RU2176094C1

RU2176094C1 - Process of search for deposit of liquid hydrocarbons and equipment for its realization

Info

Publication number: RU2176094C1
Application number: RU2000111599/28A
Authority: RU
Inventors: В.И. Лунев; М.С. Паровинчак; В.М. Зыков; М.А. Шустов
Original assignee: ОАО "Востокгазпром"; Томский политехнический университет
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2001-11-20

Abstract

FIELD: oil industry, geophysics. SUBSTANCE: seismic waves of ultrasonic range generated in oil pool by means of cavitation phenomena in process of dynamic displacement of stratal fluid under action of gravitational forces and seismic vibrations initiated by fields of stresses and deformations in rock mass emerging with ground tides stream towards ground surface. These ultrasonic waves are received by root systems of arboreal vegetation, are transmitted over their capillaries and are recorded by sensor of piezoelectric converter. Electric signals generated by converter are converted by traditional methods to radio signals which are directed over frequency channel of satellite communication system for processing and interpretation. Radio signals are recorded at moments of maxima of ground tides and in their absence. Parameters of radio signals are employed to predict availability and capacity of oil pool. Equipment for realization of process is seismic transceiver made up of piezoelectric converter and telemetering module with output to radio signal radiator. Piezoelectric converter is positioned on cut of top or trunk of tree. Its sensitive element has direct contact with capillaries of wood. Trees at distance of hundreds and thousands of meters one from another are fitted with seismic transceivers. EFFECT: expanded field of seismic methods of prospecting, simplified processing and interpretation of results of seismic studies, increased authenticity of these results. 2 cl, 5 dwg

Description

Предлагаемые изобретения относятся к области сейсморазведки, а именно к способам и техническим средствам невзрывной или вибросейсмической разведки, и могут найти применение при поиске других жидких полезных ископаемых, например воды. The present invention relates to the field of seismic exploration, and in particular to methods and technical means of non-explosive or vibroseismic exploration, and may find application in the search for other liquid minerals, such as water.

Известен ультразвуковой способ разведки угольных пластов [1]. Он заключается в том, что ультразвуковые колебания частотой 50 кГц, возбужденные в излучателе, через концентратор передаются в исследуемую горную породу в виде сферических продольных и круговых поверхностных волн. Достигая приемника, они возбуждают в нем колебания и в обмотке приемника наводится ЭДС. Интенсивность колебаний, достигших приемника при неизменном расстоянии между ним и излучателем, зависит от упругих характеристик и физического состояния среды. По величине электрического сигнала в приемнике судят об упругих свойствах горных пород, а следовательно, о наличии в недрах угольных пластов. Known ultrasonic method for exploration of coal seams [1]. It consists in the fact that ultrasonic vibrations with a frequency of 50 kHz, excited in the emitter, are transmitted through the hub to the rock under study in the form of spherical longitudinal and circular surface waves. Reaching the receiver, they excite oscillations in it and EMF is induced in the receiver winding. The intensity of the oscillations that reached the receiver at a constant distance between it and the emitter depends on the elastic characteristics and physical state of the medium. The magnitude of the electrical signal in the receiver judges the elastic properties of rocks, and therefore, the presence of coal seams in the bowels.

Устройство для реализации этого способа состоит из источника ультразвуковых волн частотой 50 кГц, концентратора, электромеханического преобразователя и приборов для регистрации параметров электрического тока [1]. В настоящее время для разведки угольных пластов используют ультразвуковые сейсмоскопы УЗЛ-2, ИПА-59, УЗС-2-60, ЛС-1, ЛС-2 и др. A device for implementing this method consists of a source of ultrasonic waves with a frequency of 50 kHz, a concentrator, an electromechanical transducer, and devices for recording electric current parameters [1]. Currently, for exploration of coal seams, ultrasonic seismoscopes UZL-2, IPA-59, UZS-2-60, LS-1, LS-2, etc. are used.

Известен вибрационный способ сейсморазведки нефтегазовых месторождений [2, 3]. Способ состоит в том, что в скважине или на поверхности исследуемой нефтегазовой площади возбуждают упругие колебания частотой 10¹-5•10² Гц, т. е. сейсмические волны звукового диапазона. Длительность следования виброимпульсов составляет 8-10 с. На некотором удалении от источника колебаний располагают приемные устройства для регистрации отраженных и преломленных волн, приходящих из земных недр. Эти волны регистрируются и расшифровываются, на основании чего делается вывод о наличии в недрах нефтегазоносной залежи.Known vibrational method of seismic exploration of oil and gas fields [2, 3]. The method consists in the fact that in the borehole or on the surface of the studied oil and gas area, elastic oscillations are excited with a frequency of 10 ¹ -5 • 10 ² Hz, that is, seismic waves of the sound range. The duration of the vibration pulses is 8-10 s. At some distance from the source of oscillations, receiving devices are located for detecting reflected and refracted waves coming from the bowels of the earth. These waves are recorded and decrypted, on the basis of which it is concluded that there is an oil and gas deposit in the bowels.

В комплект технических средств вибрационного способа сейсморазведки входит источник упругих колебаний, регистрирующая аппаратура, оснащенная синхронным накопителем и коррелятором сигналов, а также устройства для управления и контроля за работой технических средств. При этом скважинные источники колебаний представляют собой пневматические, механические или электродинамические устройства. The set of technical means for the vibrational method of seismic exploration includes a source of elastic vibrations, recording equipment equipped with a synchronous drive and a correlator of signals, as well as devices for controlling and monitoring the operation of technical means. In this case, downhole oscillation sources are pneumatic, mechanical or electrodynamic devices.

