SU58473A1 - Способ геофизической разведки - Google Patents

Description

Известен способ разведки, основанный на сейсмо-электрическом эффекте , т. е. на эффекте изменени  электрического сопротивлени  горных пород при прохождении через них упругих колебаний. Сейсмо-электрический эффект используетс  дл  приема упругих колебаний при проведении сейсмической разведки методом отраженных и преломленных волн. При этом через землю при помощи нескольких электродов пропускают ток. При подходе упругой волны к области, занимаемой электродами , измен етс  сопротивление горных пород, а следовательно, и сила тока; изменени  силы тока записывают с помощью обычного усилител  и осциллографа. Получаема  запись аналогична сейсмограмме. Этот способ записи упругих колебаний находитс  в стадии экспериментов как в СССР, так и в США.

Использование сейсмо-электрического эффекта затруднено тем, что при пропускании тока через землю в цепи возникают сильные помехи, вызванные колебани ми силы тока. Как показывают опыты, величина помех в начале возрастает линейно с увеличением тока, а затем, начина 

с некоторого предела, помехи увеличиваютс  значительно быстрее, чем ток. Так как сама величина сейсмоэлектрического эффекта пр мо пропорциональна силе тока, то электрические помехи значительно ограничивают чувствительность всей схемы. Поэтому дл  получени  четких результатов необходимо закладывать сравнительно больщие порции взрывчатки .

Предлагаемый способ геофизической разведки основан не на эффекте изменени  сопротивлени , а на эффекте электризации горных пород при прохождении через них упругих колебаний.

Иа прилагаемом чертеже фиг. 1 изображает схему установки; фиг. 2- вариант схемы, устран ющий естественные помехи; фиг. 3-схему кароттажа буровых скважин.

Если установить в горных породах на некотором рассто нии друг от друга два электрода и произвести взрыв, то при подходе упругой волны к месту; расположени  электродов между ними возникает переменна  разность потенциалов, котора  может быть зарегистрирована с помощью

усилител  и осциллографа, причем получаетс  обычна  сейсмограмма.

Указанный эффект электризации  вл етс  самосто тельным эффектом, а не про влением сейсмо-электрического эффекта при наличии в земле естественных токов. Произведенные опыты показали также, что аффект этот  вл етс  объемным эффектом и не св зан с пол ризацией электродов . Ниже дано краткое описание

:ЭТИХ опытов.

1.После получени  записи по указанной выше схеме электроды были сдвинуты вместе и поставлены в землю на рассто нии 2-5 см друг от друга. В регистрирующей установке (как и в последующих опытах) не делалось никаких изменений, и чувствительность ее оставл лась прежней. Запись произведенного в прежнем месте взрыва дала пр мую линию. Этот опыт доказывает, что электризаци  про вл етс  в самих горных породах, а не вызываетс  электродами. Опыт повтор лс  неоднократно в различных местах.

2.Дл  о(1ределени  величины объема, охватываемого приемной установкой и дл  доказательства того , что электризаци   вл етс  объемным эффектом у ближайшего к взрыву электрода был установлен электрический сейсмограф. Если имеет место объемный эффект, то первый выброс (первое вступление) должен по витьс  в установке с электродами раньше, чем в записи сейсмографа, так как упруга  волна пОлТ,ойдет непосредственно к сейсмографу позже, чем .к толще горных пород между электродами. Эти опыты также показали , что эффект электризации  вл етс  объемным эффектом. При взрыве на рассото нии 100-200 м от установки с двум  электродами первое вступление в установке с электродами по вл лось на осциллограмме на 0,016... 0,02 секунды раньше, нежели на записи колебаний сейсмографа . Следует отметить, что вступление сейсмографом отмечалось вполне четко. Дл  этого частного случа  глубина захвата установки была равна примерно 0,015X1000 15 м,а осциллограмме помимо первого вступлени  отмечались и другие типы волн.

3. Третий опыт должен был показать , что имеет место электризаци , а не сейсмо-электрический эффект , про вл ющийс  при прохождении через горные породы естественных земных токов.

