SU1226379A1 - Способ сейсмического каротажа скважин - Google Patents

Abstract

изобретение относитс  к сейсморазведке , в частности к изучению скоростного строени  среды с помощью каротажа скважины. Способ сейсмического каротажа скважины состоит в возбуждении упругих колебаний на поверхности Земли, регистрации волнового пол  во внутренних точках среды на вертикальном профиле с помощью каротажного зонда дл  повышени  точности определени  скоростей и констант поглощени  упругих волн при одновременном увеличении детальности изучени  среды, возбуждением монохроматических колебаний и регистрации их в скважине много- приборным зондом, при этом базу наблюдени  Лх . частоту f и длительность Т монохроматических колебаний выбирают из соотношени  дх TS().VAf где S - соотношение сигнал-помеха; V - скорость продольньгх волн; (5 V/V- относительна  ошибка измерени  скорости; Д - ширина полосы пропускани  канала регистрации. Измер ют амплитудные и фазовые спектры зарегистрированных колебаний в каждой точке регистрации и по разности фаз определ ют скорость распространени  продольных волн, а по изменению амплитуд суд т о поглощающих свойствах разреза. Повтор ют перечисленные операции при других значени х частот монохроматических колебаний и по изменению скорости от частоты суд т о дисперсии скоростей, а по изменению амплитуд от частоты - о спектре коэффициента поглощени . 2 ил.,1 табл. i (Л tsD N9 Од СО ч1

Description

Изобретение относитс  к сейсморазведке , в частности к изучению скоростного строени  среды с помощью каротажа скважин.

Цель изобретени  - повьшшние точ- нести определени  скоростей и констант поглощени  упругих волн при одновременном увеличении детальности изучени  среды.

На фиг. 1 показана схема реализа- ции способа; на фиг.2 - результаты измерений разности межд.у сейсмо- приемниками расположенными в различных точках среды.

Способ основан на следующих предпосылках.,

Ошибка измерени  фазы в сейсмическом карота ке зависит от р да аппара.- турных причин (нестабильность запуска вибратора, нестабильность генера- тора развертки и т.п) и от соотношени  сигнала и помехи. Частично эти ошибки можно устранить, если регистрировать разность фаз, например, на плите вибратора и скважинном прием- нике между -сейсмоприемниками на поверхности Земли, или на нескольких скважинных приемниках. Эта часть ошибок про вл етс  в виде ошибки экспер мемта. Ошибка, св занна  с наличием помехэ имеет приндипиальный характер Вначале рассмотрим случай, когда помеха не коррелирована с сигналом. Максимальное искажение фазы гармонического сигнала будет тогда, когда помеха совпадает по частоте и сдвинута по фазе на 90° (т.е. находитс  в квадратуре). В этом случае arctg Ц,,/Uj.. , при . / 1, . , 6 и,„/и, - 1/S, где и,. - сигнал, и,,, - помеха.

Погрешность измерени  разности фаз 5 (лЧ) - 2/S, где S - соотноше- нрзе сигнал/помеха. Относительна  ошибка измерени  скорости пропорциокалька ошибке измерени  фазы:

SV

V

V S (дч)

ДК - :f

где К

волновое число; чггстота излучаемого сигнала; V - скорость продольных: волн; Дх - база наблюдени . Поставл   сюда (AY) 254 , получим

/vVj

Уменьшить ошибку измерени  фазы можно, увеличива  длительность работы вибратора Т. При полосе регистрирующей аппаратуры и f среднеквадратична : ошибка измерени  фазы уменьшаетс  в /Т df раз.

J . Д

5Ч . -Отсюда получаем окончательное выражение дл  относительной точности измерени  скорости

-7V

-Af

При V 3000 м/с, дх 2 м, 3 6,

ДГ 100 Гц

f 60 Гц, Т 2,5 i§V/v И)%.

Абсохпотна  точность измерени  времен при этом

аг (V /v-uX/2 Vs 3 -10 с,

откуда следует, что абсолютна  точность , получаема  при использовании фазоЕого метода сейсмического каротажа , сравнима с точностью А1(, Высока  Э-бсолютна  точность измерени  времени пробега обеспечивает приемлемую относительную точность определени  VP на сравнительно малой базе й 2 м, что определ ет высокую разрешающую способность данного способа.

