RU2615515C2 - Способ дистанционного измерения напряжений в недрах сквозь толщу поглощающей породы в условиях сильных помех - Google Patents
Способ дистанционного измерения напряжений в недрах сквозь толщу поглощающей породы в условиях сильных помех Download PDFInfo
- Publication number
- RU2615515C2 RU2615515C2 RU2013148173A RU2013148173A RU2615515C2 RU 2615515 C2 RU2615515 C2 RU 2615515C2 RU 2013148173 A RU2013148173 A RU 2013148173A RU 2013148173 A RU2013148173 A RU 2013148173A RU 2615515 C2 RU2615515 C2 RU 2615515C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acoustic
- signal
- magnetic
- rock
- compensating
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V11/00—Prospecting or detecting by methods combining techniques covered by two or more of main groups G01V1/00 - G01V9/00
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при диагностике напряженно-деформированного состояния недр. Согласно заявленному способу о величине напряжений горной породы судят по величине акусто-электромагнитного сигнала, возникающего при деформации горной породы под действием этих напряжений. Для этого используют полученную экспериментально с использованием керна из забоя исследуемой скважины зависимость интенсивности акусто-электромагнитного излучения от напряжения. Акустическую компоненту акусто-электромагнитного излучения из забоя скважины к месту расположения датчиков передают с помощью акустического волновода, выполненного из обсадной трубы скважины. Магнитную компоненту акусто-электромагнитного излучения из забоя скважины доставляют с помощью магнитопровода, выполненного из ферромагнитной обсадной трубы скважины. Осуществляют регистрацию шумов атмосферно-грозовой, магнитосферной и техногенной природы с помощью компенсирующей антенны, необходимой для устранения помех. Для устранения помех уравнивают амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) сигнальной и компенсирующей антенн. Используя полученные АЧХ, корректируют данные принимающей и компенсирующей антенн и получают очищенные от помех данные магнитной компоненты литосферного сигнала. По полученной зависимости магнитной и акустической компонент от напряжения в образцах керна и данным регистрации магнитной и акустической компонент, освобожденных от влияния помех, судят о величине напряжений в породе забоя. Технический результат – повышение точности получаемых данных.
Description
Изобретение относится к области измерений напряжения породы недр и может найти применение при мониторинге геодинамического состояния земной коры, необходимом для прогноза сейсмической опасности; при инженерно-геологических и геофизических изысканиях; при мониторинге процесса разработки флюидов - как нефтегазоконденсатных месторождений, так и запасов термальной, промышленной и питьевой воды; при анализе газонасыщенности угольных месторождений и в иных областях территориального хозяйствования и геофизических исследований.
Цель изобретения - дистанционное измерение напряжения горной породы недр.
Известно «Устройство для регистрации электромагнитного излучения, возникающего при трещинообразовании горных пород», патент №2155973 (аналог). Изобретение может быть использовано в горной промышленности для контроля разрушения участков массива горных пород при изменении их напряженно-деформированного состояния. Оно также может использоваться для регистрации электромагнитного излучения, возникающего при разрушении образцов горных пород в лабораторных условиях. Технический результат - увеличение чувствительности устройства за счет концентрации поля в области измерений. Сущность изобретения: ферритовый тороидальный сердечник с обмоткой и металлический экран, окружающий ее. Однако применение данного устройства с целью измерения параметров напряженно-деформированного состояния недр невозможно, поскольку для проведения измерений требуется установка этого устройства в зоне излучения полезного сигнала. Однако при такой установке в породе необходимо провести выемку части породы для размещения датчика, которое неизбежно приведет к изменению напряженно-деформированного состояния по сравнению с состоянием естественного залегания. Кроме того, это устройство не позволяет избавиться от мощных помех атмосферно-грозового и техногенного происхождения, а отсутствие регистрации акустической компоненты акусто-электромагнитной эмиссии литосферы не позволяет однозначно определить параметры напряженно-деформированного состояния породы.
