Спектральні характеристики хвиль, збуджених фазово-модульованим акустичним сигналом у нелінійному геофізичному середовищі
Досліджено частоти та амплітуди коливань, що генеруються нелінійним геофізичним середовищем у процесі обробки його фазово-модульованим акустичним сигналом. Результати досліджень можуть бути використані під час акустичної обробки нафтовмісних порід з метою збільшення дебіту видобувних свердловин. Исс...
Saved in:
| Published in: | Геоінформатика |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98008 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Спектральні характеристики хвиль, збуджених фазово-модульованим акустичним сигналом у нелінійному геофізичному середовищі / В.П. Нагорний, І.І. Денисюк, Я.О. Юшицина // Геоінформатика. — 2014. — № 2. — С. 65-69. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859588055834296320 |
|---|---|
| author | Нагорний, В.П. Денисюк, І.І. Юшицина, Я.О. |
| author_facet | Нагорний, В.П. Денисюк, І.І. Юшицина, Я.О. |
| citation_txt | Спектральні характеристики хвиль, збуджених фазово-модульованим акустичним сигналом у нелінійному геофізичному середовищі / В.П. Нагорний, І.І. Денисюк, Я.О. Юшицина // Геоінформатика. — 2014. — № 2. — С. 65-69. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геоінформатика |
| description | Досліджено частоти та амплітуди коливань, що генеруються нелінійним геофізичним середовищем у процесі обробки його фазово-модульованим акустичним сигналом. Результати досліджень можуть бути використані під час акустичної обробки нафтовмісних порід з метою збільшення дебіту видобувних свердловин.
Исследованы частоты и амплитуды колебаний, генерируемые нелинейной геофизической средой в процессе обработки ее фазово-модулируемым акустическим сигналом. Результаты исследований могут быть использованы при обработке нефтесодержащих пород с целью увеличения дебита добывающих скважин.
It is known from practical experience that wide frequency spectrum of acoustic impulse action makes possible to affect with reasonable effectiveness most structural elements in the layer-fluid system. Different technological methods are used in order to expand spectral characteristics of acoustic impact on geophysical medium of the layer. Among them: biharmonic impact by acoustic waves, amplitude- and phase-modulated acoustic disturbances, etc. However, insufficient attention has been paid to theoretical justification of the methods. The studies of spectral characteristics of phase-modulated acoustic waves during their impact on non-linear geophysical medium were conducted on the basis of heterogeneous wave equation. A method of successive approximations has been used. It has been found that as a result of non-linear effects and interaction of harmonic vibrations in geophysical medium with square and cubic nonlinearities, a wide spectrum of vibrations with amplitudes within the limits of 10⁻⁵–10⁻⁹ m⁻¹ is generated. Wave actions with such amplitudes may serve as a trigger for release of interior energy generated during the process of interaction of harmonic waves with fissures within the medium of a layer. This leads to opening of fissures accompanied by emission of high-frequency waves. In case of high-frequency waves interacting with the fluid layer; its viscosity decreases. At this point, mobility of fluid in filtration channels of the layer and its supply to the well bottom increase. The results of the studies can be used during acoustic processing of oil-bearing rocks to increase the rate of yield of oil and gas wells.
|
| first_indexed | 2025-11-27T12:40:17Z |
| format | Article |
| fulltext |
65ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2014, ¹ 2 (50)
© Â.Ï. Íàãîðíèé, ².². Äåíèñþê, ß.Î. Þøèöèíà
Âñòóï. Ìåõàí³çìè ô³çèêî-õ³ì³÷íèõ ïðîöåñ³â,
ùî â³äáóâàþòüñÿ çà àêóñòè÷íî¿ ä³¿ íà ïëàñò ³ ïëà-
ñòîâèé ôëþ¿ä, äîñèòü ïîâíî âèêëàäåí³ â äîñë³-
äæåííÿõ [3–5, 7]. Ó öèõ ðîáîòàõ â³äçíà÷àºòüñÿ
ôàêò ³íòåíñèô³êàö³¿ ïðèïëèâ³â ï³ä ÷àñ îáðîáêè
òàêèõ ñèñòåì àêóñòè÷íîþ 䳺þ.
Øèðîêèé ñïåêòð ÷àñòîò àêóñòè÷íî¿ ³ìïóëüñ-
íî¿ ä³¿ äຠìîæëèâ³ñòü âïëèâàòè íà âñ³ àáî
á³ëüø³ñòü ñòðóêòóðíèõ åëåìåíò³â ñèñòåìè ïëàñò –
ïëàñòîâèé ôëþ¿ä ç äîñòàòíüîþ åôåêòèâí³ñòþ. Âå-
ëèêå çíà÷åííÿ ç òî÷êè çîðó åôåêòèâíî¿ ä³¿ íà
ïëàñò ïîðÿä ç ÷àñòîòíèì ñïåêòðîì àêóñòè÷íèõ êî-
ëèâàíü ìຠòàêîæ ¿õ äîñòàòíÿ ïîòóæí³ñòü.
