Восстановление структурных характеристик горных пород по данным наблюдений акустической эмиссии

Категория: 16-4
В.Т. Беликов, Д.Г. Рывкин

УДК 539.2 

© 2015 г.  В.Т. Беликов, Д.Г. Рывкин 

Институт геофизики УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия 

Предложена количественная физическая модель для описания процессов акустической эмиссии и получены соотношения, связывающие параметры акустического излучения со структурно-петрофизическими характеристиками горных пород. Разработан алгоритм решения обратной задачи – восстановления структурно-петрофизических характеристик среды по амплитудно-частотному спектру акустической эмиссии, использованный для количественной интерпретации результатов наблюдений при фильтрации сухого газа и газожидкостной смеси в образцах горных пород. Построены функция распределения по характерным размерам составляющих трещиновато-пористого пространства и соответствующие распределения относительных значений пористости и удельной внутренней поверхности.

Интерпретация данных наблюдения акустической эмиссии при фильтрации газожидкостной смеси позволила восстановить функцию распределения по характерным размерам жидкой фазы. Показано, что уширение амплитудно-частотного спектра акустической эмиссии в области максимальных значений амплитуд, наблюдающееся при фильтрации газожидкостной смеси, связано с появлением в этом интервале размеров дополнительных излучателей – капелек жидкости, взвешенных в газе. 

Ключевые слова: акустическая эмиссия, горная порода, пористость, удельная внутренняя поверхность.

  

Литература 

Алейников А.Л., Беликов В.Т., Немзоров Н.И. Акустическая эмиссия в гетерогенных средах // Дефектоскопия. 1993. № 3. С.31–36.

Алейников А.Л., Беликов В.Т., Немзоров Н.И., Троянов А.К. Интерпретация наблюдений сигналов акустической эмиссии на Уральской сверхглубокой скважине // Геология и геофизика. 1992. № 6. С.118–126.

Анцыферов И.И., Анцыферова Н.Г., Каган Я.Я. Сейсмоакустические исследования и проблема прогноза динамических явлений. М.: Наука, 1971. 136 с.

Баранов В.М. Акустические измерения в ядерной энергетике. М.: Энергоатомиздат, 1990. 320 с.

Беликов В.Т. Моделирование процессов акустической эмиссии в твердом теле // Дефектоскопия. 2008. № 6. С.77–84.

Беликов В.Т. Восстановление структурных характеристик разрушающегося твердого тела по амплитудно-частотному спектру акустической эмиссии // Дефектоскопия. 2010. № 1. С.56–63.

Беликов В.Т., Рывкин Д.Г. Использование амплитудно-частотного спектра акустической эмиссии для восстановления функции распределения трещин по размерам // Дефектоскопия. 2010. № 10. С.26–33.

Беликов В.Т., Шестаков А.Ф. Изучение временных изменений напряженного состояния геосреды в процессе разрушения // Геология и геофизика. 2008. № 5. С.461–470.

Виноградов С.Д. Акустические наблюдения процессов разрушения горных пород. М.: Наука, 1964. 84 с.

Гордиенко В.А., Гордиенко Т.В., Купцов А.В., Ларионов И.А., Марапулец Ю.В., Рутенко А.Н., Шевцов Б.М. Геоакустическая локация областей подготовки землетрясений // Докл. РАН. 2006. Т. 407, № 5. С.669–672.

Грешников В.А., Дробот Ю.Б. Акустическая эмиссия. М.: Издательство стандартов, 1976. 272 с.

Гуфельд И.А., Корольков А.В., Новоселов О.Н. Отражение геодинамических процессов в локальной геоакустической эмиссии // Вулканология и сейсмология. 2009. № 6. С.62–73.

Ипатов А.И., Городнов А.В., Ипатов С.И., Марьенко Н.Н., Петров Л.П., Скопинцев С.П. Исследование амплитудно-частотных спектров сигналов акустического и электромагнитного шума при фильтрации флюидов в породах // Геофизика. 2004. № 2. С.25–30.

Исакович М.А. Общая акустика. М.: Наука, 1973. 496 с.

Купцов А.В., Ларионов И.А., Шевцов Б.М. Особенности геоакустической эмиссии при подготовке землетрясений // Вулканология и сейсмология. 2005. № 5. С.45–59.

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: Наука, 1964. 568 с.

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1986. 736 с.

Рыкунов Л.Н., Хаврошкин О.Б., Цыплаков В.В. Временные вариации высокочастотных сейсмических шумов // Физика Земли. 1979. № 11. С.72–77.

Соболев Г.А., Пономарев А.В. Физика землетрясений и предвестники. М.: Наука, 2003. 270 с.

Троянов А.К., Астраханцев Ю.Г., Дьяконов Б.П. Трехкомпонентный геоакустический каротаж – методическое и аппаратурнопрограммное обеспечение // Каротажник. 2000. Вып. 68. С.17–33.

Keizer J. Erkenntnisse und Folgerungen aus der Messung von Gerauschen bei Zugbeanspruchung von metallischen Werkstoffen // Archiv fur das Eisenhuttenwesen. 1953. H 1/2. S.43–45.

 

Сведения об авторах 

БЕЛИКОВ Виктор Тихонович – доктор физико-математических наук, заместитель директора по науке, Институт геофизики УрО РАН. 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, д. 100. Тел.: 8(343) 267-88-88. E-mail: belik2a@mail.ru 

РЫВКИН Давид Гамшеевич – старший научный сотрудник, Институт геофизики УрО РАН. 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, д. 100. Тел.: 8(343) 267-88-89. E-mail: davryvkin@mail.ru