Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Экспериментальное исследование сейсмических и акустических волновых полей в термодинамически неравновесных, флюидонасыщенных проницаемых средах - коллекторах нефти, газа и воды

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Экспериментальное исследование сейсмических и акустических волновых полей в термодинамически неравновесных, флюидонасыщенных проницаемых средах - коллекторах нефти, газа и воды"

ИФЗ РАН им.Шмидта ВНШГеофизики

На правах рукописи УДК 550.834.53

Логинов Константин Иванович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЙСМИЧЕСКИХ И ЙКЗСТИЧЕСКИХ ВОЛНОВЫХ ПОЛЕЙ В ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИ НЕРАВНОВЕСНЫХ, ФЛЮИДО-НАСЫЩЕННЫХ ПРОНИЦАЕМЫХ СРЕДАХ - КОЛЛЕКТОРАХ НЕФТИ, ГАЗА И ВОДЫ

Специальность 04.00.22. - геофизика

Афтореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Иосква - 1994

Работа выполнена в Объединенном Институте

Физики Земли ии.О.Ю.Шмидта РАН и ВНИИГеофизики

Научный руководитель: чл.корр. РАН, доктор физико-

математических наук, профессор А.8.Николаев

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Раппопорт М.Б.

кандидат физико-математических наук Барабанов В.Н.

Ведущая организация: Научно-Производственное

объединение "Геос"

Защита диссертации состоится ___199^г.

в "Ш." часов на заседании Специализированного Совета К.002.08.04 Объединенного Института Физики Земли им. О.Ммидта РАН по адресу: 123810, г.Москва. Д-242, ул. Б. Грузинская, 10.

С диссертацией мояно ознакомиться в библиотеке ИФЗ Автореферат разослан "Ж71"____и____199^?.

Ученый секретарь специализированного Совета к.Ф.-м.н. Завьялов

обцая уарантермстикл рабск

Актуальность проблемы

С момента зарождения сейсмоакуотических методов поиска и разведки месторождений полезных ископаемых.полевые работы, обработка и интерпретация данных базируются на использовании лине/,-но-упругой модели геологической среды. При этом полагается, «то сейсмические и акустэтеские свойства горных пород полностью характеризуются распределением в пространстве их плотности, скоростей распространен;«! волн и величин поглощения. Развитие метода осуществляется, в основном, за счет усложнения модели в рамках указанной физической концепции (использование разных типов волн, учет анизотропии, рассеяния на неоднородностях и т. п.), а также путем увеличения объема обрабатываемой информации на базе применения все более сложных систем наблюдения и мощных вычислительных средств.

Оставаясь, несомненно, актуальными при решении структурных и стратиграфических задач, эти направления являются ограниченными, когда возникает необходимость изучать не только пространственно-геометрические характеристики геологических разрезов, но и вещественный состав, фильтрационно-емкостные и гидродинамические свойства горных пород, т.е. в свете того круга проблем, которые все чаще заявляют о себе, как первоочередные.

Альтернативным путем развития разведочной 'сейсмоакустики является создание методов, базирующихся на принципиально новых физических моделях реальных сред, учитывающих энергетическую активность и сейсмическую нелинейность коллекторов нефти, газа и воды, что резко отличает их от непроницаемых вмещающих горных пород.

Настоящая работа посвящена изучению нелинейных явлений, возникающих при распространении сейсмических и акустических волновых полей в гидродинамически неравновесных, пористых, пронимаемых , насыщенных жидкостью или газом. При этом к нелинейным относятся все явления, при которых:

I. Возникают аномальные с точки зрения линейно-упругой теории искажения в спектральном составе волн (не обязательно только на кратных или комбинационных частотах);

2. Среда ведет себя как акустически и сейсмически активная, т.е. имеет место генерация волновой энергии за счет энергии термодинамического неравновесия в самой среде;

3. Не соблюдаются принципы взаимности и суперпозиции;

4. Наблюдается нелинейная зависимость динамических характеристик регистрируемых волновых полей от энергии исходных импульсов в источнике.

5. Величина нелинейных эффектов находится в корреляционной зависимости от коллекторских свойств пород, прежде всего проницаемости и может быть использована для юс определения.

Наличие этих пяти основных особенностей сейсмических и акустических волн при их распространении в проницаемой, флюидо-насыщенной, гидродинамически неравновесной среде, в отличие от плотной непроницаемой,и является основным положением, защищаемым в настоящей работе.