Ç ìåòîþ ðîçøèðåííÿ ñïåêòðàëüíèõ õàðàêòåðè-
ñòèê àêóñòè÷íîãî âïëèâó íà ãåîô³çè÷íå ñåðåäîâè-
ùå çàñòîñîâóþòü ð³çí³ òåõíîëîã³÷í³ ìåòîäè, òàê³ ÿê
á³ãàðìîí³÷íà ä³ÿ àêóñòè÷íèìè õâèëÿìè [9], àìïë³-
òóäíî- ³ ÷àñòîòíî-ìîäóëüîâàí³ àêóñòè÷í³ çáóðåííÿ
[1] òà ³í. Ïðîòå òåîðåòè÷íîìó îá´ðóíòóâàííþ çà-
çíà÷åíèõ ìåòîä³â ïðèä³ëåíî íåäîñòàòíüî óâàãè.
Ïîñòàíîâêà çàäà÷³. Äîñë³äæåííÿ ñïåêòðàëüíèõ
õàðàêòåðèñòèê ôàçîâî-ìîäóëüîâàíèõ àêóñòè÷íèõ
õâèëü çà ¿õ 䳿 íà íåë³í³éíå ãåîô³çè÷íå ñåðåäîâè-
ùå ïðîâåäåíî íà îñíîâ³ íåîäíîð³äíîãî õâèëüîâî-
ãî ð³âíÿííÿ [9]
( ) ( )( )
2 2
2 2 2
22 2
2 2
1
11 1 2 ,
2
u u
x c t
u u u u
x xx x
∂ ∂
− =
∂ ∂
∂ ∂ ∂ ∂ = γ + − γ + γ + ∂ ∂∂ ∂
(1)
äå u(x, t) – çì³ùåííÿ ÷àñòî÷îê ñåðåäîâèùà; ñ –
øâèäê³ñòü ïîøèðåííÿ çâóêîâèõ õâèëü ó ñåðåäî-
âèù³; γ – ïîêàçíèê àä³àáàòè Ïóàññîíà.
Íà âõîä³ íåë³í³éíîãî ãåîñåðåäîâèùà (õ = 0)
䳺 àêóñòè÷íèé ôàçîâî-ìîäóëüîâàíèé ñèãíàë
âèäó [2]:
( ) ( )ФМ 0 0cos sinu t u t m t= ω + Ω , (2)
äå u0 – ïî÷àòêîâà àìïë³òóäà ôàçîâî-ìîäóëüîâàíî-
ãî ñèãíàëó; ω0 – íîñ³éíà ÷àñòîòà; Ω – ÷àñòîòà
ôàçîâî¿ ìîäóëÿö³¿; m – ïàðàìåòð ìîäóëÿö³¿.
Àêóñòè÷íó ä³þ (2) ïðåäñòàâèìî ó âèãëÿä³
( )
( ) ( )
ФМ
0 0 0cos cos sin sin sin sin .
u t
u t m t t m t
=
= ω ⋅ Ω − ω ⋅ Ω
(3)
Çàäà÷à ïîëÿãຠâ òîìó, ùîá, ïðîàíàë³çóâàâøè
íåë³í³éíå ð³âíÿííÿ (1) ìåòîäîì ïîñë³äîâíèõ íà-
áëèæåíü, âèçíà÷èòè, ÿê³ ÷àñòîòè ìîæóòü âèíèêà-
òè â ðàç³ ïîøèðåííÿ ôàçîâî-ìîäóëüîâàíîãî ñèãíà-
ëó (3) â ãåîô³çè÷íîìó ñåðåäîâèù³ ç êâàäðàòè÷íîþ
³ êóá³÷íîþ íåë³í³éíîñòÿìè.
Ó âèðàç³ (3) ôóíêö³¿ cos(m sin Ωt) ³ sin(m sin Ωt)
ðîçêëàäåìî â ðÿäè Ôóð’º çà ôóíêö³ÿìè Áåññåëÿ
² ðîäó n-ãî ïîðÿäêó [6]
( ) ( ) ( )0 2
1
cos sin 2 cos 2 ;n
n
m t I m I m n t
∞
=
Ω = + Ω∑
( ) ( ) ( )2 1
1
sin sin 2 sin 2 1 ,n
n
m t I m n t
∞
−
=
Ω = − Ω∑ (4)
äå
( ) ( )
( )
2
1
1
2
2 !Г 1 2
kn k
n
k
m mI m
k n k
∞
=
− = + +
∑ ;
Ã(n + k + 1) – ãàììà-ôóíêö³ÿ.
ϳäñòàâèâøè âèðàçè (4) ó ñï³ââ³äíîøåííÿ (3),
ï³ñëÿ íåñêëàäíèõ òðèãîíîìåòðè÷íèõ ïåðåòâîðåíü
îäåðæèìî ðîçâ’ÿçîê ð³âíÿííÿ (1) â ïåðøîìó íà-
áëèæåíí³:
( ) ( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
ФМ 0 0 0 2
1
0 2 1
1
0 0
cos 2 cos 2
sin 2 sin 2 1
cos .