Вибрационная сейсморазведка успешно применяется для выявления нефтегазоносных структур на глубине до 2.5 км. Vibration seismic exploration is successfully used to identify oil and gas bearing structures at a depth of up to 2.5 km.

Недостатками существующих способов сейсморазведки нефтяных месторождений, в том числе и вибросейсмических способов, являются:
- трудность, а зачастую и невозможность использования в условиях таежно-болотистой местности, в особенности в теплое время года,
- сложность аппаратуры и громоздкость оборудования для проведения сейсморазведочных работ,
- сложность обработки и интерпретации результатов сейсмических исследований и в этой связи большая вероятность получения недостоверных данных о наличии в недрах нефтяной залежи и площадном ее распределении.The disadvantages of existing methods of seismic exploration of oil fields, including vibroseismic methods, are:
- the difficulty, and often the inability to use in taiga-marshy terrain, especially in the warm season,
- the complexity of the equipment and the bulkiness of the equipment for seismic exploration,
- the complexity of processing and interpreting the results of seismic surveys and, in this regard, a high probability of obtaining inaccurate data on the presence in the bowels of an oil deposit and its area distribution.

В этой связи поставлена задача - используя природные факторы и научно-технические достижения, расширить территориально и по времени область применения сейсмического способа разведки нефтяных месторождений, усовершенствовать технологию и технические средства его проведения, упростить обработку и расшифровку данных сейсморазведочных работ и повысить достоверность результатов сейсмических исследований. In this regard, the task was set - using natural factors and scientific and technological achievements, to expand the geographic scope of the seismic method of oil field exploration, improve the technology and technical means of its implementation, simplify the processing and interpretation of seismic data and increase the reliability of seismic research results.

При выполнении поставленной задачи во внимание были приняты нижеприведенные известные физические эффекты, явления и свойства материального мира, краткая сущность которых изложена в порядке осуществления предложенных технических решений. When fulfilling the task, the following known physical effects, phenomena and properties of the material world were taken into account, the brief essence of which is set forth in the implementation of the proposed technical solutions.

1. В конце XIX века итальянский исследователь Оддон наблюдал неизвестное ранее явление [4]. При деформации поверхностных слоев земной коры под воздействием землетрясения в капиллярных стеклянных сосудах, контактирующих с почвой, происходили значительные колебания уровня воды. При этом, чем сильнее был подземный удар, тем на большую высоту поднимался столбик жидкости в капилляре. 1. At the end of the XIX century, the Italian researcher Oddon observed a previously unknown phenomenon [4]. During deformation of the surface layers of the earth's crust under the influence of an earthquake, significant fluctuations in the water level occurred in capillary glass vessels in contact with the soil. At the same time, the stronger the underground impact, the higher the column of liquid in the capillary rose.

Отсюда можно сделать предположение, что колебания в недрах земной коры сопровождаются динамическим перемещением воды, а равным образом и других жидкостей, находящихся в слоях коры, по капиллярам, микротрещинам и зонам фильтрации, повсеместно распространенных в массивах горных пород. Hence, it can be assumed that fluctuations in the bowels of the earth's crust are accompanied by a dynamic movement of water, as well as other liquids in the crustal layers, through capillaries, microcracks, and filtration zones, which are ubiquitous in rock masses.

2. В 1983 г. в СССР было зарегистрировано открытие "Явление глобально проявляющихся быстропротекающих пульсационных изменений в гидросфере [5]. Сущность открытия заключается в следующем. При воздействии на земную кору возмущающего импульса в слоях горных пород образуются поля напряжения. Эти поля напряжений при определенных условиях перерастают в особый вид полей деформаций, получивших название "гидрогеодеформационного поля" или ГГД - поля. Это новый вид геофизического поля, отражающий смену напряженно-деформированного состояния литосферных блоков в гидросфере. Элементарными ячейками ГГД - поля Земли являются короткоживущие структуры деформации, периодически возникающие и выражающиеся в массивах горных пород, охватывающие значительные участки пространства как по площади, так и по глубине литосферы. При этом области сжатия в массивах пород быстро замещаются областями расширения, т.е. ГГД - поле приобретает мерцательный характер. Колебания земных слоев литосферы сопровождаются изменением гидродинамических параметров пластов, что в свою очередь вызывает динамическое перемещение жидкости в слоях горные пород и между слоями. 2. In 1983, the discovery “The phenomenon of globally manifesting rapidly occurring pulsating changes in the hydrosphere [5] was registered in the USSR. The essence of the discovery is as follows. When a disturbing impulse acts on the earth's crust, stress fields form in the rock layers. These stress fields for certain conditions develop into a special type of deformation field, called the "hydrogeodeformation field" or GGD - field. This is a new type of geophysical field, reflecting a change in the stress-strain state of the lithospheres The main units of the GGD - the Earth’s fields are short-lived deformation structures that periodically appear and are expressed in rock masses, covering large areas of space both in area and in the depth of the lithosphere, while the compression regions in the rock masses are quickly replaced by expansion regions , i.e., GGD - the field acquires a flickering character.The oscillations of the earth's layers of the lithosphere are accompanied by a change in the hydrodynamic parameters of the strata, which in turn causes a dynamic fluid placement in rock layers and between layers.

Таким образом, под воздействием возмущающего импульса в пластах земной коры происходит не только деформация горных пород, но и динамические колебания жидкости, находящейся в этих пластах, и выражающиеся в перетоке жидкости в пластах и между пластами в динамическом режиме. Thus, under the influence of a disturbing impulse in the strata of the earth's crust, not only deformation of rocks occurs, but also dynamic vibrations of the fluid in these strata, which are expressed in the flow of fluid in the strata and between the strata in a dynamic mode.

