СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В СКВАЖИНАХ

Сейсмоакустическое просвечивание по стандарту ASTM D 4428/D

Измерения выполняются в трех скважинах, пробуренных на расстоянии 3 м друг от друга по одной линии. Скважины обсаживаются полиэтиленовыми трубами с обратным клапаном в нижней части обсадки и заполняются водой. Затрубное пространство тампонируется  глиной,  либо цементом, либо заполняется водой. В процессе измерений излучатель импульсов и приемник опускаются в соседние скважины на одинаковую глубину, предусмотренную техническим заданием, выполняется серия возбуждений импульса , регистрация суммарного сигнала, и затем излучатель и приемник перемещаются на новые позиции. Первый раз излучатель и приемник опускаются на глубину уровня воды в скважинах, затем перемещаются вниз по стволу с интервалом 1,0-1,5 м, как предусмотрено Техническим заданием. В соответствии со стандартом ASTM D 4428/D 4428M-07 в одноканальном режиме выполняются две-три серии измерений  времен пробега продольных и поперечных волн: с расположением излучателя в скважине 1, а приемников в скважине 2 на расстоянии 3 м и в скважине 3 на расстоянии 6 м от скважины 1.  Синхронизация начала акустического импульса с началом записи выполняется при помощи стартового пьезодатчика, помещенного в один контейнер с излучателем и соединенного с регистратором по линии связи. 

На рисунке показаны записи, полученные от пьезокерамического излучателя с частотой импульса 4 кГц с накоплением 20 воздействий в каждой серии измерений. Измерения выполнены на базе 3 м (слева) и 6 м (справа). На записях прослеживаются первые вступления прямой проходящей продольной волны на большей части исследуемого интервала глубин. В толще доломитов на глубине более 18 м отношение сигнал-шум достигает величин 20-30. В верхней части разреза условия прохождения сигналов резко ухудшаются. Также недостаточно уверенно во многих интервалах выделяются вступления поперечной волны. 

Сейсмоакустическое просвечивание  в многоканальном варианте

        Прием колебаний ведется многоканальным (8-24 канала) пьезогидрофонным зондом  в наблюдательной скважине. Требования к оборудованию наблюдательных скважин в этом случае остаются теми же, что и при измерениях по стандарту ASTM D 4428/D.  При невозможности  использования для  обсадки полиэтиленовых труб и частичной замене их стальными в верхних обваливающихся интервалах грунтового массива наблюдения проводятся в интервалах открытых стволов скважин до уровня заполнения их водой. Более мощный  излучатель электроискрового типа (спаркер) с энергией разряда порядка 1-1,5 кДж перемещается с заданным шагом по стволу соседней скважины, как правило на всю длину исследуемого интервала. При необходимости просвечивания интервала геологического разреза, превышающего длину приемного зонда, зонд перемещается по стволу наблюдательной скважины на новую позицию, и серия возбуждений импульса с перемещением источника по скважине повторяется.  

Сейсмоакустическое просвечивание и расчет томографических разрезов скоростей

 Обработка показанных ниже сейсмозаписей и расчет томографических разрезов выполнены по материалам, полученным отделом активной сейсмоакустики Горного Института УрО РАН (г.Пермь). 

При использовании электроискрового источника с энергией накопленного заряда порядка 1000 Дж возможна уверенная регистрация сигналов в скважинах  на расстояниях до 100 и более метров. При этом за счет затухания высокочастотных составляющих сигнала в грунтах центральная полоса рабочих частот спектра излучаемого сигнала 1000-1600 Гц сужается до  100-400 Гц.

Примеры томографических разрезов скоростей продольных волн

Сводный томографический разрез скоростей, полученный при излучении в скв. 17А и приеме сигналов в скв. 17Б на удалении 20 м и в скв. 17иг на удалении 96 м.   

Разрез скоростей, полученный при просвечивании между открытыми стволами скважин в интервале глубин от 19 до 69 м. Разрез представляет собой наложение двух томографических изображений, полученных при встречном просвечивании из скв. 16А и 16иг.

        Просвечивание выполнено с взаимной заменой расположения излучателей и приемников в двух скважинах.  Наблюдения выполнены с использованием различной энергии  — 600 и 1000 Дж, и, соответственно, при разной центральной частоте излучаемых импульсов. Тем не менее, получена высокая сходимость томографических изображений при встречном просвечивании, как по абсолютным значениям скоростей, так и по расположению локальных аномалий скоростей.  Это дает возможность заключить, что выявленные на разрезе низкоскоростные аномальные зоны адекватно отображают особенности строения и физических свойств грунтов и коренных пород на участке просвечивания.