Способ и система георадиолокационного каротажа



Способ и система георадиолокационного каротажа
Способ и система георадиолокационного каротажа
Способ и система георадиолокационного каротажа

 


Владельцы патента RU 2550773:

Закрытое акционерное общество "Таймер" (RU)

Заявленная группа изобретений относится к области скважинной геофизики и может быть использована для исследования подповерхностных структур из скважин. Сущность: формируют сверхширокополосные видеоимпульсы длительностью 10-11-10-8 с. Излучают видеоимпульсы передающей антенной (2), размещенной в диэлектрическом корпусе, в разных азимутальных направлениях в плоскости, перпендикулярной оси скважины. Регистрируют видеоимпульсы блоком приемных антенн (3), размещенных в диэлектрическом корпусе. Записывают полноволновую форму зарегистрированного сигнала, представленную в виде двумерного кадра «амплитуда - время задержки», по которой оценивают азимутальную анизотропию среды. Обрабатывают полученную информацию в реальном масштабе времени. Визуализируют результат обработки в 4D представлении. Система для реализации способа содержит передающий и приемный блоки. При этом передающий блок включает устройство (не показано на чертеже), обеспечивающее формирование сверхширокополосных видеоимпульсов длительностью 10-11-10-8 с, передатчик (1), одну или несколько передающих антенн (2), размещенных в диэлектрическом корпусе. Приемный блок включает одну или несколько приемных антенн (3) с устройствами согласования (4), размещенных в диэлектрическом корпусе, коммутатор (5), приемник (6), блок (7) управления и связи с персональным компьютером, антенну (8) синхронизации и оптиковолоконную линию (9) синхронизации. Приемные антенны (3) размещают в диэлектрическом корпусе в такой конфигурации, которая обеспечивает формирование диаграммы направленности блока приемных антенн в двух режимах: радиозондирования и радиопросвечивания. Технический результат: повышение информативности каротажа за счет увеличения динамического диапазона сигналов, а также расширение функциональных возможностей - возможность осуществления как радиозондирования, так и радиопросвечивания (радиотомографии), причем на значительном удалении от оси скважины. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Заявленная группа изобретений относится к области скважинной геофизики и может быть использована для обнаружения и исследования породного состава, механических и физических свойств подповерхностных структур.

Известны способы электромагнитного зондирования околоскважинного пространства устройствами, размещенными в скважинах (например, RU 71780 U1, опубл. 20.03.2008). Однако динамический диапазон таких приборов, реализованных по схеме стробоскопического преобразования отраженного сигнала в тракте приема, составляет не более 100 дБ, что позволяет применять их для оценки характеристик пород по измерениям параметров диэлектрической проницаемости только в точке измерения либо на небольших, порядка метра, расстояниях от ствола скважины для значений параметров диэлектрической проницаемости, характерных для реальных сред.

Наиболее близким аналогом заявленной группы изобретений является группа изобретений, в которой раскрыты способ и устройство радиолокационного зондирования подстилающей поверхности (RU 2490672 C1, опубл. 20.08.2013). Способ радиолокационного зондирования подстилающей поверхности заключается в формировании зондирующих импульсов с помощью газового разрядника или твердотельного генератора, излучении импульсов передающей антенной, регистрации отраженных волн приемной антенной с последующей их обработкой. Устройство для реализации этого способа включает формирователь зондирующих импульсов на газовом разряднике или твердотельный генератор, передающий блок, включающий передающую антенну, приемный блок, включающий приемную антенну, блок управления и связи с персональным компьютером.

Однако данные изобретения не предназначены для функционирования в режиме радиопросвечивания. Кроме того, известное устройство невозможно эксплуатировать в скважине, поскольку его схема, предназначенная для проведения зондирования с земной поверхности и в шахтах, не позволяет производить адекватную интерпретацию получаемых данных из-за невозможности определять ориентацию прибора в локальной системе координат, привязанной к окружающей среде, и осуществлять дистанционное управление работой прибора.

Задача, на решение которой направлена заявленная группа изобретений, заключается в проведении георадиолокационного каротажа в режимах радиозондирования и радиопросвечивания (радиотомографии) на значительном удалении (от десятков до нескольких сотен метров) от оси скважины.

Технический результат, который может быть при этом получен, заключается в повышении информативности каротажа за счет увеличения динамического диапазона сигналов, а также в расширении функциональных возможностей - то есть в возможности осуществления как радиозондирования, так и радиопросвечивания (радиотомографии), причем на значительном удалении от оси скважины.