n
n
n
n
n
n
u t u t І m I m n t
t I m n t
u I m n t
∞
=
∞
−
=
∞
=−∞
= ω + Ω −
− ω ⋅ − Ω =
= ω + Ω
∑
∑
∑
(5)
ÓÄÊ 550.34+622.831
ÑÏÅÊÒÐÀËÜͲ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÈ ÕÂÈËÜ,
ÇÁÓÄÆÅÍÈÕ ÔÀÇÎÂÎ-ÌÎÄÓËÜÎÂÀÍÈÌ ÀÊÓÑÒÈ×ÍÈÌ ÑÈÃÍÀËÎÌ
Ó ÍÅ˲ͲÉÍÎÌÓ ÃÅÎÔ²ÇÈ×ÍÎÌÓ ÑÅÐÅÄÎÂÈÙ²
Â.Ï. Íàãîðíèé, ².². Äåíèñþê, ß.Î. Þøèöèíà
²íñòèòóò ãåîô³çèêè ³ì. Ñ.². Ñóááîò³íà ÍÀÍ Óêðà¿íè,
ïð. Ïàëëàä³íà, 32, Êè¿â 03680, Óêðà¿íà, e-mail: vgv_nagornyi@ukr.net
Äîñë³äæåíî ÷àñòîòè òà àìïë³òóäè êîëèâàíü, ùî ãåíåðóþòüñÿ íåë³í³éíèì ãåîô³çè÷íèì ñåðåäîâèùåì ó ïðîöåñ³
îáðîáêè éîãî ôàçîâî-ìîäóëüîâàíèì àêóñòè÷íèì ñèãíàëîì. Ðåçóëüòàòè äîñë³äæåíü ìîæóòü áóòè âèêîðèñòàí³
ï³ä ÷àñ àêóñòè÷íî¿ îáðîáêè íàôòîâì³ñíèõ ïîð³ä ç ìåòîþ çá³ëüøåííÿ äåá³òó âèäîáóâíèõ ñâåðäëîâèí.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: àìïë³òóäà, ãåîô³çè÷íå ñåðåäîâèùå, íåë³í³éí³ñòü, ñïåêòð, ÷àñòîòà.
66 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2014, ¹ 2(50)
© Â.Ï. Íàãîðíèé, ².². Äåíèñþê, ß.Î. Þøèöèíà
Çàóâàæèìî, ùî ó âèðàç³ (5) âðàõîâàíî
ñï³ââ³äíîøåííÿ äëÿ ôóíêö³é Áåññåëÿ [6]
( ) ( ) ( )1 n
n nI m I m− = − .
Òîìó ïî÷àòêîâ³ ôàçè áîêîâèõ êîëèâàíü ç ÷àñ-
òîòàìè ω0 + nΩ òà ω0 – nΩ çá³ãàþòüñÿ, êîëè n –
ïàðíå ÷èñëî, ³ â³äð³çíÿþòüñÿ íà 180°, êîëè n –
íåïàðíå.
²ç âèðàçó (5) âèäíî, ùî ñïåêòð ôàçîâî-ìîäó-
ëüîâàíîãî ñèãíàëó (2) â çàãàëüíîìó âèïàäêó
ì³ñòèòü íåñê³í÷åííå ÷èñëî ñêëàäîâèõ, ÷àñòîòè
ÿêèõ äîð³âíþþòü ω0 ± nΩ, à àìïë³òóäè öèõ ñêëà-
äîâèõ ïðîïîðö³éí³ çíà÷åííÿì In(m).
Ðåçóëüòàòè. Ââàæàþ÷è íåë³í³éí³ åôåêòè ñëàá-
êèìè, ó ïåðøîìó íàáëèæåíí³ íåõòóºìî â ð³âíÿíí³
(1) ïðàâîþ ÷àñòèíîþ. Ïðè öüîìó îäåðæóºìî
ë³í³éíå õâèëüîâå ð³âíÿííÿ
2 2
1 1
2 2 2
1 0
u u
x c t
∂ ∂
− =
∂ ∂
,
ðîçâ’ÿçîê ÿêîãî ìຠâèãëÿä
( ) ( ) ( ) ( )1
ФМ 0 0, cos ,n
n
u x u I m n
∞
=−∞
τ = ω + Ω τ∑
äå τ = t – x/c.
Ùîá çíàéòè äðóãå íàáëèæåííÿ ( ) ( )2
ФМ ,u x τ ðîç-
â’ÿçêó ð³âíÿííÿ (1), â éîãî ïðàâó ÷àñòèíó ñë³ä
ï³äñòàâèòè ïîõ³äí³ ôóíêö³¿:
( )
( ) ( )( )
1
0ФМ
0 0sin ;n
n
nu
u I m n
x c
∞
=−∞
ω + Ω∂ = − − ω + Ω τ ∂
∑
( )
( ) ( )( )
212
0ФМ
0 02 cos ;n
n
nu
u I m n
cx
∞
=−∞
ω + Ω∂ = − − ω + Ω τ ∂
∑ (6)
( )
( ) ( )
2 21
2 2 20ФМ
0 0sin .n
n
nu u I m n
x c
∞
=−∞
ω + Ω∂ = ω + Ω τ ∂
∑
ϳäñòàâèâøè ñï³ââ³äíîøåííÿ (6) â ïðàâó ÷àñ-
òèíó ð³âíÿííÿ (1), çíàõîäèìî
( ) ( ) ( )
( ) ( )
( )( ) ( )
( ) ( )
3
2 2 0
ФМ 0
0 0
4
3 3 0
0
2
0 0
, 1
sin cos
1 2
2
sin cos .
n
n
n
n
n
F u I m
c
n n
n
u I m
c
n n
∞
=−∞
∞
=−∞
ω + Ω ω τ = − γ + ×
× ω + Ω τ⋅ ω + Ω τ +
γ + γ + ω + Ω + ×
× ω + Ω τ⋅ ω + Ω τ
∑
∑
(7)
Âðàõîâóþ÷è, ùî
( ) ( ) ( )0 0 0
1sin cos sin 2 ;
2
n n nω + Ω τ⋅ ω + Ω τ = ω + Ω τ
( ) ( )
( ) ( )
2
0 0
0 0
sin cos
1 cos cos3 ,
4
n n
n n
ω + Ω τ⋅ ω + Ω τ =
= ω + Ω τ − ω + Ω τ
ñï³ââ³äíîøåííÿ (7) çàïèøåìî ó âèãëÿä³
( )
( ) ( ) ( )
( )( ) ( )
( ) ( )
ФМ
3
2 2 0
0 0
4
3 3 0
0
0 0
,
1
sin 2
2
1 2
8
cos cos3 .
