Способ волнового акустического каротажа

 

Использование: в геофизических методах исследований. Сущность: в точках замеров регистрируют акустический сигнал, соответствующий времени вступления продольной волны от первого по времени записи приемника, после чего в трассы фазокорреляционных диаграмм вводят кинематические поправки, равные временам вступления этого сигнала. Затем на фазокорреляционной диаграмме, состоящей из последовательности сигналов от первого по времени записи приемника, по последней квазилинейной оси синфазности продольной волны выделяют временные интервалы, содержащие соответственно продольные или поперечные волны. При этом интервал, содержащий поперечную волну, выделяют на участке, непосредственно следующим за последней квазилинейной осью синфазности продольной волны. Затем выделенные интервалы трасс раздельно коррелируют с соответствующими трассами состоящей из сигналов от второго по времени записи приемника фазокорреляционной диаграммы. По положению экстремальных значений локальных импульсов на полученных коррелограммах определяют интервальные времена распространения волн для всех точек замеров. Технический результат: повышение объема сейсмической информации, извлекаемой из записей сложных интерферирующих между собой пакетов разных типов волн. 5 ил.

Изобретение относиться к области геофизических методов исследований, более конкретно касается волнового акустического каротажа.

Известен способ акустического каротажа, при котором с помощью трехэлементного измерительного зонда (один монопольный источник и два приемника, либо один приемник и два монопольных источника) возбуждают в скважине акустические импульсы и принимают прошедшие через породу сигналы, которые представляют собой сумму интерферирующих между собой продольных Р и поперечных S волн. По полученным записям определяют времена вступления продольных Р и поперечных S волн на первом по времени записи приемнике и аналогичным образом на втором. Затем, используя полученные данные, определяют интервальные времена пробега продольных и поперечных волн в интервале L, равном расстоянию между приемниками или источниками (база измерительного зонда), после чего результаты интерпретируют. (М.Г.Латышева. Практическое руководство по интерпретации диаграмм геофизических методов исследования скважин. М.: Недра, 1981, стр.111-115).

Недостаток способа состоит в том, что он не обеспечивает достаточную информативность из-за низкой достоверности выделения и существенных погрешностей в определении времени вступления поперечной волны S, которая распространяется в едином волновом пакете с более скоростными продольными волнами.

Известен также способ определения акустических параметров среды, согласно которому в скважине циклически возбуждают и принимают упругие колебания на зондовых расстояниях с помощью ряда приемных акустических преобразователей измерительного зонда. При этом одновременно с многоканальной записью волнового поля непрерывно регистрируют акустические сигналы от первого по времени записи приемника и определяют на этих сигналах временные интервалы для выделения экстремумов основных типов волн, формируют годографы выделенных типов волн, по которым определяют акустические параметры горных пород (авторское свидетельство СССР 1606950, G 01 V 1/40).

Недостаток способа состоит в низкой достоверности идентификации основных типов волн и точности определения их параметров, что существенно снижает информативность данного способа.

Задачей изобретения является создание способа волнового акустического каротажа в неоднородных средах, который бы позволил увеличить объем сейсмической информации, извлекаемой из записей сложных интерферирующих между собой пакетов разных типов волн, за счет повышения достоверности идентификации и точности определения параметров информативных волн.

