RU2579820C1 - Acoustic logging method - Google Patents

Acoustic logging method Download PDF

Info

Publication number
RU2579820C1
RU2579820C1 RU2015105932/28A RU2015105932A RU2579820C1 RU 2579820 C1 RU2579820 C1 RU 2579820C1 RU 2015105932/28 A RU2015105932/28 A RU 2015105932/28A RU 2015105932 A RU2015105932 A RU 2015105932A RU 2579820 C1 RU2579820 C1 RU 2579820C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
points
well
reception
signals
correlation
Prior art date
Application number
RU2015105932/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Владимирович Николенко
Алексей Алексеевич Кормнов
Владимир Лазаревич Шкуратник
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority to RU2015105932/28A priority Critical patent/RU2579820C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2579820C1 publication Critical patent/RU2579820C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: invention is intended for determining of coordinates of fractured zones crossing a measuring well drilled in the roof of mine working. Method is based on experimentally established law of influence of a fractured zone on correlation characteristics of the noise acoustic signal emitted into the massif. Method involves excitation in the well of an acoustic signal and its reception after passing through the investigated area of the near-well massif in two points located symmetrically above and below the point of radiation, measuring and combined processing of parameters of received signals. Herewith, there is excited a signal in the form of stationary random noise with the average equal to zero. Signal is received in points located at a distance from radiation points not exceeding 0.3 of correlation radius of the emitted signal in non-destructed mine rock. There is measured a cross-correlation coefficient of signals at reception points and intervals of these signals autocorrelation. At that, the cross-correlation coefficient is used to determine presence and degree of fracturing of the near-well massif between the reception points, and the ratio of measured correlation intervals is used to determine location of the fractured zone relative to the point of reception.
EFFECT: high accuracy of obtained data.
1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к геофизическим способам исследования околоскважинного пространства массива горных пород, преимущественно к акустическим способам выявления пересекаемых скважиной трещиноватых зон в породах кровли горных выработок.The invention relates to geophysical methods for studying the near-wellbore space of a rock mass, mainly to acoustic methods for detecting fractured zones intersected by a well in rock formations of mining roofs.

Известен способ акустического каротажа, заключающийся в размещении в скважине трубки из хрупкого материала, жестко связанной со стенками скважины с помощью цементного раствора, непрерывном перемещении внутри трубки скважинного зонда, излучении и приеме с его помощью импульсных упругих колебаний, по изменению характеристик которых вдоль длины трубки судят о наличии и местоположении расслоений в прискважинной области массива [1] (Авторское свидетельство СССР №996972, кл. G01V 1/40, опубл. в БИ №6, 15.02.1983).There is a known method of acoustic logging, which consists in placing a tube of brittle material rigidly connected to the walls of the borehole using cement mortar, continuously moving the borehole probe inside the tube, emitting and receiving pulsed elastic vibrations with it, which are judged by changing characteristics along the length of the tube on the presence and location of bundles in the near-wellbore region of the massif [1] (USSR Author's Certificate No. 996972, class G01V 1/40, published in BI No. 6, 02/15/1983).

Недостатком известного способа является его низкая чувствительность по отношению к выявляемым расслоениям, раскрытие которых не меняется или мало меняется во времени. Это связано с тем, что такие расслоения не приводят к возникновению трещин в хрупком материале помещаемой в скважину трубки и, как следствие, значимым изменениям акустических характеристик принятого акустического сигнала, который распространяется преимущественно по стенкам трубки.The disadvantage of this method is its low sensitivity with respect to detectable bundles, the disclosure of which does not change or changes little in time. This is due to the fact that such delaminations do not lead to cracks in the brittle material of the tube placed in the well and, as a result, to significant changes in the acoustic characteristics of the received acoustic signal, which propagates mainly along the walls of the tube.

Известен способ акустического каротажа, заключающийся в возбуждении в скважине акустического сигнала и приеме его после прохождения исследуемого участка околоскважинного массива в двух точках, расположенных симметрично выше и ниже точки излучения, измерении и совместной обработке параметров принятых сигналов [2] (Авторское свидетельство СССР №437036, кл. G01V 1/40, опубл. в БИ №27, 25.07.1974).A known method of acoustic logging, which consists in the excitation of an acoustic signal in the well and receiving it after passing through the investigated section of the near-wellbore array at two points located symmetrically above and below the radiation point, measuring and jointly processing the parameters of the received signals [2] (USSR Author's Certificate No. 437036, class G01V 1/40, published in BI No. 27, 07.25.1974).

В указанном способе осуществляют регистрацию двумя приемными преобразователями сигналов, отраженных от неоднородностей массива, вычитание этих сигналов и регистрацию разностного сигнала в виде зависимости времени прихода от глубины скважины.In this method, the registration by two receiving transducers of the signals reflected from the heterogeneities of the array is carried out, the subtraction of these signals and the registration of the difference signal in the form of the dependence of the arrival time on the well depth.