n
n
n
n
F
n
u I m n
c
n
u I m
c
n n
∞
=−∞
∞
=−∞
ω τ =
− γ + ω + Ω = ω + Ω τ +
γ + γ + ω + Ω + ×
× ω + Ω τ − ω + Ω τ
∑
∑
(8)
Òàêèì ÷èíîì, çàëåæí³ñòü (8) â³äîáðàæóº çìó-
øóâàëüíó ñèëó FÔÌ(ω, τ) ùî âèíèêຠï³ä ÷àñ 䳿
ôàçîâî-ìîäóëüîâàíîãî ñèãíàëó íà íåë³í³éíå ãåî-
ô³çè÷íå ñåðåäîâèùå (1), ó âèãëÿä³ ñïåêòðàëüíîãî
ðîçêëàäó â äîñèòü øèðîêîìó ÷àñòîòíîìó ä³àïàçîí³.
Ç óðàõóâàííÿì çàëåæíîñò³ (8) â òàáë. 1 íàâå-
äåíî ñïåêòðàëüíèé ñêëàä ôóíêö³¿ FÔÌ(ω, τ) ïðè
m = 1 äëÿ ³íäåêñó n â³ä 0 äî ±2 âêëþ÷íî. Ôóíêö³ÿ
Áåññåëÿ I3 (1) äîñèòü ìàëà [6] ³ íåñóòòºâî âïëèâàº
íà àìïë³òóäí³ çíà÷åííÿ ÷àñòîòíîãî ñïåêòðà.
Ðîçãëÿíåìî ïðèêëàä: u0 = 2·10–3 ì; γ = 7,5;
m = 1; ω0 = 7,5 êÃö; Ω = 1,875 êÃö; c = 4500 ì/ñ.
Ç âèêîðèñòàííÿì ôîðìóë, íàâåäåíèõ ó òàáë. 1,
ðîçðàõîâàíî àìïë³òóäè ñïåêòðàëüíèõ ñêëàäîâèõ
(òàáë. 2.)
ßê âèäíî ç äàíèõ òàáë. 2, àìïë³òóäè ñêëàäîâèõ
ñïåêòðà ìàë³, ïîðÿäîê ¿õ ñòàíîâèòü 10–7–10–11 ì.
Êð³ì òîãî, íà ÷àñòîòàõ 11,250; 15,000; 18,750;
22,500; 28,125 êÃö êîëèâàííÿ ìàþòü ôàçîâèé çñóâ
íà 180°.
Çàóâàæèìî, ùî çà ðåçóëüòàòàìè íàòóðíèõ
âèì³ð³â äëÿ â³ä÷óòíîãî âïëèâó íà íàôòîâ³ ïîêëà-
äè äîñòàòíüî õâèëüîâîãî ïîëÿ ç àìïë³òóäîþ ïðóæ-
íèõ êîëèâàíü ó ìåæàõ 10–8–10–9 ì–1 [8]. Îòæå,
õâèëüîⳠ䳿 òàêèõ àìïë³òóä ìîæóòü ñëóãóâàòè
ñïóñêîâèì ìåõàí³çìîì âèâ³ëüíåííÿ âíóòð³øíüî¿
åíåð㳿 â ïëàñò³, ùî âèíèêຠâ ðàç³ âçàºìî䳿 ãàð-
ìîí³÷íèõ õâèëü ç òð³ùèíàìè â ïëàñò³ ³ ¿õ ðîç-
êðèòòÿì, ùî ñóïðîâîäæóºòüñÿ âèïðîì³íþâàííÿì
õâèëü âèñîêî¿ ÷àñòîòè [11]. ³äîìî òàêîæ, ùî ï³ä
÷àñ îáðîáêè íàôò õâèëÿìè âèñîêî¿ ÷àñòîòè çíè-
æóºòüñÿ ¿õ â’ÿçê³ñòü, óíàñë³äîê ÷îãî çá³ëüøóºòüñÿ
ðóõëèâ³ñòü íàôò ó êàíàëàõ ô³ëüòðàö³¿ ïëàñòà, à îò-
æå, ³ ïðèïëèâ íàôòè íà âèá³é ñâåðäëîâèíè òà ¿¿
äåá³ò [10].
