11

Сейсморазведка, III курс, 2011-12 уч. Год определение скоростей в сейсморазведке Определение скоростей в образцах пород

Измерение скорости распространения упругих колебаний в образцах горных пород производятся с помощью ультразвукового сейсмоскопа. Схема измерения приведена ниже:

И сточник с излучателем создают в образце короткий цуг ультразвуковых колебаний, которые распространяются в образце со скоростью присущей исследуемой горной породе, и принимаются приёмником. Электронный измеритель измеряет время пробега сигнала в образце Dt. Если длина пути пробега равна L, то скорость продольной волны будет равна V_Р = ·L / Dt

К образцу породы предъявляются следующие требования:

• длина образца по всем трём измерениям должна быть не меньше 2-3 длин волн;

• в образце не должно быть трещин, возникших при его подготовки к измерению;

• должен быть обеспечен плотный контакт излучателя и приёмника с образцом, для чего плоскости образца шлифуются и перед установкой излучателя и приёмника смачиваются тонким слоем минерального масла.

Погрешность определения скорости продольных волн выражается зависимостью:

где t – погрешность измерения времени,

L – погрешности измерения длины образца.

Скорость поперечных волн V_S определяют путём регистрации поверхностной волны Релея и пересчёта её фазовой скорости в V_S.

Измерение скорости в образцах пород обеспечивает наибольшую точность, но для изучения распределения скоростных параметров в объёмах геологической среды, исследуемых сейсморазведкой, практического значения не имеет, т.к. требуется вскрытие разреза многочисленными равномерно распределёнными по площади скважинами с обязательным отбором керна. Кроме того, измерения проводятся на образцах вне их естественного залегания и в диапазоне частот, существенно отличающемся от частотного диапазона в полевой сейсморазведке.

Определение скоростей по данным скважинных исследований

Для изучения скоростей распространения упругих колебаний в скважинах используют методы дифференциального акустического каротажа (АК и УЗК) и интегрального

с ейсмического каротажа (СК, ВСП).

На рисунке приведена схема скважинной части установки дифференциального каротажа. Она включает в себя жестко прижатые к стенке скважины источник упругих колебаний и два сейсмоприёмника, разнесённые по стволу на расстояние dz. Величина dz в разных установках колеблется в пределах 0,5 – 2 м.

Измеряется разность времён пробега волны к сейсмоприёмникам СП-1 и СП-2 (dt = t₂ – t₁). Скорость распространения колебаний на интервале dz будет V = dz / dt. Для повышения разрешающей способности используются высокочастотные излучатели. Частотный диапазон сигналов в способе акустического каротажа (АК) – 5  8 кГц, в ультразвуковом каротаже (УЗК) – 20  30 кГц. Малые размеры базы dz позволяют определять значения пластовых скоростей. Для использования в полевой сейсморазведке скоростные зависимости дифференциального каротажа пересчитываются в средневзвешенные значения на интервалах разреза между соседними отражающими границами (V_инт), весовыми коэффициентами являются толщины пластов.

Недостатками этого метода являются:

• нарушение естественного залегания пород в приствольной зоне, в которой распространяются упругие колебания (механичесие нарушения в результате бурения, обводнение пород за счёт промывочной жидкости), что искажает реальные значения скоростей;

• диапазон используемых частот, существенно отличающется от частотного диапазона полевой сейсморазведки.

Интегральный сейсмический каротаж (СК)

В СК различают две схемы наблюдения:

• один или несколько сейсмоприёмников погружены в скважину и плотно прижаты к стенке, источник упругих колебаний находится на поверхности – прямой СК.

• источник находится в скважине, сейсмоприёмники располагаются вдоль одной или нескольких линий на поверхности – обращённый СК, сейсмоторпедирование.

Использование обращённого СК как правило требует бурения специальных скважин и поэтому используется при малоглубинных исследованиях (например, микросейсмокаротаж (МСК) при изучении ВЧР).

Для повышения производительности работ достаточно часто используется многоканальное скважинное оборудование – сейсмокаротажные зонды. Канальность зондов не превышает 6-ти, что связано со сложностью передачи сигналов от нескольких источников по кабелю с ограниченным числом жил.

Источник упругих колебаний располагается либо у дневной поверхности, либо в специально пробуренных взрывных скважинах, но в любом случае – на некотором расстоянии от устья глубокой скважины. Таким образом, в глубокой скважине отрабатывается вертикальный непродольный профиль. Результатом его отработки является сводная многоканальная сейсмограмма. В СК регистрируется только область вступлений прямой волны.

Развитием СК явился метод вертикального сейсмического профилирования – ВСП. От своего предшественника он отличается тем, что регистрируется не только прямая волна, но и все колебания, приходящие после неё. Это явилось качественным скачком в исследовании полей упругих колебаний во внутренних точках среды. Сейсмограммы ВСП позволяют проследить формирование и распространение в среде поля вторичных сейсмических волн, порождённых прямой волной. Для определения скоростной характеристики геологической среды на сейсмограммах ВСП, также как и на сейсмограммах СК, выделяются только первые вступления прямой волны.

В о времена первых вступления вносятся поправки за непродольность вертикального профиля – они приводятся ко времени пробега по вертикали вдоль ствола скважины. По исправленным временам строится вертикальный годограф, который аппроксимируется кусочно-линей­ной функцией. При этом предполагается отсутствие вертикального градиента скорости в слоях. Местоположение границ раздела определяется по данным стандартного каротажа

Угловой коэффициент отрезка вертикального годографа между (i – 1) и i-той границами является интервальной скоростью на i-том интервале разреза:

Для целей обработки интервальная скоростная модель может быть пересчитана в зависимость V_сред (t₀).

Достоинством способа определения скоростной характеристики разреза является:

• определение скоростей в диапазоне частот, используемом в сейсморазведке;

• вынос источника упругих колебаний от устья исследуемой скважины минимизирует влияние нарушенной приствольной зона на измеряемые значения скоростей.

Недостатком всех скважинных методов определения скоростей является то, что скважины по площади расположены крайне неравномерно и СК, АК (УЗК) проводятся не во всех скважинах.