Способ геоакустического исследования скважин в процессе бурения

 

Изобретение относится к области геологоразведочных работ и пред- , назначено для расчленения геологического разреза в процессе бурения Скважин по физико-механическим свойствам горных пород. Целью изобрете- i НИН является повьшение достоверности способа. Дпя этого акустические колебания в диапазоне частот от 0,5 до 20 кГц регистрируются датчиком, расположенным у забоя скважины, и подаются на двухканапьный спектроаналИзатор, на второй вход которого поступают сигналы с датчика, расположенного в верхней части колонны буройых-труб. Сравнение двух спектров обнаруживает акустические колебания, частота которых зависит от физикомеханических свойств горных пород, по которым расчленяется геологический разрез. 3 ил. & (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (51) 4 G 01 V 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3723541/24-25 (22) 05,04.84 (46) 30,03.88. Бюл. У 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки (72) Б,Б. Шатров, О,С. Андреев, Н,,Рудакова и Д,М.Стрыгин (53) 550.83 (088.8} (56) Авторское свидетельство СССР

Р 744406 кл. G 01 V 1/40, 1975, :Рукавицын В.Н. и др. Геоакустический метод исследования скважин в процессе бурения.«т Тр. ВНИИЯГГ, "5lpåðío-геофизические и геоакустические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых", Вып.21, M. ОНТИ ВНИИЯГГ, /1974, с.

82-97. (54) СПОСОБ ГЕОАКУСТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к области геологоразведочных работ и предназначено для расчленения геологического разреза в процессе бурения скважин по физико-механическим свойствам горных пород. Целью изобретения является повьппение достоверности способа. Для этого акустические колебания в диапазоне частот от 0,5 до 20 кГц регистрируются датчиком, расположенным у забоя скважины, и подаются на двухканальный спектроаналиэатор, на второй вход которого поступают сигналы с датчика, расположенного в верхней части колонны буровых труб, Сравнение двух спектров обнаруживает акустические колебания,. частота которых зависит от физикомеханических свойств горных пород, по которым расчленяется геологический разрез. 3 ил.

1385114

Изобретение относится к геологоразведочным работам и предназначено для расчленения геологического разреза в процессе бурения скважин по

5 физико-механическим свойствам горных пород, Цепью изобретения является повышение достоверности способа.

На фиг. 1 представлено устройство для р реалиэации способа регистрации частотного спектра в соседней скважине; на фиг„2- то же, в буримой скважине;на фиг.3 — спектрограммы акустического поля при бурении уртит-политовых пород,На чертеже обозначены буровой станок 1, породораэрушающий инструмент 2, забойный датчик З,двухканальный анализатор 4 спектора, регистратор 5, наземный датчик 6, усилитель 20

7, кодирующее устройство 8, забойный передатчик 9, приемное устройство

10, радиопередатчик 11, приемник 12, спектры 13 и 14 колебаний, зарегистрированные забойным и наземным - 25 датчиками.

Способ осуществляют в двух вариантах., В первом варианте способ осуществляется с помощью устройства, пред- 30 ставленного на фиг.1, „При работе бу-. рового станка 1 акустический сигнал, возникающий при взаимодействии породоразрушающего инструмента 2 с породой, и помехи от работы буровой системы распространяются в межскважинном пространстве и принимаются забойным датчиком, опущенным в ранее пробуренную скважину и перемещаемым синхронно с углублением породораз- р0 рушающего инструмента 2, преобразуются в электрические сигналы и по кабелю поступают на двухканальный анализатор 4 спектра, На другой вход анализатора 4 подается сигнал акустичес- 45 ких помех, создаваемых буровым станком, бурильной колонной и другими механизмами, расположенными на поверхности, принятых и преобразованных в электрические сигнаЛы наземным датчиком 6, установленным на раме бурового станка 1, Разностный спектр фиксируется регистратором 5.