Нелинейные, в указанном выше смысле, э|>фёкты были изучены для акустического (данные АК и ультразвукового моделирования) и сейсмического диапазонов частот (ВСП и MOB 0ГГ)< Полученные результаты могут существенно расширить наши представления о физике волновых явлений в проницаемых средах и служить научно-методической основой принципиально новых технологий проыыслово-геофизических работ.

Цель работы

Разработать физические и методические принципы использования нелинейных свойств термодинамически неравновесных, проницаемых, флюидонасыщенных сред для определения коллекторских свойств горных пород.

Осно£шые_задачи исследований^

1. Экспериментальное изучение характера нелинейного перераспределения энергии в спектрах акустических и сейсмических волн

в зависимости от фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) горных пород и свойств используемых зондирующих сигналов: исходных значений энергии, спектрального состава.

2. Изучение влияния на нелинейные сейсмические и акустические свойства проницаем« сред термодинамичесгой-неравновесности в поровом пространстве (прежде всего наличия и характеристик ква-

зистационарных потоков порозаполнителя, вызванных сторонними силами естественного или техногенного происхождения).

3. Разработка принципов теоретического обоснования наблюдаемых эЙ^ктов на основе целевых экспериментов и с привлечением методов из смежных отраслей знания.

Научная новизна

Впервые экспериментально установлено, что наличие флюида, способного к перемещению относительно скелета горной породы, а так же его термодинамическое состояние определяют нелинейные свойства акустических и сейсмических волн в проницаемых средах, в отличие от сред непроницаемых, которые достаточно адекватно описываются линейным приближением.

Впервые показано, что использование нелинейных характеристик сейсмических и'акустических волновых полей в коллекторах, позволяет решить задачу определения фильтрационно-емкостных свойств сложнопостроенных пород, прежде всего проницаемости.

Практиче£кая_ценность

Использование полученных результатов в практике поисков и разведки месторождений нефти, газа и воды позволит значительно повысить точность и достоверность определения коллекторских свойств горных пород, превде всего сложнопостроенных - карбонатных, терригенных, низкопористых и, главным образом, такой важной их характеристики, как проницаемость, что невыполнимо при использовании традиционных геофизических методов. На этой основе могут быть значительно повышены экономико-технологические показатели процессов разведки и эксплуатации шсторождений.

Апробация работы

Основные результаты докладывались на всесоюзном семинаре "Нетрадиционные методы геофизических исследований неоднородностей в Земной коре" (г.Звенигород, 1969г.), на 35-м Международном Геофизическом Симпозиуме (г.Зарна, 1990г.), на Международной Геофизической конференции ЕАГО (г.тссква, 1993г.); а также на семинарах в Институте физики Земли РАН и ШИИГеофизики.

Публикации

По теме диссертации. -публиковано 7 научных работ.

Объем работы

Работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на страницах машинописного текста, содержит 23 рисунок, JT таблицы я список литературы из S5-наименований.

Работа выполнена в отделе сейсмоакустики флюидонасытценных сред Наро-Фоминского филиала ШИИГеофизики.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, профессору А.В.Николаеву за постоянное внимание и поддержку.

Основные результаты получены автором лично и совместно с сотрудниками НФФ ВНШГеофизики во главе с зав.отделом, к.т.н. И.В.Логиновым, которому автор искренне благодарен за помощь в постановке задач, определении приоритетных направлений исследований, интерпретации результатов.

Автор благодарен сотрудникам отдела 800 ИБЗ РАН и ШШГео-физики А.С.Алешину, П.А.Троицкому., И.Г.Киссину, В.С.Соловьеву, В.А.Барабанову, В.Б.Писецкому и многим другим за полезные обсуждения и помощь при выполнении работы, а сотрудницам лаборатории 3.1 НФФ ВНИИГеофизики за помощь при ее оформлении.

СОДЕШАНИЕ РАБОШ

Глава I.

В главе рассмотрен: вопросы современного состояния изучаемой проблемы. Отмечено, что на сегодня не существует единой физической концепции, которая позволила бы обосновать все наблюдаемые в эксперименте явления и служить базой, отправной точкой исследований. В связи с этим, в число рассматриваемых, необходимо включить, по крайней мере, три смежных направления и попытаться применить полученные результаты к изучению проницаемых сред. К этим направлениям относятся:

1. Теория распространения волн в проницаемых средах, т.н. теория Френкеля-Био-Николаевского (ФБН).