Недостатком известного способа является невозможность с его помощью выявлять наличие и местоположение зон трещиноватости массива, пересекаемого скважиной, и степь трещиноватости горных пород в этих зонах.The disadvantage of this method is the inability to use it to detect the presence and location of fracture zones of an array crossed by a well, and the steppe of rock fracturing in these zones.

Техническим результатом предлагаемого способа явится обеспечение возможности выявления наличия и местоположения зон трещиноватости массива, пересекаемого скважиной и степени трещиноватости горных пород в этих зонах.The technical result of the proposed method is the ability to detect the presence and location of fracture zones of an array intersected by a well and the degree of fracture of rocks in these zones.

Для достижения указанного технического результата в способе акустического каротажа, заключающемся в возбуждении в скважине акустического сигнала и приеме его после прохождения исследуемого участка околоскважинного массива в двух точках, расположенных симметрично выше и ниже точки излучения, измерении и совместной обработке параметров принятых сигналов, возбуждают сигнал в виде стационарного случайного шума со средним равным нулю, осуществляют его прием в точках, лежащих от точки излучения на расстоянии, не превышающем 0,3 радиуса корреляции излученного сигнала в ненарушенной горной породе, измеряют коэффициент взаимной корреляции сигналов в точках приема и интервалы автокорреляции этих сигналов, при этом по коэффициенту взаимной корреляции судят о наличии и степени трещиноватости околоскважинного массива между точками приема, а по отношению измеренных интервалов автокорреляции судят о расположении трещиноватой зоны относительно точки излучения.To achieve the specified technical result in the method of acoustic logging, which consists in exciting an acoustic signal in the well and receiving it after passing through the studied section of the near-wellbore array at two points located symmetrically above and below the radiation point, measuring and jointly processing the parameters of the received signals, the signal is excited in the form stationary random noise with an average equal to zero, they are received at points lying from the radiation point at a distance not exceeding 0.3 of the radius of the core the ratio of the emitted signal in the undisturbed rock, measure the cross-correlation coefficient of the signals at the points of reception and the autocorrelation intervals of these signals, while the cross-correlation coefficient is used to judge the presence and degree of fracture of the near-borehole array between the points of reception, and the location of the fractured is judged with respect to the measured autocorrelation intervals zone relative to the point of radiation.

При использовании шумового акустического сигнала необходимо учитывать следующие его особенности: случайная природа подобного сигнала позволяет в значительной степени избежать резонансных и интерференционных искажений, присущих периодическим сигналам; среднее значение шумового сигнала, равное нулю, обеспечивает величину коэффициента корреляции R=0 при некоррелированности исследуемых сигналов; стационарность процесса позволяет отказаться от жестких требований к времени интегрирования в корреляторе приемного устройства.When using a noise acoustic signal, it is necessary to take into account the following features: the random nature of such a signal makes it possible to largely avoid the resonant and interference distortions inherent in periodic signals; the average value of the noise signal, equal to zero, provides the value of the correlation coefficient R = 0 when the signals under study are not correlated; the stationarity of the process eliminates the stringent requirements for the integration time in the correlator of the receiving device.

Предлагаемый способ базируется на установленных экспериментально и на основе компьютерного моделирования закономерностях изменения корреляционных характеристик шумового стационарного акустического сигнала со средним равным нулю при его распространении между точкой излучения и двумя симметричными точками приема в геосреде, содержащей и не содержащей зоны повышенной трещиноватости. Суть этих закономерностей заключается в следующем.The proposed method is based on experimentally established and based on computer modeling, the patterns of changes in the correlation characteristics of a stationary noise acoustic signal with an average of zero when it propagates between the radiation point and two symmetric reception points in the geomedium containing and not containing zones of increased fracturing. The essence of these patterns is as follows.

Во-первых, при распространении указанных сигналов в каждом конкретном типе горной породы, не содержащей зон повышенной трещиноватости, существует свой характерный радиус корреляции r. Это расстояние l, в пределах которого зарегистрированные акустические сигналы от одного источника коррелированы между собой (т.е. их коэффициент взаимной корреляции R>0,1), а при l>r эти сигналы независимы друг от друга и для них R<0,1. Учитывая природную неоднородность свойств однотипных горных пород даже при отсутствии в них зон повышенной трещиноватости, два сигнала могут быть независимы друг от друга уже на расстоянии 0,6 r. Таким образом, взаимные корреляционные измерения сигналов в двух точках приема, симметричных относительно точки излучения, имеют смысл только при условии, что они лежат от точки излучения на расстоянии l≤0,3 r.Firstly, when these signals propagate in each particular rock type that does not contain zones of increased fracturing, there is a characteristic correlation radius r. This is the distance l within which the recorded acoustic signals from one source are correlated with each other (i.e., their cross-correlation coefficient R> 0.1), and for l> r these signals are independent of each other and for them R <0, one. Given the natural heterogeneity of the properties of the same rocks even in the absence of zones of increased fracture in them, the two signals can be independent of each other at a distance of 0.6 r. Thus, cross-correlation measurements of signals at two reception points symmetrical with respect to the radiation point make sense only provided that they lie at a distance l≤0.3 r from the radiation point.