Âèñíîâêè. Çà ïîøèðåííÿ ôàçîâî-ìîäóëüîâà-
íèõ çáóðåíü óíàñë³äîê íåë³í³éíèõ åôåêò³â ³ âçàº-
ìî䳿 ãàðìîí³÷íèõ êîëèâàíü ó ãåîô³çè÷íîìó ñåðå-
äîâèù³ ç êâàäðàòè÷íîþ ³ êóá³÷íîþ íåë³í³éíîñòÿìè
çáóäæóþòüñÿ (ãåíåðóþòüñÿ) êîëèâàííÿ ç ÷àñòîòà-
ìè ω0, 2ω0, 3ω0, ω0 + Ω, ω0 – Ω, 2(ω0 + Ω), 2(ω0 – Ω),
3(ω0 + Ω), 3(ω0 – Ω), ω0 + 2Ω, ω0 – 2Ω, 2(ω0 + 2Ω),
2(ω0 – 2Ω), 3(ω0 + 2Ω), 3(ω0 – 2Ω), ùî äຠìîæ-
ëèâ³ñòü îáðîáëÿòè íåë³í³éí³ ãåîô³çè÷í³ ñåðåäîâè-
ùà â äîñèòü øèðîêîìó ä³àïàçîí³ ÷àñòîò. Îòðèìà-
íèé ðåçóëüòàò ìîæå áóòè âèêîðèñòàíèé ïðè
àêóñòè÷í³é îáðîáö³ íàôòîâèõ ïîêëàä³â ôàçîâî-ìî-
67ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2014, ¹ 2 (50)
© Â.Ï. Íàãîðíèé, ².². Äåíèñþê, ß.Î. Þøèöèíà
Òàáëèöÿ 1. Ñïåêòðàëüíèé ñêëàä ³ àìïë³òóäè ñïåêòðàëüíèõ ñêëàäîâèõ çà âçàºìî䳿 ôàçîâî-ìîäóëüîâàíîãî ñèãíàëó ç íåë³í³éíèì
ãåîñåðåäîâèùåì ïðè m = 1
Порядок функції
Бесселя n Частота Амплітуда спектральних складових
0 0ω ( ) ( ) ( )
4
3 3 0
0 0
1 2
8
u І т
с
γ + γ + ω
0 02ω ( ) ( )
3
2 2 0
0 0
1
2
u І т
с
γ + ω −
0 03ω
( )( ) ( )
4
3 3 0
0 0
1 2
8
u І т
с
γ + γ + ω −
1 0ω + Ω ( )( ) ( )
4
3 3 0
0 1
1 2
8
u І т
с
γ + γ + ω + Ω
–1 0ω − Ω ( )( ) ( )
4
3 3 0
0 1
1 2
8
u І т
с
γ + γ + ω − Ω
1 ( )02 ω + Ω ( ) ( )
3
2 2 0
0 1
1
2
u І т
с
γ + ω + Ω −
–1 ( )02 ω − Ω ( ) ( )
3
2 2 0
0 1
1
2
u І т
с
γ + ω − Ω −
1 ( )03 ω + Ω ( ) ( ) ( )
4
3 3 0
0 1
1 2
8
u І т
с
γ + γ + ω + Ω −
–1 ( )03 ω − Ω ( )( ) ( )
4
3 3 0
0 1
1 2
8
u І т
с
γ + γ + ω − Ω
2 0 2ω + Ω ( )( ) ( )
4
3 3 0
0 2
1 2 2
8
u І т
с
γ + γ + ω + Ω
–2 0 2ω − Ω ( )( ) ( )
4
3 3 0
0 2
1 2 2
8
u І т
с
γ + γ + ω − Ω
2 ( )02 2ω + Ω ( ) ( )
3
2 2 0
0 2
1 2
8
u І т
с
γ + ω + Ω −
–2 ( )02 2ω − Ω ( ) ( )
3
2 2 0
0 2
1 2
8
u І т
с
γ + ω − Ω −
2 ( )03 2ω + Ω ( )( ) ( )
4
3 3 0
0 2
1 2 2
8
u І т
с
γ + γ + ω + Ω
–2 ( )03 2ω − Ω
( ) ( ) ( )
4
3 3 0
0 2
1 2 2
8
u І т
с
γ + γ + ω − Ω
Òàáëèöÿ 2. Àìïë³òóäè ñïåêòðàëüíèõ ñêëàäîâèõ çà âçàºìî䳿 ôàçîâî-ìîäóëüîâàíîãî ñèãíàëó ç íåë³í³éíèì ãåîñåðåäîâèùåì
Частота , кГц Амплітуда, 1/м
3,750 5,920·10-11
5,625 1,680·10–8
7,500 2,464·10–7
9,375 1,296·10–7
11,250 –6,423·10–6
15,000 –4,604·10–5
16,875 1,680·10–8
18,750 –2,976·10–5
22,500 –1,157·10–6
28,125 –1,296·10–7
33,750 4,794·10–9
68 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2014, ¹ 2(50)
© Â.Ï. Íàãîðíèé, ².². Äåíèñþê, ß.Î. Þøèöèíà
äóëüîâàíèì ñèãíàëîì ç ìåòîþ çá³ëüøåííÿ äåá³òó
âèäîáóâíèõ ñâåðäëîâèí.
1. Àëåêñàíäðîâ Â. Ðàçâèòèå îïûòà àêóñòè÷åñêîé îáðàáîò-
êè ïðîäóêòèâíîé çîíû ñêâàæèí / Â. Àëåêñàíäðîâ,
Ì. Áóøåð, Þ. Êàçàêîâ, Â. Ìàéîðîâ // Òåõíîëîãèè
ÒÝÊ. – 2003. – ¹ 2. – Ñ. 1–9.
2. Áàñêàêîâ Ñ.È. Ðàäèîòåõíè÷åñêèå öåïè è ñèãíàëû. –
Ì.: Âûñø. øê., 1988. – 448 ñ.
