Отклик высокочастотной геоакустической эмиссии на активизацию пластических процессов в сейсмоактивном регионе
Отклик высокочастотной геоакустической эмиссии на активизацию пластических процессов в сейсмоактивном регионе
Ю.В. Марапулец, И.А. Ларионов, М.А. Мищенко, А.О. Щербина, А.А. Солодчук, Б.М. Шевцов
Излагаются результаты исследований геоакустической эмиссии, которые, начиная с 1999 г. проводятся в сейсмоактивном регионе на полуострове Камчатка. Особенностью экспериментов является использование для регистрации эмиссии широкополосных пьезокерамических гидрофонов, установленных в воде у дна природных и искусственных водоемов. Применение приемников такого типа позволило, по сравнению со стандартными геофонами, расширить частотный диапазон регистрации до 0.1 Гц-11 кГц. В ходе исследований выявлена связь между активизацией деформационных процессов в приповерхностных осадочных породах и высокочастотными аномалиями в геоакустических сигналах. Наиболее ярко она проявляется на заключительной стадии подготовки землетрясений.
Показать АннотациюВлияние неоднородых структур нижних слоев атмосферы на условия трансформации сейсмоакустических полей
Влияние неоднородых структур нижних слоев атмосферы на условия трансформации сейсмоакустических полей
Д.А. Преснов. А.В. Разин. А.Л. Собисевич. А.С. Шуруп
Решена задача о возбуждении сейсмоакустических волн в системе однородное изотропное упругое полупространство – однородный газообразный слой – однородное газообразное полупространство при действии на поверхность упругой среды перпендикулярного к ней точечного гармонического силового источника. Данная система моделирует Землю, приземный слой воздуха с резким контрастом температуры и более высокие слои атмосферы. Получены выражения для волновых полей в виде интегралов Фурье – Бесселя. Основное внимание уделено исследованию акустических волн в газообразном полупространстве. Получено приближенное выражение для поля акустической волны в газообразном полупространстве, справедливое на больших по сравнению с длиной волны расстояниях от источника. Рассмотрен случай, когда скорость звука в слое больше скорости звука в газообразном полупространстве (при этом имеет место антиволноводное распространение акустических волн), а также случай низкоскоростного слоя, когда возникает приповерхностный рефракционный волновод. Представлены результаты натурных наблюдений сейсмоакустической волны вблизи поверхности земли, вызванной промышленным взрывом. Получены интегральные выражения для средних за период волны мощностей излучения акустической волны в трех разных областях газообразного полупространства. Выполнен численный анализ мощностей излучения акустических волн в случаях высокоскоростного и низкоскоростного приземных слоев.
Показать АннотациюОценка влияния масштабного фактора на взаимосвязь акустической добротности и прочности горных пород
Оценка влияния масштабного фактора на взаимосвязь акустической добротности и прочности горных пород
Я.О. Куткин, А.С. Вознесенский, М.Н. Красилов, М.Н. Тавостин, Ю.В. Осипов
Рассмотрены эмпирические взаимозависимости кинематических и динамических акустических характеристик горных пород различных генотипов с их прочностными свойствами. Ввиду малого количества исследований связей акустической добротности и прочности горных пород им уделено особое внимание. Показано, что меньшие значения акустической добротности соответствуют меньшим значениям предела прочности горных пород, т. е. они связаны друг с другом. На примере образцов известняка различной длины показано незначительное влияние масштабного фактора на взаимозависимости акустической добротности и остаточной прочности. Указанные зависимости могут быть использованы для оценки неразрушающими методами оста-точной прочности горных пород и ресурса подземных сооружений.
