[其他]产生地震波的方法和装置

说明书

本发明涉及在地层中产生地震波的技术，尤其涉及在地面下，如在一油井井眼中实地产生地震波的技术。

在勘探石油和天然气的过程中，人们希望尽可能多地揭示感兴趣地区地下结构的性质。这些年来已经发展了众多的技术，对形成这些资料是有帮助的。一种普遍使用的，并极其成功的技术是地震勘探法：将许多种称为地音探测器的传感器，成一排地放在地表面上。在地音探测器附近的地表层内，产生某种类型的地震波，地音探测器随后对来自各地层的反射波进行探测和记录。根据这些记录数据，地质学家和地球物理学家便能确定出该地层的某些特性。

一旦在一选定地点正式开始钻井，人们通常试图尽可能多地搜集到有关井眼本身的地下结构的资料。因此，人们不时地将各种专用仪器放入井眼中，以便测定各种物理参数，例如电阻。不时地从井眼壁上取下岩芯样品并进行分析。另一种很有用的技术是在井眼周围的地面上，放置一排地震检波器，然后从井眼深处产生一地震波。这种技术可以提供有关该处地下结构性质的很有价值的补充资料。

在过去，存在的主要问题之一始终是在井眼中产生该种地震波的技术。曾有限地试用过爆炸法，因为要产生具有足够强度地震波所需的炸药量，同时会严重地损坏井眼本身。人们还提出了一些别的技术，例如，使一通常挂在钻具上的重物跌落到井底以产生地震波。人们还知道，可以将专门的装置安装于钻具的端部，它可以借助通过钻具的钻井冲洗液来旋转，并产生声波，这有些象汽笛或哨子的作用。

所述的这些技术中，没有一个被证明是完全令人满意的。因而在石油工业中，长期存在一种需要：研究出在井眼下产生强烈地震波的一种更好的方法。

本发明提出了一种在地层中产生地震波的方法和装置，该装置安置于钻井眼中。井眼的某个部位，可以是井底，也可以是井身的任一处，都可以作为产生地震波的部位。提出了一种在选定的井眼部位激振井眼液体，从而在液体中产生一种具有所需频率的稳定谐振压力波的装置。通过对液体不断地供给能量以补偿液体摩擦的损失、结构损失和辐射声能的损失，来保持波形稳定。如此形成的恒定波可通过井眼壁辐射到地层中，并最终为安置于地面上的地音探测仪所接收。

此种装置可采用各种结构，下面将详述。通常，选用的是半波，或是四分之一波振荡器。在选用半波振荡器情况下，一对可压缩的充气囊被安置在井眼中，相隔一预定的垂直距离。将二气囊之间井眼内空间中的液体激振产生稳定谐振波。在选用四分之一波振荡器情况下，只安置单个充气囊，它在井下跟不可压缩的阻挡件垂直相距一规定距离。然后，激振阻挡件和充气囊之间的液体以产生稳定谐振波。

本发明的一个重要特点是，通过激振在垂直方向上隔开的两部件之间的井眼液体，在钻井眼的某一部位产生一稳定谐振波。上述的部件即为可压缩充气囊。但是，本发明并不仅限于使用充气囊，还可使用其他的井内技术，其中将同样的液体柱激振到谐振振荡。至于井眼中液体，我们指的是各种各样的普通液态流体，可以是在井眼中原来就存在的，也可以是灌入到井眼中的，所指液体不限于钻井冲洗液，有时是钻井泥浆，海水、水、油、完井液以及它们的混合液。

液柱的两端可以借助于一相对可压缩部件，或一不可压缩部件来限定。在使用可压缩部件时，选用比液柱液体的声阻抗小的部件，这样，当压力波冲击后，从可压缩部件上反射回来和入射波相位约差180°。可压缩部件最好是充气囊，但也可以采用其他种可压缩容积。在使用不可压缩部件时，选用的是较液柱液体声阻抗大的部件，这样，当压力波冲击后，被反射回来大致与入射波同相。如在随后的说明中指出那样，恰当地选用可压缩部件或不可压缩部件，这是很重要的。

本发明的一个优点是具有高效能。因为使液柱在共振或接近共振时振荡，便能用很小的输入功率来产生相当大的压力振荡。

本发明的另一个优点是提出了可用在井下的装置，它可很容易地改变其谐振频率，这样，产生的地震波可具有从数种频率中选定的一种频率，或按要求扫过宽频带。

下面将通过最佳实施例的说明和附图对本发明作进一步详细说明。

图1示意地示出了在一井眼中，按本发明提出的方法和装置按半波型式进行操作的情况;

图2示意地示出了按四分之一波型式操作的情况;

图3为一实施例的正视图，所示装置的两端为气囊，中间部位为一驱动机构;

图4所示为图3中所示装置的中间部位的放大垂直剖面;

图5所示为第二个实施例的正视图，所示装置仅在一端有一充气气囊;

图6所示为上述装置一端的放大剖面图，示出了用于移动气囊的一种方法;

图7所示为移动气囊的另一种方法的放大断面图;