Рассмотрим вопрос о вли нии помех , коррелированных с сигнахсом. В частности, к ним можно отнести часть волнового пол ., св занную с наличием границ Р вздела „ Предположим вначале, что внутри базы наблюдений отсутствуют границы раздела. В этом случае разность Фаз дл  волн, пришедших сверху, будет

(u.)t - kh) - k(n+x) kx и дл  золн. приход щих снизу

CuJt k(n+x)} - (tJ t+kh) kx,

где k - волновое число;

) 2 ТТ f ;

h - рассто ние до границы. Таким образом, разность фаз между двум  приборами зонда обусловлена только временем пробега продольной волны на базе измерени .

В случае, когда граница раздела располагаетс  внутри интервала наблюдений , ее вли ние будет сказьгоатьс  на фазовых соотношени х. Однако,

в св зи с тем, что коэффициенты отражений от границ раздела не превышают 0,1-0,2, фазовые искажени  и в этом случае будут невелики.

Все сказанное относитс  как к области частот, используемых при сейсмическом каротаже т.е. дл  сейсмических частот, так и дл  акустического каротажа.При любом диапазоне час- to тот фазовый метод позвол ет существенно повысить точность измерени  скоростей ,Способ осуществл етс  следующим 5 образом.

Устанавливают вибрационный источник 1 на поверхности Земли. Сейсмо- приемники 2 и 3 устанавливают на дневной поверхности у усть  скважины 20 (сейсмоприемник 2) и на плите вибрационного источника 1 (сейсмоприемник 3). Кроме того, в скважину на глубину 500-560 м опускают скважин- ный зонд 4.25

В предположении, что в исследуемом районе известно значение средней скорости продольных волн, задаютс  отно сительной ошибкой измерени  скорости (SV/V). Задаютс  щирина полосы 30 пропускани  канала регистрации, котора   вл етс  величиной известной дл  данного типа регистрирующей аппаг ратуры. Величина длительности монохроматического сигнала определ етс , исход  из реальных возможностей вибрационного источника, регистрирующей аппаратуры, обрабатьшающего комплекса ЭВМ. Обычно длительность сигнала не превьшает с. Соотношение сиг- 0 нал-помеха S зависит от числа накапливаний ,следовательно можно заранее задаватьс  величиной S и контролировать ее в процессе проведени  экспе- римента. Оставшиес  две величины - 45 частота и база наблюдений, могут быть определены, задава сь одной из них.

Излучают монохроматический сигнал с помощью вибрационного источника 1. Провод т наблюдени  в скважине с мно-50 гоприборным скважинным зондом 4 при перечисленных параметрах излучающего сигнала на данной регистрирую- щей аппаратуре. Мен ют частоту излучающего сигнала в зависимости от 55 конкретной геофизической задачи и повтор ют регистрацию волнового пол  на вертикальном профиле. Провод т обработку полученных материалов путем нахожде11и  амплитудных и фазовых спектров. По разности фаз сигналов между двум  точками регистрации определ етс  скорость распростр нени  продольной волны на базе наблюдени  . По изменению амплитуды волны на данной частоте определ ют поглощающие свойства среды.

Дл  детального исследовани  скоростного разреза по скважине применетс  методика вибрационных просвечиваний с использованием монохроматических посьшок. В качестве источника примен ют сейсморазв€1дочный вибратор СВ-10/100. Регистраци  осуществл етс  с помощью четырехточечного зонда типа ССЗ-3/4. Сейсмические колебани  регистрируютс  при. прмощи ц ифровой се: ;смической станции Прогресс-2. Средн   скорость , необходима  дл  расчетоЬ, равна 3000 м/с, требуема  точность 5V/V 2%; щирина полосы пропускани  с/с Прогресс-2 Af 100 Гц,

Частота вибрационного монохроматического сигнала F 50 Гц, Длительность сигнала Т выбирают из сооражений возможностей обработки материалов на ЭВМ с использованием стандартного графа. Если учесть, , что объем вводимой в ЭВМ ЕС информации на канал составл ет пор дка 8 тыс.отсчетов, а щаг квантовани  2 мс, то максимальна  длительность сигнала не должна превышать 16 с. И этих соображений ограничивают длительность сигнала возбуждени  Т 10 с.