Во-вторых, наличие зоны и степень трещиноватости горных пород между точками приема влияют на коэффициент R взаимной корреляции между зарегистрированными в этих точках сигналами. Если при отсутствии трещиноватости R→1, то с ее увеличением трещиноватость уменьшает взаимосвязь сигналов, зарегистрированных в точках приема. Физически это влияние вполне понятно, если учесть, что трещиноватость приводит как к уменьшению величины r, так и к различному изменению амплитудных, частотных и фазовых характеристик сигналов, регистрируемых в двух точках приема.Secondly, the presence of the zone and the degree of fracture of the rocks between the points of reception affect the coefficient R of the mutual correlation between the signals recorded at these points. If, in the absence of fracturing, R → 1, then with its increase, fracturing decreases the relationship of signals recorded at the receiving points. Physically, this effect is understandable, given that fracturing leads to both a decrease in r and a different change in the amplitude, frequency, and phase characteristics of the signals recorded at two points of reception.

В-третьих, интервалы автокорреляции сигналов в точках приема тем меньше, чем больше нарушен трещиноватостью участок массива между точкой излучения и соответствующей точкой приема, а значит соотношение между указанными интервалами несет информацию о том, к какой из точек приема находится ближе трещиноватая зона.Thirdly, the intervals of signal autocorrelation at the points of reception are the smaller, the more the fractured portion of the array between the radiation point and the corresponding receiving point is violated, which means that the ratio between the indicated intervals carries information about which of the receiving points is the fractured zone closest to.

Способ акустического каротажа иллюстрируется фиг. 1 - фиг. 6, где: на фиг. 1 представлена схема расположения ультразвукового зонда на глубине скважины H1 однородного массива, не содержащего зоны трещиноватости, пересекаемой скважиной; на фиг. 2 - схема расположения ультразвукового зонда на глубине Н2 массива, содержащего трещиноватую зону между точкой излучения и верхней точкой приема шумового акустического сигнала; на фиг. 3 - схема расположения ультразвукового зонда на глубине Н3 массива, содержащего трещиноватую зону, расположенную на одинаковом расстоянии от точек приема шумового акустического сигнала; на фиг. 4 - схема расположения ультразвукового зонда на глубине Н4 массива, содержащего трещиноватую зону, расположенную между точкой излучения и нижней точкой приема шумового акустического сигнала; на фиг. 5 - результаты измерения коэффициента R взаимной корреляции шумовых акустических сигналов в точках приема, а на фиг. 6 - отношения интервалов автокорреляции этих сигналов при расположении ультразвукового зонда на глубинах Н1, Н2, Н3 и Н4 соответственно.The acoustic logging method is illustrated in FIG. 1 - FIG. 6, where: in FIG. 1 shows an arrangement of an ultrasonic probe at a depth of well H 1 of a homogeneous array that does not contain a fracture zone intersected by the well; in FIG. 2 is an arrangement diagram of an ultrasonic probe at a depth of H 2 of an array containing a fractured zone between a radiation point and an upper receiving point of a noise acoustic signal; in FIG. 3 is a location diagram of an ultrasonic probe at a depth of H 3 of an array containing a fractured zone located at the same distance from the points of reception of a noise acoustic signal; in FIG. 4 is an arrangement diagram of an ultrasonic probe at a depth of H 4 of an array containing a fractured zone located between a radiation point and a lower receiving point of a noise acoustic signal; in FIG. 5 shows the results of measuring the mutual correlation coefficient R of acoustic noise signals at the receiving points, and FIG. 6 - relations of the autocorrelation intervals of these signals when the ultrasonic probe is located at depths of H 1 , H 2 , H 3 and H 4, respectively.

