Способ исследования недр

 

(и) 66528I

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (?2) Заявлено 24,01.78 (21) 2574137/18-25 (51) M. Кл.2

6 01V 1/00 с присоединением заявки № (43) Опубликовано 30.05.79. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 30.05.79 (53) УДК 550 83 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

С. С. Сардаров

Инсти1ут физики Дагестанского филиала АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕДР

Государственный комитет -.3) П (23) Приоритет

Изобретение относится к исследованиям физических явлений, происходящих в недрах земной коры, которые могут служить причиной и предвестниками землетрясений, и может быть применено как для прогноза землетрясений, так и при исследованиях медленного изменения упругого состояния участка недр, вызванного деятельностью человека.

Известен способ исследования недр, основанный на измерении геохимических параметров и хода их периодичности. Этот способ применяют для исследования изменения напряженного состояния недр (1).

Однако этот способ обладает существенными недостатками. Геохимические исследования связаны с большими затратами, выходом газов или подземных вод и не могут быть поставлены в произвольном месте.

Известен также способ исследования недр, основанный на возбуждении колебаний и их последующей регистрации. Об изменениях напряженного состояния недр судят по изменениям скоростей продольных и поперечных волн и их отношений (2).

Целью изобретения является определение степени изменения упругости состояния недр и координат источника его возмущения.

Указанная цель достигается тем, что reнерируют дискретный набор монохроматических волн известной частоты, измеряют амплитуды трансформированных гармоник с частотами основных и комбинационных

5 тонов не менее, чем в трех точках и по изменению судят об упругом состоянии недр и координатах источника. Дополнительно определяют скорости распространения основных и комбинационных волн и по ним

10 судят о механизме возникновения упругого состояния недр.

К настоящему времени существуют два явления, несомненно связанных с подготовкой землетрясений: изменение сил внутрен15 них напряжений пород без их разрушения и разуплотнение пород в непосредственной окрестности очага. И сам очаг и включающая его толща являются насыщенными пористыми средами.

20 Из уравнений деформаций пористой среды следует, что ее реакция на периодическое медленное возмущение сильно зависит от коллекторских свойств — пористости и проницаемости. Они, в свою очередь, зависят от общего упругого состояния. Кроме того, насыщенная пористая среда является диссипативной, причем количество рассеиваемой энергии также зависит от пористости и проницаемости, как функция их отношения. Таким образом, изменение реак665281

Формула изобретения

Составитель Э. Волконский

Техред А. Камышникова

Корректоры: Л. Орлова и Т. Добровольская

Редактор Е. Дайч

Заказ 1323714 Изд. № 321 Тираж 726 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,,К-35, Раугнская наб, д. 475

Типография, пр. Сапунова, 2

Ции такой системы ня задан.; oe ao::u> iiiciiiic характеризует изменсние се папря>1ссппостНОГО СОСТОЯНИЯ.

Коэффициент затухания звуковых и ультразвуковых волн также зависит от параметров среды. Кроме того, в условиях объемного вязкостного взаимодействия несколько монохроматических волн порождают комбинационные колебания. Амплитуды основных и дополнительных гармоник также зависят от упругих и фильтрационных параметров среды.

Одним из параметров трансформированного толщей сигнала является время ci.o распространения. Скорость монохромятичсской волны зависит от упругих параметров среды и ее пористости. При измспс IIIH пористости на 2% запаздывание сигнала увеличивается =0,05 сек на километр пути.

При мошном исходном сигнале многократным отражением эту величину можно сделать произвольно большой.

Изменение условий трансформации сигнала может происходить в очаговой зоне даже при весьма малых вариациях напряжений за счет изменений амплитуды ультразвуковой волны в узкой зоне подготовки разрыва в связи с образованием в очаговой зоне множества трещин.

В качестве объекта исследования выбирают систему с ярко-выраженными коллекторскими свойствами (водонапорный слой) и в качестве возбуждающего сигпала— волны М2 и К2 гравитационного прилива.

С помощь1о гидроспидометрической аппаратуры с чувствительностью Ilc ниже

0,4 см/сек измеряют колебания дебита скважины с периодами 12,42 часа, 24 часа и 8 часов. В канун землетрясения меняется упруго-напряженная обстановка, при этом амплитуды гармоник с периодами 12,42 и

24 часов уменьшаются, а с периодами 8часов — увеличиваются. По этим измене. иям судят о степени изменения сил внутренних напряжений недр и связанным с ними вре менем наступления землетрясения. Производя указанные измерения в залежи с различным пространственным располо>кенисм по отличию указанных изменений судят о координатах гипоцентра.

В районе с известным геологическим строением, содержащем достаточно мощную пористую толщу, возбу>кдают монохроматические упругие волны с заданными чястотямп и о», I.eiicpiipyciii ie специальными вибраторами, геолокаторами и т. д., при этом среди генерируемых частот нс должно содср>каться комбинационных. Из.сряют амплитуды и время распространения воли с частотами сом о>, «II — à2, Î1+

L(rIg. В канун землетрясения эти параметры меняются в зависимости от механизма изменения исследуемого состояния, Если исследуется эпицентральная область, то амплитуда гармоник с частотами о> и (og сильно уменьшаются, а амплитуды комбинацпоиных (о>1 — о>>, о> +о> ) неизменны или возрастают. Толща, удаленная от

15 гппоцептря при возбуждениях колебаниями звукового пли ультразвукового диапазона, ведет себя как твердое тело. Поэтому амплитуды трансформированных гармоник с частотамн и1 и о> возрастают в зонах рас20 тя>ксния и падают в зонах сжатия. Теоретические расчеты показывают, что время распростра:cíèÿ сигнала меняется незначитсль io и требует для измерения глубокого зондирования пли применения систем

25 типа сейсмического лазера (многократных отражений).

30 1. Способ исследования недр путем возб. >кдения колебаний и их последующей регистрации, отл ич а ющийся тем, что, с целью определения степени изменения упругого состоя. ия недр и координат источ35 ника его возмущения, генерируют дискретный набор монохроматических волн известной частоты, измеряют амплитуды трансформированных гармоник с частотами основных и комбинационных тонов не ме10 нес, чем в трех точках, и по их изменению судят об упругом состоянии недр и координатах источника.

2. Способ по п. 1, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью выяснения механизма

15 возникновения упругого состояния недр, опрсдсляют скорости .распространения ociIo пых и комбинационных волн.

Источники информации, принятыс во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 550077884444, кл. G 01V 9/00, 1972.

2. Уломов В, И. Динамика земной коры и прогноз землетрясений. Ташкент, «Фан», 1974, с. 109.