Студопедия
Новини освіти і науки:
МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах


РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання


ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ"


ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ


Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків


Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні


Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах


Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами


ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ


ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів



Контакти
 


Тлумачний словник






Апаратура акустичного каротажу

Рисунок 3 – Заломлення та відбивання хвиль на границі двох середовищ

Рисунок 2 – Поширення пружних хвиль від розташованого в свердловині імпульсного сферичного випромінювача

Фронти хвиль у послідовні моменти часу t1, t2,…, tn+2 (ізохрони хвиль): 1 – падаючої (прямої) Р1, 2 – проходячої Р12, 3 – головної Р121, 4 – відбитої Р11.

Розглянемо випадок, коли є два середовища I і II з різними акустичними властивостями, які розділені плоскою границею. Припустимо, що в середовищі I поширюється поздовжня пружна хвиля. Коли пружна хвиля P1 у середовищіI, яка називається падаючою, досягає границі розділу, відбувається її відбивання та заломлення (Рис. 3). За рахунок енергії падаючої хвилі утворяться вторинні хвилі, якими є відбиті хвилі – поздовжня Р11 і поперечна P1S1 та проходячі хвилі – поздовжня Р12 і поперечна P1S2. У фізиці проходячі хвилі інакше називаються заломленими. Вторинні хвилі, які мають такий же тип, як і падаюча називаються монотипними, а які відрізняються від типу падаючої хвилі – обмінними.

При відбиванні та заломленні змінюється напрямок фронту та променя хвилі (Рис. 3). Між напрямками падаючої та заломленої хвиль існує наступне співвідношення (закон заломлення):

 

, (9)

 

де a1 – кут падіння; b – кут заломлення; V1 і V2 – швидкості поширення хвиль у середовищах I і II.

При V1 і V2 та деякому критичному куті падіння a1=і, що задовольняє умові:

 

, (10)

 

кут заломлення b = 90° і промінь заломленої хвилі ковзає в середовищіII вздовж границі розділу. Такий випадок заломлення називається повним внутрішнім відбиттям. При акустичному каротажі найбільший інтерес представляють хвилі, які виникають у результаті повного внутрішнього відбиття.

Відбиті хвилі утворяться в тому випадку, якщо добуток швидкості на щільність (хвильовий опір) одного середовища більший ніж в іншому. Кути a1 і a2 (a1P і a2S Рис. 3), які складають падаючий і відбитий промені з перпендикуляром до границі розділу (кут падіння і кут відбиття) зв’язані між собою наступною формулою:

 

, (11)

 

де Vвід – швидкість відбитої хвилі.

У випадку відбиття монотипної хвилі (Vвід=V1) кут відбивання дорівнює куту падіння.

Переважно більша частина енергії падаючої хвилі витрачається на утворення вторинних хвиль того ж типу, тому енергія обмінних хвиль, особливо відбитих, значно менша, ніж монотипних.

Співвідношення між амплітудами падаючої, відбитої та заломленої хвиль визначається хвильовими опорами середовищ I і П.

При наявності декількох середовищ зазначені явища виникають на кожній границі розділу, причому як для прямих хвиль, що йдуть безпосередньо від джерела збудження, так і для відбитих та заломлених. Усе це значно ускладнює розподіл хвиль у досліджуваних середовищах.

У середовищах з поверхнями розділу існують особливі хвилі, що поширюються в тонкому шарі в границі розділу. На відміну від розглянутих вище об’ємних хвиль, ці хвилі називаються поверхневими.

Розглянемо поширення пружних хвиль від невеликого сферичного випромінювача В, розташованого на осі свердловини; при цьому будемо вважати, що пересічений свердловиною пласт має необмежену потужність (Рис. 2).

У буровому розчині можуть проходити тільки поздовжні хвилі, швидкість яких VP1 звичайно менша швидкості поздовжньої VP2 і поперечної VS2 хвиль у пласті. В цьому випадку спостерігається наступне.

