Способ возбуждения сейсмического сигнала в скважине

 

Изобретение относится к скважинной сейсморазведке с невзрывными источниками , в частности к способам излучения сигналов из скважин при обращенном микросейсмокаротаже, сейсмокаротаже, вертикальном сейсмопрофилировании, межскважинном прозвучивании и др. Цель изобретения - повышение сейсмической эффективности путем управления формой и длительностью излучаемого сигнала. Пневмоисточник 4 размещают между пневмокамерами 6 и 7, нагнетают в него сжатый воздух. В пневмокамерах 6 и 7 поддерживают давление больше, чем гидростатическое, но меньше рабочего давления в пневмоисточнике 4. При срабатывании пневмоисточника 4 сжатый воздух выбрасывается из окон 5. Давление передается на стенки скважины, благодаря чему начинает излу& Ё л О GJ Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 V 1/137

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 ф (21) 4808463/25 (22) 05,03,90 (46) 07.07.92. Бюл. М 25 (71) Пермский политехнический институт и

Производственное обьединение "Пермнефте геофизика" (72) Б.В.Дроздов, Р.Ф.Лукьянов, В.Г.Лунев, Л.К.Орлов, Б.А.Семенов и Г.Н.Соколов (53) 550.83(088.8) (56) Заявка Франции М 2618910, кл. G 01 V 1/04, опублик. 1983.

Европейская заявка М 0281946, кл. G 01 V 1/40, опублик, 1988. (54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧ ЕСКОГО СИГНАЛА В СКВАЖИНЕ (57) Изобретение относится к скважинной сейсморазведке с невзры вными источникаU» 1746344 А1 ми, в частности к способам излучения сигналов иэ скважин при обращенном микросейсмокаротаже. сейсмокаротаже, вертикал ьном сейсмопрофилировании, межскважинном прозвучивании и др. Цель изобретения — повышение сейсмической эффективности путем управления формой и длительностью излучаемого сигнала. Пневмоисточник 4 размещают между пневмокамерами 6 и 7, нагнетают в него сжатый воздух. В пневмокамерах 6 и 7 поддерживают давление больше, чем гидростатическое. но меньше рабочего давления в пневмоисточнике 4. При срабатывании пневмоисточника 4 сжатый воздух выбрасывается иэ окон 5, Давление передается на стенк скважины, благодаря чему начинает иэл

1746344

5 выхлопа, 1 ил, 5

30

45 чаться сейсмический сигнал, Волна давления. распространяющаяся по столбу жидкости, достигнув пневмокамер 6 и 7, действует на поршни 8 и 9, сжимая воздух внутри камер. Способ позволяет регулировать форИзобретение относится к скважинной сейсморазведке с невзрывными источниками, в частности к способам излучения сигналов из скважин при обращенном мик росейсмокаротаже, сейсмокаротаже, вертикальном сейсмопрофилировании, межскважинном прозвучивании и др.

Известен способ и устройство для улучшения коэффициента передачи энергии в геологическую среду при возбуждении ее скважинным сейсмическим источником, включающий погружение источника в скважину. размещение сверху и снизу источника эластичных оболочек, способных и к увеличению диаметра, производство возбуждения сигнала, изолирование интервала скважины, содержащего источник, эластичными оболочками.

Известный способ имеет недостаточную сейсмическую эффективность в связи с невозможностью управления формой и длительностью излучаемого сигнала. Разрешающая способность его низка, так как силовое воздействие на стенки скважины растянуто по времени. Кроме того, надеж- 25 ность закрытия рабочей пневмокамеры в случае использования пневмоисточника снижается.

Наиболее близким к изобретению является способ возбуждения сейсмического сигнала в скважине, включающий размещение в отводе скважины и изолирование пневмоисточника сверху и снизу пневмока- . мерами, способными изменять объем, повышение давления в скважине мЪжду пневмокамерами путем выхлопа из пневмоисточника сжатого воздуха с излучением сигнала и уменьшением объемов обеих пневмокамер. При возбуждении сигнала пневмоисточником упругие камеры поглощают энергию волны давления, распространяющейся вдоль ствола и снижают ее параметры.