Известен также «Способ измерения напряженности электромагнитного поля», патент №2164028 (аналог), заключающийся в помещении в измеряемое электромагнитное поле N антенн-датчиков и регистрации напряжений на элементе нагрузки K антенн-датчиков U1…UK, пропорциональных напряженности воздействующего электромагнитного поля. Все K антенн-датчиков имеют отличительные друг от друга амплитудно-частотные характеристики. Число антенн-датчиков K равняется числу источников излучения N или превышает его, K≥N. Напряженности всех N составляющих электромагнитного поля E1…EN определяют из решения системы линейных уравнений. Технический результат заключается в увеличении точности измерений и определении напряженности всех составляющих поля. Однако применение этого способа также невозможно, поскольку требуется установка множества антенн-датчиков в зоне излучения полезного сигнала, что приводит к нарушению напряженно-деформированного состояния зоны залегания пород, а отсутствие регистрации акустической компоненты акусто-электромагнитной эмиссии литосферы не позволяет однозначно определить параметры напряженно-деформированного состояния породы.
Известен «Способ обнаружения зон трещиноватых пород в скважинах», патент №99121049 (аналог), основан на измерении естественного электромагнитного поля и отличается от аналогичных тем, что производится регистрация сигналов электромагнитного излучения на частотах 50-120 кГц в течение 2-3 мин на выбранных интервалах в скважине, осуществляется детектирование сигналов, выполняется гармонический анализ детектированного сигнала и по наличию в спектре этого сигнала периодов 4-20 с выделяют зоны трещиноватых пород. Однако применение этого способа также невозможно, поскольку не позволяет избавиться от мощных помех атмосферно-грозового и техногенного происхождения, а отсутствие регистрации акустической компоненты акусто-электромагнитной эмиссии литосферы не позволяет однозначно определить принадлежность анализируемого фрагмента данных к излучению литосферного происхождения.
Наиболее близким к заявляемому способу является «Способ пассивной локации близко расположенных источников электромагнитного излучения на фоне излучений удаленных источников», представленный в патенте Российской Федерации на изобретение №2473101 (прототип).
Суть этого способа состоит в том, что осуществляют прием сигнала магнитной компоненты электромагнитного поля с помощью двух разнесенных и встречно включенных рамочных антенн - сигнальной и компенсирующей и формируют разность данных регистрации сигнальной и компенсирующей антенн. При этом достигается устранение влияния помех, создаваемых сильными удаленными источниками, к числу которых относятся естественные источники атмосферно-магнитосферной и техногенной природы.
Однако этот способ не позволяет измерять поле напряжений недр по ряду причин: литосфера обладает сильным поглощением, дальность измерения системы двух идентичных разнесенных и встречно включенных рамочных антенн сильно ограничена, достаточно высока вероятность ошибки в определении принадлежности анализируемого фрагмента данных к сигналам литосферного происхождения и невозможно определить напряженность горной породы по величине акусто-электромагнитного излучения.
Эти недостатки устраняются тем, что осуществляют дистанционное измерение напряженности горной породы в забое скважины.
Для этого измеряют зависимости акусто-электромагнитной эмиссии горной породы керна из забоя используемой скважины от величины напряжения. Знание такой зависимости позволяет по величине измеренного сигнала определить величину действующих напряжений в породе. Используют обсадную трубу скважины в качестве акустического волновода для вывода акустической компоненты акусто-электромагнитной эмиссии литосферы деформационно-тектонического происхождения из забоя к устью скважины.
Устанавливают акустический датчик в устье скважины и с помощью него осуществляют регистрацию акустической компоненты. Используют ферромагнитную обсадную трубу скважины в качестве магнитопровода для вывода магнитной компоненты акусто-электромагнитной эмиссии литосферы деформационно-тектонического происхождения из забоя к устью скважины. Выполняют сигнальную антенну в виде магнитной рамки с помещенным в нее оголовком стальной обсадной трубы, используемой в качестве магнитного сердечника, и осуществляют с ее помощью регистрацию магнитной компоненты излучения.
Осуществляют регистрацию шумов атмосферно-грозовой, магнитосферной и техногенной природы с помощью компенсирующей антенны. Передаточная функция сигнальной антенны с магнитным сердечником отличается от передаточной функции компенсирующей антенны без сердечника. Поэтому данные регистрации одного и того же сигнала, зарегистрированные с помощью этих антенн, будут отличаться.
Следовательно, использование разности полученных данных не приведет к компенсации помех атмосферно-магнитосферного и техногенного происхождения. Для устранения влияния этих помех необходимо уравнять эффективные амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) сигнальной антенны с сердечником и компенсирующей антенны без сердечника. Для этого с помощью известных методов (например, измерения АЧХ антенн с использованием калиброванного генератора стандартных сигналов) измеряют АЧХ обеих антенн.
