Сейсмоакустические многоволновые исследования в водонаполненных скважинах с помощью электроискрового источника упругих волн

Заключение.

В диссертации рассмотрены результаты теоретических, методических, натурных и лабораторных экспериментальных исследований автора по развитию нового направления приповерхностной сейсмики в водонаполненных скважинах. На базе использования бесконтактного возбуждения и приема метод обеспечивает более эффективное изучение разреза, чем традиционные микросейсмокаротаж и межскважинные просвечивания с прижимными приборами.

В диссертационной работе впервые в полном объеме проведено экспериментальное исследование работы электроискровых источников в скважине, открывающее новые возможности этого способа возбуждения упругих волн в жидкости и открывающее новые перспективы его использования для целей сейсморазведки.

Исследованные и представленные в работе возможности управления интенсивностью и частотным составом возбуждаемых колебаний открывают новые методические возможности каротажа и межскважинных просвечиваний по детальности, разрешающей способности и дальности. Возможности интенсивного воздействия на стенку скважины, исследование которого выходит за рамки данной работы, открывает перспективы для изучения нелинейных эффектов.

В отличие от условий безграничной воды, где источник типа центра расширения порождает только продольные объемные волны, в условиях скважины порождается целое семейство прямых и вторичных волн, связанных с наличием цилиндрической полости и границы раздела "жидкость-твердое тело".

В результате лабораторных и полевых экспериментов в различных условиях получены количественные соотношения между параметрами возбуждения, характеристиками возбуждаемых колебаний различной природы и свойствами среды, позволяющие использовать их в практике.

Основой повышения эффективности традиционных методов каротажа и межскважинных просвечиваний в предлагаемом варианте является, во-первых, привлечение для рассмотрения поля гидроволн и поля вторичных волн, а во-вторых, совместный анализ кинематических и динамических характеристик продольных объемных волн и гидроволн различного генезиса. Два типа волн различной природы, но распространяющиеся по одному и тому же массиву и связанные между собой условиями образования, поставляют информацию о свойствах и строении околоскважинного пространства, значительно превышающую возможности каждой из волн в отдельности, а кроме того, позволяют взаимно контролировать причины появления особенностей в каждой из частей волнового поля.

На основании проделанной работы можно сделать следующие выводы.

1. Проведен анализ существующих взглядов на упругое поле источника типа центра расширения во внутренних точках геологической среды. Среди общих теоретических представлений выделена конкретная область, наиболее близкая по признакам условий возбуждения и приема, частотам волнового поля, интенсивностям воздействия и моделям среды к условиям электроискрового возбуждения в водонаполненных скважинах в верхней части разреза.

2.Обоснована практическая возможность возбуждения и регистрации поля упругих волн электроискрового источника в скважине с жидкостью с последующим получением информации о строении и свойствах околоскважинного и межскважинного пространства.

3. Электроискровой источник в скважинном варианте для целей каротажа и межскважинных просвечиваний способен работать в диапазоне электрических энергий от долей джоуля до десятков килоджоулей, возбуждая продольные волны в диапазоне частот от первых сотен до первых тысяч герц и гидроволны от первых десятков герц до сотен герц.

При этом, обеспечивается импульсное давление на стенки скважины в десятки мегапаскалей вблизи излучателя и в килопаскали на расстояниях в десятки метров от излучателя, что позволяет изучать межскважинное пространство на расстояниях в 100 метров и более.

4. Совокупность кинематических и динамических характеристик прямых продольных волн, гидроволн, обменных и отраженных гидроволн позволяет расчлененять верхнюю часть разреза по значениям скоростей распространения продольных и поперечных волн, а также по параметрам поглощения продольных волн и гидроволн с точностью не хуже 5 - 8% . Эти характеристики можно прокоррелировать с такими свойствами пород как трещиноватость, проницаемость и водонасыщенность. При этом получаемые характеристики среды относятся к объему околоскважинного пространства радиусом от оси скважины не менее /2 по продольной волне и гидроволне (десятки сантиметров и первые метры) с разрешающей способностью по вертикали не хуже первых десятков сантиметров.

5. Влияние конструкции скважины, размещенных в скважине приборов и свойств заполняющей скважину жидкости на характеристики волнового поля и получаемые в итоге сведения о строении и свойствах геологического разреза может быть учтено по априорным данным, проконтролировано путем сопоставления изменений в характеристиках объемных волн и гидроволн.

6. Разработанные технические средства и приемы их использования делают разработанный метод эффективным и технологичным средством решения различных задач геологии и геотехники в приповерхностной части разреза за счет свободного перемещения малогабаритных излучателя (вне зависимости от используемой электрической энергии разряда) и приемника по стволу скважины, управляемости возбуждаемым импульсом в широких пределах, возможности методических комбинаций различных видов каротажа и просвечиваний, возможности получения данных о скорости объемной волны и сдвиговых свойствах околоскважинного пространства "за один проход".