Указанный технический результат достигается за счет того, что осуществляют формирование сверхширокополосных видеоимпульсов длительностью 10-11-10-8 с, затем излучают видеоимпульсы передающей антенной, размещенной в диэлектрическом корпусе, в разных азимутальных направлениях в плоскости, перпендикулярной оси скважины, регистрируют видеоимпульсы блоком приемных антенн, размещенных в диэлектрическом корпусе, причем приемные антенны размещены в диэлектрическом корпусе в такой конфигурации, которая обеспечивает формирование диаграммы направленности блока приемных антенн в одном из режимов: радиозондирования и радиопросвечивания, записывают полноволновую форму зарегистрированного сигнала, представленную в виде двумерного кадра «амплитуда - время задержки», по которой оценивают азимутальную анизотропию среды, обрабатывают полученную информацию в реальном масштабе времени и визуализируют результат обработки в 4D представлении. Система для реализации данного способа содержит передающий и приемный блоки, при этом передающий блок содержит устройство, обеспечивающее формирование сверхширокополосных видеоимпульсов длительностью 10-11-10-8 с, передатчик, одну или несколько передающих антенн, размещенных в диэлектрическом корпусе, приемный блок включает одну или несколько приемных антенн, размещенных в диэлектрическом корпусе, одно или несколько устройств согласования приемных антенн, коммутатор приемных антенн, приемник, блок управления и связи с персональным компьютером, антенну синхронизации и оптиковолоконную линию синхронизации, причем выходы устройств согласования приемных антенн соединены со входами приемника, а входы - с выходами коммутатора приемных антенн, первый вход которого соединен с выходами антенны синхронизации и оптиковолоконной линии синхронизации, вход-выход приемника соединен со входом-выходом блока управления и связи с ПК, один из выходов которого соединен со вторым входом коммутатора приемных антенн, а другой - со входом передатчика.

Заявленные изобретения базируются на технологии наземного георадара «Грот-12», который обеспечивает по результатам опытов зондирование на глубину до нескольких сотен метров и разрешающая способность которого составляет от 1 см до 10 м в зависимости от глубины.

На фиг.1 показана схема системы электромагнитного каротажа.

На фиг.2 показана схема работы системы в режимах радиозондирования - 3 и радиопросвечивания (радиотомографии) - Т.

На фиг.3 показаны возможные схемы размещения передающих - ПА и приемных - ПрА антенн.

Система для георадиолокационного каротажа включает приемный и передающий блоки, которые могут быть расположены как в одной скважине (режим радиозондирования), так и в разных скважинах (режим радиопросвечивания). Приемный и передающий блоки управляются при помощи компьютера, который может быть размещен как в непосредственной близости от указанных блоков, так и на земной поверхности. Передающий блок включает устройство (не показано на чертеже), обеспечивающее формирование сверхширокополосных видеоимпульсов длительностью 10-11-10-8 с (газовый разрядник или твердотельный генератор), передатчик (1), одну или несколько передающих антенн (2), размещенных в диэлектрическом корпусе. Приемный блок включает одну или несколько приемных антенн (3), размещенных в диэлектрическом корпусе, одно или несколько устройств согласования (4) приемных антенн, коммутатор (5) приемной антенны, приемник (6), блок (7) управления и связи с персональным компьютером, антенну синхронизации (8) и оптиковолоконную линию синхронизации (9).

Приемные антенны (3) размещают в диэлектрическом корпусе в такой конфигурации, которая обеспечивает формирование диаграммы направленности блока приемных антенн в двух режимах: радиозондирования и радиопросвечивания (фиг.2). Блок (7) управления и связи с ПК выставляет необходимые параметры приемника (6) и через коммутатор (5) подсоединяет одну из нескольких приемных антенн (3), затем выдает команду для передатчика (1) на излучение. По сигналу от блока (7) управления и связи с ПК передатчик (1) выдает на передающую антенну (2) высоковольтный сигнал в виде зондирующего сверхширокополосного видеоимпульса. Видеоимпульс через среду распространения попадает на антенну (8) синхронизации и (или) оптиковолоконную линию синхронизации (9), затем через коммутатор (5) попадает на приемные антенны (3) и далее на приемник (6), запуская цикл записи принимаемой информации от приемных антенн (3).

