SU1746344A1

SU1746344A1 - Method of excitation of seismic signal in borehole

Info

Publication number: SU1746344A1
Application number: SU904808463A
Authority: SU
Inventors: Борис Викторович Дроздов; Рудольф Федорович Лукьянов; Вадим Геннадьевич Лунев; Лев Константинович Орлов; Борис Александрович Семенов; Геннадий Николаевич Соколов
Original assignee: Пермский политехнический институт; Производственное объединение "Пермнефтегеофизика"
Priority date: 1990-03-05
Filing date: 1990-03-05
Publication date: 1992-07-07

Abstract

Изобретение относитс к скважинной сейсморазведке с невзрывными источниками , в частности к способам излучени сигналов из скважин при обращенном микросейсмокаротаже, сейсмокаротаже, вертикальном сейсмопрофилировании, межскважинном прозвучивании и др. Цель изобретени - повышение сейсмической эффективности путем управлени формой и длительностью излучаемого сигнала. Пнев- моисточник 4 размещают между пневмока- мерами 6 и 7, нагнетают в него сжатый воздух. В пневмокамерах 6 и 7 поддерживают давление больше, чем гидростатическое, но меньше рабочего давлени в пневмо- источнике 4. При срабатывании пневмо- источника 4 сжатый воздух выбрасываетс из окон 5. Давление передаетс на стенки скважины, благодар чему начинает излу&amp; Ё л О GJ ЈThe invention relates to borehole seismic exploration with non-explosive sources, in particular to methods for emitting signals from wells with reversed microseismic logging, seismic logging, vertical seismic profiling, interwell sounding, etc. The purpose of the invention is to increase the seismic efficiency by controlling the shape and duration of the emitted signal. Air pump 4 is placed between pneumatic chambers 6 and 7, and compressed air is injected into it. In pneumatic chambers 6 and 7, the pressure is maintained greater than the hydrostatic pressure, but less than the working pressure in the pneumatic source 4. When pneumatic source 4 is triggered, the compressed air is blown out of the windows 5. The pressure is transmitted to the borehole walls, whereby it starts to radiate & YO L O GJ Ј

Description

чатьс сейсмический сигнал. Волна давлени , распростран юща с по столбу жидкости , достигнув пневмокамер 6 и 7, действует на поршни 8 и 9, сжима воздух внутри камер. Способ позвол ет регулировать форму и длительность излучаемого сигнала, которые обеспечиваютс изменением давлени в пневмокамерах 6 и 7, а также регулированием рассто ни до них от окон 5 выхлопа. 1 ил.a seismic signal. The pressure wave propagating through the fluid column, reaching pneumatic chambers 6 and 7, acts on the pistons 8 and 9, compressing the air inside the chambers. The method allows adjusting the shape and duration of the emitted signal, which is provided by varying the pressure in the pneumatic chambers 6 and 7, as well as by adjusting the distance to them from the exhaust windows 5. 1 il.

Изобретение относитс к скважинной сейсморазведке с невзрывными источниками , в частности к способам излучени сигналов из скважин при обращенном микросейсмокаротаже, сейсмокаротаже, вертикальном сейсмопрофилировании, межскважинном прозвучивании и др.The invention relates to borehole seismic exploration with non-explosive sources, in particular, to methods for emitting signals from wells with reversed microseismic logging, seismic logging, vertical seismic profiling, interwell drilling, etc.

Известен способ и устройство дл улучшени коэффициента передачи энергии в геологическую среду при возбуждении ее скважинным сейсмическим источником, включающий погружение источника в скважину , размещение сверху и снизу источника эластичных оболочек, способных и к увеличению диаметра, производство возбуждени сигнала, изолирование интервала скважины, содержащего источник, эластичными оболочками.There is a known method and apparatus for improving the energy transfer rate to the geological environment when it is excited by a well seismic source, including immersing the source in the well, placing the source of elastic shells at the top and bottom, capable of increasing the diameter, producing a signal, isolating the well interval containing the source, elastic shells.

Известный способ имеет недостаточную сейсмическую эффективность в св зи с невозможностью управлени формой и длительностью излучаемого сигнала. Разрешающа способность его низка, так как силовое воздействие на стенки скважины раст нуто по времени. Кроме того, надежность закрыти рабочей пневмокамеры в случае использовани пневмоисточника снижаетс .The known method has insufficient seismic efficiency due to the inability to control the shape and duration of the emitted signal. Its resolution is low, since the force effect on the walls of the well is extended in time. In addition, the reliability of closing the working pneumatic chamber in the case of using a pneumatic source is reduced.