3. Ãîðáà÷åâ Þ.È. Ôèçèêî-õèìè÷åñêèå îñíîâû óëüòðàçâó-
êîâîé î÷èñòêè ïðèçàáîéíîé çîíû íåôòÿíûõ ñêâà-
æèí // Ãåîèíôîðìàòèêà. – 1998. – ¹ 3. – Ñ. 7–12.
4. Ãîðáà÷åâ Þ.È. Àêóñòè÷åñêîå âîçäåéñòâèå è ïîâûøå-
íèå ðåíòàáåëüíîñòè ðàçðàáîòêè íåôòÿíûõ ìåñòîðîæ-
äåíèé / Þ.È. Ãîðáà÷åâ // ÍÒÂ: Êàðîòàæíèê. – Òâåðü:
ÃÅÐÑ. – 2000. – Âûï. 60. – Ñ. 55–67.
5. Äûáëåíêî Â.Ï. Ïîâûøåíèå ïðîäóêòèâíîñòè è ðåàíè-
ìàöèÿ ñêâàæèí ñ ïðèìåíåíèåì âèáðîâîëíîâîãî âîç-
äåéñòâèÿ / Â.Ï. Äûáëåíêî, Ð.Í. Êàìàëîâ, Ð.ß. Øàðè-
ôóëëèí, È.À. Òóôàíîâ. – Ì: Íåäðà-Áèçíåñöåíòð,
2000. – 381 ñ.
ÑÏÅÊÒÐÀËÜÍÛÅ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÈ ÂÎËÍ,
ÂÎÇÁÓÆÄÀÅÌÛÕ ÔÀÇÎÂÎ-ÌÎÄÓËÈÐÎÂÀÍÍÛÌ ÀÊÓÑÒÈ×ÅÑÊÈÌ ÑÈÃÍÀËÎÌ
 ÍÅËÈÍÅÉÍÎÉ ÃÅÎÔÈÇÈ×ÅÑÊÎÉ ÑÐÅÄÅ
Â.Ï. Íàãîðíûé, È.È. Äåíèñþê, ß.À. Þøèöûíà
Èíñòèòóò ãåîôèçèêè èì. Ñ.È. Ñóááîòèíà ÍÀÍ Óêðàèíû, ïð. Ïàëëàäèíà, 32, Êèåâ 03680, Óêðàèíà, e-mail:
vgv_nagornyi@ukr.net
Èññëåäîâàíû ÷àñòîòû è àìïëèòóäû êîëåáàíèé, ãåíåðèðóåìûå íåëèíåéíîé ãåîôèçè÷åñêîé ñðåäîé â ïðîöåññå
îáðàáîòêè åå ôàçîâî-ìîäóëèðóåìûì àêóñòè÷åñêèì ñèãíàëîì. Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ìîãóò áûòü èñïîëüçîâà-
íû ïðè îáðàáîòêå íåôòåñîäåðæàùèõ ïîðîä ñ öåëüþ óâåëè÷åíèÿ äåáèòà äîáûâàþùèõ ñêâàæèí.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: àìïëèòóäà, ãåîôèçè÷åñêàÿ ñðåäà, íåëèíåéíîñòü, ñïåêòð, ÷àñòîòà.
SPECTRAL CHARACTERISTICS OF PHASE-MODULATED ACOUSTIC WAVES
GENERATED BY ACOUSTIC SIGNAL IN NONLINEAR GEOPHYSICAL MEDIUM
V.P. Nagorniy, I.I. Denisyuk, Ya.A. Yushytsyna
Institute of Geophysics of NAS of Ukraine, ave Palladin , 32, Kyiv 03680, Ukraine, e-mail: vgv_nagornyi@ukr.net
It is known from practical experience that wide frequency spectrum of acoustic impulse action makes possible to affect
with reasonable effectiveness most structural elements in the layer-fluid system. Different technological methods are used
in order to expand spectral characteristics of acoustic impact on geophysical medium of the layer. Among them: biharmonic
impact by acoustic waves, amplitude- and phase-modulated acoustic disturbances, etc. However, insufficient attention has
been paid to theoretical justification of the methods. The studies of spectral characteristics of phase-modulated acoustic
waves during their impact on non-linear geophysical medium were conducted on the basis of heterogeneous wave equation.
A method of successive approximations has been used. It has been found that as a result of non-linear effects and
interaction of harmonic vibrations in geophysical medium with square and cubic nonlinearities, a wide spectrum of
vibrations with amplitudes within the limits of 10–5–10–9 m–1 is generated. Wave actions with such amplitudes may serve
as a trigger for release of interior energy generated during the process of interaction of harmonic waves with fissures within
the medium of a layer. This leads to opening of fissures accompanied by emission of high-frequency waves. In case of high-
frequency waves interacting with the fluid layer; its viscosity decreases. At this point, mobility of fluid in filtration
channels of the layer and its supply to the well bottom increase. The results of the studies can be used during acoustic
processing of oil-bearing rocks to increase the rate of yield of oil and gas wells.
Keywords: amplitude, geophysical medium, nonlinearity, spectrum, frequency.
6. Êîðí Ã. Ñïðàâî÷íèê ïî ìàòåìàòèêå / Ã. Êîðí,
Ò. Êîðí. – Ì.: Íåäðà, 1968. – 720 ñ.
7. Êðóòèí Â.Í. Ìåõàíèçì àêóñòè÷åñêîé èíòåíñèôèêàöèè
ïðèòîêîâ íåôòè èç ïðîäóêòèâíûõ ïëàñòîâ / Â.Í. Êðó-
òèí // ÍÒÂ: Êàðîòàæíèê. – Òâåðü: ÃÅÐÑ. – 1998. –
Âûï. 42. – Ñ. 46–53.