Схемы, представленные на фиг. 1-4, включают скважину 1, в которой размещен ультразвуковой зонд 2, который дискретно перемещают в глубину скважины 1. Ультразвуковой зонд 2 содержит излучающий акустический преобразователь 3, верхний приемный акустический преобразователь 4, а также нижний приемный акустический преобразователь 5. Излучающий акустический преобразователь 3 подключен к выходу генератора 6 шумового стационарного сигнала со средним равным нулю. Верхний приемный акустический преобразователь 4 и нижний приемный акустический преобразователь 5 подключены ко входам корреляционного анализатора 7. Излучающий акустический преобразователь 3 контактирует со стенкой скважины 1 в точке 8 излучения, верхний приемный акустический преобразователь 4 - в точке 9 приема и нижний приемный акустический преобразователь 5 - в точке 10 приема. Точки 9, 10 приема симметричны относительно точки 8 излучения и находятся от нее на расстоянии, не превышающем 0,3 радиуса r корреляции излученного шумового акустического сигнала.The circuits shown in FIG. 1-4, include a well 1, in which an ultrasonic probe 2 is placed, which is discretely moved to the depth of the well 1. An ultrasonic probe 2 comprises a radiating acoustic transducer 3, an upper receiving acoustic transducer 4, and a lower receiving acoustic transducer 5. Radiating acoustic transducer 3 connected to the output of the generator 6 noise stationary signal with an average of zero. The upper receiving acoustic transducer 4 and the lower receiving acoustic transducer 5 are connected to the inputs of the correlation analyzer 7. The radiating acoustic transducer 3 contacts the borehole wall 1 at point 8 of the radiation, the upper receiving acoustic transducer 4 contacts the receiving point 9 and the lower receiving acoustic transducer 5 point 10 of reception. The reception points 9, 10 are symmetrical with respect to the radiation point 8 and are located at a distance not exceeding 0.3 of the correlation radius r of the emitted acoustic noise signal.

Результаты измерения коэффициентов R взаимной корреляции, принимаемых шумовых акустических сигналов на фиг. 5, представлены: значением 12 этого коэффициента, полученного на глубине H1 расположения ультразвукового зонда 2 в скважине 1; значением 13, полученным на глубине Н2 расположения зонда 2 в скважине 1; значением 14, полученным на глубине Н3 расположения зонда 2 в скважине 1; значением 15, полученным на глубине Н4 расположения зонда 2 в скважине 1.The results of measuring the cross-correlation coefficients R received by the acoustic noise signals in FIG. 5 are presented: a value 12 of this coefficient obtained at a depth H 1 of the location of the ultrasonic probe 2 in well 1; a value of 13 obtained at a depth H 2 of the location of the probe 2 in the well 1; a value of 14 obtained at a depth of H 3 the location of the probe 2 in the well 1; a value of 15 obtained at a depth of H 4 the location of the probe 2 in the well 1.

Результаты измерения относительно интервала τ и к в

Figure 00000001
автокорреляции сигнала, принятого в верхней точке 9 приема, и интервала τ и к н
Figure 00000002
автокорреляции сигнала, принятого в нижней точке 10 приема, представлены на фиг. 6 значениями этого отношения: 16, которое соответствует глубине H1 расположения ультразвукового зонда 2 в скважине 1; 17, которое соответствует глубине Н2 расположения ультразвукового зонда 2 в скважине 1; 18, которое соответствует глубине Н3 расположения ультразвукового зонда 2 в скважине 1; 19, которое соответствует глубине Н4 расположения ультразвукового зонда 2 в скважине 1.Measurement Results Relative to Interval τ and to at
Figure 00000001
autocorrelation of the signal received at the upper point 9 of the reception, and the interval τ and to n
Figure 00000002
the autocorrelation of the signal received at the lower receiving point 10 is shown in FIG. 6 by the values of this ratio: 16, which corresponds to the depth H 1 of the location of the ultrasonic probe 2 in the well 1; 17, which corresponds to a depth H 2 of the location of the ultrasonic probe 2 in the well 1; 18, which corresponds to a depth H 3 of the location of the ultrasonic probe 2 in the well 1; 19, which corresponds to a depth H 4 of the location of the ultrasonic probe 2 in the well 1.

Способ акустического каротажа скважин осуществляют следующим образом.The method of acoustic well logging is as follows.

В кровле горной выработки бурят измерительную скважину 1, в которую помещают ультразвуковой зонд 2, содержащий излучающий акустический преобразователь 3 и симметричные ему верхний приемный акустический преобразователь 4 и нижний приемный акустический преобразователь 5. Расстояние l между излучающим акустическим преобразователем 3 и каждым из приемных акустических преобразователей 4 и 5 изменяют так, чтобы выполнялось условие l≤0,3 r, где r - радиус корреляции излучаемого акустического сигнала в ненарушенной горной породе. Значение г получают на основе предварительных измерений на образцах соответствующих горных пород, не содержащих нарушений в виде трещин.A measuring well 1 is drilled in the roof of the mine working, in which an ultrasonic probe 2 is placed containing an emitting acoustic transducer 3 and a symmetric upper receiving acoustic transducer 4 and a lower receiving acoustic transducer 5. The distance l between the radiating acoustic transducer 3 and each of the receiving acoustic transducers 4 and 5 are changed so that the condition l≤0.3 r is satisfied, where r is the correlation radius of the emitted acoustic signal in the undisturbed rock. The value of g is obtained on the basis of preliminary measurements on samples of the corresponding rocks that do not contain disturbances in the form of cracks.

