SU957060A1 - Water reservoir bottom rock density determination method - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ПОРОД ДНА ВОДОЕМОВ(54) METHOD FOR DETERMINING THE DENSITY OF BREEDS OF WATER BOTTOMS

Изобретение относитс  к геоакустическим и сейсмическим исследовани м донных осадков на акватори х (мор Х, реках и т. дThe invention relates to geoacoustic and seismic surveys of bottom sediments in water areas (sea X, rivers, etc.

Известен лабораторный способ определени  плотности пород методом гидростатического взвешивани , например, с по- 5 мощью денситометра или технических весов 1.A laboratory method is known for determining the density of rocks by hydrostatic weighing, for example, using a densitometer or a technical scale 1.

Дл  осуществлени  необходим отбор образцов пород, что помимо низкой производительности приводит к изменению (})изи- ,Q ческого состо ни  пород по сравнению с их естественным залеганием и вызывает ошибки в измерении плотности, которые увеличиваютс  дл  многофазных водо- и водо-газонасыщенных пород.In order to accomplish this, it is necessary to take rock samples, which, in addition to low productivity, leads to a change (}) of the rock state, compared to their natural occurrence, and causes errors in density measurement, which increase for multiphase water and water gassed rocks.

Известен также способ измерени  плот- 15 ности, основанный на применении акустических колебаний и заключающийс  в замерах скоростей распространени  упругой волны в трех различных направлени х с последующим определением плотности 2. QThere is also known a method for measuring the density, which is based on the use of acoustic oscillations and consists of measuring the velocity of propagation of an elastic wave in three different directions, followed by determining the density of 2. Q

Основным недостатком указанного способа  вл етс  невозможность получени  информации о физических свойствах нород дна, наход щихс  в услови х их естественного залегани , во-первых, потому, чтоThe main disadvantage of this method is that it is impossible to obtain information about the physical properties of the bottom bottom during their natural occurrence, firstly, because

способ  вл етс  лабораторным, а значит требует отбора образцов пород, и, во-вторых , способ требует механического контакта с объектом измерени , что не позвол ет осуществл ть определение плотности пород на профиле в процессе движени  судна.the method is laboratory, and therefore requires the sampling of rocks, and, secondly, the method requires mechanical contact with the object of measurement, which does not allow the determination of the density of rocks on the profile in the process of vessel movement.

Наиболее близким техническим решением  вл етс  способ определени  плотности осадков дна в услови х их естественного залегани , основанный на измерении кинематических характеристик волн, отраженных от дна и подошвы под различными углами путем сейсмического профилировани , а также коэффициента отражени  волн при их нормальном падении на дно водоема, по которым определ ют плотность осадков 3.The closest technical solution is a method for determining the density of bottom sediments in their natural bedding, based on measuring the kinematic characteristics of waves reflected from the bottom and the bottom at different angles by seismic profiling, as well as the reflection coefficient of waves when they are normally falling to the bottom of the reservoir, which determine the density of precipitation 3.

К недостаткам этого способа относ тс  необходимость знани  величины скорости распространени  упругих волн в верхнем слое осадков, а при наличии этих данных определение плотности по коэффициенту отражени  никогда не представл ло сложности . Величина скорости в этом способе определ етс  обычными сейсмическими способами , использу  отражение сигнала от подошвы верхнего сло  несколькими углами к отражающей поверхности, т. е. рассматриваетс  волна, прошедша  дважды через весь верхний слой осадков. Наибольшую сложность в этом способе представл ет выделение на фоне помех вступлени  второй волны, отраженной от подошвы верхнего сло  (при вычислении скорости), тем более, что верхний слой осадков может оказатьс  слоистым или градиентным. Возможны варианты , когда в пределах глубинности метода граница от подошвы первого сло  вообш,е не вица от подошвы первого сло  вообще не регистрируетс  Скорость, полученна  по данным сейсморазведки, характеризует весь первый слой, а отражение от дна, по которому вычисл ют плотности - самую верхнюю часть этого сло , и чем глубже будет расположена подошва первого . сло , по отражению от которой вычисл етс  скорость , тем больше будет ошибка в определении величины плотности.The disadvantages of this method include the need to know the magnitude of the velocity of propagation of elastic waves in the upper layer of sediments, and, if these data are available, determining the density by the reflection coefficient has never been difficult. The magnitude of the velocity in this method is determined by conventional seismic methods, using signal reflection from the bottom of the upper layer at several angles to the reflecting surface, i.e., a wave is examined that passes twice through the entire upper layer of sediments. The greatest difficulty in this method is the selection of the second wave reflected from the bottom of the upper layer against the background of interference (when calculating the velocity), especially since the upper layer of precipitation may be layered or gradient. There are options when, within the depth of the method, the boundary from the bottom of the first layer does not register at all from the bottom of the first layer. The velocity obtained from the seismic survey characterizes the entire first layer, and the reflection from the bottom, from which the densities are calculated part of this layer, and the deeper the base of the first one is located. The layer from the reflection from which the velocity is calculated, the greater the error in determining the density value.

Цель изобретени  - определение плотности придонных пород в услови х их естественного залегани .The purpose of the invention is to determine the density of bottom rocks in the conditions of their natural occurrence.