Наиболее близким к изобретению вл етс способ возбуждени сейсмического сигнала в скважине, включающий размещение в отводе скважины и изолирование пневмоисточника сверху и снизу пневмока- мерами, способными измен ть объем, повышение давлени в скважине м%жду пневмокамерами путем выхлопа из пневмоисточника сжатого воздуха с излучением сигнала и уменьшением объемов обеих пневмокамер. При возбуждении сигнала пневмоисточником упругие камеры поглощают энергию волны давлени , распростра- н ющейс вдоль ствола и снижают ее параметры.The closest to the invention is a method of exciting a seismic signal in a well, including placing a well in the well and isolating the air source from the top and bottom with pneumatic chambers capable of changing the volume, increasing the pressure in the well and waiting for the pneumatic chambers by emitting a pneumatic source of compressed air with radiation and a decrease in the volume of both pneumocameras. When the air source excites the signal, the elastic chambers absorb the energy of the pressure wave propagating along the trunk and reduce its parameters.

Недостаток способа состоит в невозможности управлени формой и длительностью сигнала, а следовательно, и в невысокой сейсмической эффективности.The disadvantage of this method is that it is impossible to control the shape and duration of the signal, and, consequently, the low seismic efficiency.

Цель изобретени - повышение сейсмической эффективности путем управлени The purpose of the invention is to increase seismic efficiency by controlling

формой и длительностью излучаемого сигнала .form and duration of the emitted signal.

Цель достигаетс тем, что в известном способе возбуждени сейсмического сигнала в скважине, включающем размещение в стволе скважины и изолирование пневмоисточника сверху и снизу пневмокамеры, способными измен ть объем, повышение давлени в скважине между пневмокамерами путем выхлопа из пневмоисточника сжатого воздуха с излучением сигнала и уменьшением объемов обеих пневмокамер. давление в пневмокамерах поддерживают выше гидростатического, но ниже начального давлени в пневмоисточнике, а рассто ние L между пневмокамерами и окнами выхлопа выбирают в диапазонеThe goal is achieved by the fact that in a well-known method of seismic signal in a well, including placing in the well bore and isolating a pneumatic source from above and below pneumocameras capable of changing the volume, increasing the pressure in the well between the pneumatic chambers by emitting a pneumatic source of compressed air with radiation of the signal and decreasing the volumes both pneumocameras. the pressure in the pneumatic chambers is maintained above the hydrostatic pressure, but lower than the initial pressure in the pneumatic source, and the distance L between the pneumatic chambers and the exhaust windows is chosen in the range

0,1 VKK0.5VT, где V - скорость звука в жидкости;0.1 VKK0.5VT, where V is the speed of sound in a liquid;

Т - заданна длительность излучаемого сигнала.T is the specified duration of the emitted signal.

Сущность изобретени заключаетс в том, чтобы за счет изменени давлений в пневмокамерах и рассто ний от них до оконThe essence of the invention is that due to the change in pressure in the pneumatic chambers and the distance from them to the windows

выхлопа обеспечить управление формой и длительностью излучаемого сигнала. Минимальное рассто ние L от окон выхлопа в пневмоисточнике до пневмокамер, способных к сокращению объемов, задаетс условием L 0,1 VT, где VT - наперед заданна длина волны, поскольку Т определено услови ми решаемой геологической задачи, а V - известно из скважинных наблюдений. В частном случае, когда жидкость, заполн юща скважину, техническа вода VB 1520 м/с. При выбранном значении L обеспечено начало резкого падени давлени в расшир ющейс газовой полости (образованной за счет выброса воздуха из рабочей камеры ), начина с момента t 0,1 Т, т.е., когда волна давлени достигнет пневмокамеры . До этого момента давление в расшир ющейс полости снижаетс существенно медленнее. Излучаемый вexhaust ensure control of the shape and duration of the emitted signal. The minimum distance L from the exhaust ports in the air source to pneumatic chambers capable of reducing volumes is given by the condition L 0.1 VT, where VT is the predetermined wavelength, since T is determined by the conditions of the geological problem being solved, and V is known from well observations. In the particular case when the fluid filling the well is technical water VB 1520 m / s. With the selected value of L, the onset of a sharp drop in pressure in the expanding gas cavity (formed due to the release of air from the working chamber) is commenced, starting from the time t 0.1 T, i.e. when the pressure wave reaches the pneumatic chamber. Up to this point, the pressure in the expanding cavity decreases significantly more slowly. Radiated to

данном случае сигал будет иметь в начале процесса форму, близкую к полупериоду синусоиды .In this case, at the beginning of the process, the signal will have a shape close to the half-period of the sinusoid.