Излучающий акустический преобразователь 3 подключают к выходу генератора 6 стационарного электрического шумового сигнала со средним равным нуля, а приемные акустические преобразователи - к соответствующим входам корреляционного анализатора 7.The emitting acoustic transducer 3 is connected to the output of the generator 6 of a stationary electric noise signal with an average equal to zero, and the receiving acoustic transducers are connected to the corresponding inputs of the correlation analyzer 7.

Ультразвуковой зонд 2 дискретно перемещают вглубь скважины 1 с шагом ΔН и на каждом шаге обеспечивают надежные контактные условия излучающего акустического преобразователя 3 в точке 8 излучения, верхнего приемного акустического преобразователя 4 - в точке 9 приема и нижнего приемного акустического преобразователя 5 - в точке 10 приема.The ultrasonic probe 2 is discretely moved deep into the well 1 with a step ΔН and at each step provide reliable contact conditions for the emitting acoustic transducer 3 at the radiation point 8, the upper receiving acoustic transducer 4 at the receiving point 9 and the lower receiving acoustic transducer 5 at the receiving point 10.

На каждой дискретной глубине Hi измерительной скважины 1, на которой акустические преобразователи 3, 4, 5 контактируют с ее стенкой, измеряют с помощью корреляционного анализатора 7 коэффициент R взаимной корреляции шумовых акустических сигналов в точках 9, 10 приема и интервалы автокорреляции τ и к в

Figure 00000003
и τ и к н
Figure 00000004
указанных сигналов в этих точках. Затем определяют отношение τ и к в
Figure 00000003
/ τ и к н
Figure 00000004
интервалов корреляции шумовых акустических сигналов, измеренных в верхней точке 9 приема и в нижней точке 10 приема.At each discrete depth H i of the measuring well 1, at which the acoustic transducers 3, 4, 5 are in contact with its wall, the cross-correlation coefficient R of the acoustic noise signals at the receiving points 9, 10 and the autocorrelation intervals are measured using a correlation analyzer 7 τ and to at
Figure 00000003
and τ and to n
Figure 00000004
indicated signals at these points. Then determine the ratio τ and to at
Figure 00000003
/ τ and to n
Figure 00000004
correlation intervals of acoustic noise signals measured at the upper receiving point 9 and at the lower receiving point 10.

В случае, если на базе 2l между верхней точкой 9 приема и нижней точкой 10 приема массив горных пород не содержит трещиноватой зоны 11, пересекающей измерительную скважину 1 (см. фиг. 1), изменения характеристик сигналов в точках 9 и 10 приема будут примерно одинаковы и незначительны. Как следствие, коэффициент взаимной корреляции R этих сигналов будет стремиться к 1 (R→1), что отражено значением 12 на фиг. 5. По тем же причинам в точках 9,10 приема будут близки также интервалы τ и к в

Figure 00000003
и τ и к н
Figure 00000004
автокорреляции принятых акустических сигналов, а значит отношение интервалов автокорреляции этих сигналов ( τ и к в
Figure 00000003
/ τ и к н
Figure 00000004
) имеет значение 16 на фиг. 6, т.е. стремится к 1.If on the basis of 2l between the upper receiving point 9 and the lower receiving point 10, the rock mass does not contain a fractured zone 11 crossing the measuring well 1 (see Fig. 1), the changes in the signal characteristics at the receiving points 9 and 10 will be approximately the same and insignificant. As a result, the cross-correlation coefficient R of these signals will tend to 1 (R → 1), which is reflected by a value of 12 in FIG. 5. For the same reasons, the intervals at the points 9.10 of reception will also be close τ and to at
Figure 00000003
and τ and to n
Figure 00000004
autocorrelation of received acoustic signals, which means the ratio of the intervals of autocorrelation of these signals ( τ and to at
Figure 00000003
/ τ and to n
Figure 00000004
) has a value of 16 in FIG. 6, i.e. tends to 1.