2. Положения нелинейной акустики (Красильников, Зарембо и др.).

3. Теория распространения звука в вязких подвижных средах (Уизем, Лайтхил, Блохинцев).

г

Наиболее близкое решение задачи распространения волн в проницаемой среде получено на первом из них.

Я.И.Френкель рассмотрел процесс распространения упругих волн во влажной почве, как двухфазной среде с различными инерционными и упругими характеристиками фаз. Исследуя учитывающее это обстоятельство дисперсионное уравнение для продольных волн, Френкель показал, что оно имеет два решения, одно из которых соответствует волнам с большой скоростью и малым затуханием, второе - волнам с меньшей скоростью и большим затуханием. Последний тип колебаний получил название волн второго рода.

Дальнейшее развитие теория распространения волн в пористых средах получила в работах Био ( М.А. ).

В этих работах последовательно рассмотрены задачи упругости и уплотнения изотропных пористых сред для статических напряжений, затем теория распространяется на случай вязко-упругих тел, далее учитывается возможная анизотропность порового пространства и, наконец решается динамическая задача, т.е. задача распространения волн в наиболее общей постановке. Выведены основные соотношения теории упругих колебаний для низко и высоко частотной асимптотики, получены более общие решения для волн второго рода, изучен физический смысл и способы измерения параметров модели.

Дальнейшее развитие теория Френкеля и Био получила в работах В.Н.Николаевского, А 1>.$ко11 , й.Сеегкта., й С. ,Чтс1, Ф.М.Ляховицкого, М.А.Барзама, С.Л.Лопатникова, Б.Я.Гуревича и др. Ими, в частности, выведены соотношения, связывающие упругие и вязкоинерционные свойства флюида и скелета со скоростью распространения и затуханием колебаний, разработан аппарат численных оценок характеристик волн для различных сред и частот. При этом дополнительно учтены межфазовый теплообмен, неидеальная упругость скелета породы, рассеяние волн на неоднородностях.

В упомянутых выше исследованиях аналитически достаточно полно рассмотрены особенности сейсмоакустических волновых полей в насыщенных пористых горных породах. Однако, волны второго рода изучаются в них, в основном с точки зрения влияния на механизм поглощения обычных волн. Большое з&гухание-этих колебаний приводит'авторов к выводу о невозможности их регистрации в составе сейсмоакустических волновых полей и непосредственного практического применения.

(

• Попытки экспериментального изучения волн второго рода предпринимались д. Рtonar и P.N.J. Rasolofasoon . Однако необходимо отметить, что в их экспериментах не всегда учитывалось важнейшее положение модели ФШ - малость размеров пор в сравнении с длиной волны. В результате авторы пришли к выводу о малости наблюдаешх эффектов на фоне помех и затруднительности их практического использования.

Приблизить основные положения теории ФЕН к решению практических задач возможно, если дополнить ее положением о взаимодействии колебаний, подобным волнам второго рода с обычными волнами и веществом горных пород-коллекторов. А это уже задача из области нелинейной сейсмоакустики.

Сейсмической и акустической нелинейности реальных геологических сред посвящено сегодня уже значительное число исследований (А.В.Николаев, А.С.Алешин, И.А.Береснев, А.Л.Литвин, Л.¿„Сергеев, Т.С.Кудрина, Т.З.Вербицкий, П.А.Троицкий, Б.П.Си-биряков и др.).

В частности установлено, что микронеоднородные, трещиноватые.^ среды обладает заметными коэффициентами нелинейности'в т.ч. для малых сейсмических колебаний. Экспериментально и теоретически изучено возникновение в таких средах кратных гармоник, волн комбинационных частот, девиации частоты, возникновение отраженных волн на границах пород с равными упругими модулями. Вместе с тем не решен до конца вопрос о достаточности величин наблюдаемых эффектов для использования в прикладной сейсмоакустике.

Наконец значительный интерес представляет явление взаимодействия термодинамически неравновесных процессов в проницаемых средах с акустическими и сейсмическими волновыми полями. Так И.Г.Киссиным, В.Д.Неретиным, В.А.Рдяным и др. показано, что ультразвуковое и вибрационное воздействие на насыщенную среду способно усиливать или ослаблять процессы фильтрации флюидов в поровом пространстве в зависимости от взаимной ориентации направлений рарпространения волн и фильтрационных потоков.