При виникненні в момент t=0 імпульсу пружних коливань від випромінювача починає поширюватися пряма поздовжня хвиля P1, що має сферичний фронт (лінії 1 на рис. 2). Після досягнення в момент t1 фронтом прямої хвилі стінки свердловини, яка є границею розділу двох середовищ, відбувається утворення вторинних хвиль – відбитої P1 (її фронт показаний лінією 4) і заломлених. Виникають дві заломлені хвилі: поздовжня P12 (її фронт показаний лінією 2), яка поширюється зі швидкістю VP2 й обмінна поперечна хвиля P1S2 (на рис. 2 не показана), швидкість якої VS2<VP2.

У момент t2 фронт прямої хвилі утворить зі стінкою свердловини критичний кут iP, внаслідок чого, починаючи від точки А, фронт минаючої хвилі P12 стає перпендикулярним до границі розділу і дальше ця хвиля ковзає вздовж стінки свердловини (положення фронтів t3, t4,…, tn+2), тому що VP2>VP1 хвиля Р12 з віддаленням по свердловині від точки А все більше обганяє пряму P1 і відбиту Р11 хвилі, як видно на рис. 2 за розміщенням фронтів, починаючи з моменту t3.

При подальшому своєму русі заломлена хвиля Р12, ковзаючи вздовж границі розділу, викликає коливання в розчині, тому в свердловині утвориться нова хвиля Р121, яка називається головною (фронти зображені лінією 3). У сейсморозвідці для неї застосовують також термін переломлена хвиля. Фронт цієї хвилі має конічну поверхню, вісь якої збігається з віссю свердловини, а найбільший діаметр дорівнює, діаметру свердловини. Тому при переміщенні від джерела форма та розміри фронту не змінюються. Поширення коливань від випромінювача В до приймача П можна зобразити променем п (Рис. 2), який проходить шлях свердловина–порода–свердловина.

Аналогічна картина спостерігається при поширенні заломленої поперечної хвиліР1S2, яка, починаючи з деякого моменту t>t2, викликає утворення головної хвилі Р1S2Р1.

Таким чином, на порівняно невеликій відстані від випромінювача в свердловині будуть спостерігатися головні хвилі Р121 і Р1S2Р1, швидкості яких рівні відповідно VP2 і VS2. Тому до приймача П, якщо він достатньо віддалений від випромінювача, послідовно приходять хвилі Р121, Р1S2Р1 і потім пряма хвиля Р1. Відбита хвиля Р11 не спостерігається – внаслідок великих кутів падіння (a1»90°) та її малої енергії.

З акустики і сейсморозвідки відомо, що при наявності плоскої границі розділу амплітуда головної хвилі обернено пропорційна квадрату відстані до випромінювача, якщо ця відстань значно більша віддаленню випромінювача від площини розділу. Більш інтенсивніше, чим для прямої хвилі, послаблення головної хвилі пояснюється тим, що вона є розбіжною, а енергія на її утворення надходить від заломленої хвилі, фронт якої на великих віддаленнях від випромінювача близький до сферичного. При акустичному каротажі границя розділу циліндрична, внаслідок чого фронт головної хвилі не розходиться з віддаленням від випромінювача. Тому можна вважати, що амплітуда головної хвилі і, відповідно, амплітуда викликаної її ковзаючої хвилі становить:

 

, (12)

 

де A0 – амплітуда поблизу випромінювача; с – коефіцієнт, який залежить від величини критичного кута i та акустичних жорсткостей бурового розчину і породи; z – відстань від випромінювача до приймача; n – показник степеня, який близький до одиниці на великих віддаленнях від джерела.

Таке послаблення коливань спостерігається у випадку ідеально пружного середовища. Гірські породи не є абсолютно пружними, тому в них відбувається поглинання енергії пружної хвилі внаслідок внутрішнього тертя між сусідніми частинками середовища і розсіювання хвиль, яке обумовлене неоднорідністю середовища.

У результаті поглинання енергії амплітуда всіх хвиль на інтервалі l послаблюється в е-al раз, де a – коефіцієнт поглинання, який визначає здатність порід гасити коливання (м-1).

