SU996972A1

SU996972A1 - Acoustic well-logging method

Info

Publication number: SU996972A1
Application number: SU813332184A
Authority: SU
Inventors: Валерий Сергеевич Ямщиков; Владимир Лазаревич Шкуратник; Борис Иосифович Шварцман; Михаил Дарьевич Вигдорчик
Original assignee: Московский Ордена Трудового Красного Знамени Горный Институт
Priority date: 1981-09-02
Filing date: 1981-09-02
Publication date: 1983-02-15

Description

Изобретение относится к · геофизичес-, ким способам исследования околоскважинного пространства, преимуществен-·. но к акустическим способам, выявления расслоений в. нем.The invention relates to · geophysical methods for researching the near-wellbore space, mainly but to acoustic methods, revealing bundles c. him.

Известны способы акустического, каротажа, основанные на возбуждении в скважине упругих импульсов широкого спектрального состава в диапазоне исследуемых частот и регистрации трансмиссионных частотных характеристик пррод для каждой составляющей часто-’ ты спектра [1].Acoustic and logging methods are known, based on the excitation in the well of elastic pulses of a wide spectral composition in the range of the studied frequencies and registration of the transmission frequency characteristics of the probe for each component of the frequency spectrum [1].

Известны также способы акустического каротажа, основанные на возбуждении и приеме в скважине поляризован-, ных импульсных колебаний, вектор смещения которых перпендикулярен образующей скважины и находится в плоскости, касательной к поверхности скважины [2] .Acoustic logging methods are also known, based on the excitation and reception of polarized, pulsed oscillations in the well, the displacement vector of which is perpendicular to the generatrix of the well and is in the plane tangent to the surface of the well [2].

Наиболее близким к предлагаемому является способ акустического карота— жа, включающий непрерывное перемещение скважинного, прибора, периодическое возбуждение и прием в скважине импульсных упругих колебаний.Closest to the proposed is the acoustic logging method, including the continuous movement of the downhole tool, periodic excitation and reception of pulsed elastic vibrations in the well.

. В данном способе преобразованные сигналы каждой посылки суммируют с {сигналами нескольких предыдущих посы-.. In this method, the converted signals of each package are summed with {signals of several previous messages.

ЛоК, накопленными в оперативном запоминающем устройстве [ 3 ].LOC accumulated in random access memory [3].

Однако известный способ не обеспе5 чивает требуемой помехозащищенности каротажа, так как естественная шероховатость стенок скважины обуславливает случайный характер качества'их ‘ контакта с излучающим и приемным акусj-0 тическим преобразователями, что: приводит к возникновению шумовой помехи, уровень которой может быть соизмерим с полезным сигналом. Это особенно. проявляется при выявлении с помощью каротажа расслоений в кровле горных ’5 выработок, так как при этом используй ются восстающие скважины, иммерсион-’* ный контакт в которых реализовать невозможно. Кроме того, при указанном „использовании-каротажа в качестве ²⁰ источника помехи выступают всегда имеющиеся вокруг скважины местные нарушения структуры горных пород (связанные с·проходкой скважины), которые приводят к изменениям измеряе25 мых акустических характеристик и могут ложно трактоваться как расслоения^However, the known method does not provide the required noise immunity of the logging, since the natural roughness of the walls of the well causes a random nature of the quality of their contact with the emitting and receiving acoustic transducers, which: leads to the appearance of noise interference, the level of which can be comparable with a useful signal . This is especially so. it manifests itself when stratification of the roofs of mountain '5 workings is detected with the help of logging, because in this case uprising wells are used, in which immersion contact is impossible to realize. Furthermore, when the specified "logging using as the interference source ²⁰ protrude always present around the borehole local disturbances rock structure (related to borehole drilling ·) that lead to changes izmeryae25 Mykh acoustic characteristics and can be falsely interpreted as a bundle ^

Цель изобретения - повышение помехозащищенности каротажа при выявлении расслоений в кровле горных выработок путем исключения влияния контактныу условий и флуктуаций акустических характеристик горных пород в околоскважинном пространстве.The purpose of the invention is to increase the noise immunity of logging when stratifications are detected in the roof of mine workings by eliminating the influence of contact conditions and fluctuations in the acoustic characteristics of rocks in the near-wellbore space.

Эта цель достигается тем, что в способе акустического каротажа, включающем непрерывное перемещение сква- жинного прибора, периодическое возбуждение и прием в скважине импульсных упругих колебаний., вводят в скважину трубку с известными акустически-> ми характеристиками из хрупкого мате(риала, внешнюю поверхность трубки с помощью цементного раствора связывают со стенками скважины, а место расслоений определяют по изменению акустических характеристик, измеренных по длине трубки,внутри которой перемещается скважинный прибор.This goal is achieved by the fact that in the acoustic logging method, including continuous movement of the downhole tool, periodic excitation and reception of pulsed elastic vibrations in the well., A tube with known acoustic> characteristics from brittle material (rial, outer surface of the tube) is introduced into the well with the help of a cement mortar, they bind to the walls of the well, and the place of separation is determined by the change in acoustic characteristics, measured along the length of the tube inside which the downhole tool moves.