3. Такими возмущающими импульсами могут служить не только сейсмические удары, но и гравитационные силы, возникающие при гравитационном воздействии на Землю Луны и Солнца, и известными под названием "земные приливы" [4, 6, 7] . Явление земных приливов проявляется в том, что участки Земли, находящиеся в зоне гравитационного воздействия, испытывают силы притяжения к небесным светилам. Если участок притяжения находится в морях и океанах, то в некоторых их акваториях образуются приливные волны высотой до 18 м. Так как земная кора является твердым телом, обладающим значительными упругими свойствами, то деформация ее поверхности невелика (до 0.5 м) и проявляется в виде наклонов земной поверхности, измеряемых специальными гравиметрами или наклономерами. Однако на жидкости, находящиеся в пластах земной коры, силы гравитации земных приливов оказывают существенное влияние, вызывая их динамическое перемещение в пластах и между ними. При колебаниях земной коры верхние ее слои, представляющие дренажную систему, качественно выполняют роль гидравлической системы. В этой системе перемещение жидкости в динамическом режиме происходит по узким, сообщающимся между собой капиллярам, микротрещинам, плоскостям дизъюнктивных дислокаций, имеющих переменное поперечное сечение. Это усиливает динамический режим перетока жидкости. Так как площади нефтеносных структур достигают многих сотен км², то объемы перемещаемой пластовой жидкости могут измеряться сотнями тысяч и миллионами м³.3. Such disturbing impulses can serve not only seismic impacts, but also gravitational forces arising from the gravitational impact of the Moon and the Sun on the Earth, and are known as "earth tides" [4, 6, 7]. The phenomenon of terrestrial tides is manifested in the fact that parts of the Earth located in the zone of gravitational impact experience gravity to celestial bodies. If the site of attraction is in the seas and oceans, then tidal waves up to 18 m high are formed in some of their water areas. Since the earth's crust is a solid body with significant elastic properties, the deformation of its surface is small (up to 0.5 m) and manifests itself in the form of slopes Earth's surface, measured with special gravimeters or tilometers. However, the fluids in the strata of the earth's crust, the gravity of the earth's tides have a significant impact, causing their dynamic movement in the strata and between them. With fluctuations in the earth's crust, its upper layers, representing the drainage system, qualitatively play the role of a hydraulic system. In this system, fluid movement in dynamic mode occurs along narrow, interconnected capillaries, microcracks, and planes of disjunctive dislocations having a variable cross section. This enhances the dynamic mode of fluid flow. Since the area of oil-bearing structures reaches many hundreds of km ² , the volumes of the transported formation fluid can be measured in hundreds of thousands and millions of m ³ .

Известно, что земная кора разделена дизъюнктивами на множество больших и малых блоков (горсты, грабены, взбросы, сбросы, сдвиги и т.п.). При земных приливах между этими блоками и в самих блоках возникают мощные механические напряжения, достигающие иногда громадных значений и обуславливающие процессы подготовки и разрешения землетрясений. В общем же плане приливные силы закачивают в земную кору сейсмическую энергию, которая проявляется в виде знакопеременных напряжений кручения и изгиба в режиме "сжатие - растяжение". При этом образуются сейсмические волны, инициирующие и стимулирующие миграцию жидкости в дренажной толще земной коры в динамическом режиме. It is known that the earth’s crust is divided by disjunctives into many large and small blocks (horsts, grabens, reverse faults, faults, shifts, etc.). During the tides between these blocks and in the blocks themselves, powerful mechanical stresses arise, sometimes reaching enormous values and causing the processes of preparation and resolution of earthquakes. In general terms, tidal forces pump seismic energy into the earth's crust, which manifests itself in the form of alternating torsion and bending stresses in the compression – tension mode. In this case, seismic waves are formed that initiate and stimulate the migration of fluid in the drainage thickness of the earth's crust in a dynamic mode.

Установлено, что в приливном воздействии на земную кору доминируют по мощности полусуточные волны. Изменение амплитуды этой волны связано, в основном, с двухнедельным и месячным периодами. Это означает, что приемлемая достоверность исследований земных приливов обеспечивается геофизическими измерениями в течение месяца при условии, что эти измерения производятся через 12 часов, т. е. 2 раза в сутки. Естественно, что 2 раза в сутки должно регистрироваться и отсутствие приливных волн. It has been established that in the tidal impact on the earth's crust, semidiurnal waves dominate in power. The change in the amplitude of this wave is associated mainly with two-week and one-month periods. This means that the acceptable reliability of earth tidal studies is provided by geophysical measurements during the month, provided that these measurements are made after 12 hours, i.e. 2 times a day. Naturally, the absence of tidal waves should also be recorded 2 times a day.

Следовательно, земные приливы вызывают миграцию в земной коре гигантских масс жидкости. Перемещение жидкости происходит в ярко выраженном динамическом режиме, обусловленном волновыми сейсмическими процессами в массивах горных пород, а также неоднородностью дренажных каналов - капилляров, микротрещин и т.п. Consequently, the tides of the earth cause the migration of giant masses of fluid in the earth's crust. The fluid moves in a pronounced dynamic mode due to wave seismic processes in the rock masses, as well as the heterogeneity of the drainage channels - capillaries, microcracks, etc.

4. Общеизвестно явление кавитации в жидкости [8]. Кавитация - это нарушение сплошности внутри движущейся жидкости, т.е. образование в капельной жидкости полостей (пузырьков, каверн), заполненных газом, паром или их смесью. Кавитация возникает в результате местного уменьшения давления ниже критического значения. 4. The well-known phenomenon of cavitation in a liquid [8]. Cavitation is a violation of the continuity inside a moving fluid, i.e. the formation in the dropping liquid of cavities (bubbles, caverns) filled with gas, steam or a mixture thereof. Cavitation occurs as a result of a local decrease in pressure below a critical value.