8. Êóðëåíÿ Ì.Â. Îïðåäåëåíèå îáëàñòè âèáðîñåéñìè÷åñêî-
ãî âîçäåéñòâèÿ íà ìåñòîðîæäåíèå íåôòè ñ äíåâíîé
ïîâåðõíîñòè / Ì.Â. Êóðëåíÿ, Ñ.Â. Ñåðäþêîâ //
ÔÒÐÏÈ. – 1999. – ¹ 4. – Ñ. 4–11.
9. Íàãîðíèé Â.Ï. ²ìïóëüñí³ ìåòîäè ³íòåíñèô³êàö³¿ âèäî-
áóòêó âóãëåâîäí³â / Â.Ï. Íàãîðíèé, ².². Äåíèñþê. –
Ê.: Åññå, 2012. – 323 ñ.
10. Íàãîðíûé Â.Ï. Èññëåäîâàíèå ïîâûøåíèÿ ýôôåêòèâíî-
ñòè ïóçûðüêîâîãî ðåæèìà òå÷åíèÿ ôëþèäîâ / Â.Ï. Íà-
ãîðíûé, È.È. Äåíèñþê, Â.Ì. Ëèõâàí, Ò.À. Øâåéêè-
íà // Íåôò. õîç-âî. – 2013. – ¹ 5. – Ñ. 80–82.
11. Ïàðòîí Â.Ç. Ìåõàíèêà ðàçðóøåíèÿ: îò òåîðèè ê ïðàê-
òèêå. – Ì.: Íàóêà, 1990. – 240 ñ.
69ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2014, ¹ 2 (50)
© Â.Ï. Íàãîðíèé, ².². Äåíèñþê, ß.Î. Þøèöèíà
References:
1. Aleksandrov V., Busher M., Kazakov Ju., Majorov V. Razvitie opyta akusticheskoj obrabotki produktivnoj zony skvazhin
[The development of experience of wells productive zone]. Tehnologii TEK [Technologies FEC], 2003, no. 2, pp. 1-9.
2. Baskakov S.I. Radiotekhnicheskie tsepi i signaly [Radiotechnical chains and signals]. Moskow, Vysshaya shkola, 1988, 448 p.
3. Gorbachev Yu.I. Fiziko-khimicheskie osnovy ul’trazvukovoy ochistki prizaboynoy zony neftyanykh skvazhin [Physico-
chemical basis of ultrasonic cleaning bottomhole oil zone]. Geoinformatika [Geoinformatics (Russia)], 1998, no. 3, pp. 7-12.
4. Gorbachev Ju.I. Akusticheskoe vozdejstvie i povyshenie rentabel’nosti razrabotki neftjanyh mestorozhdenij [Sound effects and
increase the profitability of oil field development]. NTV: Karotazhnik [STB: Logginger], Tver, GERS, 2000, no. 60, pp. 55-67.
5. Dyblenko V.P., Kamalov R.N., Sharifullin R.Ja., Tufanov I.A. Povyshenie produktivnosti i reanimacija skvazhin s primeneniem
vibrovolnovogo vozdejstvija [Productivity increasing and reanimation of wells using vibro-wave action]. Moscow, Nedra-
Biznescentr, 2000, 381 p.
6. Korn G., Korn T. Spravochnik po matematike [Handbook of Mathematics]. Moscow, Nedra, 1968, 720 p.
7. Krutin V.N. Mehanizm akusticheskoj intensifikacii pritokov nefti iz produktivnyh plastov [The mechanism of acoustic stimulation
of oil from the reservoir]. NTV: Karotazhnik [STB: Logginger], Tver, GERS, 1998, no. 42, pp. 46-53.
8. Kurlenja M.V., Serdjukov S.V. Opredelenie oblasti vibrosejsmicheskogo vozdejstvija na mestorozhdenie nefti s dnevnoj poverhnosti
[Defining the scope vibroseismic impact on oil field from the surface]. Fiziko-tehnicheskie problemy razrabotki poleznyh
iskopaemyh, Rossija, Novosibirsk, 1999, no. 4, pp. 4-11.
9. Nagornyj V.P., Denysjuk I.I. Impul’sni metody intensyfikacii’ vydobutku vuglevodniv [Pulse methods of intensifying production
of hydrocarbons]. Kyiv, Esse, 2012, 323 p.
10. Nagornyy V.P., Denisyuk I.I., Likhvan V.M.,. Shveykina T.A. Issledovanie povysheniya effektivnosti puzyr’kovogo rezhima
techeniya flyuidov [Research of improve the efficiency of bubble flow regime of fluid]. Neftyanoe khozyaystvo [Oil industry],
2013, no. 5, pp. 80-82.
11. Parton V.Z. Mekhanika razrusheniya: ot teorii k praktike [Fracture mechanics: from theory to practice]. Moskow, Nauka,
1990, 240 p.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 11.11.2013 ã.
