с помощью соотношений (1) и (2)

Запускают модулятор 4 с помощью блока

5 управления. Модулятор 4 выдает на ис точник 6 света напряжение, которое преобразуется последним в оптический сигнал. 4о

Оптический сигнал через оптическую систему 7 и щель 9 в экране 8 экспонирует накопительную плоскость Il. Экспозиция задавалась на блоке 5 управления. Засвеченная площадь на накопительной плоскости 11 имеет форму прямоугольника с рассчитанными ранее. параметрами. После экспонирования экран 8 с помощью привода 10 перемещают на следующий луч просвечивания, на блоке 5 управления устанавливают экспозицию в соответствии с параметрами среды по этому лучу просвечивания и -далее повторяют операции, описанные выше.

Процесс для конкретного просвеченного массива повторяют до тех пор, пока не будет выполнено экспонирование по всем лучам просвечивания. Далее, если накопительная плоскость ll — фотоноситель, то производят соответствующую обработку и получают визуализированное поле параметров просвеченной среды.

В случае, если при проведении просвечивания среды излучатель упругих колебаний и звукоприемник перемещались в скважинах непрерывно, то выбирают в соответствии с геологическим разрезом шаг дискретизации, с которым производят вычисление требуемого параметра. Этот же шаг используют в дальнейшем при визуализации.

На фиг. 3 приведен пример визуализации результатов просвечивания между скважинами, пробуренными на расстоянии 80 м друг от друга на одном из месторождений в Южном Казахстане. Просвечивание выполнялось с целью прослеживания водоносных горизонтов в межскважинном пространстве. На фиг. 3 видны песчано-глинистые отложения 12, крупно-зернистый песчаник

13, крупно-зернистый песчаник 14, непроницаемые плотные пермские отложения 15, глинистые отложения 16, верхний, средний и нижний водоносные горизонты 17 — 19, верхний, средний и нижний водоупоры 20—

22. Визуализации подвергались предварительно рассчитанные коэффициенты звукопоглощения.

На фиг. 3 видно, что отчетливыми темными полосами выделяются области, характеризующиеся слабым поглощением звука.

Эти области соответствуют водоносным горизонтам 17 — 9,: выделенным бурением. Наиболее светлые полосы соответствуют водоупорам 20 — 22, которыми являются глинистые отложения и метаморфизированные породы пермского возраста. Визуализированное поле коэффициента звукопоглощения показывает, что прослеживаемые водоносные горизонты 17 — 19 характеризуются выдержанностью по мощности, имеют преимущественно горизонтальное залегание, но далеко не однородны. Степень этой неоднородности, как и распределение между скважинами вещественного состава горизонтов, воздействующего на распространение упругих колебаний, достаточно отчетливо выделяются на описанном примере.

Применение предлагаемого способа при визуализации данных сейсмоакустического просвечивания позволит оперативно получать распределение параметров среды в просвечиваемой плоскости, повысить достоверность за счет исключения субъективного выявления интерпретатора и, соответственно, точность визуализации. При этом значительно упрощается весь процесс благодаря автоматизации с помощью специализированных устройств, которые можно разработать для осуществления предлагаемого способа, аналогичных описанному выше. Подобные устройства могут являться переферийными устройствами ЭВМ. В этом случае расчет параметров щели экрана, а также установка последнего и управление источником света могут осуществляться от ЭВМ.

Формула изобретения

Способ визуализации результатов сейсмоакустического просвечивания, основанный

1000975 ф иг.1 на вычислении коэффициента звукопоглощения или скорости распространения упругих колебаний по лучам просвечивания между скважинами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса визуализации, значение коэффициента звукопоглощения или скорости распространения упругих колебаний по каждому лучу просвечивания преобразуют в оптический сигнал, которым освещают накопительную плоскость таким образом, чтобы ось симметрии освещаемой вдоль длинной стороны площади проходила по лучу просвечивания, причем масштабированные ширину и длину этой площади выбирают из соотношений

Н = hcos 4ь L = l+ m, + гп где Н вЂ” ширина освещаемой площади;

L — длина освещаемой площади;

h — шаг просвечивания; (— длина луча просвечивания; гп = 2 Htl<>, m =2Htg< ;ac» — — 90 -А,, 1 i@, Ар-углы между проекциями первой и

8 второй скважин на вертикальную плоскость и короткими и длинными сторонами осве. щаемой площади соответственно, а экспозицию устанавливают пропорциональыо коэффициенту звукопоглощения или ско. рости распространения упругих колебаний по соответствующему лучу просвечивания, и по суммарной освещенности в каждой точке накопительной плоскости осуществляют визуализацию параметров среды.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Воробьев В. С. и Рудакова Н. П. Обнаружение геологических неоднородностей методом акустического просвечивания из скважины. «Методика и техника разведки», Сб. № 70, ВИТР, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 258031, кл. G 01 V 1/28, 1968.

3. Прицкер Л. С. Некоторые методические вопросы межскважинного просвечиващ ния на тональном сигнале, — <Разведка и охрана недр>, 1977, № 8, (прототип).

1000975

4iсб2. j

Редактор Е. Папи

Заказ 1388/50

Составитель Е. Городничев

Техред И. Верес Корректор Л. Бокшан

Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д.. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ визуализации результатов сейсмоакустического просвечивания Способ визуализации результатов сейсмоакустического просвечивания Способ визуализации результатов сейсмоакустического просвечивания Способ визуализации результатов сейсмоакустического просвечивания Способ визуализации результатов сейсмоакустического просвечивания 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике геофизической, в частности сейсмической , разведки месторождений полезных ископаемых и может использоваться для построения временных разрезов по результатам машинной обработки сейсморазведочных данных

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения характеристик буровой скважины для проведения операции бурения. Заявлены способы и системы для сбора, получения и отображения индекса азимутальной хрупкости буровой скважины. По меньшей мере некоторые варианты осуществления включают в себя различные способы для вычисления и отображения измерений буровой скважины в реальном времени для геологического сопровождения бурения скважины и операций бурения. По меньшей мере один вариант осуществления раскрытого способа для вычисления и отображения азимутальной хрупкости включает в себя этап, на котором производят измерения скоростей продольной и поперечной волн как функции положения и ориентации изнутри буровой скважины. Эти измерения скоростей произведены посредством азимутального акустического прибора. Азимутальную хрупкость затем получают на основе по меньшей мере частично скоростей продольной и поперечной волн. Технический результат - повышение достоверности данных планирования геолого-разведочных мероприятий. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх