Способ сейсмического просвечивания субгоризонтально и субвертикально залегающих локальных неоднородностей

 

Использование: при геофизических способах исследования неоднородностей в горных породах, а также при оконтуривании локальных объектов с отличными от вмещающих пород скоростными свойствами. Сущность изобретения: излучатель импульсных сигналов и приемную установку размещают в двух скважинах. Возбуждают горизонтально-и вертикально-поляризованные волны с направлением лучей просвечивания соответственно к оси скважины и ее нормали , под углом большим критического. Принимают поперечные волны в фиксированном диапазоне частот. Параметры неоднородностей определяют по аномалиям волнового поля. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 V 1/40

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4868446/25 (22) 24.09.90 (46) 30.12.92, Бюл. N. 48 (71) Научно-исследовательский и проектноконструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом (72) И.В.Воронцов (56) Авторское свидетельство СССР

N 1089530, кл, G 01 V 1/40, 1984, Караев Н.А. и др, Сейсмическое просвечивание локальных неоднородностей. M,:

Обзор ВНИИ/ВИЭМС. 1987, с.3,5.16,18. (54) СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОСВЕЧИВАНИЯ СУБГОРИЗОНТАЛЬНО И СУБВЕРТИКАЛЬНО ЗАЛЕГАЮЩИХ

ЛОКАЛЬНЪ|Х НЕОДНОРОДНОСТЕЙ

Изобретение откосится к геофизическим способам исследования неоднородностей в горных породах и может быть использовано для обнаружения и оконтуривания локальных объектов. обладающих повышенными, либо пониженными скоростными свойствами по отношению к вмещающим породам: валунов, пустот, рудных тел и т.д.

Известен способ скважинной сейсмоакустической локации неоднородностей, состоящий в возбуждении упругих волн на нескольких частотах. приеме йрямых проходящих и отраженных волн в двух других скважинах и измерения кинемагических и динамических параметров принятых сигна лов. По кинематическим параметрам отраженных волн определяют местоположение неоднородностей.

Недостатками способа является низкая производительность работ вследствие

„„Ы2„1784934 А1 (57) Использование; при геофизических способах исследования неоднородностей в горных породах, а также при оконтуривании локальных объектов с отличными от вмещающих пород скоростными свойствами. Сущность изобретения: излучатель импульсных сигналов и приемную установку размещают в двух скважинах. Возбуждают горизонтально- и вертикально-поляризованные волны с направлением лучей просвечивания соответственно к оси скважины и ее нормали, под углом большим критического, Принимают поперечные волны в фиксированном диапазоне частот. Параметры неоднородностей определяют по аномалиям волнового поля. 2 ил. сложной методики осуществления,т.к, требуется менять местами источники и приемкики, использовать, как минимум, три скважины. Кроме того, недостатком является низкая надежность выявления неоднородностей по отраженным волнам в случаях, когда выделяемые объекты имеют шероховатые или нерезкие границы, Наиболее близко к изобретению способ сейсмического просвечивания локальных неодно род ностей (Л Н), осуществляемый при размещении излучателя импульсных сигналов и приемных сейсмодатчиков в двух различных скважинах с регистрацией проходящих и дифрагированных волн в фиксированном диапазоне частот.

Недостатком способа является то, что просвечивание производится без учета направленности возбуждения и приема, а также не учитываются оптимальные для обнаружения локальной неоднородности

1784934 углы подхода волн, при которых объект яв- .. бой участки сильной сцементированных ляется наименее "прозрачным", Это снижа- песчаников, причем границы их могут быть ет вероятность обнаружения выражены нерезко, с постепенным перехослабокантрастных по отношению к вмеща- . аомсвойств к свойствам вмещающих пород ющей среде объектов, а также обьектов, 5 Скорость поперечных волн вконкрециях ймеющих малую мощность по отношению к 800 м/с, во вмещающих породах 250-300 длине волны. В способе для повышения раз- M/c, "Конкрециеносные горизонты" выдеррешающей способности увеличивается ко- жаны по простиранию на значительных плоличество наблюдений, что снижает . щадях и их положение определено с производйтельность труда. 10 помощью геологических методов и уточняЦель изобре ВРЙя - йовышение разре- ется перед просвечиванием с помощью геошающей способности сейсмического про- физических Методов:. вертикального свечивания.: .,-,:,:; . -,, .:,:...сейсмического профилирования. Зная полоН8 фиг.1 показан случай, когда наиболь- жение "конкрециеносного горизонта". раэший размер локальной неоднородности 15 (flH) перпендикулярен оси скважйн; на фиг,2 — то же, размер ЛН параллелен. мещаем приемное устройство так, чтобы последний находился в ее пределах.

Приемное устройство имеет 12 сейсмоПредлагаемйй способ осуществляют - датчиков, размещенных на сейсмокосе чена интервале 3, не меньшем расстоянии жины.: При ..:: приеме между скважинами 4. Излучают горизон- горизонтальйо-поляриэованных поперечтально-поляризованные поперечные вол- ных волн (SH-волн) сейсмодатчики расйолоны, если наибольший размер ЛН 5 25 жены перпенДикулярно оси скважины. В перпендикулярен оси скважины (фиг.1), ли-- другук> скважийу помещается источник SHбо вертикально-поляризованные. попереч- волн, на 1, 2 м выше "конкрециеносного ные волнй, если наибольший размер ЛН 5 горизонта". Источник представляет собой параллелей оси сква>кины 4(фиг.2). Сейсмо-: совокупность Электромагнитов равномерно