Received 11/11/2013
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-98008 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1684-2189 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-11-27T12:40:17Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Нагорний, В.П. Денисюк, І.І. Юшицина, Я.О. 2016-04-06T18:28:12Z 2016-04-06T18:28:12Z 2014 Спектральні характеристики хвиль, збуджених фазово-модульованим акустичним сигналом у нелінійному геофізичному середовищі / В.П. Нагорний, І.І. Денисюк, Я.О. Юшицина // Геоінформатика. — 2014. — № 2. — С. 65-69. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. 1684-2189 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98008 550.34+622.831 Досліджено частоти та амплітуди коливань, що генеруються нелінійним геофізичним середовищем у процесі обробки його фазово-модульованим акустичним сигналом. Результати досліджень можуть бути використані під час акустичної обробки нафтовмісних порід з метою збільшення дебіту видобувних свердловин. Исследованы частоты и амплитуды колебаний, генерируемые нелинейной геофизической средой в процессе обработки ее фазово-модулируемым акустическим сигналом. Результаты исследований могут быть использованы при обработке нефтесодержащих пород с целью увеличения дебита добывающих скважин. It is known from practical experience that wide frequency spectrum of acoustic impulse action makes possible to affect with reasonable effectiveness most structural elements in the layer-fluid system. Different technological methods are used in order to expand spectral characteristics of acoustic impact on geophysical medium of the layer. Among them: biharmonic impact by acoustic waves, amplitude- and phase-modulated acoustic disturbances, etc. However, insufficient attention has been paid to theoretical justification of the methods. The studies of spectral characteristics of phase-modulated acoustic waves during their impact on non-linear geophysical medium were conducted on the basis of heterogeneous wave equation. A method of successive approximations has been used. It has been found that as a result of non-linear effects and interaction of harmonic vibrations in geophysical medium with square and cubic nonlinearities, a wide spectrum of vibrations with amplitudes within the limits of 10⁻⁵–10⁻⁹ m⁻¹ is generated. Wave actions with such amplitudes may serve as a trigger for release of interior energy generated during the process of interaction of harmonic waves with fissures within the medium of a layer. This leads to opening of fissures accompanied by emission of high-frequency waves. In case of high-frequency waves interacting with the fluid layer; its viscosity decreases. At this point, mobility of fluid in filtration channels of the layer and its supply to the well bottom increase. The results of the studies can be used during acoustic processing of oil-bearing rocks to increase the rate of yield of oil and gas wells. uk Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України Геоінформатика Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери Спектральні характеристики хвиль, збуджених фазово-модульованим акустичним сигналом у нелінійному геофізичному середовищі Спектральные характеристики волн, возбуждаемых фазово-модулированным акустическим сигналом в нелинейной геофизической среде Spectral characteristics of phase-modulated acoustic waves generated by acoustic signal in nonlinear geophysical medium Article published earlier |
| spellingShingle | Спектральні характеристики хвиль, збуджених фазово-модульованим акустичним сигналом у нелінійному геофізичному середовищі Нагорний, В.П. Денисюк, І.І. Юшицина, Я.О. Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери |
| title | Спектральні характеристики хвиль, збуджених фазово-модульованим акустичним сигналом у нелінійному геофізичному середовищі |
| title_alt | Спектральные характеристики волн, возбуждаемых фазово-модулированным акустическим сигналом в нелинейной геофизической среде Spectral characteristics of phase-modulated acoustic waves generated by acoustic signal in nonlinear geophysical medium |
| title_full | Спектральні характеристики хвиль, збуджених фазово-модульованим акустичним сигналом у нелінійному геофізичному середовищі |
| title_fullStr | Спектральні характеристики хвиль, збуджених фазово-модульованим акустичним сигналом у нелінійному геофізичному середовищі |
| title_full_unstemmed | Спектральні характеристики хвиль, збуджених фазово-модульованим акустичним сигналом у нелінійному геофізичному середовищі |
| title_short | Спектральні характеристики хвиль, збуджених фазово-модульованим акустичним сигналом у нелінійному геофізичному середовищі |
| title_sort | спектральні характеристики хвиль, збуджених фазово-модульованим акустичним сигналом у нелінійному геофізичному середовищі |
| topic | Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери |
| topic_facet | Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98008 |
| work_keys_str_mv | AT nagorniivp spektralʹníharakteristikihvilʹzbudženihfazovomodulʹovanimakustičnimsignalomunelíníinomugeofízičnomuseredoviŝí AT denisûkíí spektralʹníharakteristikihvilʹzbudženihfazovomodulʹovanimakustičnimsignalomunelíníinomugeofízičnomuseredoviŝí AT ûšicinaâo spektralʹníharakteristikihvilʹzbudženihfazovomodulʹovanimakustičnimsignalomunelíníinomugeofízičnomuseredoviŝí AT nagorniivp spektralʹnyeharakteristikivolnvozbuždaemyhfazovomodulirovannymakustičeskimsignalomvnelineinoigeofizičeskoisrede AT denisûkíí spektralʹnyeharakteristikivolnvozbuždaemyhfazovomodulirovannymakustičeskimsignalomvnelineinoigeofizičeskoisrede AT ûšicinaâo spektralʹnyeharakteristikivolnvozbuždaemyhfazovomodulirovannymakustičeskimsignalomvnelineinoigeofizičeskoisrede AT nagorniivp spectralcharacteristicsofphasemodulatedacousticwavesgeneratedbyacousticsignalinnonlineargeophysicalmedium AT denisûkíí spectralcharacteristicsofphasemodulatedacousticwavesgeneratedbyacousticsignalinnonlineargeophysicalmedium AT ûšicinaâo spectralcharacteristicsofphasemodulatedacousticwavesgeneratedbyacousticsignalinnonlineargeophysicalmedium |