Внаслідок спільного впливу розбіжності і переломлення хвилі, а також поглинання її енергії амплітуда коливань головних хвиль у свердловині змінюється з відстанню відповідно виразу:

 

. (13)

 

Величина коефіцієнта поглинання a залежить від частоти коливань w. В області ультразвукових частот для всіх порід коефіцієнт поглинання зростає з частотою.

 

В акустичному каротажі дослідження розрізів свердловин використовується імпульсна ультразвукова установка: випромінювач періодично посилає пакети із трьох-чотирьох періодів ультразвукових коливань частотою 10-75 кГц (Рис.126). Частота посилання імпульсів ультразвукових коливань випромінювачем визначається необхідністю реєстрації в перших вступах головної хвилі, яка проходить в породах, а не в промивній рідині, та визначається відстанню між стінкою свердловини та приймачем. Переважно частота посилання імпульсів випромінювачем становить 12-25 кГц.

Апаратура акустичного каротажу складається із свердловинного приладу I (СПАК-2М, СПАК-4, СПАК-6)і наземної панелі II (АНК-М) (Рис. 127).

У свердловинному приладі знаходиться випромінювач 1пружних ультразвукових коливань. Для збудження випромінювача використовується генератор або накопичувач енергії 2, живлення якого здійснюється від наземної панелі за допомогою кабелю. Збудження випромінювача здійснюється за командою від синхронізуючого пристрою 3.

Ультразвукові коливання, які виникли, після проходження в гірських породах, що складають геологічні розрізи свердловин, приймаються приймачем 4, який виробляє відповідні електричні коливання. Оскільки величина електричних коливань мала, то перед передачею електричних сигналів за допомогою геофізичного кабелю в наземну панель вони підсилюються підсилювачем 5. Для зменшення спотворення сигналу, що передається кабелем, використовується узгоджувальний пристрій 6, який має низькоомний вихід і узгоджений із вхідною ланкою наземної панелі.

У трьохелементному свердловинному пристрої є ще один приймальний канал (другий приймач 7, підсилювач 8, узгоджуючий пристрій 9), який ідентичний першому.

У сучасній апаратурі акустичного каротажу в якості випромінювачів використовуються магнітострикційні або п’єзокерамічні перетворювачі, які працюють на основі резонансної частоти, а в якості приймачів – п’єзокерамічні перетворювачі, які працюють на частотах нижче частоти основного резонансу.

Сигнали, які надходять від свердловинного приладу в наземну панель, за інтенсивністю недостатні для реєстрації реєструючим пристроєм 14. Для того, щоб збільшити амплітуди сигналів, у наземну панель включають підсилювачі 11 і 13. Коефіцієнт підсилення переважно складає 105-106. Для відкидання некорисних сигналів у наземній панелі використовують фільтри 10 і 12, які включаються перед основними підсилювачами 11 і 13 або після них. Підсилені сигнали поступають на реєстратор 14.

На практиці, в основному, реєструють часи проходження хвилі T1, T2 і інтервальний час DT, а також величини амплітуд коливань A1 і A2, які реєструються ближнім і віддаленим приймачами, та логарифм відношення амплітуд lg(A1/A2). Такий спосіб реєстрації даних використовується в апаратурі акустичного каротажу СПАК-2М, СПАК-4 і СПАК-6.

 


Читайте також:

  1. Апаратура акустичного каротажу
  2. Апаратура для термічних вимірювань у свердловині
  3. Апаратура і методика проведення густинного гамма-гамма-каротажу
  4. Апаратура і методика проведення густинного гамма-гамма-каротажу
  5. Апаратура методу природного магнітного поля
  6. Апаратура та методика проведення газометрії свердловин в процесі буріння
  7. Апаратура ядерно-магнітного каротажу
  8. Апаратура, обладнання та матеріали
  9. Апаратура, обладнання та матеріали
  10. Вступ. Історія розвитку ГДС. Вклад вітчизняної науки при створенні теоретичних та технічних основ каротажу
  11. Гідроапаратура та інші елементи гідроприводу




Переглядів: 483

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
 | Методика проведення вимірювань акустичного каротажу

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.002 сек.