Недостаток способа состоит в невозможности управления формой и длительностью сигнала. а следовательно, и в невысокой сейсмической эффективности.

Цель изобретения — повышение сейсмической эффективности путем управления му и длительность излучаемого сигнала, которые обеспечиваются изменением давления в пневмокамерах 6 и 7, а также регулированием расстояния до них от окон формой и длительностью излучаемого сигнала.

Цель достигается тем, что в известном способе возбуждения сейсмического сигнала в скважине, включающем размещение в стволе скважины и изолирование пневмоисточника сверху и снизу пневмокамеры, способными изменять объем, повышение давления в скважине между пневмокамерами путем выхлопа из пневмоисточника сжатого воздуха с излучением сигнала и уменьшением объемов обеих пневмокамер, давление в пневмокамерах поддерживают выше гидростатического, но ниже начального давления El пневмоисточнике, а расстояние L между пневмокамерами и окнами выхлопа выбирают в диапазоне

0,1УТ< L<05VT, где Ч вЂ” скорость звука в жидкости;

Т вЂ” заданная длительность излучаемого сигнала. Сущность изобретения заключается в том, чтобы за счет изменения давлений в пневмокамерах и расстояний от них до окон выхлопа обеспечить управление формой и длительностью излучаемого сигнала. Минимальное расстояние L от окон выхлопа в пневмоисточнике до пневмокамер, способных к сокращению обьемов, задается условием 1 = 0,1 VT, где VT — наперед заданная длина волны, поскольку Т определено условиями решаемой геологической задачи, а V — известно из скважинных наблюдений. В частном случае, когда жидкость, заполняющая скважину, техническая вода VB = 1520 м/с. При выбранном значении L обеспечено начало резкого падения давления в расширяющейся газовой полости (образованной эа счет выброса воздуха из рабочей камеры), начиная с момента t = 0,1 Т, т.е., когда волна давления достигнет пневмокамеры. До этого момента давление в расширяющейся полости снижается существенно медленнее. Излучаемый в данном случае сигал будет иметь в начале процесса форму, близкую к полупериоду синусоиды.

Увеличение L приводит к изменению формы излучаемого сигнала вследствие ин-.

1746344 указанных расстояний и давлений в пневмо-, 35

55 терференции элементарных колебаний, возбуждаемых каждой точкой поверхности ствола скважины. При L = 0,5 VT расстояние между камерами равно 2L = VT. В этом крайнем случае интерференция приводит к существенному гашению сигнала. Последующее увеличение 1 приводит к излучению сигналов с несколькими затухающими осцилляциями. Такие сигналы мало пригодны для интерпретации и их возбуждение теряет смысл. В случае отсутствия пневмокамер вообще по столбу жидкости распространяется незатухающая волна — помеха, а возможность управления формой и длительностью сигнала исключается.

Выбор расстояний между окнами и камерами, а также давлений в пневмокамерах неравными друг другу ведет к коррекции формы и длительности сигнала, чем дополнительно расширяются возможности способа.

В известном способе управление формой и длительностью сигнала невозможно, В настоящем техническом решении данный первичный технический эффект достигается за счет выбора расстояний между пневмокамерами и окнами выхлопа, а также давлений в пневмокамерах. В результате повышается сейсмическая эффективность способа, Положительный эффект заключается в возможности применения одного и того же пневмоисточника в различных сейсмогеологических условиях с разными частотными характеристиками среды. Регулирование камерах без подъема источника на поверхность позволяет реализовать быстро адаптируемую систему с высокими показателями производительности труда. Кроме того, возникает возможность выполнения наблюдений в скважине с набором меняющихся сигналов, что значительно повышает детальность исследований околоскважинного пространства и эффективность сейсморазведки.

На чертеже представлена схема, поясняющая предлагаемый способ.

На чертеже изображена скважина 1, заполненная жидкостью 2. Внутри скважины

1 на трос-кабеле с пневмомагистралью 3 помещен пневмоисточник 4 с окнами 5 выхлопа и пневмокамерами 6 и 7, способными к уменьшению объема за счет перемещения внутрь камер поршней 8 и 9.