Корректируют данные, зарегистрированные принимающей и компенсирующей антеннами, путем устранения различий АЧХ.
Получают очищенные от помех данные магнитной компоненты путем формирования разности откорректированных данных приемной и компенсирующей антенн.
Используя данные регистрации акустической компоненты, распознают фрагменты сигнала литосферного происхождения.
По полученной зависимости магнитной и акустической компонент от напряжения в образцах керна и данным регистрации магнитной и акустической компонент судят о величине напряжений в породе забоя.
Claims (1)
- Способ дистанционного измерения напряжений в недрах сквозь толщу поглощающей породы в условиях сильных помех, заключающийся в том, что осуществляют прием сигнала магнитной компоненты электромагнитного поля с помощью двух разнесенных встречно включенных рамочных антенн (сигнальной и компенсирующей), формируют разность данных регистрации сигнальной и компенсирующей антенн, отличающийся тем, что с целью устранения поглощения литосферы, повышения дальности измерения системой двух разнесенных встречно включенных рамочных антенн, снижения ошибки распознавания принадлежности анализируемого фрагмента данных к литосферному происхождению и определения напряженности горной породы по величине акусто-электромагнитного излучения осуществляют дистанционное измерение напряженности горной породы в забое скважины, определяют зависимости акусто-электромагнитного излучения горной породы керна из забоя используемой скважины от величины напряжения в породе, используют обсадную трубы скважины в качестве акустического волновода для вывода из забоя на поверхность акустической компоненты эмиссии литосферы, используют ферромагнитную обсадную трубу скважины в качестве магнитопровода для вывода из забоя магнитной компоненты эмиссии, устанавливают акустический датчик в устье скважины, используют в сигнальной антенне в качестве магнитного сердечника оголовка обсадной трубы, определяют амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) сигнальной и компенсирующей антенн, осуществляют регистрацию суммарного сигнала магнитной компоненты излучения литосферного происхождения и шумов атмосферно-грозовой, магнитосферной и техногенной природы с помощью сигнальной магнитной антенны, осуществляют регистрацию шумов атмосферно-грозовой, магнитосферной и техногенной природы с помощью компенсирующей антенны, корректируют влияние АЧХ антенн на данные, зарегистрированные сигнальной и компенсирующей антеннами, выделяют данные магнитной компоненты литосферного происхождения из шумов атмосферно-грозовой, магнитосферной и техногенной природы путем формирования разности откорректированных данных сигнальной и компенсирующей антенн, выделяют синхронные всплески в акустических и электромагнитных данных и по полученной зависимости магнитной и акустической компонент от напряжения в образцах керна и величине всплесков акустических и электромагнитных данных литосферного происхождения судят о величине напряжений в породе забоя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013148173A RU2615515C2 (ru) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Способ дистанционного измерения напряжений в недрах сквозь толщу поглощающей породы в условиях сильных помех |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013148173A RU2615515C2 (ru) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Способ дистанционного измерения напряжений в недрах сквозь толщу поглощающей породы в условиях сильных помех |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013148173A RU2013148173A (ru) | 2015-05-10 |
RU2615515C2 true RU2615515C2 (ru) | 2017-04-05 |
Family
ID=53283265
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013148173A RU2615515C2 (ru) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Способ дистанционного измерения напряжений в недрах сквозь толщу поглощающей породы в условиях сильных помех |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2615515C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2680262C1 (ru) * | 2017-12-07 | 2019-02-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук (ИЗМИРАН) | Способ определения глубины залегания изотермы Кюри |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU949594A1 (ru) * | 1981-03-04 | 1982-08-07 | Ордена Ленина Институт Физики Земли Им.О.Ю.Шмидта | Способ контрол напр женного состо ни в массиве горных пород |
RU2192657C1 (ru) * | 2001-05-10 | 2002-11-10 | Вычислительный центр Дальневосточного отделения РАН | Способ контроля изменения напряженно-деформированного состояния горного массива |