Особый интерес представляет так называемая гидродинамическая кавитация, которая возникает вследствие резкого увеличения местных скоростей в потоке движущейся жидкости. Сокращение (захлопывание) кавитационных пузырьков и каверн происходит с большой скоростью и сопровождается мощным гидравлическим импульсом (гидроударом). Спектр сейсмических волн, сопровождающих кавитацию, находится в пределах 10³-10⁹ Гц, т.е. в звуковом и ультразвуковом диапазонах. Гидродинамическая кавитация сопровождается акустической кавитацией, которая в определенных условиях (при резонансе) усиливает амплитуду колебаний вследствие гидродинамической кавитации, однако самостоятельно не вызывает мощных кавитационных ударных волн.Of particular interest is the so-called hydrodynamic cavitation, which occurs due to a sharp increase in local velocities in the flow of a moving fluid. The contraction (collapse) of cavitation bubbles and cavities occurs at a high speed and is accompanied by a powerful hydraulic impulse (water hammer). The spectrum of seismic waves accompanying cavitation is in the range of 10 ³ -10 ⁹ Hz, i.e. in the sound and ultrasonic ranges. Hydrodynamic cavitation is accompanied by acoustic cavitation, which under certain conditions (at resonance) enhances the amplitude of oscillations due to hydrodynamic cavitation, but does not independently cause powerful cavitation shock waves.

Известно также, что дренажная система нефтяных пластов и пластов других жидких полезных ископаемых состоит из множества капилляров, микротрещин и других дренажных каналов. Основная их особенность - переменное поперечное сечение. При динамическом перемещении пластовой жидкости по этим каналам скорость ее движения, а следовательно, и давление будет дискретно изменяться. Так как пластовая жидкость нефтяной залежи обогащена газами метанового ряда и неуглеводородными газами в растворенном и капельном состоянии, представляющими собой кавитационные зародыши, перемещение этой жидкости в пластах и между пластами сопровождается кавитационными явлениями. Эти кавитационные процессы, как уже указывалось выше, являются источником образования ультразвуковых волн. Так как нефтеносные структуры, как правило, занимают большие площади от нескольких десятков до сотен км², то при перемещении огромных масс пластовой жидкости под воздействием возмущающих импульсов, например земных приливов, нефтеносный пласт представляет собой гигантский генератор ультразвуковых волн.It is also known that the drainage system of oil reservoirs and reservoirs of other liquid minerals consists of many capillaries, microcracks and other drainage channels. Their main feature is a variable cross section. With the dynamic movement of the reservoir fluid through these channels, its velocity, and, consequently, the pressure will change discretely. Since the reservoir fluid of the oil reservoir is enriched with methane gases and non-hydrocarbon gases in the dissolved and droplet state, which are cavitation nuclei, the movement of this fluid in the reservoirs and between the reservoirs is accompanied by cavitation phenomena. These cavitation processes, as already mentioned above, are the source of the formation of ultrasonic waves. Since oil-bearing structures, as a rule, occupy large areas from several tens to hundreds of km ² , when moving huge masses of reservoir fluid under the influence of disturbing pulses, such as earth tides, the oil-bearing formation is a giant generator of ultrasonic waves.

Известно также, что ультразвук распространяется в газах, жидкостях и в твердых телах в виде механических колебаний [1]. Ультразвуковые волны легко поддаются фокусировке, направленному излучению и особенно эффективно передаются по капиллярам, заполненным жидкостью. Энергетическая особенность ультразвука - возможность передачи ультразвуковыми лучами значительной механической энергии. По этой причине ультразвуковые волны по капиллярам, микротрещинам и другим дренажным каналам, а также по массиву горных пород могут успешно достигать поверхности Земли. It is also known that ultrasound propagates in gases, liquids and in solids in the form of mechanical vibrations [1]. Ultrasonic waves are easily amenable to focusing, directed radiation and are especially efficiently transmitted through capillaries filled with liquid. The energy feature of ultrasound is the ability to transmit significant mechanical energy by ultrasonic rays. For this reason, ultrasonic waves through capillaries, microcracks and other drainage channels, as well as through an array of rocks can successfully reach the Earth's surface.

Итак, земные приливы, вызывающие гидродинамические процессы в нефтяных пластах, инициируют образование и стимулируют канализацию ультразвуковых волн от нефтяных пластов к поверхности Земли. So, the earth tides causing hydrodynamic processes in oil reservoirs initiate the formation and stimulate the channeling of ultrasonic waves from oil reservoirs to the Earth’s surface.

5. В 1961 г. в СССР было сделано открытие ультразвукового капиллярного эффекта [9]. Явление заключается в том, что под влиянием ультразвуковых волн капиллярный эффект в капиллярных каналах древесной и травянистой растительности резко возрастает, т. е. увеличиваются скорость и высота подъема жидкости. Это достигается за счет сжатия и разрежения стоячих ультразвуковых волн в капиллярах растений. 5. In 1961, the discovery of the ultrasonic capillary effect was made in the USSR [9]. The phenomenon is that under the influence of ultrasonic waves, the capillary effect in the capillary channels of woody and grassy vegetation increases sharply, i.e., the speed and height of the liquid rise. This is achieved by compression and rarefaction of standing ultrasonic waves in the capillaries of plants.

Следовательно, ультразвуковые волны не только хорошо канализируются по капиллярным каналам растений, но и нагнетают в них жидкость, тем самым обеспечивая лучшие условия прохождения механических колебаний. Это позволяет сделать вывод о возможности использования растений, например деревьев, в качестве приемника ультразвуковых волн из недр Земли и канала передачи их к преобразователю механических колебаний в электрические сигналы. Therefore, ultrasonic waves are not only well channelized through the capillary channels of plants, but also pump liquid into them, thereby providing better conditions for the passage of mechanical vibrations. This allows us to conclude that it is possible to use plants, for example trees, as a receiver of ultrasonic waves from the bowels of the Earth and their transmission channel to a transducer of mechanical vibrations into electrical signals.