В режиме радиопросвечивания, когда приемный и передающий блоки размещены в разных скважинах, синхронизирующий импульс от передатчика к приемнику передается по оптиковолоконному кабелю скважины, потом по воздушной радиолинии до скважины, где находится приемник, а затем с поверхности скважины до приемника снова по кабелю.

В качестве объекта исследования используется полная волновая форма отраженного сверхширокополосного видеоимпульса, которая несет всю информацию о распределении диэлектрической проницаемости среды около скважинного пространства. Полная волновая форма представляет собой двумерный кадр «амплитуда - время задержки». Составной кадр из последовательного множества полных волновых форм является трехмерным; для измерения при движении вдоль оси скважины его координаты - это «азимутальное направление - время задержки - длина профиля» (с цветовой кодировкой амплитуды), а для измерения в точке при фиксации изменения параметров окружающей среды в условиях искусственного воздействия на нее - «азимутальное направление - время задержки - время регистрации» (с цветовой кодировкой амплитуды).

Заявленные изобретения позволят решать такие задачи, как выделение, корреляция и оконтуривание залежей нефти, оценка характера насыщения пластов различными углеводородами (нефть, газ, газогидраты), твердыми полезными ископаемыми и флюидами, в том числе с низкой пористостью и трещинно-кавернозного типа.

1. Способ георадиолокационного каротажа, заключающийся в формировании сверхширокополосных видеоимпульсов длительностью 10-11-10-8 с, излучении видеоимпульсов передающей антенной, размещенной в диэлектрическом корпусе, в разных азимутальных направлениях в плоскости, перпендикулярной оси скважины, регистрации видеоимпульсов блоком приемных антенн, размещенных в диэлектрическом корпусе, причем приемные антенны размещены в диэлектрическом корпусе в такой конфигурации, которая обеспечивает формирование диаграммы направленности блока приемных антенн в двух режимах: радиозондирования и радиопросвечивания, записи полноволновой формы зарегистрированного сигнала, представленной в виде двумерного кадра «амплитуда - время задержки», по которой оценивают азимутальную анизотропию среды, обработке полученной информации в реальном масштабе времени и визуализации результата обработки в 4D представлении.

2. Система для реализации способа по п.1, содержащая передающий и приемный блоки, при этом передающий блок включает устройство, обеспечивающее формирование сверхширокополосных видеоимпульсов длительностью 10-11-10-8 с, передатчик, одну или несколько передающих антенн, размещенных в диэлектрическом корпусе, приемный блок включает одну или несколько приемных антенн с устройствами согласования, размещенных в диэлектрическом корпусе, одно или несколько устройств согласования приемных антенн, коммутатор приемных антенн, приемник, блок управления и связи с персональным компьютером, антенну синхронизации и оптиковолоконную линию синхронизации, причем выходы устройств согласования приемных антенн соединены со входами приемника, а входы - с выходами коммутатора приемных антенн, первый вход которого соединен с выходами антенны синхронизации и оптиковолоконной линией связи, вход-выход приемника соединен со входом-выходом блока управления и связи с ПК, первый выход которого соединен со вторым входом коммутатора приемных антенн, а второй выход - со входом передатчика.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области океанографических измерений и преимущественно может быть использовано для контроля изменения состояния поверхности открытых водоемов, вызванного их загрязнением поверхностно-активными веществами, при проведении экологических и природоохранных мероприятий. Техническим результатом изобретения является возможность при осуществлении анализа характеристик бликов зеркального отражения учитывать фактор влияния, ветра, что обеспечивает повышение точности определения наличия загрязнения, а также степени его интенсивности. Согласно изобретению поверхность облучают лазером, регистрируют блики зеркального отражения и определяют их характеристики.

Изобретение относится к области океанографических измерений и преимущественно предназначено для определения скорости ветра над морской поверхностью. Технический результат - обеспечение возможности учитывать вклад поверхностного течения в уровень отраженных водной поверхностью радиосигналов, что повышает точность определения скорости ветра. Сущность: установленным на космическом аппарате радиоальтиметром облучают водную поверхность, регистрируют отражённый назад сигнал, по фронту радиоимпульса определяют значимую высоту поверхностных волн, по времени прохождения сигнала до поверхности и обратно определяют крупномасштабный рельеф поверхности, по нему рассчитывают поле поверхностного течения, и определяют скорость ветра по величине отраженного назад сигнала с учётом значимой высоты волн и влияния поля течения на величину отражённого назад сигнала. .