Был сделан взрыв с одной стороны от двухэлектродной установки, а затем точка взрыва была перенесена на другое направление этого же профил , и взрыв был произведен с другой стороны установки на том же (небольшом) рассто нии. Оказалось, что при перемене азимута взрыва на 180° по профилю фаза записывае.мых колебаний измен етс  на 180°, т. е. в первом случае первое вступление, например, направлено вниз, а во втором случае первое вступление на записи направлено вверх. Это доказывает , что исследуемый эффект  вл етс  именно эффектом электризации . Если бы записанные колебани  были вызваны естественными земными токами и сейсмо-электрическим эффектом, то при переносе азимута точки взрыва на 180 направление первого вступлени  на записи не изменилось бы.

Дл  уничтожени  естественных помех может быть применена схема по фиг. 1, где цифрами I, 2 и 3 обозначены электроды, установленные вдоль или поперек профил , через У обозначен усилитель, О - осциллограф . Така  установка будет  вл тьс  приемником всех типов волн, которые приход т разновременно к электродам /, 2, 3. Она особенно пригодна, когда нужно отыскать волны , отраженные от наклонных границ раздела, и при приеме волн, отраженных от неглубоко залегающих пластов.

В то же врем  эта схема в принципе  вл етс  поглотителем стационарных колебаний: при соответствующем выборе рассто ний между электродами /, 2, 3, очевидно, колебани  определенных периодов регистрироватьс  не будут. Опыт работы с такой установкой показал, что отдельные типы волн выдел ютс  большими амплитудами на осциллограмме.

Фиг. 2 изображает схему, котора  может оказатьс  особенно пригодной при установке электродов перпендикул рно к профилю с целью выделени  упругих волн, подход щих к профилю несимметрично, т. е. когда сейсмические лучи лежат не в вертикальной плоскости при подходе к поверхности земли. Здесь, помимо прежних элементов, применен реостат-потенциометр 4, имеющий назначением компенсацию естественных электрических помех, существующих в почве.

Приемные электроды могут быть установлены не только в горизонтальной плоскости, но и по вертикали . В этом случае услови  приема упругих волн будут лучще. На глубину может погружатьс  часть системы электродов или же вс  система электродов при измерени х в буровой скважине.

Преимущества применени  эффекта электризации дл  приема упругих волн видны из следующих соображений:

1. Приемником сотр сени   вл етс  толща земли мощностью в 15- 30 ж и прот женностью, соответствующей величине разноса электродов . Это больщое преимущество по сравнению с приемом упругих волн сейсмографом; в последнем случае сотр сени  принимаютс  не целым объемом пород, а одной точкой; форма записи зависит очень сильно от „подпочвы и условий установки сейсмографа, от его веса и пр.

Так, например, в Ищимбаевском районе Бащкирской АССР установлен так называемый эффект диффузного рассе ни  упругих волн; эффект этот про вл етс  тем, что формы записей сейсмографов, соверщенно идентичных и поставленных на 2-3 м друг от друга, при одном взрыве получаютс  резко различными. Это объ сн етс  неровност ми ближайшего к дневной поверхности пласта алечников. В упом нутой разведочной партии дл  осреднени  формы записи применено, так называемое, поперечное группирование нескольких сейсмографов, колебани  которых записываютс  одним гальванометром .

Использование эффекта электризации , положенного в основу предлагаемого способа, дает предельное осреднение записей, ибо в приеме участвует целый пласт земли. Очевидно также, что помехи, вызываемые сейсмографами, например, колебани  сейсмографа на подставке, прием колебани  в одной точке и пр. в этом случае отсутствуют. Располага  особым образом электроды, можно добитьс  отсева мещающих колебаний .

2.Использование эффекта электризации позвол ет производить прием упругих волн с помощью значительно больщего объема земли, нежели при применении упом нутого выще сейсмо-электрического аффекта; это объ сн етс  тем, что, согласно теоретическим расчетам, изменени  силы тока в питающей цепи и перераспределение эквипотенциальных линий на земле будут зависеть главным образом от объема земли, лежащей вокруг электродов в пределах рассто ни , примерно равного стократной величине радиуса самого электрода, если он представл ет собой полусферу . Изменени  э. д. с, в цепи питающих электродов А и В или между приемными электродами М н N будут определ тьс  изменением сопротивлени  под действием упругой волны именно этих весьма малых объемов земли. Весь остальной объем земли при использовании сейсмоэлектрического эффекта будет вли ть в сотни раз меньще.

