Статья опубликована в №104 (апрель) 2022
Разделы: Геология
Размещена 19.03.2022. Последняя правка: 24.03.2022.
Просмотров - 1097

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ АНИЗОТРОПИИ ГОРНЫХ ПОРОД И УПРУГИХ МОДУЛЕЙ ПЛАСТОВ

Григорьев Роман Валерьевич

КФУ, ИГиНГТ

магистр

УДК 55

Введение

Исследования проводились на Яреюском месторождении в обсаженном стволе скважины при помощи прибора волнового акустического каротажа АВАК-11. Были зарегистрированы волны, возбуждаемые монопольными и дипольными источниками акустических колебаний. По данным инклинометрии угол наклона скважин в интервале каротажа составлял 37-40 градусов. При углах наклона скважины более 25 градусов, полученная анизотропия характеризует горизонтальную слоистость разреза и вертикальное напряжение горных пород.

Актуальность использования методики определения параметров анизотропии горных пород

Обработка данных включает в себя прослеживание продольной и поперечной волн, с корреляционным расчетом интервальных времен и статистическим контролем результатов, по каждому типу волн.

Методика определения параметров анизотропии горных пород основана на расщеплении (поляризации) поперечных волн на быструю (распространяющуюся параллельно направлению трещин) и медленную (распространяющуюся перпендикулярно направлению трещин) волны.

Для определения анизотропии скоростей поперечных волн используется модифицированный метод Алфорда. В этом методе используются две ортогональных составляющих волнового поля, которые получены от аналогичных источников волн. Сущность метода Алфорда заключается в том, что необходимо определить два источника поперечных волн (X, Y) с ортогональными направлениями воздействия, для которых в свою очередь вся энергия аккумулируется на приемных компонентах параллельных направлению воздействия YY и XX.

При известном угле (Ѳ) значения быстрой (FP) и медленной (SP) поперечных волн рассчитываются по формулам:

            FP=XX*cos²Ѳ+(XY+YX)*sinѲ*cosѲ+YY*sin²Ѳ

            SP=XX*sin²Ѳ-(XY+YX)*sinѲ*cosѲ+YY*cos²Ѳ

Для уменьшения влияния погрешностей определения интервальных времен расчеты коэффициентов анизотропии поперечных волн и направления анизотропии производятся по данным прямых замеров волновых картин и времен прихода пакетов поперечных волн на них. Решение данной задачи производится программой с использованием численного восстановления волновых картин.

Скоростная анизотропия в породах объясняется при помощи трех механизмов:

1. Наличие горизонтальных напряжений в породах;

2. Присутствие субвертикальной трещиноватости;

3. Пласты, относительно скважины, залегают наклонно.

Коэффициент анизотропии, связанный с азимутально-ориентированными горизонтальными напряжениями (стрессами), в основном принимает значения до 5%. Если значение коэффициента анизотропии более 5%, то это свидетельствуют о субвертикально ориентированной трещиноватости исследуемых пород.

Значения коэффициента анизотропии менее 3% могут быть обеспечены погрешностью измерения, поэтому породы с такими значениями считаются изотропными. Однако, используемая методика обработки при вращении прибора в скважине позволяет уменьшить погрешность определения азимута анизотропии и появляется возможность определения азимута анизотропии при коэффициенте меньше 3 процентов.

Развитие техногенных трещин может быть обусловлено двумя причинами:

1. наличие горизонтального стресса в породе;

2. гидроразрывами, вызванными повышением давления промывочной жидкости в результате резкого перемещения бурового инструмента.

При наличии горизонтального стресса в породе развитие техногенной трещины не будет менять направление анизотропии вызванной геологическими причинами и её направление будет соответствовать направлению максимального горизонтального стресса.

Результаты обработки

Для определения параметров волн использовались механизмы фильтрации и корреляционные методы выделения пакетов упругих волн. В результате обработки были определены кинематические и динамические параметры упругих волн: продольной, поперечной и Стоунли.