При наличии трещиноватой зоны 11 между верхней точкой 9 приема и точкой 8 излучения (см. фиг. 2) декорреляция акустического сигнала в точке 9 приема будет существенно больше, чем акустического сигнала, регистрируемого в точке 10 приема. В результате измеренные на глубине Н2 значение 13 величины R<<1 и значение 18 отношения ( τ и к в

Figure 00000003
/ τ и к н
Figure 00000004
)<<1. Причем и R и τ и к в
Figure 00000003
/ τ и к н
Figure 00000004
будут тем меньше, чем больше трещиноватость в зоне 11.In the presence of a fractured zone 11 between the upper receiving point 9 and the radiation point 8 (see Fig. 2), the decorrelation of the acoustic signal at the receiving point 9 will be significantly greater than the acoustic signal recorded at the receiving point 10. As a result, measured at a depth of H 2, the value 13 of the quantity R << 1 and the value 18 of the ratio ( τ and to at
Figure 00000003
/ τ and to n
Figure 00000004
) << 1. Moreover, both R and τ and to at
Figure 00000003
/ τ and to n
Figure 00000004
will be less, the greater the fracture in zone 11.

При наличии и симметричном расположении трещиноватой зоны 11 относительно точек 9 и 10 приема (см. фиг 3) изменения характеристик шумовых акустических сигналов, регистрируемых в этих точках, будут примерно одинаковы и, как следствие, измеренные на глубине Н3 значение 14 величины R и значение 18 отношения τ и к в

Figure 00000003
/ τ и к н
Figure 00000004
будут близки к 1 (см. фиг. 5 и фиг. 6). Однако, поскольку абсолютная симметрия трещиноватой зоны 11 относительно точек 9 и 10 приема на практике маловероятна, значения 14 величины R и 18 отношения ( τ и к в
Figure 00000003
/ τ и к н
Figure 00000004
) будут все же несколько меньше, чем в случае полного отсутствия трещиноватой зоны (см. фиг. 1).If there is a symmetrical location of the fractured zone 11 relative to the points 9 and 10 of the reception (see FIG. 3), the changes in the characteristics of the acoustic noise signals recorded at these points will be approximately the same and, as a result, the value 14 of R and the value measured at a depth of H 3 18 relationship τ and to at
Figure 00000003
/ τ and to n
Figure 00000004
will be close to 1 (see FIG. 5 and FIG. 6). However, since the absolute symmetry of the fractured zone 11 relative to points 9 and 10 of reception is unlikely in practice, the values of R are 14 and 18 are ratios ( τ and to at
Figure 00000003
/ τ and to n
Figure 00000004
) will still be slightly less than in the case of a complete absence of a fractured zone (see Fig. 1).

Для случая, представленного на фиг. 4, когда трещиноватая зона 11 находится между излучающим акустическим преобразователем 8 и нижним приемным акустическим преобразователем 10, декорреляция акустического сигнала в точке 10 приема будет существенно больше, чем в точке 9 приема. В результате, измеренные на глубине H4 значение 15 величины R<<1, а значение 19 отношения ( τ и к в

Figure 00000003
/ τ и к н
Figure 00000004
)>1.For the case of FIG. 4, when the fractured zone 11 is located between the emitting acoustic transducer 8 and the lower receiving acoustic transducer 10, the decorrelation of the acoustic signal at the receiving point 10 will be significantly greater than at the receiving point 9. As a result, measured at depth H 4, the value 15 of the quantity R << 1, and the value 19 of the ratio ( τ and to at
Figure 00000003
/ τ and to n
Figure 00000004
)> 1.

Описанный способ испытывался в лабораторных условиях. В кубическом блоке известняка со стороной 400 мм пробуривалось сквозное отверстие диаметром 42 мм. С помощью аппаратуры телевизионного каротажа производилось обследование стенок пробуренной скважины, которое показало, что на глубине 230 мм существует зона повышенной трещиноватости, пересекающая исследуемую скважину. Далее в скважину помещался каротажный зонд, состоящий из одного излучающего акустического преобразователя и двух размещенных на равном расстоянии по разные стороны от него приемных акустических преобразователей. Резонансная частота всех преобразователей составляла 150 кГц, добротность - 10. На вход излучающего преобразователя с шумового генератора ГШ-1 подавался электрический шумовой сигнал в полосе частот 10-500 кГц со средним равным нулю. Электрические сигналы с приемных акустических преобразователей поступали на двухканальный АЦП с частотой дискретизации 1 МГц, подключенный к персональному компьютеру, на котором программным путем вычислялись коэффициенты корреляции R и отношение интервалов автокорреляции τ и к в