Поставленная задача решается тем, что в способе волнового акустического каротажа, включающем циклическое возбуждение в заданных точках скважины акустических волн монопольным источником, прием прошедших через породу продольных и поперечных волн минимум двумя приемниками, разнесенными по стволу скважины, формирование фазокорреляционных диаграмм, состоящих из последовательности сигналов, поступающих от каждого из приемников, и последующую обработку данных, согласно изобретению в точках замеров регистрируют акустический сигнал, соответствующий времени вступления продольной волны от первого по времени записи приемника, после чего в трассы фазокорреляционных диаграмм вводят кинематические поправки, равные временам вступления этого сигнала, затем на фазокорреляционной диаграмме, состоящей из последовательности сигналов от первого по времени записи приемника, по последней квазилинейной оси синфазности продольной волны выделяют временные интервалы, содержащие соответственно продольные или поперечные волны, при этом интервал, содержащий поперечную волну, выделяют на участке, непосредственно следующим за последней квазилинейной осью синфазности продольной волны, затем выделенные интервалы трасс раздельно коррелируют с соответствующими трассами состоящей из сигналов от второго по времени записи приемника фазокорреляционной диаграммы, сдвигая их друг относительно друга на временной интервал, равный шагу квантования акустических сигналов, по положению экстремальных значений локальных импульсов на полученных коррелограммах определяют интервальные времена распространения волн для всех точек замеров.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для реализации способа, на фиг. 2 представлены фазокорреляционные диаграммы П₁(t_i) и П₂(t_i) акустических сигналов соответственно от первого и второго приемников, полученные в ходе эксперимента на территории Среднего Приобья Западной Сибири; на фиг.3 - то же при реализации способа; на фиг.4 - получаемые согласно способу коррелограммы продольных Р волн; на фиг.5 - получаемые согласно способу коррелограммы поперечных S волн.

Способ согласно изобретению может быть реализован с помощью устройства (фиг.1), включающего генератор 1 электрических импульсов, измерительный зонд 2 с размещенным в нем излучателем 3 акустических волн, первым 4 и вторым 5 приемниками акустических волн, расположенными на базовом расстоянии L между собой. Выходы первого 4 и второго 5 приемников акустических сигналов связаны с соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя 6, выход которого соединен с входом демультиплексора 7. Первый и второй выходы демультиплексора 7 соединены соответственно через электронные ключи 8 и 9 с оперативно-запоминающими устройствами (ОЗУ) 10 и 11, при этом первый выход демультиплексора 7 связан также с входом выполненного по типу порового устройства формирователя 12 управляющего напряжения. Выход формирователя 12 управляющего напряжения связан с управляющими входами электронных ключей 8 и 9. Выходы ОЗУ 10 и 11 соединены с устройством визуализации 13 и входом коррелятора 14, включающего линию задержки 15, умножитель 16, сумматор 17 и регистратор 18. Измерительный зонд 2 размещают в скважине 19.

Способ согласно изобретению реализуется в следующей последовательности операций.

Измерительный зонд 2 равномерно перемещают по стволу скважин 19 и через равные интервалы по глубине с помощью излучателя 3, возбуждаемого генератором 1, осуществляют посылку в исследуемую среду зондирующих упругих импульсов. При этом на границе промывочная жидкость - порода инициируются продольные Р и поперечные S волны, которые в сумме с хаотичными волнами-помехами единым пакетом принимаются первым 4 и вторым 5 приемниками и поступают на входы аналого-цифрового преобразователя 6. С выхода аналого-цифрового преобразователя 6 оцифрованные акустические мультиплексные сигналы подают на демультиплексор 7, в котором осуществляется демультиплексация оцифрованных принятых акустических сигналов. С первого выхода демультиплексора 7 сигнал, соответствующий акустическому сигналу с первого приемника 4, поступает на вход формирователя 12 управляющего напряжения, выполненного по типу порового устройства с порогом срабатывания, установленным в соответствии с уровнем акустического сигнала первого вступления продольной Р волны, принимаемой первым приемником 4 при каждом возбуждении. В результате этого напряжение с выхода формирователя 12 управляющих напряжений поступает на управляющие входы электронных ключей 8 и 9 и открывает их в моменты времени, соответствующие временам t_1j ^P вступления продольных волн (фиг.2) на первом приемнике 4. При этом сигналы с демультиплексора 7 последовательно при каждом возбуждении передаются на ОЗУ 10 и 11. Таким образом осуществляется формирование пространственно-временных диаграмм П₁ ⁰(t_i) и П₂ ⁰(t_i) из сигналов, зарегистрированных соответственно первым 4 и вторым 5 приемниками, с одновременным сдвигом их на время, равное времени t_1j ^P вступления продольной Р волны, принимаемой первым 4 приемником, то есть осуществляется ввод кинематических поправок, равных временам вступления этого сигнала. Полученные фазокорреляционные диаграммы (фиг. 3) визуализируются устройством 13. На диаграммах П₁ ⁰(t_i) и П₂ ⁰(t_i) по характеру осей синфазности достаточно уверенно можно определить участки, включающие разные типы волн, в частности продольные (Р) 20 (квазилинейные оси синфазности) и поперечные (S) 21 волны. Вместе с тем неустойчивость осей синфазности приводит к ошибкам в определении интервальных времен. Для определения интервальных времен пробега продольных Р и поперечных S волн далее следует процедура корреляции. Для этого раздельно коррелируют продольные 20 и поперечные 21 волны первой диаграммы П₁ ⁰(t_i) с трассами второй П₂ ⁰(t_i) диаграммы следующим способом. Интервал, содержащий продольные Р волны, идентифицируют как участок 20 диаграммы ₁ ⁰(t_i), ограниченный последней квазилинейной осью 22 синфазности, а интервал, содержащий поперечные волны, как участок 21 на этой же диаграмме, включающий, например, первую - четвертую фазы колебаний, следующих за квазилинейной осью 22 синфазности продольной Р волны. Выделенные таким образом акустические сигналы в указанных интервалах поступают через линию задержки 15 коррелятора 14 на первый вход умножителя 16, на второй вход которого подаются сигналы трасс П₂ ⁰(t_i). После суммирования в блоке 17 результат корреляции регистрируется в блоке регистрации 18. При этом вычисление каждого значения коррелограммы сопровождается сдвигом с помощью линии задержки 15 трасс диаграмм П₁ ⁰(t_i) и П₂ ⁰(t_i) друг относительного друга на временной интервал, равный шагу квантования принимаемых акустических сигналов.