Увеличение L приводит к изменению формы излучаемого сигнала вследствие ин-чThe increase in L leads to a change in the shape of the emitted signal due to in-h

терференции элементарных колебаний, возбуждаемых каждой точкой поверхности ствола скважины. При L 0,5 VT рассто ние между камерами равно 2L VT. В этом крайнем случае интерференци приводит к существенному гашению сигнала. Последующее увеличение 1 приводит к излучению сигналов с несколькими затухающими ос- цилл ци ми. Такие сигналы мало пригодны дл интерпретации и их возбуждение тер ет смысл. В случае отсутстви пневмокамер вообще по столбу жидкости распростран етс незатухающа волна - помеха, а возможность управлени формой и длительностью сигнала исключаетс .terpentions of elementary oscillations excited by each point of the surface of the borehole. At L 0.5 VT, the distance between the chambers is 2L VT. In this extreme case, the interference leads to a significant damping of the signal. A subsequent increase in 1 leads to the emission of signals with several damped oscillations. Such signals are unsuitable for interpretation and their excitement loses its meaning. In the case of the absence of pneumatic chambers, a continuous wave-disturbance propagates over the liquid column, and the possibility of controlling the shape and duration of the signal is excluded.

Выбор рассто ний между окнами и камерами , а также давлений в пневмокамерах неравными друг другу ведет к коррекции формы и длительности сигнала, чем дополнительно расшир ютс возможности спосо- ба.The choice of the distance between the windows and the chambers, as well as the pressures in the pneumatic chambers unequal to each other, leads to a correction in the shape and duration of the signal, which further expands the possibilities of the method.

В известном способе управление формой и длительностью сигнала невозможно. В насто щем техническом решении данный первичный технический эффект достигаетс за счет выбора рассто ний между пневмока- мерами и окнами выхлопа, а также давлений в пневмокамерах. В результате повышаетс сейсмическа эффективность способа.In the known method, the control of the shape and duration of the signal is impossible. In the present technical solution, this primary technical effect is achieved by choosing the distance between the pneumatic chambers and the exhaust windows, as well as the pressures in the pneumatic chambers. As a result, the seismic efficiency of the method is improved.

Положительный эффект заключаетс в возможности применени одного и того же пневмоисточника в различных сейсмогеоло- гических услови х с разными частотными характеристиками среды. Регулирование указанных рассто ний и давлений в пневмо- камерах без подъема источника на поверхность позвол ет реализовать быстро адаптируемую систему с высокими показател ми производительности труда. Кроме того, возникает возможность выполнени наблюдений в скважине с набором мен ющихс сигналов, что значительно повышает детальность исследований околоскважин- ного пространства и эффективность сейсморазведки .A positive effect is the possibility of using the same pneumatic source in different seismic and geological conditions with different frequency characteristics of the medium. Adjusting the specified distances and pressures in the pneumatic chambers without lifting the source to the surface allows a quickly adaptable system to be implemented with high labor productivity indicators. In addition, it becomes possible to perform observations in a well with a set of varying signals, which significantly increases the detail of near-wellbore space studies and the effectiveness of seismic exploration.

На чертеже представлена схема, по сн юща предлагаемый способ.The drawing shows a diagram explaining the proposed method.

На чертеже изображена скважина 1, заполненна жидкостью 2. Внутри скважины 1 на трос-кабеле с пневмомагистралью 3 помещен пневмоисточник 4 с окнами 5 выхлопа и пневмокамерами 6 и 7, способными к уменьшению объема за счет перемещени внутрь камер поршней 8 и 9. Рассто ни L от выхлопных окон 5 до пор- шней 8 и 9 выбраны из услови 0,1 VT L 0.5 VT.The drawing shows well 1 filled with fluid 2. Inside well 1, a pneumatic source 4 with exhaust windows 5 and pneumatic chambers 6 and 7 capable of decreasing volume by moving pistons 8 and 9 inside is placed on the cable cable with pneumatic line 3. from exhaust windows 5 to porsche 8 and 9 are selected from the condition of 0.1 VT L 0.5 VT.

Выполнение способа предусматривает следующие операции.The implementation of the method includes the following operations.

Заполнение источника 4 сжатым воздухом до рабочего давлени . Заполнение пневмокамер 6 и 7 сжатым воздухом до давлени , превышающего гидростатическое, но не более, чем давление в пневмоисточни- ке 4. Срабатывание пневмоисточника 4 происходит по команде с пульта контрол и управлени , расположенного на поверхности . При этом сжатый воздух выбрасываетс через окна 5. Давление передаетс на стенки скважины, благодар чему излучаетс сейсмический сигнал.Filling the source 4 with compressed air to the working pressure. Filling the pneumatic chambers 6 and 7 with compressed air to a pressure exceeding the hydrostatic pressure, but no more than the pressure in the pneumatic source 4. The pneumatic source 4 activates on command from the control and control panel located on the surface. The compressed air is then ejected through the ports 5. The pressure is transmitted to the walls of the well, thereby emitting a seismic signal.