• Одной из важнейших особенностей распространения волн в вязких и упруго-вязких средах являются квазистационарные течения вещества, возникающие при затухании колебаний. Это явле-

ние чаще всего называют акустическим ветром.

Подробный анализ стационарных течений, генерируемых затуханием волн дан в работах Г.Б.Уизема, Д.Лайтхила, д.И.Блохинцева.

Для нас важны . следующие основные результаты.

Установлено взаимное влияние, которое оказывают друг на друга волны и квазистационарные потоки, независимо существующие в среде, и сформулирован "принцип волнового действия" в виде :

звуковые колебания усиливаются в области затухающих потоков в среде и ослабляются в области усиливающихся потоков.

Разработан математический аппарат описания взаимодействия волн и потоков.

Исходя из вышеизложенного, для решения поставленных перед данной работой задач необходимо:

- экспериментально изучить нелинейные сейсмоакустические явления в проницаемых, термодинамически неравновесных, флюи-донасыщенных средах в широком смысле понятия "нелинейность" ;

- исследовать механизм возможного нелинейного взаимодействия сейсмоакустических волновых полей с порожденными ими вторичными волнами и с термодинамически неравновесными процессами в поровом пространстве коллекторов, прежде всего квазистационарными течениями порозаполнителя;

- построить основы физической концепции, которая адекватно описывает экспериментальные результаты, на основе использования теории волн в термодинамически неравновесных средах.

Глава 2.

Вторая глава посвящена экспериментальному изучению аномального поведения динамических параметров (амплитуд, величин поглощения, спектрального состава) сейсмических и акустических волн в перистых, проницаемых, флюидонасыщенных горных породах с жестким Скелетом.

3 разделе 2.1 исследуются волновые картины АК, зарегистрированные в карбонатных и песчано-глинистых коллекторах с различными фильтрационно емкостными свойствами. Основной метод исследования - сравнение волновых картин для проницаемых и

непроницаемых горных пород при прочих равных условиях (диалогический состав, возраст, геодинамические условия залегания). В результате этого сопоставления установлено, что в проницаемых участках разреза, в отличие от плотных проявляются следующие закономерности.

- Пространственная и временная эволюция продольных волн характеризуется возникновением дополнительных колебаний, природа которых с точки зрения линейно-упругого приближения неясна. ' В результате имеет место растягивание импульсов акустических сигналов во времени, смещение максимумов их огибающих на более поздние времена.

- Происходит перераспределение энергии волн из области основной- частоты в низкочастотную часть спектра. При этом иногда наблюдается абсолютный рост значений низкочастотных составляющих с увеличением длины пробега волны.

- Величина указанных явлений корреляционно связана прежде всего с проницаемостью горных пород.

Вместе с тем сложность волнового поля АК не позволяет в ряде случаев однозначно интерпретировать полученные результаты. Необходимы лабораторные эксперименты.

Раздел 2.2 посвящен лабораторным экспериментам.

В первом эксперименте изучались нелинейные искажения у/з импульсов с основной частотой 200 кГц, при акустической мощности пьезоэлектрического источника порядка 0,1 вт/см, прошедшие через образцы мрамора, известняка и ракушечника (коэффициенты проницаемости 30, 300 и 1200 цЦ). Кинематические характеристики системы наблюдения исключали влияние любых типов волн, кроме продольных проходящих. В качестве эталонных непроницаемых сред использовались оргстекло и вода.

Результаты эксперимента подтвердили данные АК, кроме тогр установлена нелинейная природа перераспределения энергии в низкочастотную часть спектра: при увеличении акустической мощности пьезоэлектрического источника колебаний амплитуда различных спектральных составляющих имцульса, прошедшего проницаемый образец увеличивается нелинейно. Для образца извест-йяка отклонения от линейного закона достигают 305? при увеличе-

//

нии мощности в 4 раза.

Во втором эксперименте исследовались различия в спектральном составе импульсов, отраженных от ближней и дальней к источнику поверхности образцов. Подтверждено, что нелинейные искажения в спектрах нарастают с увеличением длины пробега волны в проницаемой среде.