Расстояния L от выхлопных окон 5 до поршней 8 и 9 выбраны из условия 0,1 VT < L

«0,5VT, Выполнение способа предусматривает следующие операции.

Заполнение источника 4 сжатым воздухом до рабочего давления. Заполнение пневмокамер 6 и 7 сжатым воздухом до давления, превышающего гидростатическое, но не более, чем давление в пневмоисточнике 4. Срабатывание пневмоисточника 4 происходит по команде с пульта контроля и управления, расположенного на поверхности. При этом сжатый воздух выбрасывается через окна 5. Давление передается на стенки скважины, благодаря чему излучается сейсмический сигнал.

Для сокращения его длительности требуется резкое снижение давления в газовой полости после выброса воздуха из рабочей камеры. Это достигается приближением пневмокамер 6 и 7 к окнам 5. Действие давления газовой полости на поршни 8 и 9 перемещает их внутрь пневмокамер 6 и 7. Это приводит к падению давления в самой полости.

Для увеличения длительности сигнала требуется поддерживать высокое давление в расширяющейся газовой полости. Поэтому пневмокамеры 6 и 7 удаляют от окон 5.

Уменьшение начального давления в пневмокамерах 6 и 7 до гидростатического позволяет в более короткий промежуток времени обеспечить максимально возможную глубину падения давления в расширяющейся газовой полости.

Увеличение давления в пневмокамерах

6 и 7 не позволяет резко снижать давление в газовой полости. Длительность сигнала возрастает. Амплитуда сигнала при этом регулируется расстоянием L, так как изменяется площадь приложения нормального напряжения к стенкам скважины, В качестве конкретного примера осуществления способа могут служить результаты опытно-методических работ. Пневмоисточник опускают на глубину 300 м, нагнетают воздух в рабочую камеру объемом 2 дм до давления 18 МПа. Сверху и снизу пневмоисточника помещают две пневмокамеры с объемами по 10 дм (общий объем их превышает объем рабочей камеры на порядок).

Давление сжатого воздуха в пневмокамерах

2,5 МПа. По условиям работ требуется создать сейсмический сигнал длительностью первого периода около 0,010 с, Скважина заполнена глинистым раствором со скоростью распространения сигнала в нем V =

=1600 м/с. Поэтому устанавливают расстояние L = 0,1 VT = 0,1 1600 м/с 0 010 с =

=1,6 м.

Применение предлагаемого изобретения обеспечивает возможность управления формой и длительностью излучаемого сигнала. Поэтому возникает возможность при1746344

Составитель А. Трифонов

Техред ММоргентал Корректор А. Осауленко

Редактор Г. Гербер

Заказ 2394 Тираж Подписное

ВНИИХИ ГосударственнОго комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 менения одного и того же пневмоисточника в различных сейсмогеологических условиях.

Регулирование формы и длительности сигнала без подъема источника на поверхность позволяет повысить производительность труда. Возникает возможность выполнения наблюдений в скважине с набором меняющихся сигналов, что значительно повышает детальность исследований околоскважинного. пространства и эффективность сейсморазведки.

Формула изобретения

Способ возбуждения сейсмического сигнала в скважине, включающий размещение в стволе скважины и изолирование пневмоисточника сверху и снизу пневмокамерами, способными изменять объем, повышение давления в скважине между пневмокамерами,путем выхлопа из пневмоисточника сжатого воздуха с излучением сигнала и

5 уменьшением объемов обеих пневмокамер, отличающийся тем, что; с целью повышения сейсмической эффективности путем управления формой и длительностью излучаемого сигнала, давления в пневмока10 мерах поддерживают. выше гидростатического, но ниже начального давления в пневмоисточнике, а расстояние i между пневмокамерами и окнами выхлопа выбирают в диапазоне О, t VT < i < 0,5 VT, где V—

15 скорость звука в жидкости; Т вЂ” заданная длительность излучаемого сигнала.