Действительно, корневая система некоторых пород деревьев, пронзенная миллионами капиллярных сосудов, занимает порою площадь в несколько сотен м² и уходит вглубь на десятки метров. Выполняя роль приемной антенны, корневая система улавливает и передает ультразвуковые волны в капиллярные каналы ствола, где они из-за значительной разницы общей площади корневой системы и ствола дерева фокусируются и концентрируются. Далее по стволу ультразвуковые колебания канализируются к его вершине, на которой можно закрепить преобразователь механических колебаний в электрические сигналы. При этом происходят дальнейшая фокусировка и концентрация ультразвуковых волн вследствие существенной разницы в площади поперечного сечения основания дерева и его вершины.Indeed, the root system of some tree species, pierced by millions of capillary vessels, sometimes occupies an area of several hundred m ² and has a depth of tens of meters. Acting as a receiving antenna, the root system captures and transmits ultrasonic waves to the capillary channels of the trunk, where they are focused and concentrated due to the significant difference in the total area of the root system and the tree trunk. Further along the trunk, ultrasonic vibrations are channeled to its apex, on which a transducer of mechanical vibrations into electrical signals can be fixed. In this case, further focusing and concentration of ultrasonic waves occur due to a significant difference in the cross-sectional area of the base of the tree and its top.

Таким образом, природные конструкции - деревья могут являться надежным средством для приема и передачи ультразвуковых волн, исходящих из недр Земли. Thus, natural structures - trees can be a reliable means for receiving and transmitting ultrasonic waves emanating from the bowels of the Earth.

6. Общеизвестны пьезоэлектрические преобразователи механических величин (давление, ускорение, напряжение и т.п.) в электрические величины [10]. В основу их конструкции заложен пьезоэлектрический эффект. Пьезоэлектричество - это электрическая поляризация, возникающая при механическом напряжении в пьезоматериалах - природных и синтетических кристаллах, пьезокерамике и т.п. 6. The piezoelectric transducers of mechanical quantities (pressure, acceleration, voltage, etc.) into electrical quantities are well known [10]. The basis of their design is the piezoelectric effect. Piezoelectricity is the electric polarization that occurs during mechanical stress in piezoelectric materials - natural and synthetic crystals, piezoceramics, etc.

Пьезоэлектрические преобразователи, на наш взгляд, являются безальтернативными с точки зрения использования их в предлагаемых технических решениях. Это объясняется следующими причинами:
- преобразователи обладают высокой механической жесткостью,
- они воспринимают ничтожные по величине механические деформации, имеют широкую частоту пропускания в диапазоне ультразвуковых волн от 2•10⁴ до 5•10⁵ Гц,
- обладают способностью "стекания" электрических зарядов с поверхности преобразователя и генерировать сигналы постоянного тока,
- имеют малые размеры и обеспечивают получение достоверных данных в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды.Piezoelectric transducers, in our opinion, are non-alternative from the point of view of their use in the proposed technical solutions. This is due to the following reasons:
- converters have high mechanical rigidity,
- they perceive insignificant mechanical deformations, have a wide transmission frequency in the range of ultrasonic waves from 2 • 10 ⁴ to 5 • 10 ⁵ Hz,
- have the ability to "drain" electric charges from the surface of the Converter and generate DC signals,
- they are small in size and provide reliable data in a wide range of changes in ambient temperature.

Вышеизложенное убедительно свидетельствует о практической возможности, технической и экономической целесообразности реализации предлагаемых технических решений, заявляемых нами в качестве изобретений. The above convincingly testifies to the practical feasibility, technical and economic feasibility of the implementation of the proposed technical solutions, claimed by us as inventions.

Путь решения поставленной задачи, а соответственно и сущность изобретений заключается в следующем. Сейсмические волны ультразвукового диапазона, генерируемые в нефтяном пласте посредством кавитационных явлений в процессе динамического перемещения пластовой жидкости под воздействием сил гравитации и сейсмических колебаний, инициируемых полями напряжений и деформаций в массивах горных пород, возникающих при земных приливах, устремляются к земной поверхности. Эти ультразвуковые волны воспринимаются корневой системой древесной растительности, передаются по ее капиллярам и регистрируются датчиком пьезоэлектрического преобразователя. Выработанные преобразователем электрические сигналы известными методами преобразуют в радиосигналы, которые по частотному каналу спутниковой связи направляют для обработки и интерпретации. Регистрацию радиосигналов производят в моменты максимумов земных приливов и в их отсутствие. По параметрам радиосигналов прогнозируют наличие и площадное распространение нефтяной залежи, а также пространственное распределение в ней жидких углеводородов. The way to solve the problem, and accordingly the essence of the invention is as follows. Ultrasonic seismic waves generated in the oil reservoir by means of cavitation during the dynamic movement of the reservoir fluid under the influence of gravitational forces and seismic vibrations initiated by the stress and strain fields in the rock masses arising from earth tides rush to the earth's surface. These ultrasonic waves are perceived by the root system of woody vegetation, transmitted through its capillaries and recorded by a piezoelectric transducer sensor. The electrical signals generated by the converter are converted by known methods into radio signals, which are sent through the satellite frequency channel for processing and interpretation. The registration of radio signals is carried out at moments of maximum tides of the earth and in their absence. The radio signal parameters predict the presence and areal distribution of the oil reservoir, as well as the spatial distribution of liquid hydrocarbons in it.