Используемые в данных экспериментах образцы обладают существенно различными величинами поглощения, поэтому рассматривались относительные величины различных спектральных составляющих. В третьем эксперименте использован образец из пористого сплава и Н , обладающего свойством менять проницаемость во времени при помещении в воду при сохранении величин скорости, плотности и линейного поглощения. Условия эксперимента соответствовали первому. Установлено, что в данном случае имеет место абсолютный рост низкочастотных составляющих при увеличении проницаемости за счет уменьшения энергии основной частоты импульса. Установлено так же, что нелинейность зависимости амплитуд от акустической мощности источника убывает с уменьшением проницаемости и становится линейной, когда исчезает проницаемость образца.

В разделе 2.3 рассмотрены аномальные с точки зрения ли-, нейно-упругого приближения явления для сейсмического диапазона частот.

Выделение описанных выше эффектов в данных сейсморазведки значительно труднее, чем для ультразвуковых колебаний в силу сложности сейсмических волновых полей, обусловленной литологической неоднородностью, слоистостью реальных геологических сред.

Однако,, с учетом опыта уже описанных наблюдений, связанных с вариациями проницаемости, характерные явления можно обнаружить и в сейсмических записях. При этом обнаружено два ряда аномальных эффектов. К первому относится перераспределение энергии в спектрах волновых пакетов, сформировавшихся в пачках флюидосодержащих горных пород, похоже на описанное выше. Ко второму ряду явлений принадлежит появление отраженных волн на границах разделов сред, мало отличающихся по акусти-

ческой жесткости, но характеризуемых перепадом коллекторских свойств.

Использование отношения спектральной плотности низкочастотной области к области основной частоты в качестве параметра проницаемости позволило показать, что использование явления перераспределения энергии может быть использовано для прогнозирования дебитов нефти, газа и воды при испытании разведочных скважин.

Раздел 2.4 посвящен обсуждению полученных экспериментальных результатов.

Отмечено, что общим для столь широкого круга методов явилось то обстоятельство, что во всех случаях проявлялась корреляционная связь величины наблюдаемых эффектов со способностью жидкой фазы к движению относительно скелета породы. Это позволило говорить о существовании единого физического механизма нелинейного взаимодействия волн с проницаемой средой в широком диапазоне частот

Очевидно, что наблюдаемые эффекты должны быть связаны с процессами, подобными волнам второго рода. Именно эти колебания, в принципе, могут приводить к усилению волновых полей в пористых средах, т.к. их интенсивность увеличивается с ростом проницаемости.

В силу малой скорости распространения и большого затухания волн второго рода аномальные явления не могут быть следствием простой их интерференции с обычными волнами, а являются результатом нелинейного взаимодействия, которое приводит к общему перераспределению энергии в низкочастотную область. Сложные колебания, возникающие в результате такого взаимодействия, предложено в дальнейшем называть квазифлюидными волнами.

Глава 3.

Третья глаза посвящена экспериментальному изучению характеристик сейсмических и акустических волн в гидродинамически неравновесных-средах.

До недавнего времени при рассмотрении сейсмических и__... акустических явлений в реальных геологических средах практи-

чески всегда полагалось, что среда энергетически пассивна. Т.е. считалось, что единственным источником возмущения являются сами волны. В последние годы, особенно в связи с развитием нелинейной сейсмоакустики, это убеждение серьезно поколебалось.

В главе рассматриваются две группы экспериментально установленных результатов.

Во-первых, это зависимость динамических параметров у/з волн при каротаже скважин от гидродинамического состояния системы скважина-проницаемое околоскважинное пространство.

Установлено, что при наличии в прискважинной зоне коллектора потока фильтрата бурового раствора, направленного из скважины в пласт происходит аномальное усиление амплитуд продольных волн и наоборот - волновое поле ослабляется если внутрипластовое давление превышает гидростатическое в скважине.

Во-вторых, с целью выбора корректного физического обоснования указанного эффекта был проведен целенаправленный лабораторный эксперимент. В разъемную герметичную камеру помещался образец проницаемой среды, в противоположных от него частях камеры, заполненных водой, создавалось различное давление от I до 10 атм. Там же помещались источник и приемник у/з импульсов. Регистрировались волновые картины при различных перепадах давления. Обработка полученных результатов показала следующее.

