Спосіб вібраційної сейсморозвідки та джерело сейсмічних коливань для його здійснення, Банк
Група винаходів відноситься до сейсмології, може бути використана для проведення геофізичних досліджень і дозволяє ефективно зареєструвати наявність покладів вуглеводнів на горизонті, що відображає. У геологічне середовище одночасно генерують вібраційні сигнали з різними частотами. Один із сигналів є моночастотним, а частоту одного та/або більше інших сигналів плавно змінюють. Приймають відбиті сигнали, виділяють хвилі з комбінаційними (сумарними чи різницевими) частотами і з них судять про нелінійності середовища. Параметри сигналу кореляції вибирають із умови виділення хвиль з комбінаційними частотами. Джерело сейсмічних коливань містить принаймні дві або більше випромінюючі плити. Збудник коливань закріплений на рамі, де також закріплена плита, через яку пропущений шток збудника коливань. Одна з випромінюючих плит шарнірно пов'язана зі штоком, інші шарнірно пов'язані з відповідною стійкою, закріпленої шарнірно на плиті. Технічний результат: підвищення ефективності, спрощення конструкції пристрою та забезпечення кінематичної незалежності плит. 2 с. та 3 з.п. ф-ли, 2 іл.
ОПИС ВИНАХОДУ ДО ПАТЕНТУ
Група винаходів відноситься до сейсмології та може бути використана для проведення геофізичних досліджень.
Вібраційна сейсморозвідка є способом генерування хвиль, при якому навантаження, що передаються середовищі, носять гармонійний або квазігармонійний характер ("Вібраційна сейсморозвідка", під ред. М.Б. Шнеерсона, М., "Надра", 1990).
Виходячи з класичних уявлень стверджують, що процеси збуджень та поширення хвиль у реальних середовищах носять лінійнийхарактер. Теорія та практика сейсморозвідки загалом та її вібраційної модифікації показують, що загалом ця теза обґрунтована, проте дослідження останніх років показують, що в реальних середовищах поряд з лінійними з'являються і нелінійні компоненти хвильових полів.
Як показали лабораторні та натурні дослідження, фізична нелінійність пов'язана із самими характеристиками порід. До них відносяться неоднорідність, тріщинуватість, пористість та інші дефекти структури різного масштабного рівня. Тріщину найбільш істотно впливає на нелінійні властивості, так як тріщини найбільш легко відкриваються, тому пружний модуль розширення менше модуля стиснення - в міру закриття тріщин останній прагне до модуля суцільного середовища.
Сильні нелінійні властивості мають дво- і трифазні середовища: колектор-флюїд, колектор-флюїд-газ. Особлива роль бульбашок газу: вони повідомляють рідини надзвичайно високу нелінійність подібно до того, як нелінійність твердому тілу повідомляє тріщинуватість. Звідси випливає, що нафтогазові родовища повинні володіти сильнішими нелінійними властивостями, ніж середовище, що вміщає їх (Проблеми нелінійної сейсміки, АН СРСР, Ін-т фізики Землі, відп. ред.: д.ф.-м.н. А.В.Миколаєв , к.ф.-м.н., І.М.Галкін, М., "Наука", 1987, с.12-13).
Відомо велика кількість способів вібросейсмічної розвідки, що полягають у створенні та прийомі коливань з подальшою їх обробкою, див., наприклад, спосіб сейсмічної розвідки (патент Україна 1721562 А1, опубл. 23.03.92 р., БІ 11), який передбачає тільки моно , тобто. не дозволяє виявити нелінійні явища геологічного середовища.
Найбільш близьким до запропонованого є спосіб вібраційної розвідки, який полягає в тому, що генерують угеологічне середовище вібраційні сигнали з різними вихідними моночастотами та виділяють сигнали з комбінаційними (різницевими) частотами (SU 1408397, G 01 V 1/00, 1988).
Даний спосіб дозволяє виявляти області геологічного середовища з нелінійними властивостями та робити висновок про наявність покладів вуглеводневої сировини.