Устройство для реализации способа поиска месторождений жидких углеводородов представляет собой сейсмический приемопередатчик, состоящий из пьезоэлектрического преобразователя и телеметрического модуля, имеющего выход на излучатель радиосигналов. Пьезоэлектрический преобразователь устанавливается на срезе вершины или ствола дерева, причем его чувствительный элемент имеет непосредственный контакт с капиллярами древесины. Сейсмическими приемопередатчиками оснащаются деревья на расстоянии сотен и тысяч метров друг от друга. A device for implementing a method for searching liquid hydrocarbon deposits is a seismic transceiver consisting of a piezoelectric transducer and a telemetry module having an output to a radiator of radio signals. The piezoelectric transducer is mounted on a section of the top or trunk of a tree, and its sensitive element has direct contact with the capillaries of the wood. Seismic transceivers are equipped with trees at a distance of hundreds and thousands of meters from each other.

Далее сущность изобретений поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 - схема передачи геосейсмических ультразвуковых волн к пьезоэлектрическому преобразователю и трансляции радиосигналов на спутник связи,
- на фиг. 2 - блок-схема сейсмического приемопередатчика,
- на фиг. 3 и 4 - схемы установки пьезоэлектрического преобразователя на срезе дерева,
- на фиг. 5 - блок-схема телеметрического модуля.Further, the essence of the invention is illustrated by drawings, which depict:
in FIG. 1 is a diagram of the transmission of geoseismic ultrasonic waves to a piezoelectric transducer and broadcasting radio signals to a communication satellite,
- in FIG. 2 is a block diagram of a seismic transceiver,
- in FIG. 3 and 4 - installation diagram of a piezoelectric transducer on a tree cut,
- in FIG. 5 is a block diagram of a telemetry module.

Периодический волнообразный процесс образования и исчезновения в земной коре приливных волн сопровождается гидродинамическими колебаниями пластовой жидкости в нефтяном пласте 1 под воздействием сейсмических колебаний массива горных пород 2, возникающих при взаимодействии полей напряжения и деформаций между блоками и в блоках земной коры (фиг. 1). Эти гидродинамические колебания предопределяют динамический характер перемещения пластовой жидкости вследствие гравитационных сил притяжения Луны и Солнца. Динамическое движение жидкости по капиллярам, микротрещинам и другим дренажным каналам, имеющим переменное поперечное сечение, инициирует явление кавитации, которое сопровождается образованием ультразвуковых колебаний, т.е. сейсмических волн ультразвукового диапазона. Эти сейсмические ультразвуковые волны (УЗВ) 3 по массиву горных пород 2 и дренажным каналам в нем устремляются к земной поверхности, улавливаются корневой системой 4 и по капиллярам корней и ствола 5 дерева передаются к срезу, на котором установлен пьезоэлектрический преобразователь 6. В пьезоэлектрическом преобразователе 6 под воздействием механических ультразвуковых колебаний вырабатываются электрические сигналы в виде импульсов постоянного тока, которые поступают в телеметрический модуль 7. В телеметрическом модуле 7 сигналы достоянного тока преобразуются в электромагнитные сигналы радиочастоты, т.е. радиосигналы (PC). The periodic wave-like process of the formation and disappearance of tidal waves in the earth's crust is accompanied by hydrodynamic vibrations of the reservoir fluid in the oil reservoir 1 under the influence of seismic vibrations of the rock mass 2 arising from the interaction of the stress and strain fields between the blocks and the blocks of the earth's crust (Fig. 1). These hydrodynamic oscillations predetermine the dynamic nature of the movement of the reservoir fluid due to the gravitational forces of attraction of the moon and the sun. The dynamic movement of fluid through capillaries, microcracks, and other drainage channels having a variable cross section initiates the phenomenon of cavitation, which is accompanied by the formation of ultrasonic vibrations, i.e. seismic waves of the ultrasonic range. These seismic ultrasonic waves (UZV) 3 across the rock mass 2 and drainage channels in it rush to the earth's surface, are captured by the root system 4 and transmitted through the capillaries of the roots and trunk 5 of the tree to the section on which the piezoelectric transducer 6 is installed. 6. In the piezoelectric transducer 6 under the influence of mechanical ultrasonic vibrations, electrical signals are generated in the form of direct current pulses, which enter the telemetry module 7. In telemetry module 7, the signals are current are converted into electromagnetic signals of radio frequency, i.e. radio signals (PC).

К настоящему времени разработано несколько методов получения радиочастотных электромагнитных волн. В данном случае использован метод, заключающийся в том, что импульсный постоянный ток при необходимости сглаживают от пульсаций и подвергают широтно-импульсной, амплитудной и частотной модуляциям. Полученные радиосигналы посредством излучателя 8 по радиочастотному каналу через спутник связи 9 передают в центр обработки геофизических данных. Регистрацию радиосигналов производят в течение не менее месяца 4 раза в сутки через 6 часов, т. е. синхронно с земными приливами и во время отсутствия таковых (во время полного исчезновения приливной волны). По параметрам радиосигналов (мощность, амплитуда, длительность) в моменты максимумов земной приливной волны и в отсутствие земных приливов прогнозируют наличие нефтяной залежи, площадное ее распространение, а также мощность нефтяного пласта. To date, several methods for producing radio frequency electromagnetic waves have been developed. In this case, the method used is that, if necessary, the pulsed direct current is smoothed from ripples and subjected to pulse-width, amplitude and frequency modulations. The received radio signals through the emitter 8 on the radio frequency channel through the communication satellite 9 are transmitted to the processing center of geophysical data. Radio signals are recorded for at least a month 4 times a day after 6 hours, that is, synchronously with the earth's tides and during the absence thereof (during the complete disappearance of the tidal wave). According to the parameters of radio signals (power, amplitude, duration), at the moments of maximums of the Earth’s tidal wave and in the absence of Earth’s tides, the presence of an oil deposit, its area distribution, and also the power of the oil reservoir are predicted.