Показать АннотациюЭкспериментальное изучение генерации и распространения коротких наносекундных акустических импульсов при высоких давлениях в алмазных наковальнях методом лазерного ультразвука
Экспериментальное изучение генерации и распространения коротких наносекундных акустических импульсов при высоких давлениях в алмазных наковальнях методом лазерного ультразвука
П.В. Зинин,В. Пракапенка, К. Вургесс, Д.Ю. Великовский
В работе рассматривается новый метод измерения скоростей продольных и поперечных волн в непрозрачном слое железа в ячейке алмазной наковальни DAC (diamond anvil cell) при высоких давлениях методом лазерного ультразвука LU (laser ultrasonics) в конфигурации «точечный источник - точечный приемник». Главное преимущество метода в конфигурации «точечный источник – точечный излучатель» для непрозрачных аморфных твердых тел и расплавов в том, что не требуется никаких дополнительных данных для измерения упругих свойств твердых тел под давлением (например, сведений о толщине образца под высоким давлением). В данной работе представлены результаты по изучению спектральных особенностей генерации и приема сдвиговых и продольные волн в железе под высоким давлением в LU-DAC установке.
Показать АннотациюИзменение реологических свойств высоковязкой структурированной нефти при ультразвуковой обработке
Изменение реологических свойств высоковязкой структурированной нефти при ультразвуковой обработке
И.Н. Евдокимов, Н.Ю. Елисеев, А.А. Фесан
В ходе исследований проводилась кратковременная и длительная ультразвуковая обработка образцов высоковязкой структурированной нефти с содержанием асфальтенов 15-16%. Результаты измерений и расчетов при кратковременной ультразвуковой обработке высоковязкой нефти показывают, что на реологических зависимостях есть интервалы скоростей сдвига, в которых наблюдаются уменьшение или возрастание вязкости. Длительная ультразвуковая обработка не приводит к качественным изменениям коллоидно-дисперсной структуры. После ультразвуковой обработки структурированной нефти могут наблюдаться как положительные эффекты (снижение вязкости) так и отрицательные последствия (увеличение вязкости, выпадение осадков, кольматация порового пространства пласта). Для каждого конкретного случая (индивидуальный тип нефти, пластовые условия, мощность источника ультразвука) необходимо определять свое оптимальное время обработки, обеспечивающее достижение максимального положительного эффекта.
Показать АннотациюИсследование спектров фильтрационных шумов
Исследование спектров фильтрационных шумов
Е.А. Марфин, И.С. Метелёв, Б.А. Гарифьянов, А.А. Абдрашитов
Движение жидкостей и газов сквозь пористые среды сопровождается генерацией акустических колебаний – фильтрационных шумов. Спектры таких шумов зависят от свойств жидкостей и пористого коллектора, а также режима течения. В работе представлены результаты лабораторных экспериментов по исследованию спектральных характеристик фильтрационных шумов, генерируемых потоком сжатого воздуха, фильтруемого через образец пористой среды реального месторождения. Описаны конструктивные особенности экспериментальной установки и детали проведенного исследования. Выявлена взаимосвязь основных частот и амплитуд генерируемых колебаний с режимом течения. Представлены визуальные картины спектра фильтрационных шумов. Полученные результаты могут быть использованы в решении идентификационных задач по определению свойств и работающих интервалов продуктивных пластов.
Показать АннотациюРаспространение звука в перфорированной скважине
Распространение звука в перфорированной скважине
Д.Р. Сафиуллин, Е.А. Марфин, А.Р. Загидуллина
Работа направлена на повышение эффективности акустического воздействия на призабойную зону скважины для увеличения нефтеотдачи пласта. На основе проведенных авторами исследований показано, что учет особенностей распространения звуковых колебаний в перфорированной скважине и выбор режима акустического воздействия позволяет значительно уменьшить потери энергии упругих волн. Исследованы процессы распространения упругих колебаний в скважине и передачи их через перфорационные отверстия в окружающую среду. Получены расчетные формулы для определения частоты собственных колебаний и добротности в перфорированной трубе. Определены условия обеспечения резонансного режима.