Отношение S сигна.л-помеха равно 10. Если контроль этого отношени  в реальных услови х покажет, что S 10, увеличивают число накапливаний .

Теперь можно определить базу наблюдений:

ЛХ--- Ъм.

Таким образом, проведено изучение скоростного разреза на сейсмических частотах с детальностью около 3 м и относительной точностью пор дка 2%, Дл  повьппени  точности при сохранении той же детальности можно повысить частоту или увеличить соотношение сигнал-помеха.

На фиг.2 приведены результаты измерени  разности фаз между сейсмо приемниками: крива  5 - на устье , скважины и на плите вибрационного источника I, крива  6 - скважинного зонда 4 (глубина. 500 м) и на плите вибрационного источника 1, крива  7 скважинного зонда 4 на глубинах 500 и 520 м и крива  8 - скважинного зонда 4 на глубинах 500 и 560 м.

Частота монохроматического сигнала 60 Гц, длительность 2,5 с. Здесь же, на фиг,2, приведена приливна  крива  dg 9. Характерньй скачок кривых, отмеченный на времени 15ЬЗО , визуально соответствует ходу приливной кривой Дg 9, что подтверждает весьма высокую точность измерени  скоростей,

Полученные экспериментальные данные позвол ют определить пластовые скорости продольных волн на базе 20 м по величинам разности фаз между соседними приборами зонда (табп,)

Точность определени  фазового угла в эксперименте составл ет |5(пЧ ) Г .Тогда относительна  погрешность определени  скорости продольной волны при соотношении сигнал/помеха S 10 составл ет

S V

V дх.тт . .

4,2-10 .

Повышение точности определени  скорости продольных волн возможно на основе увеличени  длительности излучени  и повьпиени  соотношени  сигнал /помеха, что при использовании вибрационных источников  вл етс  делом техники и не составл ет принципиаль- шлх трудностей.

Из приведенной формулы б V/V следует , что при увеличении Т и 5 точ

j 0

5 0

5

0

5

ность определени  скорости не имеет ограничений. На практике получают точность, на пор док превышающую точность, реализуемую согласно известному способу.

Использование предлагаемого способа позвол ет изучить константы поглощени  и дисперсию скорости с более высокой степенью надежности по сравнению с импульсным методом, поскольку в данном случае не требуетс  учитьгоать изменение формы исследуемого сигнала за счет поглощени  высокочастотных составл ющих сигнала..

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ сейсмического каротажа скважинS заключающийс  в возбуждении упругих колебаний на поверхности Земли, регистрации волнового пол  но внутренних точках среды на верти- -кальном профиле с помощью каротажного зонда, отличающийс  TeMj что, с целью повьшени  точности определени  скоростей и констант поглощени  упругих волн при одновременном увеличении детальности изучени  среды, возбуждают монохроматические колебани  и регистрируют их в скважине многоприборньм зондом , при этом базу наблюдени  их, частоту f и длительность Т монохроматических колебаний выбирают из

   соотношени 

   V а X f | Г (1

   ТГ SI

   где S - соотноЕтение сигнал-помеха;

   V &v|vскорость продольных волн; относительна  ощибка измерени  скорости; Af - ширина полось пропускани 

   канала регистрации,

   измер ют амплитудные, фазовые спектры зарегистрированных колебаний в каждой точке регистрации и по разности фаз определ ют скорость распространени  продольных волн, а по изменеирда амплитуд суд т о поглощающих; свойствах разреза, повтор ют перечисленные операции при других значени х частот монохроматических колебаний и по изменению скорости от частоты суд т о дисперсии скоростей, а по изменению амплитуд от частоты - .о спектре коэффициента поглощени .

   скв it

   Q

   a-vim

   , H-saoM

   (3tHS Ч «« SSOn

   g,M Гал

   0.11

   0.1Q 0.03

   т

   0.07

   рем  с у/7ю« vacax

   № Г Врем  сцток 6 часах,

   Фиг 2

   18

   Составитель Н.Журавлева Редактор Н.Яцола Техред И.Попович Корректор И.Муска

   Заказ 2128/45 Тираж 728Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб,, д.4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие,г.Ужгород,ул.Проектна , 4