Изобретение относится к геофизическим исследованиям с управляемым источником. Сущность: способ содержит этапы, на которых: развертывают по меньшей мере один приемник и электрический дипольный источник; передают электромагнитное поле от электрического дипольного источника; детектируют первую горизонтальную составляющую и вторую горизонтальную составляющую отклика электромагнитного поля на передаваемое электрическое поле, используя по меньшей мере один приемник, и вычисляют вертикальную составляющую отклика электромагнитного поля, используя детектированные первую и вторую горизонтальные составляющие отклика электромагнитного поля, причем эти первую и вторую горизонтальные составляющие комбинируют.

Изобретение относится к области противодействия терроризму и может быть использовано в системах защиты объектов. Устройство обнаружения носимых осколочных взрывных устройств содержит СВЧ передающее устройство с частотой f1, СВЧ передающее устройство с частотой f2, СВЧ приемное устройство комбинационных частот второго порядка, СВЧ приемное устройство комбинационных частот третьего порядка.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения электрофизических параметров объектов, с которыми пространственно связаны месторождения полезных ископаемых в условиях техногенной инфраструктуры, построенной с применением металлоконструкций.

Предлагаемое устройство относится к контрольно-поисковым средствам, а именно к устройствам обнаружения местоположения людей, оказавшихся под завалами, образовавшимися в результате стихийного (землетрясения, торнадо, цунами и др.) или иного бедствия, и поиска взрывчатых и наркотических веществ, и может быть использовано при техногенных авариях, природных катастрофах, террористических актах и при предотвращении опасных для населения акций.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для поиска засыпанных биообъектов или их останков. Заявлен способ обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков и устройство для его осуществления.

Использование: изобретение относится к области техники, занимающейся подповерхностной радиолокацией объектов. Сущность изобретения заключается в зондировании среды сверхнизкочастотными гармоническими электромагнитными колебаниями.

Использование: для детектирования электромагнитного излучения. Сущность: заключается в том, что быстродействующая и миниатюрная система детектирования, в частности, электромагнитного излучения в гигагерцовом и терагерцовом диапазонах содержит полупроводниковую структуру, имеющую двумерный слой носителей заряда или квазидвумерный слой носителей заряда с включенным одним дефектом или многочисленными дефектами, по меньшей мере первый и второй контакты для слоя носителей заряда и устройство для измерения фотоэлектродвижущей силы между первым и вторым контактами.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для исследования подповерхностных структур. .