Проте цей метод мало ефективний під час проведення розвідки шляхом відбитих хвиль.
Технічний результат винаходу - підвищення ефективності та роздільної здатності розвідки шляхом забезпечення можливості ефективного використання кореляційної обробки віброграм.
Відомий джерело сейсмічних коливань (патент Україна 2094827, кл. G 01 V 1/147, 1997), що містить дві випромінюючі плити, шарнірно з'єднану з однією з плит одним кінцем стійку, збудник коливань, що переміщується шток якого з'єднаний з другим конц. зміни кута нахилу стійки щодо збудника та фіксатор її положення. Винахід передбачає також різні види зв'язку додаткової плити зі штоком віброзбудника та випромінюючою плитою для регулювання параметрів сейсмічних імпульсів.
Недоліком зазначеного технічного рішення є те, що випромінюючі плити кінематично пов'язані між собою. Це призводить до складності конструкції та неможливості приведення в дію кожної плити окремо.
Технічним результатом запропонованого пристрою є спрощення конструкції джерела сейсмічних коливань та забезпечення кінематичної незалежності випромінюючих плит.
Технічний результат досягається тим, що в способі вібраційної сейсморозвідки, що полягає в тому, що генерують в геологічне середовище сигнали, один з яких моночастотним, приймають сигнали і виділяютьхвилі з комбінаційними частотами, згідно винаходу інший або інші генеровані сигнали є сигналами з частотою, що змінюється, в якості прийнятих використовують відбиті сигнали і корелюють з, щонайменше, одним сигналом, параметри якого вибирають з умови виділення хвиль з комбінаційними частотами.
Технічний результат досягається також тим, що джерело сейсмічних коливань для вібраційної сейсморозвідки, що містить, принаймні, дві випромінюючі плити, пов'язані із закріпленим на рамі збудником коливань, забезпечений закріпленою на рамі плитою, через яку пропущений шток збудника коливань, при цьому одна плит шарнірно пов'язана із зазначеним штоком, а кожна з інших випромінюючих плит шарнірно пов'язана зі стійкою, закріпленою шарнірно на плиті. Плита може бути закріплена на рамі з можливістю переміщення уздовж штока збудника коливань. Кожна стійка може бути виконана змінної довжини, інші випромінюючі плити доцільно розташовувати навколо однієї випромінюючої плити.
Запропонований джерело сейсмічних коливань містить жорсткий шток переміщується 1 збудника коливань, з шарнірним кінцем 2 якого з'єднана центральна випромінююча плита 3. Одночасно на ходовій частині джерела сейсмічних коливань встановлена проміжна плита 4, через яку проходить жорсткий щок переміщується. На зовнішньому кільці 5 проміжної плити 4 встановлені кронштейни 6 для кріплення стійок 7, які, у свою чергу, з'єднані шарнірно з додатковими випромінюючими плитами 8. Крім того, проміжна плита 4 має можливість переміщення уздовж вертикальної осі.
Кожна стійка 7 виконана змінною довжиною.
Для компактності випромінюючі плити розташовані 8 навколо центральної плити 3.
Спосіб вібраційної сейсморозвідки здійснюють наступним чином.
На центральну випромінювальну плиту 3 подають вихідну моночастоту f1, а на додаткову (або додаткові) плиту 8 - частоту f2, що плавно змінюється, або частоти f2, f3 і т.д.
Для використання нелінійних явищ геологічного середовища в вібраційній сейсморозвідці основою запропонованого способу покладено принцип взаємодії хвильових полів, що веде до утворення хвиль з комбінаційними частотами.
Він базується на таких положеннях: - геологічне середовище, що не містить вуглеводневого компонента, більшою або меншою мірою однорідна і, як наслідок, нелінійні властивості її не великі; - геологічне середовище, що містить вуглеводневу сировину, характеризується значними нелінійними властивостями.