Во втором варианте способ осуществляется с помощью устройства, представленного на фиг.2, При работе бурового станка 1 акустический сигнал,. возникающий при взаимодействии породоразрушающего инструмента 2 с породой и помехи от работы буровой системы распространяются в межскважинном пространстве, принимаются и преобразуются в электрические сигналы забойным датчиком 3, расположенным в специальном контейнере в бурильных трубах непосредственно над породоразрушающим инструментом или колонковой трубой. В этом же контейнере размещаются усилитель 7, кодирующее устройство 8 и забойный передатчик

9, с помощью которых частотный спектр передается по бурильной колонне на поверхность. На ведущей трубе,на поверхност%, устанавливается приемное устройство 10, принимающее сигналы, поступающие с забоя, и ретранслирующее их с помощью радиопередатчика 11 на приемник 12, где осуществляется восстановление исходного сигнала, который подается на двухканальный анализатор 4 спектра. На другой вход анализатора 4 подается сигнал акустических. помех, создаваемых буровым станком, бурильной колоннойй и дру г ими ме х ан измами, р а сположенными на поверхности, принятых и преобразованных в электрические сигналы наземным датчиком 6, установленным на раме бурового станка 1, Разностный спектр фиксируется регистратором .5.

Характеристика разностного частотного спектра упругих колебаний, возникающих при разрушении горных пород и руд, зависит от их физико-механических свойств (твердость, упругость, крупность зерен, скорость распространения колебаний и т,п. ), минерального состава и не содержит помех, создаваемых буровым станком, бурильной колонной и другими механизмами,расположенными на поверхности, Таким образом, разностный частотный спектр является в,основном функцией минерального состава, а следовательно, литологии раэбуриваемых пород, Основные типы горных пород при их разбуривании алмазными коронками со скоростями вращения колонны около 700 об/мин и давлении в 1 т характеризуются своими информативными частотами {комплексами частот),которые выделяются на основании сравнения и сопоставления спектров от за-. бойного (скважинного) и наэемного датчиков.

1385114

Для гнейсов характерны частоты в интервале 8,5 — 9,5 кГц, пегматитовые тела выделяются частотами 5 и

10 кГц, уртит-иолитовые породы 13,014,5 кГц, более вязкие и слабые апатитовые руды — равномерным спектром с небольшой амплитудой с максимумом на 11 кГц.

Иэ спектрограмм, приведенных.на фиг.3, где представлены спектры колебаний, зарегистрированные скважинным и наземным датчиками и характерные для участков разбуривания рудовмещающих уртитиолитовых пород, .видно, что в интервале частот 0,512 кГц, спектры от обоих датчиков мало отличаются один от другой, а в интервале 13 — 15 кГц на спектрограмме от скважинного датчика (спектр

14) фиксируется четкий максимум, Их разностный спектр характерен для тех интервалов измерений, где по геологическим данным прослеживаются разрушенные уртиты и иолиты, 25

На геологических участках работ сначала проводят исследования при бурении 2-3 скважин по одной из представленных на фиг,1 — 2 схем измерений в зависимости от имеющегося оборудования и аппаратуры, Затем получают разностные спектры для каждой точки наблюдений, отбирают идентичные по интервалам глубин бурящихся скважин, которые сопоставляют с геологическими данными по поднятому керну и выделяют информативные частотвг для каждого типа пород

) участка, месторождения. Пос е этого переходят на упрощенную технологию 40 бурения, предусматривающую увеличейию объемов бескерновой проходки.Все полученные данные могут быть заложены в память вычислительной машины и накапливаться там по мере получения нового материала для сравнения и анализа вновь получаемых экспериментальных данных, Спо со б гео аку стиче ского ис следо вания скважин геологического разреза в процессе бурения на рудных месторождениях обеспечивает значительную геологическую эффективность эа счет более однозначного диагностирования горных пород и руд по срввнению с имеющимися аналогами. Это достигается в связи с анализом упругих колебаний в широком спектре частот 0 5 — 20 кГц, учетом и устранением акустических помех, создаваемых буровым

F станком, колонной и другими конструк. циями.

Формул а из о бр ет ения

Способ геоакустического исследования скважин в процессе бурения, основанный на регистрации датчиками упругих колебаний, возникающих в горных породах и верхней части колонны буровых труб, и обработке полученных данных, отличающий ся тем, что, с целью повышения достоверности исследований, регистрируют упругие колебания датчиком, установленным у забоя скважины в диапазоне частот от

0,5 до 20 кГц, производят спектрапьный анализ зарегистрированных колебаний, сопоставляют спектры колебаний, з аре гистриро ванных у забоя и в верхней части колонны буровых труб,вы;., деляют характеристические частоты горных пород, по распределению которых по глубине скважины определяют строение геологического разреза.

1385114

1385114

A,È

И

И

ling

$0

20 F,erg

Фиг. Я

Составитель А, С,Алешин

Редактор Н,Горват Техред М.Ходанич . Корректор С,Черны

Заказ 1412/45 Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4