Mélyfúrási geofizika Balázs László

(13.5b.)
.
A fenti két alapvető modus az un. térhullám (body wave). Felületeknél a határfeltételek alapján további un. felületi
hullám modusok jöhetnek létre, melyek amplitúdója a felülettől távolodva csökken. A hullámok terjedési sebessége
a hullámegyenletből kifejezhető a rugalmas állandókkal, homogén izotróp közegben:
(13.6a)
,
(13.6b.)
.
Néhány kőzetalkotó anyag jellemző terjedési sebessége:
V
s
[m/s]
V
p
[m/s]
Kőzet / kőzetösszetevő
800-1800
2000-3500
Homokkövek
2000-3300
3500-6000
Mészkövek
1900-3600
3500-6500
Dolomit
2800-3400
5000-6000
Bazalt
2500-3300
4500-6000
Gránit
-
1450-1500
Víz
.
1200-1250
Olaj
13.1. táblázat Kőzetösszetevők szeizmikus sebességei (p és s-hullámra)
Inhomogén esetben megfelelő határfeltételek érvényesítendők: az elmozdulások a határon megegyeznek, illetve
a normális nyomás is folytonos. Hengerszimmetrikus esetben a Helmholtz-egyenlet már korábban ismertetett
megoldási formáját használhatjuk:
(13.7.)
.
A szelvényezési probléma tárgyalása a jellemző sugárutak vizsgálatával egyszerűbben is lehetséges. Az akusztikus
forrás (magnetostrikciós) a centralizált szonda testen helyezkedik el és periodikusan energiát közöl a fúróiszappal,
amelyben nyomáshullámként továbbterjed a vizsgálandó kőzettestig. A direkt-feladatmegoldás szempontjából a
forrás pontszerű monopólusként modellezhető. A szelvényezés szempontjából lényeges hullám modus, a fúrólyuk
falán refraktálódó p-hullám. A refrakció feltétele mindig teljesül, hiszen a kőzet sebessége mindig nagyobb, mint
a fúróiszapban terjedő hullámé. A refrakciós hullám viselkedése, hullámhossza megszabja az akusztikus kutató
módszer kutatási mélységét, amely jellemzően 15-20 cm.
A szondatest speciális kiképzése akadályozza meg a szondában történő hullámterjedést.
A sugárutak természetesen hengerszimmetrikus hullámfrontok alapján jelölhető ki. A szondatervezés alapvető
szempontja, hogy a refraktált p-hullám beérkezése legyen az első beérkezés, megelőzve a fúróiszapban terjedő
direkthullámot. A refraktált hullám menetidőgörbéje a lyukátmérővel (d) a szondaátmérővel (d
s
) és szondahosszal
(L) kifejezve és a megfelelő sebességekkel (kőzetsebesség (v) és iszapsebesség(v
m
)) :
(13.8.)
105
Akusztikus módszerek
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---

13.1. ábra. A hagyományos akusztikus szondák főbb típusai.
Az első szondatípuson egy adó és vevő helyezkedett el (13.1. ábra a.). A p-hullám beérkezését a vevőnél az
amplitúdó detektálási szintátlépése jelzi.
13.2. ábra. Első beérkezés detektálása, amely alapján un. fajlagos terjedési időt (ITT, slowness) rögzít a szonda.
A hullám modusok, hullámcsomagok sebesség szerint elkülönülve érkeznek:
• refraktált p-hullám,
• refraktált s-hullám (ha az s-hullám sebességére is fennállnak a refrakció feltételei, azaz v
s
> v
iszap
)
• Stoneley-hullám, (csőhullámként terjedő kevéssé diszperzív felületi hullám modus)
106
Akusztikus módszerek
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---

13.3. ábra. Az egyes hullám modusok beérkezései. Az ábra tükrözi a jellemző amplitúdó arányokat
További modusok is létrejöhetnek, pl. a szintén felületi hullám, az erősen diszperzív pszeud-Rayleigh, melynél a
közeg részecskék ellipszis pályán mozognak. A falhoz érkező p-hullám s-hullámot is generálhat, abban a
szögtartományban, ahol az s-hullámra vonatkozó refrakció feltétel még nem áll fenn, ez energia veszteségként
jelentkezik a p-refrakciós hullámcsomagnál.
A p-hullám amplitúdója jóval kisebb, mint az utána érkező nyíró és felületi hullám amplitúdó. Az automatikus
detektálás jelentős amplitúdó csillapodás miatt (pl. gáztartalmú tárolók) elvétheti az első beérkezést és ilyenkor s-
hullámot detektálja elsőnek. Ez az akusztikus szelvényen hirtelen megnövekedett terjedési időként jelentkezik
(ciklusugrás). A zaj megnövekedése viszont korai detektálást a futásidőnél kisebb (általában impulzusszerű) hamis
eredményre vezet.
A méréseknél a p-hullám futási idejéből számolt fajlagos terjedési időt (Δt, slowness) adják meg szelvényszerűen.
Az olajipari gyakorlatban gyakran μs/ft egységben.
13.4. ábra. Akusztikus mérés megjelenítése (Dt – 3. sáv)
107
Akusztikus módszerek
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---

13.5. ábra. Ciklusugások az akusztikus szelvényen
A szondafejlesztések további iránya, az altípusnál nem kontrollált fúrólyukban befutott útvonal kiiktatása volt,
további vevő elhelyezésével. A két vevőnél rögzített beérkezések időkülönbségei, már csak a kőzet sebességtől
függnek (13.1. ábra b.). Ezzel a megoldással lecsökkentették a vizsgált kőzetszakasz hosszát és így javulhatott a
módszer vertikális felbontása, hiszen ezt ekkor a két vevő távolsága határozza meg. További adó beiktatásával
elérhető, hogy ugyanannak a kőzetszakasznak a terjedési idejét különböző (alsó és felső adó segítségével is
megmérik (BHC – lyukkompenzált akusztikus mérés). A két idő átlagolásával pl. kiiktatható a szonda ferdeségével
összefüggő menetidő torzulás.
A homogén rugalmas közeget két rugalmas állandóval tudjuk jellemezni. Ezek meghatározásához az s-hullám
sebessége (terjedési ideje) is szükséges. A két sebesség mérése egy teljesebb kőzetfizikai leírást tesz lehetővé,
hozzájárulhat a litológia azonosításához, a pórusfluidum elsősorban a gáz hatásának jobb modellezéséhez vagy a
repedezettség és más típusú kőzetmechanikai változások kimutatásához. Példaként ez utóbbi kimutatásánál alapvető
szerepet játszó Poisson-arány kifejezve a sebességekkel:
(13.9.)
A p és s hullám biztonságos elkülönítése a szondahossz növelését igényli valamint teljes hullámkép rögzítését,
megfelelő mintavételezéssel. A szondatervezésnél felhasználható az alábbi egyenlőtlenség:
(13.10.)
108
Akusztikus módszerek
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---