WO2004083898A1 (en) * | 2003-03-17 | 2004-09-30 | Electromagnetic Geoservices As | Method and apparatus for determining the nature of submarine reservoirs |
RU2473101C1 (ru) * | 2011-06-30 | 2013-01-20 | Учреждение Российской академии наук Институт космофизических исследований и распространения радиоволн Дальневосточного отделения РАН | Способ пассивной локации близко расположенных источников электромагнитного излучения на фоне мощных излучений удаленных источников |
-
2013
- 2013-10-29 RU RU2013148173A patent/RU2615515C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU949594A1 (ru) * | 1981-03-04 | 1982-08-07 | Ордена Ленина Институт Физики Земли Им.О.Ю.Шмидта | Способ контрол напр женного состо ни в массиве горных пород |
RU2192657C1 (ru) * | 2001-05-10 | 2002-11-10 | Вычислительный центр Дальневосточного отделения РАН | Способ контроля изменения напряженно-деформированного состояния горного массива |
WO2004083898A1 (en) * | 2003-03-17 | 2004-09-30 | Electromagnetic Geoservices As | Method and apparatus for determining the nature of submarine reservoirs |
RU2473101C1 (ru) * | 2011-06-30 | 2013-01-20 | Учреждение Российской академии наук Институт космофизических исследований и распространения радиоволн Дальневосточного отделения РАН | Способ пассивной локации близко расположенных источников электромагнитного излучения на фоне мощных излучений удаленных источников |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Уваров В.Н., Дружин Г.И., Санников Д.В., "Электромагнитное излучение литосферного происхождения. Метод обнаружения и первые результаты", Приборы и техника эксперимента, 2010, номер 6, с. 131-137. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2680262C1 (ru) * | 2017-12-07 | 2019-02-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук (ИЗМИРАН) | Способ определения глубины залегания изотермы Кюри |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013148173A (ru) | 2015-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10365398B2 (en) | Casing inspection using pulsed neutron measurements | |
US9638779B2 (en) | Equipment and method forecasting tunnel water inrush using magnetic resonance differential | |
CA2010398C (en) | Method to improve directional survey accuracy | |
Feng et al. | ISRM suggested method for in situ acoustic emission monitoring of the fracturing process in rock masses | |
US10392929B1 (en) | Mapping fracture length using downhole ground penetrating radar | |
CN105510981A (zh) | 一种磁铁矿采空区地球物理判定方法和装置 | |
Chang et al. | A comparison of surface-to-coal mine roadway TEM and surface TEM responses to water-enriched bodies | |
RU2615515C2 (ru) | Способ дистанционного измерения напряжений в недрах сквозь толщу поглощающей породы в условиях сильных помех | |
RU2346300C1 (ru) | Способ обнаружения возможности наступления катастрофических явлений | |
US8712693B2 (en) | Method for enhanced subsurface electromagnetic sensitivity | |
RU2624144C1 (ru) | Комплексная аппаратура для исследования нефтегазовых скважин и способ регистрации полученных данных | |
US20150153473A1 (en) | System and method for geophysical surveying using electromagnetic fields and gradients | |
RU90225U1 (ru) | Устройство ядерно-магнитного каротажа | |
US20130188452A1 (en) | Assessing stress strain and fluid pressure in strata surrounding a borehole based on borehole casing resonance | |
RU2363965C1 (ru) | Способ мониторинга локальных неоднородностей и геодинамических зон верхней части геологического разреза вчр | |
RU2732545C1 (ru) | Способ геологической разведки минералов | |
RU2473101C1 (ru) | Способ пассивной локации близко расположенных источников электромагнитного излучения на фоне мощных излучений удаленных источников | |
RU123546U1 (ru) | Устройство для мониторинга локальных неоднородностей геодинамических и коррозионных зон верхней части геологического разреза | |
RU2226283C1 (ru) | Способ обнаружения региональных зон повышенной трещиноватости и глубинных разломов литосферы | |
Bristow et al. | A new temperature, capacitive-resistivity, and magnetic-susceptibility borehole probe for mineral exploration, groundwater, and environmental applications | |
Bizyaev et al. | Monitoring dynamic rock pressure events using improved EME recording instrumentation | |
RU2507394C1 (ru) | Способ контроля коррозионного состояния обсадных колонн скважин | |
RU2809927C1 (ru) | Устройство ядерно-магнитного каротажа | |
RU2559046C2 (ru) | Способ поиска углеводородов | |
RU2502092C2 (ru) | Способ и устройство для индукционного частотного зондирования |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171030 |