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при исследовании залежей сверхвязких нефтей. Сущность изобретения: излучают электромагнитные волны и принимают сигналы, отраженные от границ раздела слоев зондируемой среды, после чего проводят обработку результатов измерений. При этом предварительно строят структурные карты поднятия, а также временные сейсмические разрезы отраженных границ верхней части осадочного чехла, изучают материалы геофизических исследований скважин, материалы керна. На поверхности намечают линии профилей с учетом структурных карт поднятия и временных сейсмических разрезов отраженных границ верхней части осадочного чехла. Линии профилей проводят во взаимно перпендикулярных направлениях через пробуренные скважины с выходом за контур поднятия не менее чем на 500 м. Выполняют занесение в базу данных координат крайних и переломных точек линий профилей. Проводят рассмотрение возможных внешних помех, вводят по необходимости корректировки координат линий профилей. Проводят привязку линий профилей на местности, определяют высотные и координатные точки исследования. Проводят тестовые исследования на одной линии профилей. Экспериментально назначают длительность записи отраженной волны замера совокупности электромагнитных сигналов, зарегистрированных в точке приема в течение заданного времени после излучения электромагнитной волны, как превышающую двойное время пробега электромагнитной волны до самого глубокого объекта исследований. На основании сведений о глубинах и предполагаемых или заранее известных значений скоростях распространения электромагнитных волн в среде, полученных при анализе геофизических исследований и материалов керна, проводят выбор фиксированного времени, в течение которого приемник принимает отраженные сигналы. При этом шаг дискретизации по времени выбирают достаточным для детального описания электромагнитного отраженного сигнала в количестве от 10 до 20 точек на период центральной частоты. В ходе полевых наблюдений излучение электромагнитных волн от передатчика мощностью 10 МВт и прием отраженного сигнала выполняют последовательно тремя антеннами на трех частотах: 50 МГц, 25 МГц и 10 МГц в линейном и логарифмическом режимах записи и регистрации с шагом 4-6 м. Импульс, полученный на наиболее высокой частоте, учитывают как отражающий детальность исследований и высокое разрешение, а на наиболее низкой - как максимальную глубину зондирования. При этом в линейном режиме регистрации импульса проводят выделение и дискретизацию отраженного сигнала нижней части разреза. В логарифмическом режиме выполняют регистрацию «загрубления» высокой амплитуды сигнала и усиление низкой амплитудной записи верхней части разреза. В результате обработки полевых материалов строят временные разрезы, на которых волновая картина отображает особенности геологического строения и состава горных пород. По изменению свойств диэлектрической проницаемости выделяют границы раздела пластов и дифрагирующих объектов в полях электромагнитных волн, определяемых осью синфазности отраженных волн. Для визуализации используют выделение поля обратного отражения из совокупности полученных данных с использованием частотной и пространственной фильтрации. Применяют функцию сложения-вычитания для радарограмм, записанных в линейном и логарифмическом режимах, посредством которых добиваются детального расчленения нижней части радарограммы. Для литолого-стратиграфической привязки границ отраженных волн проводят коррекцию скоростных характеристик электромагнитного импульса и материалов геофизических исследований скважин и данных отбора керна. При этом устанавливают закономерности в характере и распространении электромагнитного сигнала. Выделяют объекты со слабыми и переходными отражающими характеристиками. Поисковым признаком границы залежи на временном разрезе выбирают уменьшение времени прохождения границы выделенного нефтяного пласта и увеличение амплитуды сигнала относительно показаний вне залежи. Строят карты временных отражений электромагнитного импульса, на основании которых картируют стратиграфические поверхности отражающих горизонтов верхней части осадочного чехла. По изменениям амплитуды и знака электромагнитного сигнала в разных средах над залежью, при переходе и за пределами залежи строят карты нефтенасыщенных толщин. Технический результат: прогнозирование залежей сверхвязких нефтей. 11 ил.

Изобретение относится к геофизике, а именно к георадиолокации, и может использоваться на труднодоступных и ограниченных участках для исследования геометрии горных пород. Заявленный способ заключается в том, что геолокацию проводят с изменением углов разворота антенного блока георадара. При этом в месте проведения исследований, в ограниченном пространстве, выполняют углубление полуцилиндрической формы, в котором осуществляют зондирования в различных угловых положениях антенного блока георадара, для чего перемещают его по поверхности углубления, а измерения углов зондирований ведут по шкале и стрелке-отвесу, размещенным на антенном блоке. Радарограммы, записываемые с помощью данного способа, отличаются набором уникальных трасс сигналов, зарегистрированных под различными углами к отражающей горизонтальной границе, что позволяет выделить регулярные сигналы, тем самым повысить информативность данных георадиолокации. 1 ил.

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к определению расположения и формы неоднородностей и включений в конденсированных средах. Сущность: способ заключается в ступенчатом изменение сигнала, в заданном диапазоне частот с равномерным шагом от f min = k min c D до f max = k max c D , где kmin=0,72, kmax=0,81,D - диаметр антенны, с - скорость света. Количество отдельных частот в диапазоне от fmin до fmax не менее пяти. Сканируется исследуемый участок поверхности. Радиоголограмма исследуемого участка фокусируется и определяется ориентация проводящего заглубленного цилиндра. Сначала антенна ориентируется по отношению к оси заглубленного цилиндра так, что вектор напряженности электрического поля располагается перпендикулярно оси цилиндра, и сканируется поверхность при перпендикулярной поляризации. Затем антенна ориентируется по отношению к оси цилиндра так, что вектор напряженности электрического поля располагается параллельно оси заглубленного цилиндра, и сканируется поверхность при параллельной поляризации. Производится фокусировка радиоголограмм цилиндра при перпендикулярной и параллельной поляризациях. Определяется глубина фокусировки изображений заглубленного цилиндра при перпендикулярной и параллельной поляризациях, радиус r заглубленного цилиндра и глубина заложения h находятся из выражений: r=l ⊥ -l || ; h=l ⊥ , где l⊥ - глубина фокусировки изображений заглубленного цилиндра при перпендикулярной поляризации, l|| - глубина фокусировки изображений заглубленного цилиндра при параллельной поляризации. Способ позволяет косвенным методом определить диаметр арматуры и других проводящих цилиндрических предметов в конденсированных средах. 9 ил.
Наверх