3.Преимущество применени  дл  регистрации упругих волн эффекта электризации перед использованием сейсмо-электрического эффекта заключаетс  и в том, что пока еще нет схемы, позвол ющей при использовании сейсмо-электрического эффекта производить одновременную запись колебаний нескольких участков земли по одному профилю, что совершенно необходимо дл  регистрации отраженных волн; в этом случае изменени  картины пол  в одной питающей цепи будут отражатьс  на картине пол  от другой питающей цепи. Эти

взаимные св зи значительно усложн ют технику проведени  сейсмоэлектрической разведки. При использовании же эффекта электризации эти взаимные вли ни  практически совершенно отсутствуют.

Предлагаемый способ разведки может быть использован не только дл  определени  времени распространени  различных упругих волн и дл  их выделени  на фоне других мешающих колебаний, но также и дл  определени  физических свойств горных пород путем наблюдений величины электризации и изменени  ее формы во времени. При этом наблюдени  могут производитьс  по описанным выше схемам как на поверхности земли, так и в буровых скважинах. В последнем случае эти исследовани  будут представл ть собой особого рода объемный кароттаж. Изучение амплитуды, формы и продолжительности электризации даст возможность отличать отдельные пласты горных пород друг от друга.

Предлагаемый способ геофизической разведки может быть применен. также и в случае кароттажа скважин, обсаженных металлическими трубами. В этом случае записывают измене ни  во времени электрических напр жений под действием сотр сений против каждого пласта. Здесь могут наблюдатьс  разности потенциалов, возникающие в самых горных породах , а также, веро тно, изменени  электродных потенциалов на границе раздела между трубой и горными породами. И те и другие будут сильно зависеть от электрических свойств насыщающей породу жидкости (например , пластовых вод или нефти).

Дл  практического осуществлени  этого способа может слулсить схема по фиг. 3, на которой / - электрод, заземленный на поверхности земли, 5- колонна обсадных труб, 6-источник сотр сений, опускаемый, согласно изобретению, в буровую скважину.

В качестве одного электрода используют обсадную трубу 5, а второго- электрод /, установленный на поверхности земли. Источник сотр сений погружают постепенно в скважину и исследуют изменени  разности потенциалов между трубой и вторым электродом. Эти изменени  будут происходить на уровне, куда опущен источник сотр сений. Записи изменений разности потенциалов на различной глубине погружени  источника сотр сений будут давать материалы дл  построени  кароттажной диаграммы и дл  выделени , в частности , нефтенасыщенных пластов.

Дл  усилени  действи  сотр сений между трубой и верхним электродом может быть пропущен вспомогательный ток. В этом случае, кроме эффекта электризации, будет использован также сейсмо-электрический эффект .

Опыты показали, что если между электродами пропускать ток, то чувствительность электродов к сотр сени м различна: электрод,  вл ющийс  анодом, в 8-10 раз более чувствителен к сотр сени м, чем электрод,  вл ющийс  катодом. Поэтому дл  более полного исследовани  свойств пород и дл  вы снени  роли трубы в величине изменени  разности потенциалов можно повтор ть исследовани , дела  трубу сначала анодом, а затем катодом и снима  каждый раз кароттажную диаграмму. Эти диаграммы будут дополн ть кривую, полученную без тока в цепи. Можно также пропускать ток через землю при помощи двух других дополнительных электродов. Схема измерений при этом останетс  прежней.

Предмет изобретени .

Claims (2)

1.Способ геофизической разведки, отличающийс  тем, что дл  суждени  о горных породах снимают осциллограммы электрического потенциала , возникающего в породах под действием искусственных сотр сений, а затем исследуют его абсолютную величину и изменение во времени.

2.Прием осуществлени  способа по п. 1 в случае кароттажа обсаженных буровых скважин, отличающийс  тем, что источник сотр сений опускают в скважину на различную глубину и регистрируют изменени  разности потенциалов между обсадной трубой и электродом на поверхности земли, а с целью более детального исследовани  скважины, после первого измерени  прикладывают к обсадной трубе дополнительную

пол ризующую разность потенциалов сначала отрицательную, а затем положительную и в обоих случа х снова осциллографируют изменени  потенциала трубы.

ф и г2