Введение к работе
Акту_альность_темы. В практике геологоразведочных работ на нефть и газ, твердые полезные ископаемые широкое распространение получили методы скважинной сейсморазведки (ВСП.НВП.МПГС и др.). которые являются эффективным средством изучения околоскважинного пространства.
При сейсмических исследования* на нефть и газ обычно используется диапазон частот упругих колебаний до 80-100 Гц, однако уменьшение размеров изучаемых объектов и возрастающие требования к точности структурных построений наметили тенденцию расширения полосы в сторону более высоких частот.
В последние годы показана эффективность высокочастотных (до 500 Гц) сейсмических скважинных исследований для решения детальных структурно-тектонических задач при поисках и разведке твердых
полезных ископаемых: выявление малоамплитудной тектоники на уголь-
о ных месторождениях, структурное картирование околоскважинной среды при поисках и разведке рудных месторождений.
Переход сейсморазведки к решению все более детальных задач требует повышения точности и расширения частотного диапазона регистрации сейсмических волн в скважине.
Эффективность внедрения скважинной сейсморазведки в значительной степени определяется технической оснащенностью этого направления геофизической службы. С 1974 г. многие производственные организации, проводящие скважинные сейсмические исследования на нефть и газ были оснащены однокомпонентними серийными зондами ВСП-б/7 и ВСЇЇ-2 (1978) с рессорными прижимами. Указанные зонды не в должной мере удовлетворяли требованиям, предъявляемым к скважинной сейсмической аппаратуре. Они обладали недостаточным частотным (80 Гц) и динамическим (5^-65 дБ) диапазонами сейсмической записи и не могли
- г -
..'> практически использоваться при решении динамических задач.
Аппаратура СППУ-2 с управляемым прижимным устройством, выпускавшаяся опытным производством ВНИИГИС мелкими сериями (1973-1978), не позволяла регистрировать сейсмические колебания частотой свыше 100 Гц и проводить исследования в скважинах диаметром менее 100 мм.
Для исследования рудных и угольных скважин, основной диаметр которых составляет 76 и 59 мм, серийная аппаратура не выпускалась. Отсутствовала также сейсмическая аппаратура для изучения сверхглубоких скважин, которые начали буриться в. ряде регионов страны. Вопрос о необходимости разработки и серийном выпуске сквижинной сейсмической аппаратуры на нефть и газ, а также твердые полезные ископаемые неоднократно поднимался на Всесоюзных совещаниях, семинарах и отмечался в решениях. Важность работ в этом направлении подтверждается включением их в планы ГКНТ СССР (Постановление №468 от 09.І2.Є0) и Координационного центра "Интергеотехника" (задание 5.3.5 от 26.10.81).
іІЕЬ_Е5Й231й является повышение эффективности скважинной сейсморазведки путем создания и применения нового класса малогабаритной сейсмической аппаратуры для работы в нефтегазовых, рудно--угольных, глубоких и сверхглубоких скважинах. 0сновные_задачи_исследований:
Исследование влияния параметров скважинного прибора на частотные характеристики контакта прибор-стенка скважины, динамический и частотный диапазоны регистрируемых сейсмических колебаний.
Теоретические и экспериментальные исследования по разработке основных требований к управляемой скважинной сейсмической аппаратуре применительно к скважинам различного назначения.
-Обоснование параметров аппаратуры и выбор основных узлов скважинных приборов параметрического ряда.
- Разработка функциональной схемы и отдельных модификаций
скважинной сейсмической аппаратуры параметрического ряда и обеспечение серийного выпуска этой аппаратуры.
- Разработка рекомендаций по' методике работы с аппаратурой для схважинной сейсморазведки!
- Опробование и внедрение разработанной аппаратуры для исследования нефтегазовых, угольных, рудных и сверхглубоких скважин.
Методами_р_ешения поставленных задач является теоретические и экспериментальные исследования, математическое моделирование, проведение расчетов нз ЭВМ, поиски и реализация оптимальных конструкторских решений при разработке аппаратуры, опыгно-методичесяие работы в скважинах, анализ и обобщение полученных данных.
Кау_чная_новизна выполненной работы состоит в следующем:
-
По результатам теоретических расчетов и экспериментов с различными модификациями аппаратуры ВСП в скважинах установлены количественные зависимости частотного и динамического диапазонов от массы прибора', соотношения усилия прижима к весу прибора, что позволило определить основные параметры аппаратуры для скважинной сейсморазведки.
