ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Ультразвуковое моделирование из "Экспериментальные исследования (Сейсмоакустика пористых и трещиноватых геологических сред) Том 2 " Далее рассмотрены основные результаты ультразвукового моделирования в форме обзора. Использованы результаты работ, выполненных за последние годы, а также авторские исследования, не потерявщие своей актуальности. [c.39] Например, в [19, 20] анализируется дисперсия скорости распространения волн в двух- и трехмерной гетерогенной среде в зависимости от размеров неоднородности. Исследования вьшолнены на серии искусственных образцов, представленных эпоксидной смолой, содержащей стеклянные шарики. Отношение длины волны к размеру неоднородности (шарикам) варьировало от 0,2 до 20. Установлено, что скорость упругой волны понижается, когда длина волны превышает размер неоднородности, т.е. с уменьшением частоты волны скорость ее распространения в гетерогенной среде уменьшается. [c.39] Поглощение упругих волн рассмотрено в ряде экспериментальных работ [27, 36, 37]. В работе [27] изучались скорости продольных и поперечных волн с целью анализа поглощения упругих волн в флюидонасыщенных песках при эффективных давлениях 5-60 МПа. Рассмотрено соответствие данных лабораторных измерений теоретическим моделям, основанным на нескольких гипотезах о поглощении. Показано, что поглощение в сухих и флюидонасыщенных песках при низких давлениях определяется, главным образом, трением в зонах тонких трещин и на границах зерен, а при высоких давлениях отмечается повышение влияния флюида на поглощение ультразвуковых волн. В работе [36] исследовано влияние тонкой слоистости на затухание продольной волны, распространяющейся в пороупругой среде. Рассмотрены два главных механизма затухания упругой энергии в указанной среде рассеяние на тонких слоях и поглощение, связанное с вызванным движением флюида в слоях при прохождении упругих волн. Показано, что совместное влияние (рассеяния и поглощения) на затухание можно определить путем суперпозиции известных решений. Результаты численного и физического моделирования удовлетворительно совпадают. В работе [37] приводится оценка затухания ультразвуковых волн при прохождении через пологие разломы в различных геологических условиях. Определена количественная зависимость ослабления энергии упругих волн от параметров разлома и проведено сопоставление экспериментальных и расчетных данных. [c.39] Поведение коэффициента Пуассона для поперечно-изотропных сред и его влияние на амплитудные характеристики сейсмических волн изучалось по результатам физического моделирования в работе [26]. Представлены данные анализа сейсмических записей, полученных в тех случаях, когда верхний слой представлен поперечно-изотропной средой, ось симметрии которой вертикальна. Второй слой модели состоит из песчаных тел, насыщенных водой, и сухих высокоскоростных пород. Амплитуды отраженных волн, определенные при физическом моделировании, сопоставлялись с рассчитанными по формуле Blangy (1994) при углах падения, вычисленных с учетом анизотропии фазовой скорости. В результате экспериментов установлены соотношения между коэффициентом Пуассона и коэффициентом отражения на поверхности. Полученные соотнощения предлагается использоваться при анализе амплитуд. [c.40] В работе [32] приводится новая формулировка базового уравнения эйконала в лучевом приближении и изучении прохождения объемных волн через зону с высоким градиентом скорости в связи с решением задачи о рассеянии упругих волн в неоднородной среде. Полученная зависимость коэффициента отражения от частоты колебания подтверждена экспериментальными наблюдениями. Распространение объемных волн с фазовыми и групповыми скоростями в поперечно-изотропной среде исследовано в работе [24] на физических слоистых моделях, состоящих из листов фенолита и бумаги. В результате физического моделирования установлено различие фазовых и групповых скоростей, а также выявлены изменения поляризации, амплитуд и скоростей волн при их распространении в анизотропной тонкослоистой среде. [c.40] Таким образом, в настоящее время благодаря успехам экспериментальных методов, получены подтверждения основных сейсмо-акустических эффектов, связанных с флюидонасыщенностью и трещиноватостью и, в частности, с вызванной ей анизотропией. Экспериментально изучены такие эффекты как дисперсия скорости, поглощение упругих волн, гистерезис, поведение коэффициента Пуассона и его влияние на амплитудные характеристики сейсмических волн, изменение фазовых и групповых скоростей, и т.д. Выявлена доминирующая роль больших трещин в создании эффекта анизотропии параметров упругих волн. [c.41] В других лабораторных экспериментах [43] изучалась зависимость физикомеханических характеристик пористого известняка от типа насыщающей жидкости при различных сжимающих и гидростатических давлениях. Установлено, что при определенных критических значениях водонасыщения и внешнего давления происходит схлопывание пор, диагенез известняка (доломитизация) и изменение его микроструктуры. [c.42] Наличие связи между коэффициентом Пуассона, типом флюида и норовым давлением было отмечено в [44] по результатам лабораторных исследований на моделях. Установлено, что коэффициент Пуассона остается, практически, постоянным при высоком дифференциальном давлении (давление в скелете минус давление в порах), а при низком дифференциальном давлении коэффициент Пуассона возрастает для насыщенных и уменьшается для сухих пород. Тип флюида определялся при всех дифференциальных давлениях по коэффициенту Пуассона. [c.42] Возникновение отраженных волн на контакте разных типов флюида было отмечено в работе [39] на модели с размерами 150x100x80 мм, состоящей из двух слоев неконсолидированных песков с пористостью 37 и 39% и проницаемостью 9 и 14 Дарси. Измерения волнового поля проводились до и после инжекции