Следует отметить, что за время канализации по корням и стволу дерева ультразвуковые геосейсмические волны подвергаются фокусировке и концентрации вследствие существенной разницы в площади поперечного сечения корневой системы, основания ствола и вершины дерева, что способствует увеличению мощности ультразвукового излучения, воспринимаемого пьезоэлектрическим преобразователем. It should be noted that during the sewage system, the ultrasonic geoseismic waves are focused and concentrated due to a significant difference in the cross-sectional area of the root system, the base of the trunk and the top of the tree during sewerage along the roots and trunk of the tree, which contributes to an increase in the power of ultrasonic radiation perceived by the piezoelectric transducer.

Устройство для реализации способа поиска месторождения жидких углеводородов представляет собой сейсмический приемопередатчик (фиг. 2), состоящий из пьезоэлектрического преобразователя 6, телеметрического модуля 7 и излучателя радиосигналов 8. A device for implementing a method for searching a liquid hydrocarbon field is a seismic transceiver (Fig. 2), consisting of a piezoelectric transducer 6, a telemetry module 7, and a radiator of radio signals 8.

Пьезоэлектрический преобразователь 6 состоит из одного или нескольких пьезоэлементов 10 трубчатой или иной формы, изготовленных из пьезокерамики (титаната бария, смеси циркония с титанатом свинца и др.), либо из пьезокристаллов, например сернистого кадмия (фиг. 3, 4). Материал пьезоэлементов должен обладать широкой полосой частоты пропускания в пределах от 2•10⁴ до 3-5•10⁵ Гц. Пьезоэлементы 10 одними концами непосредственно примыкают к срезу 11 вершины или ствола дерева 5. В последнем случае в стволе просверливают отверстие 12. Это обеспечивает плотный механический контакт пьезоэлементов 10 с капиллярами 13 древесины. Пьезоэлементы вмонтированы в корпус 14 пьезоэлектрического преобразователя, посредством которого он закрепляется на срезе вершины или ствола дерева.The piezoelectric transducer 6 consists of one or more tubular or other piezoelectric elements 10 made of piezoceramics (barium titanate, a mixture of zirconium with lead titanate, etc.), or of piezoelectric crystals, for example, cadmium sulfide (Fig. 3, 4). The material of the piezoelectric elements must have a wide bandwidth of the transmission frequency in the range from 2 • 10 ⁴ to 3-5 • 10 ⁵ Hz. The piezoelectric elements 10 at one end are directly adjacent to the cut 11 of the top or trunk of the tree 5. In the latter case, a hole 12 is drilled in the trunk. This ensures tight mechanical contact of the piezoelectric elements 10 with the wood capillaries 13. The piezoelectric elements are mounted in the body 14 of the piezoelectric transducer, by means of which it is fixed on a section of the top or trunk of a tree.

Известен ряд конструкций телеметрических модулей, посредством которых электрические сигналы различного вида и разной формы преобразуются в радиочастотные электромагнитные волны, т.е. радиосигналы. Для реализации предложенного способа поиска месторождения жидких углеводородов выбрано телеметрическое устройство, состоящее из следующих последовательно соединенных блоков (фиг. 5): сглаживающего фильтра 15, широтно-импульсного модулятора 16, амплитудного модулятора 17 и частотного модулятора 18, имеющего выход на излучатель радиосигналов 8. Все блоки и элементы телеметрического модуля выполняются по известным схемам и изготавливаются из стандартных электронных приборов и микросхем. Телеметрический модуль закрепляется на стволе дерева или устанавливается в непосредственной близости от него. A number of designs of telemetric modules are known, by means of which electrical signals of various types and shapes are converted into radio frequency electromagnetic waves, i.e. radio signals. To implement the proposed method for searching a liquid hydrocarbon field, a telemetric device was selected, consisting of the following series-connected blocks (Fig. 5): a smoothing filter 15, a pulse-width modulator 16, an amplitude modulator 17, and a frequency modulator 18 having an output to the radio signal emitter 8. All blocks and elements of the telemetry module are performed according to known schemes and are made from standard electronic devices and microcircuits. The telemetry module is mounted on a tree trunk or is installed in close proximity to it.

В качестве излучателя радиосигналов 8 может служить параболическая антенна или направленная антенна иной конструкции. Излучатель закрепляется на стволе дерева либо устанавливается вблизи него. As the emitter of the radio signals 8 can serve as a parabolic antenna or a directional antenna of a different design. The emitter is mounted on a tree trunk or is installed near it.

Сейсмическими приемопередатчиками оснащаются деревья на расстоянии друг от друга в несколько сотен и тысяч метров в зависимости от площади нефтеносных структур и масштаба геофизических исследований. Seismic transceivers are equipped with trees at a distance of several hundred and thousands of meters from each other, depending on the area of oil-bearing structures and the scale of geophysical research.