30 датчики 1 в приемной установке ориентируразмещенных по окружности, с направлеют в первом случае по касательной к стенке нием действия по касательной к ней. Элекскважины,излучатель2размещаютвпреде-... тромагниты: прйжимаются к стенкам лах проекции интервала наблюдения 3 на" скважины С помощью прижимного устройокна>кину с излучателем. Когда наибольший ства размер Л Н 5 параллелен оси скважины, сей35 С аккумуляторной батареи через уст. смодатчики 1 ориентируют по образующей ройство управления на электромагниты скважины, излучатель 2 размещают выше. подаются импульсы напряжениядлительно(или ниже).проекции 6 интервала наблюде- стью 1 5-3 мс, что позволяет возбу>кдать в

: ния 3 на скважину с излучателем. Измеряют породе волны сдвига-кручения частотой амплитуды 2-3 фаз первых вступлейий про- 40 250 Гц. Расстояние между скважинами вь ходящей волны. По наличию зон с резким бирается с учетом поглощающих свойств уменьшением амплитуд волй судят о нали. вмещающей среды, дифракции и в приве-; чии ЛН. Размеры ЛН в плоскости йросвечи- ." денном случае составляет.6-8 м. При таком вания определяют по пересечению лучей:, взаимном" расположении приемного устройограничивающих аномальные зоны. Для 45 ства, источника колебаний и локальной нео- . этого, в случае обнаружения последней, вы- днородйости SH-волны йадают на границу полняется просвечивание при другом поло-.. ЛН под углами (а ), большими критическо-жения излучателя, -: -"- :: го угла (l}. В прйводимом примере i составПример. Конкретйым примером ocy- ляет не более 23О, а а. — более 25О, При ществления предлагаемого сйособа являет- 50. любом положеййи ЛН углы паденйя волн ся обнаружение с помощью сейсмйческого " будут больае критического . Это приводит к .. просвечивания конкреционных образова-: вырождению падающей волны в плоскую, ний, так называемых "крепких включений" в которая резКо затухает при удалении от гравскрышной толще угольных разрезов. Там ницы ЛН. локальные неоднородности ("крепкие вклю- 55 В приводимом примере ЛН имеют фор чения") имеют пластообраэную форму, т.е .." му плоскйх, горизонтально расположенных горизонтальнь|е размеры больае верти- линз. Поэтому просвечивание с помощью кальногоикойцентрируютсявдольгоризон - SH-волн, в которых смещения происходят тов, наэываемых "конкрециеносными также в горизонтальном направлении, горизонтами". Конкреции представляют соследующим образом. Сейсмодатчйки 1 и из- рез 1 м. лучатель 2 размещают в двух различных 20 Сейсмодатчики приЖимаются с по- . скважинах. Прием колебаний осуществляют мощью прижимных устройств к стенке сква-...

1784934 уменьшаеттолщинуслоя,вкоторомсущест- свечивания считается решенной, если повует плоская волна. Это снижает "прозрач- следнее позволяет обнаруживать все вклюность" ЛН,увеличивая аномальныйэффект. чения, в том числе и с минимальными

"Крепкие включения" минимальных, техно- размерами, Впервые эта задача была решелогически заданных размеров (1,5х1,5х0,2 5 на с помощью предлагаемого способа. Это м) вызывают уменьшение амплитуд падаю- позволяет уменьшить объемы бурения, что щей волны не менее чем на 8 — 10 дБ. Такая значительно сокращает расходы на подго-" аномалия может быть обнаружена без пред- товку пород к вскрыше. варительной обработки, по дисплею сейс- . Ф о р м у л а и з о б.р е т е н и я мостанции. При обнаружении "крепкого 10 Способ сейсмического просвечивания включения" источник колебаний устанавли- субгоризонтально и субвертикально залегавался в той же скважине, только на 1-2 м . ющихлокальныхнеоднородностей, включаниже "конкрециеносного горизонта". Поло- ющий размещение излучателя "импульсйых жение ЛН и ее размеры в плоскости прОсве- . сигналов и приемной установки в двух сквачивания определялись пересечением eh 15 жинах, возбуждение и прием поперечных просвечивания, ограничивающих аномаЛь- . волн в фиксированном диапазоне частот, ные зоны.:........ выбираемом с учетом геометросейсмичеПредлагаемый способ сейсмического: ского йараметра, и определение параметпросвечивания субгоризонтально и субвер- ров неоднорбднобтей по аномалиям тикально залегающих локальных неодйо- 20 волнового поля, а т ri и ч а ю шийся тем, родностей позволяет повысйть что, с целью повышения разрешающей споразрешающую способность сейсмического . собности сейсмического йросвечивания, попросвечивания и обнаруживать "крепкие следовательно возбуждают горизонтально включения" с минимальными технологиче- пбляризованнЯе и вертикально поляризоски обусловленными размерами 1,5х1,5х0,2 25 ванные поперечные волны с направлением м. Эти размеры Обусловлены техническими, лучей просвечивания под углом соответстпараметрами добывающей роторной техни- венно к оси скважины ui åå нормали, больки. Менее этих размеров включенйя будут шим крйтического; .при этом разрушены роторным экскаватором, более вышеуказанйый угол выбирают исходя из — могут привести к e| o пол6мке и остановке. 30 априорных данных о соотношениях скороПоэтому задача обнаружения "крейкйх стей во вмещающих породах и локальной включений" с помощью сейсмического про- неоднородности.

1784934

Составитель И.Воронцов

Техред М.Моргентал Корректор А.Козориз

Редактор

Заказ 4363 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат -Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101