керосина и воздуха в пространство между слоями. В первом случае было установлено образование интенсивных отраженных волн от керосина в области впрыскивания жидкости, а во втором - повышение амплитуды отраженных волн и области отражения при увеличении количества поступающего воздуха. Полученные данные эксперимента находятся в полном соответствии с результатами ранее проведенных лабораторных исследований и in situ по обнаружению отражений от водонефтяных и газонефтяных контактов, а также по выявлению на сейсмических разрезах светлых пятен , приуроченных, как правило, к газовым шапкам месторождений. [c.42] В работе на физических моделях [45] получены экспериментальные данные, подтверждающие возможность обнаружения флюида по влиянию вызванного течения жидкости на зависимость величины анизотропии от частоты. [c.42] Изучение трещиноватости геосреды и, в частности, нефтенасыщенных коллекторов является одной из актуальных задач сейсморазведки. Актуальность определяется тем важным обстоятельством, что скважины, пробуренные в зоны аномально высокой трещиноватости, позволяют получить максимально возможный приток нефти [49, 50, 51]. Например, для месторождений с карбонатным коллектором притоки в зонах интенсивной трещиноватости в несколько раз (до порядка) превышают средний дебит скважин на месторождении [49]. Поэтому понятен тот большой интерес к способам изучения трещиноватости по данным сейсморазведки с использованием различных корреляционных зависимостей и особенностей структуры волнового поля, установленных при физическом моделировании. [c.42] Как установлено во многих работах [52-57], для оценки влияния трещиноватости на характеристики волн необходимо, чтобы физическая модель содержала множество трещин (аномалеобразующих объектов), имеющих размеры существенно меньше длины волны. В работе [57] для изучения в реальном времени процессов образования микротрещиноватости (при изменении напряженного состояния) и формирования сигналов упругих волн в зоне интенсивной трещиноватости предлагается использование оптико-голографических изображений. Подобные установки позволяют с большой достоверностью оценить влияние трещиноватости на волновое поле. [c.43] Следует отметить, что трещинные коллектора специфически проявляются в волновом поле. Это связано-с резкой дифференциацией физико-механических свойств среды непосредственно в области трещины и ее окрестности. В процессе трещинообразования в геологической среде формируется область с аномальными свойствами прохождения и отражения упругой волны. Кроме того, при некоторой упорядоченности азимутальной и вертикальной ориентации трещин (в ограниченном объеме) возникает анизотропия упругих характеристик геосреды, что, в свою очередь, приводит к анизотропному распространению упругих волн в этой среде. [c.43] Таким образом, выделяя характерные признаки волнового поля, обусловленные трещиноватостью, можно указать три основных механизма, формирующих группы признаков. [c.43] Во-первых, при прохождении упругой волны в зоне трещиноватости увеличивается затухание и уменьшается скорость распространения волны, а также меняется частотный спектр волнового сигнала. [c.43] Во-вторых, при отражении упругой волны от трещин, имеющих существенно меньшие размеры по сравнению с длиной падающей волны, возникает рассеянное отражение или образование рассеянных волн. При этом зоны трещиноватости являются источниками формирования рассеянных волн, основными характеристиками которых являются существенно низкая энергетика, годограф точечного излучателя и пространственная направленность энергии отражения, обусловленная пространственной ориентацией сечения обратного рассеяния. [c.43] В третьих, при распространении упругой волны в зоне с упорядоченным направлением трещин возникает анизотропное изменение (по мере распространения) кинематических и динамических характеристик волн. Это, в первую очередь, относится к скорости, которая имеет относительно высокое значение вдоль направления трещиноватости и относительно низкое значение при распространении поперек трещин, и затуханию, величина которого больше поперек направления трещиноватости и меньше - вдоль. Кроме того, при распространении 8-волны в среде с упорядоченной трещиноватостью происходит расщепление волны на быструю и медленную составляющие. [c.43] Результаты лабораторных исследований на физических моделях, подтверждающие указанные признаки и уточняющие некоторые их детали, приводятся ниже. [c.43] В такой постановке задачи авторами работы [60] были выполнены экспериментальные исследования по физическому моделированию наблюдений по технологии ЗВ ВСП с целью изучения трещиноватости. Исследование методом ВСП, выполняемое вокруг скважины, обычно характеризуется хорошим охватом по азимуту и по удалению в зоне излучения, что обеспечивает идеальные условия для обнаружения трещиноватости и нарушений. В связи с этим была создана физическая модель, воспроизводящая среду с трещиноватостью. Модель была собрана из нескольких маленьких блоков фенолита, имитирующих среду с плотным распределением вертикальных трещин (НТ1-тип). С учетом перемасштабирования трещиноватая модель соответствовала зоне трещиноватости мощностью несколько сотен метров с плотным распределением трещин. Бьши смоделированы толщи, аналогичные песчанику и трещиноватому известняку. Анализируя использование таких сейсмических показателей, как амплитуда, скорость и частота для выявления трещин, авторы [60] отдали предпочтение использованию амплитуд сейсмических сигналов. Для обнаружения трещин рекомендовано примерное соотношение максимальных удалений и глубины исследования 1 1, что обеспечивает максимальную чувствительность всех указанных параметров. По данной модели приведены примеры выделения и определения плотности и ориентации трещин по данным многоазимутальных наблюдений. [c.44] Вернуться к основной статье