На чертеже приведена схема, поясняющая способ.The drawing shows a diagram explaining the method.

Способ осуществляется -следующим образом.The method is carried out as follows.

В кровле 1 горной выработки бурят восстающую контрольную скважину 2,, в качестве которой могут использоваться также скважины (шпурпробуренные ранее под анкерную крепь. В скважину 2 вводят стеклянную трубку 3, пространство между внешней поверхностью которой и стенками скважины 2 заполняют (нагнетанием) цементным раствором 4. Вместо цементного раствора 4 может использоваться также эпоксидная смола. После твердения цементного раствора 4 стеклянная трубка 3 жестко (по всей внешней поверхности) закреплена в скважине 2.35 Скважинный прибор 5 с помощью штанги 6 перемещаю^ внутри стеклянной трубки 3, При этом за счет гладкости внутренней поверхности стеклянной трубки 3 обеспечивается постоянство контактых условий излучателя 7 и приемника 8, с помощью которых осуществляют соответственно возбуждение и прием упругих колебаний.In the roof 1 of the mine working, an uprising control well 2 is drilled, which can also be used as wells (previously drilled under the anchor support. A glass tube 3 is inserted into the well 2, the space between the outer surface of which and the walls of the well 2 is filled (pumped) with cement mortar 4 An epoxy resin may also be used instead of the cement slurry 4. After the cement slurry 4 has hardened, the glass tube 3 is rigidly (over the entire external surface) fixed in the well 2.35 Downhole tool 5 with I move the rod 6 inside the glass tube 3. In this case, due to the smoothness of the inner surface of the glass tube 3, the contact conditions of the emitter 7 and receiver 8 are ensured by means of which elastic vibrations are excited and received, respectively.

Импульсные упругие колебания распространяются по стенке стеклянной трубки 3, акустические характеристики которой (скорость распространения колебаний и затухание) известны и постоянны по всей длине. Следовательно, амплитуда сигнала, зарегистрированного приемником 8, а также время его распространения между излучателем 7 и приемником 8 также известны ;И постоянны, соответственно Ад и . Причем значения А₃ ' t₃ опреде-. ляются только акустическими характеристиками стеклянной трубки 3 и не зависят от флуктуаций акустических характеристикзатвердевшего цементного раствор.' 4 и окружающих скважину пород кровли 1, так как скорость распространения упругих колебаний в . последних существенно меньше скорости распространения в стекле.Появление расслоения 9 в кровле 1 приводит к 65 ‘Возникновению растягивающих напряжений на контуре скважины 2 в месте ее пересечения с расслоением 9. Так как стеклянная трубка 3 по всей своей внешней поверхности жестко связана со стенками скважины 2, то указанные напряжения передаются стеклянной трубке 3 и в ней возникает трещинаЮ. Положение трещины Ю в стеклянной трубке 3 соответствует положению расслоения 9 по глубине скважины 2. При попадании трещины 10 между .излучателем 7 и приемником 8 на последнем регистрируется уменьшение амплитуды и увеличение.времени распространения упругих колебаний относительно эталонных значений А_э и tg,4TO является^информативным признаком появления расслоения 9 в кровле 1.Pulsed elastic vibrations propagate along the wall of the glass tube 3, the acoustic characteristics of which (the propagation velocity of the oscillations and attenuation) are known and constant over the entire length. Therefore, the amplitude of the signal recorded by the receiver 8, as well as the time of its propagation between the emitter 7 and the receiver 8 are also known; And are constant, respectively, Hell and. Moreover, the values of A ₃ 't ₃ defined. 'are only the acoustic characteristics of the glass tube 3 and are independent of fluctuations in the acoustic characteristics of the hardened cement mortar.' 4 and the roof rocks 1 surrounding the well, since the propagation velocity of elastic vibrations c. the latter are significantly less than the propagation velocity in the glass. The appearance of delamination 9 in the roof 1 leads to 65 'the occurrence of tensile stresses on the contour of the well 2 at the point of intersection with the delamination 9. Since the glass tube 3 is rigidly connected with the walls of the well 2 over its entire outer surface, then the indicated stresses are transferred to the glass tube 3 and a crack appears in it. The position of the crack Yu in the glass tube 3 corresponds to the position of the bundle 9 along the depth of the well 2. When a crack 10 occurs between the emitter 7 and the receiver 8, a decrease in amplitude and an increase in the propagation time of elastic vibrations relative to the reference values A _e and tg, 4TO are recorded informative sign of the appearance of bundle 9 in the roof 1.