Показать АннотациюВлияние внешних воздействий на упругие свойства флюидонасыщенной гранулированной неконсолидированной среды
Влияние внешних воздействий на упругие свойства флюидонасыщенной гранулированной неконсолидированной среды
Н.В. Ширгина, А.И. Кокшайский, А.И. Коробов
В работе приводятся результаты исследования упругих свойств флюидонасыщенной гранулированной неконсолидированной среды (ФГНС). В качестве модели среды использовалась система плотно упакованных металлических шаров диаметром 2 мм и 4 мм, пространство между которыми заполнялось жидкостями с различными упругими свойствами – этиловым спиртом, глицерином и минеральным моторным маслом SAE 10W-30. Исследовалось влияние статических (внешнее давление) и динамических воздействий (амплитуда зондирующей волны) на линейные и нелинейные упругие свойства ФГНС. Линейные упругие свойства ФГНС исследовались импульсным методом, нелинейные упругие свойства среды исследовались спектральным методом. Экспериментально исследованы зависимости скорости упругих волн от величины внешнего давления и амплитуды зондирующего сигнала, а также зависимости амплитуды второй гармоники от амплитуды сигнала основной частоты. Результаты анализируются на основании теорий Герца и Био.
Показать АннотациюОсобенности спектральных характеристик акустической эмиссии нефтенасыщенных горных пород
Особенности спектральных характеристик акустической эмиссии нефтенасыщенных горных пород
О.Л. Кузнецов, И.А. Чиркин, В.П. Дыбленко, Р.Я. Шарифуллин, Е.Г. Ризанов
Проведены лабораторные и полевые сейсмоакустические исследования по влиянию внешних статистических и волновых возмущений на параметры акустических излучений из геологических сред. В ходе экспериментов осуществлялась непрерывная запись и компьютерная обработка сигналов акустической и сейсмоакустической эмиссии, возникающих в горной среде. Данные сигналы являются информативными параметрами напряженно-деформационного состояния среды и его изменения, с развитием новых полей трещиноватости и новых фильтрационных полей. Установлено существенное влияние флюида-порозаполнителя на характер и степень развития на микроуровне процессов трещинообразования, а также частотный спектр акустической эмиссии в горной среде. Нефтенасыщенная среда выделяет в ходе нагружения меньше энергии в виде излучения – как бы «аккумулируя» ее. Данный процесс сопровождается образованием скачкообразных метастабильных состояний, при этом в различных временных масштабах возникают циклы активности, в начале которых в короткие периоды «затишья» система находится в узловых точках «бифуркации». В них определяется дальнейший путь эволюции системы – либо с тенденцией нарастания упорядоченности и накоплением энергии, либо с нарастанием хаотичности и выделением внутренней энергии. Полученные результаты могут стать основой создания новых высокоэффективных инновационных технологий изучения и разведки недр Земли, а также сейсмоакустического воздействия на продуктивные пласты с целью повышения продуктивности скважин и увеличения нефтеотдачи пластов.
Показать АннотациюЧисленное моделирование волновых процессов в содержащей водонефтяную эмульсию пористой среде
Численное моделирование волновых процессов в содержащей водонефтяную эмульсию пористой среде
Губайдуллин Амир Анварович Болдырева Ольга Юрьевна Дудко Дина Николаевна
Численно исследовано распространение волн в насыщенной водонефтяной эмульсией пористой среде. Для описания движения пористой среды, содержащей эмульсию, используется двухскоростная с двумя напряжениями математическая модель. Эмульсия моделируется степенной жидкостью. В силе межфазного взаимодействия учитываются сила вязкого трения и сила присоединенных масс. Выполнены расчеты по эволюции возмущений в пористой среде, насыщенной водонефтяной эмульсией. Значения параметров эмульсии взяты из экспериментальных исследований других авторов. Проведено сравнение со случаями водо- и нефтенасыщенной пористой среды. Показано, что существует диапазон частот, в котором затухание в пористой среде, содержащей водонефтяную эмульсию, происходит сильнее, чем в водо- и нефтенасыщенной пористой среде. Для рассматриваемой водонефтяной эмульсии были получены оценки значений эффективной вязкости, построены дисперсионные кривые для линейных волн в пористой среде, содержащей водонефтяную эмульсию.
Показать Аннотацию