Figure 00000003
/ τ и к н
Figure 00000004
. Для вычисления радиуса корреляции r в блоке известняка производилось пошаговое увеличение расстояния l между излучающим и приемными акустическими преобразователями. Экспериментально установлено, что при достижении значением l величины в 180 мм коэффициент корреляции R падает ниже значения 0,1. Таким образом, для дальнейших исследований расстояние l было принято равным 50 мм.The described method was tested in laboratory conditions. A through hole with a diameter of 42 mm was drilled in a cubic block of limestone with a side of 400 mm. With the help of television logging equipment, the walls of the drilled well were examined, which showed that at a depth of 230 mm there is a zone of increased fracturing crossing the investigated well. Then, a logging probe was placed in the well, consisting of one emitting acoustic transducer and two receiving acoustic transducers placed at an equal distance on opposite sides of it. The resonant frequency of all converters was 150 kHz, the quality factor was 10. An electric noise signal was applied to the input of the emitting converter from the GSH-1 noise generator in the frequency band 10-500 kHz with an average of zero. Electrical signals from the receiving acoustic transducers were fed to a two-channel ADC with a sampling frequency of 1 MHz connected to a personal computer, on which the correlation coefficients R and the ratio of the autocorrelation intervals were calculated by software τ and to at
Figure 00000003
/ τ and to n
Figure 00000004
. To calculate the correlation radius r in the limestone block, a stepwise increase in the distance l between the emitting and receiving acoustic transducers was performed. It was experimentally established that when the l value reaches 180 mm, the correlation coefficient R falls below 0.1. Thus, for further studies, the distance l was taken equal to 50 mm.

Описанный каротажный зонд перемещался вглубь скважины так, чтобы при первом измерении трещиноватая зона оказалась вне каротажного зонда (см. фиг. 1), при втором - трещиноватая зона оказалась между верхним приемным преобразователем и излучателем (см. фиг. 2), при третьем - трещиноватая зона оказалась совмещена по координате с излучателем (см. фиг. 3), при четвертом - трещиноватая зона оказалась между излучателем и нижним приемным акустическим преобразователем (см. фиг. 4). В каждом из случаев производилось вычисление коэффициента корреляции R и отношения интервалов корреляции ( τ и к в

Figure 00000003
/ τ и к н
Figure 00000004
).The described logging probe was moved deep into the well so that, in the first measurement, the fractured zone was outside the logging probe (see Fig. 1), in the second, the fractured zone was between the upper receiving transducer and the transmitter (see Fig. 2), and in the third, the fractured the zone turned out to be aligned in coordinate with the emitter (see Fig. 3), in the fourth - the fractured zone was between the emitter and the lower receiving acoustic transducer (see Fig. 4). In each of the cases, the correlation coefficient R and the ratio of the correlation intervals ( τ and to at
Figure 00000003
/ τ and to n
Figure 00000004
)

По результатам измерений было установлено, что для случая первого измерения R=0,86 и τ и к в

Figure 00000003
/ τ и к н
Figure 00000004
=0,90, для второго случая R=0,23 и ( τ и к в
Figure 00000003
/ τ и к н
Figure 00000004
)=0,31, для третьего случая R=0,71 и τ и к в
Figure 00000003
/ τ и к н
Figure 00000004
=0,84, для последнего случая R=0,21 и τ и к в
Figure 00000003
/ τ и к н
Figure 00000004
=1,48.According to the measurement results, it was found that for the case of the first measurement R = 0.86 and τ and to at
Figure 00000003
/ τ and to n
Figure 00000004
= 0.90, for the second case, R = 0.23 and ( τ and to at
Figure 00000003
/ τ and to n
Figure 00000004
) = 0.31, for the third case, R = 0.71 and τ and to at
Figure 00000003
/ τ and to n
Figure 00000004
= 0.84, for the latter case R = 0.21 and τ and to at
Figure 00000003
/ τ and to n
Figure 00000004
= 1.48.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает технический результат, заключающийся в обеспечении возможности выявления наличия и местоположения зон трещиноватости массива, пересекаемого скважиной, и степени трещиноватости горных пород в этих зонах.Thus, the proposed method provides a technical result, which consists in providing the ability to detect the presence and location of fracture zones of an array crossed by a well, and the degree of fracture of rocks in these zones.

Claims (1)

Способ акустического каротажа, заключающийся в возбуждении в скважине акустического сигнала и приеме его после прохождения исследуемого участка околоскважинного массива в двух точках, расположенных симметрично выше и ниже точки излучения, измерении и совместной обработке параметров принятых сигналов, отличающийся тем, что возбуждают сигнал в виде стационарного случайного шума со средним равным нулю, осуществляют его прием в точках, лежащих от точки излучения на расстоянии, не превышающем 0,3 радиуса корреляции излученного сигнала в ненарушенной горной породе, измеряют коэффициент взаимной корреляции сигналов в точках приема и интервалы автокорреляции этих сигналов, при этом по коэффициенту взаимной корреляции судят о наличии и степени трещиноватости околоскважинного массива между точками приема, а по соотношению измеренных интервалов корреляции судят о расположении трещиноватой зоны относительно точки приема. The method of acoustic logging, which consists in generating an acoustic signal in the well and receiving it after passing through the investigated section of the near-wellbore array at two points located symmetrically above and below the radiation point, measuring and processing the parameters of the received signals, characterized in that they excite the signal in the form of a stationary random noise with an average equal to zero, they are received at points lying from the radiation point at a distance not exceeding 0.3 of the correlation radius of the emitted signal in broken rock, measure the cross-correlation coefficient of the signals at the points of reception and the intervals of autocorrelation of these signals, while the cross-correlation coefficient is used to judge the presence and degree of fracture of the near-wellbore array between the points of reception, and the location of the fractured zone relative to the point of reception is judged by the ratio of the measured correlation intervals .
RU2015105932/28A 2015-02-24 2015-02-24 Acoustic logging method RU2579820C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015105932/28A RU2579820C1 (en) 2015-02-24 2015-02-24 Acoustic logging method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015105932/28A RU2579820C1 (en) 2015-02-24 2015-02-24 Acoustic logging method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2579820C1 true RU2579820C1 (en) 2016-04-10