Таким образом, повышение помехозащищенности каротажа в предлагаемом способе достигается путем создания в скважине такого искусственного канала распространствения упругих колебаний, который обеспечивает стабильный акустический контакт с приемоизлучающей системой скважинного прибора 5 и независимость регистрируемых параметров от флуктуаций акустических характеристик, окружающих скважину пород, а также несет информацию о возникновении в них расслоений. Способ позволяет (по сравнению с известным) улучшить соотношение сигнал/помеха при выявлении расслоений в кровлях горных выработок на один-два порядка.Thus, increasing the noise immunity of the logging in the proposed method is achieved by creating in the well such an artificial channel for the propagation of elastic vibrations that provides stable acoustic contact with the receiving-emitting system of the downhole tool 5 and the independence of the recorded parameters from fluctuations in the acoustic characteristics surrounding the borehole of the rock, and also carries information about the occurrence of bundles in them. The method allows (in comparison with the known) to improve the signal-to-noise ratio when revealing stratifications in the roofs of mine workings by one or two orders of magnitude.

Claims

conditions and fluctuations of the acoustic characteristics of rocks in the perimeter area. This goal is achieved by the fact that in the method of acoustic logging, which includes continuous movement of a downhole tool, periodic excitation and reception of pulsed elastic oscillations in a well, is introduced into a well and a tube with known acoustic characteristics from a fragile material (rial, external surface of a tube). cement mortar is bound to the walls of the well, and the location of the laminations is determined by the change in the acoustic characteristics measured along the length of the tube within which the downhole tool is moved. Here is a diagram illustrating the method. The method is carried out as follows. A rising test well 2 is drilled in the roof 1 of the mine workings, which can also be used as holes (drilled holes) drilled earlier for anchor bolts. A glass tube 3 is introduced, the space between the outer surface of which and the walls of the well 2 is filled (injected) with cement mortar 4. Epoxy resin can also be used instead of cement mortar 4. After the cement mortar 4 has hardened, the glass tube 3 is rigidly (over the entire outer surface) secured in the well 2 The downhole tool 5 is moved with a rod (I inside the glass tube 3) At the same time, due to the smoothness of the inner surface of the glass tube 3 contact conditions of the radiator 7 and the receiver 8, with the help of which, respectively, the excitation and reception of elastic oscillations are carried out. The pulsed elastic oscillations propagate along the wall of the glass tube 3, whose acoustic characteristics the oscillation propagation rate and attenuation) are known and constant over the entire length. Consequently, the amplitude of the signal registered by receiver 8, as well as the time it propagates between emitter 7 and receiver 8, is also known 1and constant, respectively, Ad and Che. And the values of A tg are determined -. Only the acoustic characteristics of the glass tube 3 are not affected by the fluctuations of the acoustic characteristics of the hardened cement mortar 4 and the roof rocks 1 surrounding the well, since the propagation velocity of the elastic oscillations The latter are substantially less than the speed of propagation in the glass. The occurrence of the bundle 9 in the roof 1. leads to the occurrence of tensile stresses on the contour of the well 2 at its intersection with the bundle 9. Since the glass tube 3 is rigidly across its outer surface connected to the walls of the borehole 2, these stresses are transmitted to the glass tube 3 and a fracture occurs in it. The position of the crack in the glass tube 3 corresponds to the position of the splitting 9 pb well 2. When a crack 10 between the air generator 7 and the receiver 8 falls, a decrease in the amplitude and an increase in the time of propagation of elastic oscillations relative to the reference values of AE and An informative sign of the occurrence of the bundle 9 in the roof 1. Thus, increasing the noise immunity of the logging in the proposed method is achieved by creating such an artificial propagation channel in the well. ugih oscillations, which provides a stable acoustic contact with priamoizluchayuschey downhole tool system 5 and independence from fluctuations of the detected parameters of the acoustic characteristics of rocks surrounding a borehole, and also carries information about occurrence therein bundles. The method allows (in comparison with the known) to improve the signal-to-noise ratio at - the effects of delamination in the roofs of the mine workings by one to two orders of magnitude. The invention method of acoustic logging, including the continuous movement of the downhole tool, periodic excitation and reception in the well pulsed elastic oscillations, which is, in order to improve the noise immunity of the logging when detecting delaminations in the roof of mine workings by eliminating Neither contact conditions and fluctuations of the acoustic characteristics of rocks in the near-wellbore space introduce into the well a tube with known acoustic characteristics from brittle material, externally th surface of the tube by means of a cement slurry .sv binding with the walls of the well, and place bundles determined .po changing acoustic characteristics measured along the tube, inside .kotoroy moves downhole tool. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate; №234683, cl. G 01 V 1/40, 1967.

2.AiTopcKoe certificate, .C, SSR 234283, (CL., G 01, 1967.

3. Authors certificate of USSR I 416651, cl. G 01 V 1/40, 1972 (prototype). .