Цель достигаетс  тем, что согласно способу определени  плотности пород дна водоемов , основанному на излучении импульных акустических сигналов в водоем, одновременном приеме отраженных сигналов в двух отсто щих по горизонтали точках и определении свойств пород дна по характеристикам отраженных сигналов, определ ют моменты первых вступлений отраженных сигналов и их амплитуды в первых вступлени х , по которым суд т о плотности пород.The goal is achieved by the method of determining the density of rocks of the bottom of reservoirs, based on the emission of acoustic acoustic signals in a reservoir, the simultaneous reception of reflected signals at two points spaced horizontally and the determination of the properties of the bottom rocks according to the characteristics of reflected signals. and their amplitudes in the first entries, on which the density of rocks is judged.

На чертеже показаны элементы дл  реализации предложенного способа.The drawing shows the elements for the implementation of the proposed method.

Они включают излучатель I дл  возбуждени  упругих колебаний, приемник 2, расположенный в непосредственной близости от излучател , и приемник 3, удаленный от излучател  I на некоторое рассто ние.They include emitter I for exciting elastic oscillations, receiver 2 located in close proximity to the radiator, and receiver 3 remote from radiator I for some distance.

Все эти элементы располагаютс  в воде, имеющей плотность весьма близкую 1, и могут буксироватьс  судном.All of these elements are located in water having a density very close to 1 and can be towed by a vessel.

Дл  осуществлени  предложенного способа производ т следующие операции.To implement the proposed method, the following operations are performed.

Изучают в воде импульс упругих колебаний , например, с помощью излучател  1, причем эти колебани  распростран ютс  как по нормали к поверхности дна, так и в других направлени х.A pulse of elastic oscillations is studied in water, for example, with the aid of radiator 1, and these oscillations propagate both along the normal to the bottom surface and in other directions.

Принимают колебани  с помощью приемника 2, распростран ющиес  и отражающиес  по нормали к поверхности дна в точке, лежащей вблизи точки излучени , с измерением времени распространени  отраженной волны по нормали к дну 2t, и коэффициента отражени  К( по амплитудам первых вступлений отраженного сигнала .Oscillations are received with the help of receiver 2, propagating and reflecting along the normal to the bottom surface at a point near the emission point, measuring the propagation time of the reflected wave normal to the bottom 2t, and reflectance K (amplitudes of the first arrivals of the reflected signal.

Принимают колебани  с помощью приемника 3, распростран ющиес  и отражающиес  под некоторым углом к поверхностиThe vibrations are received with the aid of the receiver 3, propagating and reflecting at some angle to the surface.

дна, отличающимс  от нормального падени , в точке, отсто щей на некотором рассто нии от точки приема, с измерением времени распространени  отраженной волны по этому пути i и коэффициента отражени  К, также по амплитудам первых вступлений сигнала. Измер ют врем  распространени  пр мой волны t от излучател  1 до второго приемника 3. Определ ют угол падени  упругой волны на границу раздела вода-дно 0 по формулеthe bottom, which differs from the normal incidence, at a point located at some distance from the reception point, with the measurement of the propagation time of the reflected wave along this path i and the reflection coefficient K, also according to the amplitudes of the first arrivals of the signal. The time of propagation of the direct wave t from the radiator 1 to the second receiver 3 is measured. The angle of incidence of the elastic wave at the water-bottom interface 0 is determined by the formula

°С05 0 4ll±il--ii° С05 0 4ll ± il - ii

4iit24iit2

Определ ют плотность пород дна водоема по формуле - | М sineThe density of rocks of the bottom of the reservoir is determined by the formula - | M sine

r где А - плотность воды.r where A is the density of water.

5 M , N 4- - -Врем  распространени  импульса tj между излучателем 1 и приемником 3 может быть измерено или вычислено по известному рассто нию между ними и опре° деленной, например, по таблицам скорости распространени  упругих волн в воде. Реально достигнутые в натурных услови х погрешности измерени  величины плотности не превышают , что достаточно5 M, N 4- - The pulse propagation time tj between emitter 1 and receiver 3 can be measured or calculated from the known distance between them and determined, for example, according to tables of the velocity of propagation of elastic waves in water. Measured error actually achieved in field conditions do not exceed the density, which is sufficient

5 дл  инженерно-геологических и некоторых прикладных задач, а с применением специальных методических приемов и статистических методов обработки погрещность может быть снижена.5 for engineering-geological and some applied tasks, and with the use of special teaching methods and statistical processing methods, the error can be reduced.

Q Преимущество предлагаемого способа состоит в том, что он позвол ет определ ть плотность самой верхней части донных осадков в услови х их естественного залегани  независимо от свойств подошвы.Q An advantage of the proposed method is that it allows the density of the uppermost part of the bottom sediments to be determined under natural conditions, regardless of the properties of the bottom.

Claims (3)

1.Кабранова В. Н. Физические свойства горных пород, М., «Недра, 1962, с. 116.1.Kabranova V.N. Physical properties of rocks, M., “Nedra, 1962, p. 116. 2.Авторское свидетельство СССР № 678391, кл. G 01 V 1/00, 1977.2. USSR author's certificate number 678391, cl. G 01 V 1/00, 1977. 3.Акустика морских осадков. Под редакцией Л. Хэмптона. М., «Мир, 1977, с. 299- 313 (прототип).3. Acoustics of marine sediments. Edited by L. Hampton. M., “Peace, 1977, p. 299-313 (prototype).