Сейсмический приемопередатчик работает следующим образом. Ультразвуковые колебания, поступающие по капиллярам 13 дерева, возбуждают в пьезоэлементах 10 электрические заряды, которые в виде импульсных сигналов постоянного тока стекают с их поверхности на сглаживающий фильтр 15 и далее на широтно-импульсный модулятор 16, где они преобразуются в электромагнитные волны низкой частоты, т. е. в сигналы переменного электрического тока. Далее, сигналы переменного тока следуют в амплитудный модулятор 17, где они усиливаются по амплитуде и направляются в частотный модулятор 18. В частотном модуляторе вырабатываются электромагнитные сигналы радиочастоты, т. е. радиосигналы, которые поступают в излучатель 8 для дальнейшей канализации по радиочастотному каналу спутниковое связи. Seismic transceiver operates as follows. Ultrasonic vibrations coming through the capillaries 13 of the tree excite electric charges in the piezoelectric elements 10, which in the form of pulsed DC signals flow from their surface to the smoothing filter 15 and then to the pulse-width modulator 16, where they are converted to low-frequency electromagnetic waves, t i.e. into alternating electric current signals. Further, the AC signals follow to the amplitude modulator 17, where they are amplified in amplitude and sent to the frequency modulator 18. In the frequency modulator, electromagnetic signals of radio frequency are generated, that is, radio signals that enter the emitter 8 for further channelization via the radio frequency satellite communication channel .

Таким образом, предлагаемые технические решения:
- расширяют область сейсмических методов разведки (за счет возможности применения в таежно-болотистой местности, в летнее время года),
- совершенствуют технические средства и технологию ведения сейсморазведки (благодаря отказу от транспортных средств, дизель-генератора, возбудителя сейсмических волн, передвижной измерительной сейсмостанции и т.д.),
- упрощают обработку и интерпретацию результатов сейсмических исследований и повышают достоверность полученных данных (за счет использования сейсмических ультразвуковых волн, непосредственно генерируемых нефтяным пластом, большей длительности процесса регистрации сейсмического излучения),
- в конечном итоге снижают стоимость геолого-разведочных работ.Thus, the proposed technical solutions:
- expand the scope of seismic exploration methods (due to the possibility of application in the taiga-marshy area, in the summer),
- improve technical means and technology for conducting seismic exploration (due to the rejection of vehicles, a diesel generator, a pathogen of seismic waves, a mobile measuring seismic station, etc.),
- simplify the processing and interpretation of the results of seismic studies and increase the reliability of the data obtained (through the use of seismic ultrasonic waves directly generated by the oil reservoir, a longer duration of the process of recording seismic radiation),
- ultimately reduce the cost of exploration.

Источники информации
1. Хорбенко И.Г. Звук, ультразвук, инфразвук. М.: Знание, 1986.Sources of information
1. Khorbenko I.G. Sound, ultrasound, infrasound. M .: Knowledge, 1986.

2. Теория и практика наземной невзрывной сейсморазведки. М. : ОАО "Издательство "Недра", 1998. 2. Theory and practice of land-based non-explosive seismic exploration. M.: OAO Publishing House Nedra, 1998.

3. Корягин В. В. Сейсморазведка нефтегазоперспективных структур малого размера. М.: Недра, 1993. 3. Koryagin VV Seismic exploration of oil and gas prospective structures of small size. M .: Nedra, 1993.

4. Земные приливы. Киев: Наукова думка, 1966. 4. Earth tides. Kiev: Naukova Dumka, 1966.

5. Конюшая Ю.П. Открытия советских ученых. Часть 1. М.: МГУ, 1988, стр. 141. Диплом N 273 на открытие "Явление глобально проявляющихся быстропротекающих пульсационных изменений в гидросфере (гидрогеологический эффект Вартаняна - Куликова)" с приоритетом от 20.06.1981. 5. Konyushaya Yu.P. Discoveries of Soviet scientists. Part 1. M.: Moscow State University, 1988, p. 141. Diploma N 273 for the discovery of "The Phenomenon of Globally Appearing Quick-Flowing Pulsating Changes in the Hydrosphere (Vartanyan-Kulikov Hydrogeological Effect)" with priority of 06/20/1981.

6. Актуальные проблемы геодинамики. Сборник статей. М.: Наука, 1991. 6. Actual problems of geodynamics. Digest of articles. M .: Nauka, 1991.

7. Земные приливы и внутреннее строение Земли. Сборник статей. М.: Наука, 1967. 7. Earth tides and the internal structure of the Earth. Digest of articles. M .: Nauka, 1967.

8. Политехнический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1977. 8. Polytechnical dictionary. M .: Soviet Encyclopedia, 1977.

9. Конюшая Ю.П. Открытия советских ученых. Часть 1. М.: МГУ, 1988, стр. 465. Диплом N 109 на открытие "Ультразвуковой капиллярный эффект" с приоритетом от 31.05.61. 9. Konyushaya Yu.P. Discoveries of Soviet scientists. Part 1. M .: Moscow State University, 1988, p. 465. Diploma No. 109 for the opening of the "Ultrasonic Capillary Effect" with priority from 05.31.61.

10. Нуберт Г.П. Измерительные преобразователи неэлектрических величин. Л.: Энергия, 1970. 10. Nubert G.P. Measuring converters of non-electric quantities. L .: Energy, 1970.

Claims

1. The way to search for a liquid hydrocarbon deposit, which consists in the fact that seismic waves emanating from the earth’s bowels are recorded and converted into electrical signals, by the nature of which they judge the presence of oil deposits in the bowels, characterized in that ultrasonic seismic waves generated under the influence of earth tides waves received by the root system and transmitted through the capillaries of woody vegetation are recorded and converted into radio signals that are directed through the satellite radio frequency channel t for processing and interpretation, wherein the parameters of radio signals during maxima and in the absence of earth tides predict the presence and nature of the oil reservoir areal distribution and spatial distribution of liquid hydrocarbons therein.

2. A device for implementing a method for searching a liquid hydrocarbon field, comprising a transducer of seismic vibrations into electrical signals, characterized in that the piezoelectric transducer of ultrasonic waves is connected to a telemetry module having an output to the radiator of radio signals, while the sensitive element of the piezoelectric transducer is mounted on a cut of a tree trunk and directly in contact with its capillaries.