Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Характер волнового поля при использовании широкопатов» ной низкочастотной (5—7 кГц) аппаратуры и максимальное удалении источник—приемник около 4 м продемонстрирован ИВ рис. 11.3. В этой модификации AK последующая часть запив весьма представительна. Наиболее отчетливо здесь выделяются ¦ прослеживаются волны типа P0S1P0 и интерференционные (нормальные) волны Лэмба L. В нижней части рисунка все три типа волн резко уменьшают амплитуду приблизительно на порядок, чЩ объясняется наличием здесь коллектора с высокой пористостью.
В последнее время при акустических исследованиях в скважинах стремятся определять параметри не только продольных, но и поперечных волн с использованием направленных источников и горизову тальных приемников с соответствующей ориентацией. Акустические исследования в скважинах Bl поперечных волнах развиваются в двух главных направлениях.
т—і—г 600 г, мке
2810м
2800-
ШВА
її
Wm
4000
3200
3200
4000 mr
Рис. 11.3. Пример записей AK в заполненных жидкостью скважинах при использовании цифрової широкополосной аппаратуры со средней частотой 5—7 кГц (по А. Н. Завьяльцу).
192
Глава П. Акустические исследования
В первом направлении используются головные волны типа P0S1P0, дважды обменявшиеся на стенках скважины. Такие волны регастрируются стандартной аппаратурой AK в последующей по отношению к волнам P0P1P0 части сейсмограммы на пониженных частотах. Пример записей волн P0S1P0 на фоне предыдущих колебаний показан на рис. 11.3. Необходимым условием регистрации волн P0S1P0 является требование vsl > Vp0. Обычно это условие выполняется для достаточно высокоскоростного разреза, когда vPl > 3 км/с. Как правило, амплитуды волн P0S1P0 заметно больше, чем волн P0P1P0-Если колебания принимаются на достаточно широкой полосе, то волны P0S1P0 всегда имеют частоты в 1,5—2,0 раза меньше, чем волны P0P1P0 при одном и том же излучателе, т. е. сохраняется такое же соотношение, как при исследованиях на низких частотах в МПВ и MOB.
Второе направление основано на регистрации прямых поперечных волн при расположении источников и приемников непосредственно на стенке скважины. Это дает возможность управлять процессом генерации и приема волн, в частности в широких пределах изменять направление плоскости поляризации колебаний. Вследствие расположения датчиков на стенках скважины снимается существующее в методе головных волн ограничение в части диапазона изучаемых скоростей
Акустический каротаж на прямых волнах предусматривает параллельную регистрацию как поперечных SH- и SV-, так и продольных волн с использованием источников и приемников, поляризованных в направлении оси скважины либо по перпендикуляру к ней, поэтому такой вид скважинных исследований можно рассматривать как многоволновой акустический поляризационный каротаж [Многоволновые... исследования, 1987]. Измерение параметров при поляризационной модификации AK производится в настоящее время в дискретном виде, т. е. при остановке снаряда в фиксированных точках. Наиболее рациональной схемой многоволнового каротажа на прямых волнах является применение симметрично расположенных групповых датчиков, что дает возможность избавиться от ряда мешающих колебаний и регистрировать полезные целевые S-волны при высоком отношении сигнал—помеха. В качестве примера на рис. 11.4 приведены записи волн SH, которые фактически отмечаются в виде первых вступлений. К сожалению, использование групповых азимутально распределенных датчиков становится затруднительным при наличии значительных каверн в стволе скважины.
Параллельная регистрация продольных и поперечных волн дает возможность находить зависимость коэффициента Пуассона от глубины по значениям vs/vp, а в некоторых случаях фиксировать наличие анизотропии.
Подавляющая часть акустических исследований в скважинах производится в осадочных разрезах, в первую очередь, в связи с поисками нефти и газа. Хотя AK в таких условиях осуществляется в открытом стволе, часто возникает необходимость производить дополнительные замеры после обсадки колонной труб и цементирования затрубного пространства. В подобных случаях в последние годы получил некоторое распространение AK через обсадоч-ную колонну. Эксперименты и расчет показали, что если снизить доминирующие частоты до уровня 3— 5 кГц и несколько увеличить размеры зонда, то можно получить сведения о скоростях на определенном расстоянии от цементного кольца, но только при условии добротного цементирования колонны.
В скважинах и шпурах, бурящихся в скальных породах как с поверхности, так и в шахтах либо рудниках, стволы часто не заполняются жидкостью. В
_ 340Н
320-
Рис. 11.4. Пример регистрации волн SH при использовании симметричного поляризованного зонда с тремя датчиками; Az12 = 0,62 м; расстояние между крайними датчиками 1,66 м; средняя частота 10 кГц (по Е. М. Аверко).
Н, м
П,
T-TT
500 700 мкс П,
Часть III. Методы структурной сейсмологии
связи с этим акустические исследования производятся на прямых волнах. Датчики при этом при помощи специальных устройств пневматического типа плотно прижимаются к стенкам скважины. I целях повышения точности измерений в некоторых конструкциях используются не два, а пять-се*» приемников, причем доминирующие частоты повышаются до 50—100 кГц [Савич, Коптев, 1969ft Нередко вдоль ствола скважины либо шпура производят наблюдения в прямом и обратном направлениях, что дает возможность построить систему встречных и нагоняющих годографов. При такой методике удается обеспечить более высокую и надежную степень дифференциации разреза он скоростям.