Family

ID=55793725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015105932/28A RU2579820C1 (en) 2015-02-24 2015-02-24 Acoustic logging method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2579820C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108896397A (en) * 2018-07-17 2018-11-27 西南大学 Roof greening charge of surety evaluation method based on On Microseismic Monitoring Technique

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU437036A1 (en) * 1972-05-03 1974-07-25 Всесоюзный научно-исследовательский институт разведочной геофизики Acoustic logging method
SU1002997A1 (en) * 1981-10-29 1983-03-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Геофизических Методов Разведки Vertical seismic profiling method
US5012453A (en) * 1990-04-27 1991-04-30 Katz Lewis J Inverse vertical seismic profiling while drilling
RU2101733C1 (en) * 1996-11-28 1998-01-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственная компания" "Форум" Method of borehole seismic prospecting
RU2485553C1 (en) * 2011-10-25 2013-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "ГЕОСТРА" Method of estimating fracture porosity based on borehole seismic data

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU437036A1 (en) * 1972-05-03 1974-07-25 Всесоюзный научно-исследовательский институт разведочной геофизики Acoustic logging method
SU1002997A1 (en) * 1981-10-29 1983-03-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Геофизических Методов Разведки Vertical seismic profiling method
US5012453A (en) * 1990-04-27 1991-04-30 Katz Lewis J Inverse vertical seismic profiling while drilling
RU2101733C1 (en) * 1996-11-28 1998-01-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственная компания" "Форум" Method of borehole seismic prospecting
RU2485553C1 (en) * 2011-10-25 2013-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "ГЕОСТРА" Method of estimating fracture porosity based on borehole seismic data

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108896397A (en) * 2018-07-17 2018-11-27 西南大学 Roof greening charge of surety evaluation method based on On Microseismic Monitoring Technique
CN108896397B (en) * 2018-07-17 2021-04-27 西南大学 Roof greening safety load evaluation method based on microseismic monitoring technology

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Abraham et al. Non-destructive testing of fired tunnel walls: the Mont-Blanc Tunnel case study
JP6396076B2 (en) Detection method and non-contact acoustic detection system using sound waves
RU2006126790A (en) WELL LIBRARY OF REFERENCE PULSES FOR WORKS WITH VERTICAL SEISMIC PROFILING DURING DRILLING
US2231243A (en) Method of and means for analyzing and determining the geologic strata below the surface of the earth
US6246354B1 (en) Method of determining of permittivity of concrete and use of the method
JP6700054B2 (en) Non-contact acoustic exploration system
RU2579820C1 (en) Acoustic logging method
US9329294B2 (en) Sonic borehole caliper and related methods
RU2282875C1 (en) Building structure exploration device
CN104501909B (en) A kind of small-range liquid level emasuring device and measuring method based on ultrasonic wave
WO2005085902A1 (en) Apparatus and method for detecting a buried objetc using solitary wave.
US3205941A (en) Techniques useful in determining fractures or density discontinuities in formations
CN104790939A (en) Method and device for obtaining cementation rate
JPH1068779A (en) Non-destructive measuring method using acoustic wave for physical characteristics of stratum
RU2375729C1 (en) Geophysical radar
EA005657B1 (en) Use of cuttings for real time attenuation prediction
RU2132560C1 (en) Rock permeability evaluation technique
RU2569039C2 (en) Method for non-destructive inspection of defects using surface acoustic waves
RU2533311C2 (en) Apparatus for probing building structures
SU1086162A1 (en) Method of determining irregularity zones in rock bodies
RU2112997C1 (en) Method for ground radio prospecting
JPH06294793A (en) Nondestructive measuring method using acoustic wave of physical property of stratum
RU2188940C1 (en) Method and device for determination of reservoir parameters
RU2247236C1 (en) Method for estimation of well cementation quality
JPH07229876A (en) Identification of gas in conduit by sonic wave