В интервале высокоамплитудного сигнала волны по колонне параметры продольной волны не определены. Для расчета модулей упругости использовалась кривая интервальных времен продольной волны, полученная в открытом стволе скважины. По определенным скоростям продольной и поперечной волн, а также плотности, выполнен расчет коэффициента Пуассона и модулей упругости (таблица 1).

Таблица 1. Модули упругости

Определены параметры анизотропии горных пород в исследуемом интервале (таблица 2). По данным инклинометрии, предоставленным заказчиком, угол наклона скважины в интервале каротажа составляет 37-40 градусов. При углах наклона скважины более 25 градусов полученная анизотропия характеризует горизонтальную слоистость разреза и вертикальное напряжение горных пород. Увязка данных по глубине произведена по интервальному времени, полученному в открытом стволе скважины. 

Таблица 2. Характер и направление анизотропии горных пород

1. Александров К.С. Продайвода Г.Т. Анизотропия упругих свойств минералов и горных пород. Издательство: СО РАН. 2000 г. 2. Красносельских А.А. Физическое моделирование зонда электромагнитного каротажа, предназначенного для определения коэффициента электрической анизотропии горных пород: дис. канд. физ-мат. наук. 2016 г.

Рецензии:

19.03.2022, 14:59 Абросимов Андрей Андреевич
Рецензия: Изучение свойств анизотропных пород, у которых физические свойства (удельное электрическое сопротивление (УЭС), сжимаемость, скорость прохождения акустических волн и др.) не одинаковы в различных направлениях, общепризнанно является одной из важнейших задач геофизики. Сама по себе анизотропия свойств обусловлена структурными особенностями породы, образованием отдельных обособленных слоев, связанных с различными условиями осадконакопления и факторами постседиментационных процессов. Параметры акустической анизотропии содержат важную геолого-геофизическую информацию о строении и свойствах пород слагающих анизотропную толщу. В связи с вышеизложенным актуальность данной статьи не вызывает сомнений. В статье автором рассмотрен метод, по которому определяют параметры анизотропии горных пород и приводится методика расчета интервальных времен с учетом уменьшения погрешности измерений. Объясняется механизм возникновения анизотропии скоростей поперечных волн в горных породах. Замечания. 1) Во введении название месторождения правильнее написать с большой буквы. 2) Автором указывается, что "В результате обработки были определены кинематические и динамические параметры упругих волн: продольной, поперечной и Стоунли", а также "По определенным скоростям продольной и поперечной волн, а также плотности, выполнен расчет коэффициента Пуассона и модулей упругости" - рекомендуется привести результаты в виде графиков или таблицы для большей наглядности полученных результатов по интервалам. 3) Используемую палетку «Интервальное время продольной волны-Глинистость-Плотность» рекомендуется добавить и по-возможности указать, каким образом она была получена. После правки статьи с учетом вышеобозначенных замечаний, работа рекомендуется к публикации.

24.03.2022, 18:14 Кузнецов Кирилл Михайлович
Рецензия: Автор затронул актуальную тему для написания работы. Данная статья соответствует требованиям для публикации. Также прочел рецензию, написанную выше. Замечания, указанные в ней не найдены в статье. Соответственно автор их исправил, поэтому данная статья рекомендуется к публикации.



Комментарии пользователей:

20.04.2022, 3:04 Ашрапов Улугбек Товфикович Отзыв: В данной работе автором не описана цель работы и заключение. Список литературы ограничен одной литературной работой, необходимо увеличить количество литературных работ. В введении необходимо было дать определение анизотропии горных пород (anisotropy) - неоднородности физических свойств пород (прочности, твёрдости и др.) в разных направлениях, что свойственно кристаллам [http://www.drillings.ru/www/files/anizotropgorporod.html]. Рекомендую к публикации после доработки статьи.

14.06.2022, 8:21 Григорьев Роман Валерьевич Отзыв: Благодарю за отзыв,замечания приняты к сведению!

Оставить комментарий