Г. При распространении акустических, продольных колебаний в пористых, проницаемых средах, в которых предварительно создан градиент давления и, следовательно, квазистационарное течение флюида в поровом пространстве, происходит процесс обмена энергией между этим течением и волной, подобный тому, что наблюдается в сплошных вязких средах, но значительно более сильный.

2. Характер взаимодействия определяется взаимной ориентацией градиента давления и направлением распространения волны, при совпадении энергия волн возрастает, при противонаправ-ленности -убывает.

3. Взаимодействие волн и потоков флюида в среде усугуб-

\Ц

ляет нелинейные процессы перераспределения энергии в спектре сигнала, вызванные взаимодействием квазифлюидных и обычных колебаний.

4. Интенсивность искажений волнового поля более всего проявляется в диапазоне скоростей потока порозаполнителя.который совпадает по порядку величины с колебательными скоростями частиц в у/з волне.-

Глава 4.

В данном разделе приведена попытка обоснования теоретических принципов, которые могли бы объяснить описанные в предыдущих разделах явления.

Показано, что для импульсных сейсмоакустических воздей-стви на проницаемую среду волновые уравнения для движения флюида в поровом пространстве коллекторов и для сплошной вязкой среды совпадают с точностью до некоторых различных констант. Так, объемной вязкости сплошной среды соответствует параметр пропорциональный проницаемости и обратно пропорциональный вязкости вещества флюида. Инвариантность основных соотношений позволяет применить к описанию волн в проницаемых средах мат. аппарат, разработанный в рамках акустики подвижных, термодинамически неравновесных сред.

В результате получено соотношение для квазифлюидной волны следующего вида:

На основе полученного решения разработан алгоритм численного моделирования. Моделирование позволило получить качественную картину изменения полей смещения частиц среды и их колебательных скоростей в зависимости от длины пробега волны. Главными результатами моделирования явились следующие: в поле смещения частиц с расстоянием нарастает постоянная составляющая - имеет место необратимый перенос порозаполнителя - акустический ветер, в поле колебательных скоростей наблвдается аномально низкое (относительно заложенного в модель линейного) поглощение низкочастотной составляющей,

I и

вплоть до увеличения колебательной скорости с расстоянием на близких от источника дистанциях, на основной частоте сигнала получено аномально большое затухание. Таким образом и при численном моделировании получен эффект перераспределения энергии в низкочастотную часть спектра.

Анализ решения позволил сделать следующие выводы.

1. Акустические и сейсмические волны затухая при распространении в поровом объеме проницаемых тел генерируют поток флюида, направленный в сторону распространения волны и пропорциональный по интенсивности квадрату амплитуды исходного сигнала. Интенсивность потока на несколько порядков выше, чем для сплошного порозаполнителя при одинаковых мощностях излучения и частотах. В случае распространения импульсных возмущений, поток принимает форму "квазифлюидной волны", зависящую от огибающей импульса, т.е. обогащает спектр исходного сигнала низкочастотными составляющими.

2. При наличии в поровом пространстве собственного течения, вызванного сторонними силами, и изменяющегося с расстоянием, энергия потока может передаваться волне, либо волна может усиливать поток, в зависимости от взаимной ориентации.

3. Результаты теоретического анализа и численного моделирования хорошо совпали с данными экспериментальных исследований волн в гидродинамических неравновесных средах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Суммируя изложенные выше результаты необходимо сделать следующие основные выводы.

Г. При распространении в пористой проницаемой среде, насыщенной жидким или газообразным флюидом,сейсмических и акустических волн происходит рассогласование в движении фаз, обусловленное различием в их упругих и вязкостных характеристиках. Взаимодействие скелета и флюида приводит при этом к возникновению нового, специфического типа колебаний - квазифлюидных волн.

2. Квазифлюидные волны носят характер диффузионного

процесса, возникая в калдой точке порового пространства за счет энергии обычных типов колебаний, они быстро затухают, возвращая часть энергии в первичный волновой процесс. • Последний при этом претерпевает характерные искажения, которые выражаются прежде всего в растягивании колебаний во времени и перераспределении их энергии в низкочастотную часть спектра. Процесс взаимодействия между обычными типами волн и квазифлюидными колебаниями частотно- и энергозависим, поэтому общая картина изменений является нелинейной.