Дл сокращени его длительности требуетс резкое снижение давлени в газовой полости после выброса воздуха из рабочей камеры. Это достигаетс приближением пневмокамер 6 и 7 к окнам 5. Действие давлени газовой полости на поршни 8 и 9 перемещает их внутрь пневмокамер 6 и 7. Это приводит к падению давлени в самой полости .To reduce its duration, a sharp decrease in pressure in the gas cavity is required after ejection of air from the working chamber. This is achieved by approaching the pneumatic chambers 6 and 7 to the windows 5. The pressure of the gas cavity on the pistons 8 and 9 moves them inside the pneumatic chambers 6 and 7. This leads to a drop in pressure in the cavity itself.

Дл увеличени длительности сигнала требуетс поддерживать высокое давление в расшир ющейс газовой полости. Поэтому пневмокамеры 6 и 7 удал ют от окон 5.To increase the duration of the signal, it is necessary to maintain a high pressure in the expanding gas cavity. Therefore, the pneumatic chambers 6 and 7 are removed from the windows 5.

Уменьшение начального давлени в пневмокамерах 6 и 7 до гидростатического позвол ет в более короткий промежуток времени обеспечить максимально возможную глубину падени давлени в расшир ющейс газовой полости.Reducing the initial pressure in pneumatic chambers 6 and 7 to hydrostatic allows, in a shorter period of time, to ensure the maximum possible depth of pressure drop in the expanding gas cavity.

Увеличение давлени в пневмокамерах 6 и 7 не позвол ет резко снижать давление в газовой полости. Длительность сигнала возрастает. Амплитуда сигнала при этом регулируетс рассто нием L, так как измен етс площадь приложени нормального напр жени к стенкам скважины.The increase in pressure in pneumatic chambers 6 and 7 does not allow a sharp decrease in pressure in the gas cavity. The duration of the signal increases. In this case, the signal amplitude is controlled by the distance L, since the area of application of normal voltage to the walls of the well changes.

В качестве конкретного примера осуществлени способа могут служить результаты опытно-методических работ. Пневмоисточник опускают на глубину 300 м, нагнетают воздух в рабочую камеру объемом 2 дм3 до давлени 18 МПа. Сверху и снизу пневмоисточника помещают две пневмокамеры с объемами по 10 дм3 (общий объем их превышает объем рабочей камеры на пор док). Давление сжатого воздуха в пневмокамерах 2,5 МПа. По услови м работ требуетс создать сейсмический сигнал длительностью первого периода около 0,010 с. Скважина заполнена глинистым раствором со скоростью распространени сигнала в нем V 1600 м/с. Поэтому устанавливают рассто ние L 0,1 VT 0,1 -1600 м/с 0.010 с 1,6м.As a specific example of the implementation of the method can serve as the results of experimental work. The pneumatic source is lowered to a depth of 300 m, air is forced into the working chamber with a volume of 2 dm3 to a pressure of 18 MPa. Two pneumocameras with volumes of 10 dm3 each are placed above and below the air source (their total volume exceeds the working chamber volume by an order of magnitude). Compressed air pressure in the pneumatic chambers 2.5 MPa. Under the conditions of work, it is required to create a seismic signal with a duration of the first period of about 0.010 s. The well is filled with a mud solution with a signal propagation velocity in it V 1600 m / s. Therefore, set the distance L 0.1 VT 0.1 –1600 m / s 0.010 s 1.6m.

Применение предлагаемого изобретени обеспечивает возможность управлени формой и длительностью излучаемого сигнала . Поэтому возникает возможность применени одного и того же пнеамоисточника в различных сейсмогеологических услови х. Регулирование формы и длительности сигнала без подъема источника на поверхность позвол ет повысить производительность труда. Возникает возможность выполнени наблюдений в скважине с набором мен ющихс сигналов, что значительно повышает детальность исследований околоскважин- ного пространства и эффективность сейсморазведки .The application of the present invention provides the ability to control the shape and duration of the emitted signal. Therefore, it becomes possible to use the same pneamo source in different seismic and geological conditions. Regulation of the shape and duration of the signal without raising the source to the surface allows for an increase in labor productivity. It is possible to perform observations in a well with a set of varying signals, which significantly increases the detail of studies of the near-wellbore space and the effectiveness of seismic exploration.

Claims

Claims The method for producing a seismic signal in a well, including placing a well in the wellbore and isolating a pneumatic source from above and below with pneumatic chambers capable of changing the volume, increasing the pressure in the well between the pneumocamers, by exhausting a pneumatic source of compressed air with radiation of a signal and

a decrease in the volume of both pneumatic chambers, characterized in that; in order to increase seismic efficiency by controlling the shape and duration of the radiated signal, the pressure in the pyramidal chambers is maintained above the hydrostatic, but lower than the initial pressure in the pneumatic source, and the distance L between the pneumatic chambers and exhaust windows is chosen in the range of 0.1 VT L 0.5 VT, where V is the speed of sound in a liquid; T is the specified duration of the emitted signal.