При відображенні гармонійних (квазігармонічних) коливань від горизонту, що обмежує область нелінійності, відбувається взаємодія хвиль, в результаті чого утворюються комбінаційні хвилі (з сумарними або різницевими частотами), які легко можуть бути виділені при кореляції польових вібраційних записів (віброграм) з сигналом, параметри якого спеціально вибирають виявлення хвиль з комбінаційними частотами.
Спосіб розвідки передбачає проведення робіт з двома (або більше) одночасно генерованими хвилями різної частоти: один або більше сигналів - з частотою, що плавно змінюється (свіп-сигнал), а інший - з моночастотою.
Частотний діапазон свіп-сигналу вибирається з досвіду роботи у районі дослідження. Параметри моносигналу вибирають виходячи з наступних умов: - частота моносигналу повинна бути менше мінімальної частоти свіп-сигналу, щоб уникнути появи сигналу з негативною частотою; - різницеві частотисвіп-сигналу та моносигналу повинні бути в межах частотного діапазону реєструючої апаратури.
Реєстрація коливань провадиться одиночними сейсмоприймачами або групами сейсмоприймачів.
При простеженні горизонту, що відбиває, в зоні покладу вуглеводнів будуть спостерігатися відбиті хвилі комбінаційних частот, виділення яких буде проводитися відповідним підбором параметрів сигналу для кореляції польових записів.
У зв'язку з тим, що вихідні характеристики сигналів, що посилаються в геологічне середовище, відомі, вибір сигналів для кореляції проводиться відомим способом, орієнтованим на виділення хвиль з різницевими і з сумарними частотами.
Наприклад, припустимо, що генеруються в землю моносигнал з частотою f1 = 10 Гц і тривалістю 15 с і свіп-сигнал з початковою частотою f2H = 20 Гц і кінцевою частотою f2К = 80 Гц і тривалістю також 15 с. Тоді частоти сигналів кореляції змінюватимуться від f3Н = 20±10 Гц до f3К=80±10 Гц за тривалості 15 с.
Виникнення хвиль із комбінаційними частотами визначатиме наявність покладу вуглеводнів. При цьому під час кореляції польових записів будуть отримані матеріали, придатні для структурних побудов.
Використання одного моночастотного генерованого та іншого або інших - з частотою сигналів, що змінюється (свіп-сигнали) дозволяє отримувати хвилі з комбінаційними плавно змінними частотами. Це дозволяє використовувати для обробки отриманих сигналів кореляційний метод, дуже ефективний при реєстрації свіп-сигналів і забезпечує високу роздільну здатність.
Запропоновані спосіб та пристрій дозволяють швидко та надійно реєструвати області нелінійності середовища та визначати наявність покладів вуглеводнів, їх глибину та межі.
ФормулаВИНАХОДИ
1. Спосіб вібраційної сейсморозвідки, що полягає в тому, що генерують в геологічне середовище сигнали, один з яких є моночастотним, приймають сигнали і виділяють хвилі з комбінаційними частотами, який відрізняється тим, що інший або інші сигнали, що генеруються, є сигналами з змінюваною частотою, в якості прийнятих використовують відбиті сигнали і корелюють, щонайменше, одним сигналом, параметри якого вибирають з умови виділення хвиль з комбінаційними частотами.
2. Джерело сейсмічних коливань для вібраційної сейсморозвідки, що містить, принаймні, дві випромінюючі плити, пов'язані із закріпленим на рамі збудником коливань, який відрізняється тим, що він забезпечений закріпленою на рамі плитою, через яку пропущений шток збудника коливань, при цьому одна з плит шарнірно пов'язана із зазначеним штоком, а кожна з інших випромінюючих плит шарнірно пов'язана зі стійкою, закріпленою шарнірно на плиті.
3. Джерело за п. 2, яке відрізняється тим, що плита закріплена на рамі з можливістю переміщення вздовж штока збудника.
4. Джерело по п.2 або 3, який відрізняється тим, що кожна стійка виконана змінної довжини.
5. Джерело за будь-яким з пп.2-4, який відрізняється тим, що зазначені інші випромінюючі плити розташовані навколо однієї випромінюючої плити.