[其他]產生地震波的方法和裝置

無效

• 申請號: 86105348
• 申請日: 1986-09-02
• 公開（公告）號: CN86105348A
• 公開（公告）日: 1987-04-01
• 發明（設計）人: 威廉·S·肯尼迪;斯蒂芬·J·布盧門克蘭茲
• 申請（專利權）人: 巖石物理服務公司
• 主分類號: G01V1/02
• 分類號: G01V1/02
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 陶增煒,周備麟

本發明涉及在地層中產生地震波的技術，尤其涉及在地面下，如在一油井井眼中實地產生地震波的技術。

在勘探石油和天然氣的過程中，人們希望盡可能多地揭示感興趣地區地下結構的性質。這些年來已經發展了眾多的技術，對形成這些資料是有幫助的。一種普遍使用的，并極其成功的技術是地震勘探法：將許多種稱為地音探測器的傳感器，成一排地放在地表面上。在地音探測器附近的地表層內，產生某種類型的地震波，地音探測器隨后對來自各地層的反射波進行探測和記錄。根據這些記錄數據，地質學家和地球物理學家便能確定出該地層的某些特性。

一旦在一選定地點正式開始鉆井，人們通常試圖盡可能多地搜集到有關井眼本身的地下結構的資料。因此，人們不時地將各種專用儀器放入井眼中，以便測定各種物理參數，例如電阻。不時地從井眼壁上取下巖芯樣品并進行分析。另一種很有用的技術是在井眼周圍的地面上，放置一排地震檢波器，然后從井眼深處產生一地震波。這種技術可以提供有關該處地下結構性質的很有價值的補充資料。

在過去，存在的主要問題之一始終是在井眼中產生該種地震波的技術。曾有限地試用過爆炸法，因為要產生具有足夠強度地震波所需的炸藥量，同時會嚴重地損壞井眼本身。人們還提出了一些別的技術，例如，使一通常掛在鉆具上的重物跌落到井底以產生地震波。人們還知道，可以將專門的裝置安裝于鉆具的端部，它可以借助通過鉆具的鉆井沖洗液來旋轉，并產生聲波，這有些象汽笛或哨子的作用。

所述的這些技術中，沒有一個被證明是完全令人滿意的。因而在石油工業中，長期存在一種需要：研究出在井眼下產生強烈地震波的一種更好的方法。

本發明提出了一種在地層中產生地震波的方法和裝置，該裝置安置于鉆井眼中。井眼的某個部位，可以是井底，也可以是井身的任一處，都可以作為產生地震波的部位。提出了一種在選定的井眼部位激振井眼液體，從而在液體中產生一種具有所需頻率的穩定諧振壓力波的裝置。通過對液體不斷地供給能量以補償液體摩擦的損失、結構損失和輻射聲能的損失，來保持波形穩定。如此形成的恒定波可通過井眼壁輻射到地層中，并最終為安置于地面上的地音探測儀所接收。

此種裝置可采用各種結構，下面將詳述。通常，選用的是半波，或是四分之一波振蕩器。在選用半波振蕩器情況下，一對可壓縮的充氣囊被安置在井眼中，相隔一預定的垂直距離。將二氣囊之間井眼內空間中的液體激振產生穩定諧振波。在選用四分之一波振蕩器情況下，只安置單個充氣囊，它在井下跟不可壓縮的阻擋件垂直相距一規定距離。然后，激振阻擋件和充氣囊之間的液體以產生穩定諧振波。

本發明的一個重要特點是，通過激振在垂直方向上隔開的兩部件之間的井眼液體，在鉆井眼的某一部位產生一穩定諧振波。上述的部件即為可壓縮充氣囊。但是，本發明并不僅限于使用充氣囊，還可使用其他的井內技術，其中將同樣的液體柱激振到諧振振蕩。至于井眼中液體，我們指的是各種各樣的普通液態流體，可以是在井眼中原來就存在的，也可以是灌入到井眼中的，所指液體不限于鉆井沖洗液，有時是鉆井泥漿，海水、水、油、完井液以及它們的混合液。

液柱的兩端可以借助于一相對可壓縮部件，或一不可壓縮部件來限定。在使用可壓縮部件時，選用比液柱液體的聲阻抗小的部件，這樣，當壓力波沖擊后，從可壓縮部件上反射回來和入射波相位約差180°。可壓縮部件最好是充氣囊，但也可以采用其他種可壓縮容積。在使用不可壓縮部件時，選用的是較液柱液體聲阻抗大的部件，這樣，當壓力波沖擊后，被反射回來大致與入射波同相。如在隨后的說明中指出那樣，恰當地選用可壓縮部件或不可壓縮部件，這是很重要的。

本發明的一個優點是具有高效能。因為使液柱在共振或接近共振時振蕩，便能用很小的輸入功率來產生相當大的壓力振蕩。

本發明的另一個優點是提出了可用在井下的裝置，它可很容易地改變其諧振頻率，這樣，產生的地震波可具有從數種頻率中選定的一種頻率，或按要求掃過寬頻帶。

下面將通過最佳實施例的說明和附圖對本發明作進一步詳細說明。

圖1示意地示出了在一井眼中，按本發明提出的方法和裝置按半波型式進行操作的情況;

圖2示意地示出了按四分之一波型式操作的情況;

圖3為一實施例的正視圖，所示裝置的兩端為氣囊，中間部位為一驅動機構;

圖4所示為圖3中所示裝置的中間部位的放大垂直剖面;

圖5所示為第二個實施例的正視圖，所示裝置僅在一端有一充氣氣囊;

圖6所示為上述裝置一端的放大剖面圖，示出了用于移動氣囊的一種方法;

圖7所示為移動氣囊的另一種方法的放大斷面圖;