На фиг.4 и 5 показаны фрагменты коррелограмм соответственно продольных Р и поперечных S волн, полученных в результате реализации предлагаемого способа (по данным, представленным на фиг.2 и 3). На полученных коррелограммах четко выделяются локальные импульсы 23 и 24, положение которых позволяет с высокой точностью определить времена пробега продольных Δt_P и поперечных Δt_S волн между первым и вторым приемниками и определить интервальные времена этих волн Δt^P_u = Δt_P/L, Δt^S_u = Δt_S/L, где L - база измерительного зонда.

Таким образом, в способе согласно изобретению за счет повышения достоверности идентификации продольных Р и поперечных S волн на записях корреляционного сжатия многофазных сигналов в локальные импульсы и подавления хаотических волн-помех обеспечивается повышение точности определения параметров информативных волн и соответственно увеличение объема и качества сейсмической информации.

Формула изобретения

Способ волнового акустического каротажа, включающий циклическое возбуждение в заданных точках скважины акустических волн монопольным источником, прием прошедших через породу продольных и поперечных волн минимум двумя приемниками, разнесенными по стволу скважины, формирование фазокорреляционных диаграмм, состоящих из последовательности сигналов, поступающих от каждого из приемников, и последующую обработку данных, отличающийся тем, что в точках замеров регистрируют акустический сигнал, соответствующий времени вступления продольной волны от первого по времени записи приемника, после чего в трассы фазокорреляционных диаграмм вводят кинематические поправки, равные временам вступления этого сигнала, затем на фазокорреляционной диаграмме, состоящей из последовательности сигналов от первого по времени записи приемника, по последней квазилинейной оси синфазности продольной волны выделяют временные интервалы, содержащие соответственно продольные или поперечные волны, при этом интервал, содержащий поперечную волну, выделяют на участке, непосредственно следующим за последней квазилинейной осью синфазности продольной волны, затем выделенные интервалы трасс раздельно коррелируют с соответствующими трассами состоящей из сигналов от второго по времени записи приемника фазокорреляционной диаграммы, сдвигая их друг относительно друга на временной интервал, равный шагу квантования акустических сигналов, по положению экстремальных значений локальных импульсов на полученных коррелограммах определяют интервальные времена распространения волн для всех точек замеров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5