3. Другой важной особенностью квази$люидных волн является способность генерировать в поровом объеме квазистационарные потоки флюида, направленные в сторону распространения волн. Наличие в. среде независимо существующих потоков поро-наполнителя, возможно и других видов термодинамически неравновесных процессов, приводит к усилению или ослаблению ква-эифлюидных волн, в зависимости от взаимной ориентации градиента потока и направления распространения волны. Соответственно меняются характеристики и всего волнового поля.

Таким образом, процесс распространения сейсмических и акустических волн в пористых, проницаемых, флюидонасьпценных средах, в отличие от сред плотных, непроницаемых носит существенно нелинейный характер. При этом его нелинейность проявляется не в взаимодействии монотипных колебаний, описанном классической нелинейной акустикой, а в самовоздействии, взаимном обмене энергией со средой и имеет более широкий набор следствий. На этой основе возможно построение принципиально новой научной концепции волновых явлений в реальных геологических средах.

Выделение класса существенно нелинейных горных пород, а именно проницаемых, флгоидосодержащих, гидродинамически неравновесных, позволяет говорить о создании новых подходов к использованию сейсмических методов в разведочной геофизике, сейсмологии, инженерной геологии, при решении задач контроля и интенсификации разработок месторождений углеводородов и т.д.

Эти подхода можно разделить на два основных, взаимодополняющих направления.

IT

На первом направлении возможно использование данных полевых и скважинных наблюдений, полученных традиционными способами. При этом необходимо лишь изменение специальных методов обработки и интерпретации данных, с целью выделения нелинейных эффектов в волновых полях и их корреляции с изучаемыми свойствами горных пород, прежде всего проницаемостью. В этом направлении в настоящее время автором накоплен уже значительный опыт.

Второй подход состоит в изменении существующих способов возбуждения и регистрации сейсмических и акустических волн, использование энерго- и частотной зависимости нелинейных эффектов, активности гидродинамически возбужденной среды.

ß целом, по мнению автора, сегодня можно говорить об уже заложенных главных фундаментальных основах новых методов, дальнейшие задачи состоят в их экспериментальной детализации с целью получения большего количественного материала для различных типов проницаемых сред и геодинамических условий, в создании более точной и полной теории метода и в проведении широкого комплексного производственного опробования.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. О возможности пр;щене:;гя динамических параметров АК к решению задач промысловой геофизики.// Всесоюзная научно-практическая конференция'по.проблемам разведки и разработки залежей нефти и газа. Тезисы докладов.- Коканд-1979. (Совместно с Белых В.В. и Яарус Е.В.).

2. Изучение коллекторских свойств рифейских отложений Юрубчено-Тохомской зоны Восточной Сибири методом динамического акустического каротажа. // Вопросы оптимизации прогноза, поиска и разведки месторождений нефти и газа на Сибирской платформе. Тезисы докладов к всесоюзному совещанию. -Иркутск-1987г. (Совместно с Семенишеным А.И., Романченко В.Я. и Логиновым И.В.).

3. Опыт применения нелинейной сейсмоакустики при изучении проницаемых сред. // Тезисы докладов всесоюзного семинара: Нетрадиционные методы геофизических исследований неоднород-

нсстей в земной коре. - .'.!осква-1369г. - с. 92-93. (Совместно с Логиновым И.В. и Зерещагиной Т.Н.).

4. Нелинейные сейсмоакустические свойства гидродинамически неравновесных горных пород. // Тезисы докладов всесоюзного семинара: Нетрадиционные метода геофизических исследований неоднородностей в земной коре. - Звенигород -

с. 143-144. (Совместно с Логиновым И.В. и Трифоновой Т.П.).

5. Нелинейная сейсмоакустика гидродинамически неравновесных проницаемых сред. // фундаментальные науки - народному хозяйству.- Москва - 1990г. - с.367-371. (Совместно с Козловым S.A., Логиновым 1".3. и Николаевым A.B.).

6. Нелинейные сейсмические"и акустические методы изучения проницаемых флюидонасысценных сред // 35-й Международный геофизический симпозиум.- Варна - 1990г. - с.223-228 (Совместно с Пудовкиным A.A., Логиновым И.В., Козловым Е.А.

и Николаевым A.B.). .

7. Нелинейная сейсмика и акустика - шаг в будущее нефте-и газопромысловой геофизики. // Международная Геофизическая Конференция SE& - ЕАГО. - Москва-1993г. с.40 (Совместно с Козловым Е.А. и Верещагиной Т.Н.).