-
На основе теоретических и экспериментальных исследований разработан принцип оптимального управления работой прижимного устройства скважинного сейсмического прибора, обеспечивающий создание конструкции с минимальными габаритами, массой и малой продолжительностью цикла прижима к стенке скважины.
-
Разработан параметрический ряд скважинной сейсмической малогабаритной аппаратуры для исследования нефтегазовых, рудных, угольных и сверхглубоких скважин, отличающийся более широкими частотным и динамическим диапазонами, чувствительностью, высокой помехоустойчивостью и эксплуатационной надежностью.
Практическая ценность. Результаты проведенных исследований положены з оснору разработки и создания параметрического ряда сей-
-'4 -
омической аппаратуры, обеспечивающей повышение эффективности скважинкой сейсморазведки. Параметрический ряд включает аппаратуру для работы в нефтегазовых-(АСПУ-3-48, АСПУ-Э-Ч8М), рудно-угольных (АСПУ-3-Э6, АСПУ-3-ЗбМ, АСПУ-ТСІ-36), глубоких и сверхглубоких (АСПУ-І-73ТІ, АСПУ-І-73Т2) скважинах. Внедрение аппаратуры в практику геологоразведочных работ создало возможности для регистрации сейсмических колебаний с частотами, достигающими в некоторых случаях, нескольких сотен Герц, что позволило существенно повысить разрешающую способность скважинной сейсморазведки и использовать ее при решении оолее детальных разведочных задач, успешно распространить метод не только на сложнопостроенные нефтяные, но и руд-но-угольные месторождения.
Резу_льтаты_внедр_ения. Выпуск модификаций аппаратуры параметрического ряда организован на опытном производстве ВНИИГИС с 1979 г. Выпущено 286 комплектов аппаратуры типа АСПУ, которая внедрена в ^0 геологоразведочных организациях страны, ведущих работы на нефть и газ, твердые полезные ископаемые. Аппаратура используется также в Йемене, Эфиопии, Германии, Польше, Румынии, Венгрии, Чехословакии, на Кубе.
Экономический эффект от применения аппаратуры на производстве составил 9916 тыс.руб. (в ценах до 1991 г.).
Апробация_аботы. Основные положения диссертации докладывались на Всесоюзном семинаре "Применение скважинной сейсморазведки с целью решения структурных, литолого-стратиграфических задач и изучение сейсмических параметров- околоакважинного пространства" (г.Пермь,І9Є2). Всесоюзном научно-техническом семинаре "Геофизические исследования скважин при поисках и разведке глубокозалегающих рудных месторождений" (г.Октябрьский,1982), Всесоюзном совещании "Многоволновая сейсморазведка" (г.Новосибирск,1955), а также на многих научно-технических советах и совещаниях в различных произ-
водственных организациях.
Разработанная аппаратура типа АСПУ экспонировалась на отрас- . левых, всесоюзных выставках, ВДНХ СССР (отмечена 13 медалями, в т.ч. одной золотой и тремя серебряными), международной ярмарке в г.Багдаде, международных выставках "Геоэкспо-84", "Геологразвед-ка-90", "Нефтегаз-92".
Личный_вклад_автор_а. Диссертация базируется на результатах исследований, выполненных автором и под его руководством в лаборатории разработки скважинной аппаратуры отдела сейсмоакустики- ВНИИГИС в течение более 15 лет. Личный вклад автора заключается в постановке, проведении теоретических и экспериментальных исследований, обосновании параметров аппаратуры и выборе основных узлов, скважинных приборов параметрического ряда, разработке общих видов модификаций аппаратуры и текстовой документации на этапах ОКР, проведении значительной части скважинных исследований и разработке рекомендаций по методике работ с аппаратурой.
На различных этапах выполнения диссертационной работы автору оказывали помощь сотрудники ВНИИГИС к.т.н.Бандов.В.П., к.г.-м.н. З.А.Ленский, Х.Г.Сахипов, Н.М.Ахметшин, к.т.н.Ю.Г.Антипин. При подготовке диссертации автор пользовался советами -и помощью д.т.н. А.А.Молчанова, д.т.н.Г.А.Шехтмана. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю работы д.т.н. Фионову А.Л., благодарность всем вышеназванным лицам и сотрудникам, оказавшим помощь в проведении работ и оформлении диссертации.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 33 печатные работы, в том числе 20 авторских свидетельств.
Объем и стр_У_кту_р_а работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 135 стр.машинописного текста, содержит 66 рисунков', 8 таблиц и библиографию из І2Є наименований.
- б -