Determination of stress in the geological medium on the basis of well data using acoustoelastic correlations

Autor: Guliyev, H. H., Aghayev, K. B., Sultanova, G. A.
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Geofizicheskiy Zhurnal; Том 41, № 6 (2019); 173-182
Геофизический журнал; Том 41, № 6 (2019); 173-182
Геофізичний журнал; Том 41, № 6 (2019); 173-182
ISSN: 0203-3100
2524-1052
Popis: A method has been developed to determine normal components of the stress tensor in deformed geological media on the basis of geophysical well logging. The theoretical basis of the method is the acoustic correlations of the non-classical linearized approach of nonlinear elastodynamics. Analytical formulae are obtained to calculate the stress in the geological medium in cases of small and large deformations. Geophysical well logging data located in the South Caspian basin have been used. Thin-layered one-dimensional models of the medium have been compiled on velocities of pressure and shear waves, density and lithology of rocks. The thickness of each layer of the model is several centimeters, which is equal to the observations in the well. The data of each model related to the same rock lithology is divided into clusters using artificial neural networks to consider the influence of changes of thermobaric conditions of the geological medium on acoustic properties of rocks. Values of elasticity moduli of the second and third orders and components of normal stress tensor have been calculated according to models for each lithology of rocks and a cluster of data. It has been revealed that elasticity moduli of the third order are much more sensitive to the variability of elastic properties of the medium than moduli of the second order. The obtained numerical results on all clusters of each lithology of rocks are averaged. At the same time, the number of medium layers on each data cluster has been used as weights. The number of medium layers in each rock has been used as weights while averaging the results for all the rocks. The correlations between numerical values of normal components of stress tensor caused by geostatic pressure and similar values caused by geodynamic changes of stress tensor have been studied. It has been revealed that values of stress bulk caused by geostatic pressure are significantly lower than stress caused by geodynamic changes. The obtained acoustic formulae allow determining values of stress in the geological medium of any region considering the influence of modern geodynamic processes.
Разработан метод определения нормальных компонент тензора напряжений в деформированных геологических средах на основе баз данных геофизических исследований глубоких скважин. То-оретичною основой метода является акустические соотношение неклассического линеаризованного подхода нелинейной еластодинамикы. Получены аналитические формулы расчета напряжений в геологической среде в случаях малых и больших деформирований. Использованы данные геофизических исследований скважин, расположенных в Пивденнокаспийському бассейне. Составлен тонкослоистые одновими-ные модели среды по скоростям распространения продольных и поперечных волн, плотности и литологией пород. Толщина каждого слоя моделей составляет несколько сантиметров, который коридоров-ет шага наблюдений по разрезу скважины. Для учета влияния изменения термобарических условий геологической среды на акустические свойства пород данные каждой модели, относящиеся к одной и той же литологии пород, расчленены на кластеры с применением искусственных нейронных сетей. По моделям для каждой литологии пород и кластера данных рассчитаны значения модулей упругости 2-го и 3-го порядков и нормальных компонент тензора напряжения. Выявлено, что пру-жни модули 3-го порядка гораздо более чувствительны к изменчивости упругих свойств среды, чем модули 2-го порядка. Полученные численные результаты по всем кластерами каждой литологии по-род усреднены. При этом количество слоев среды по каждому кластеру данных использовано как веса. А при усредненные результатов по всем породами, как весы использовано количество слоев среды по каждой породой. Изучены зависимости между численными значениями нормальных компонент тензора напряжения, вызванные геостатического давлением, и аналогичными величина ми, вызванными геодинамических изменениями соответствующего компонента тензора напряжения. Проявление лено, что напряжение, обусловленные геостатического давлением, существенно ниже, чем напряжение, обусловленные геодинамических изменениями. Полученные акустические формулы позволяют определить напряжения в геологической среде любого региона с учетом влияния современных геодинамических процессов.
Розроблено метод визначення нормальних компонентів тензора напружень в деформованих геологічних середовищах на основі баз даних геофізичних досліджень глибоких свердловин. Те-оретичною основою методу є акустичні співвідношення некласичного лінеаризованого підходу нелінійної еластодинаміки. Отримано аналітичні формули розрахунку напружень в геологічному середовищі у випадках малих і великих деформувань. Використано дані геофізичних досліджень свердловин, розташованих в Південнокаспійському басейні. Складено тонкошаруваті одновимі-рні моделі середовища за швидкостями поширення поздовжніх і поперечних хвиль, щільностю та літологією порід. Товщина кожного шару моделей становить кілька сантиметрів, який дорів-нює кроку спостережень за розрізом свердловини. Для врахування впливу зміни термобаричних умов геологічного середовища на акустичні властивості порід дані кожної моделі, що відносяться до однієї і тієї ж літології порід, розчленовані на кластери з застосуванням штучних нейронних мереж. За моделями для кожної літології порід і кластера даних розраховано значення модулів пружності 2-го і 3-го порядків і нормальних компонент тензора напруження. Виявлено, що пру-жні модулі 3-го порядку набагато чутливіші до мінливості пружних властивостей середовища, ніж модулі 2-го порядку. Отримані чисельні результати за всіма кластерами кожної літології по-рід усереднені. При цьому кількість шарів середовища по кожному кластеру даних використано як ваги. А при осереднені результатів за всіма породами, як ваги використано кількість шарів середовища за кожною породою. Вивчено залежності між чисельними значеннями нормальних компонент тензора напруження, що спричинені геостатичним тиском, і аналогічними величина-ми, викликаними геодинамічними змінами відповідного компонента тензора напруження. Вияв-лено, що напруження, зумовлені геостатичним тиском, істотно нижчі, ніж напруження, зумов-лені геодинамічними змінами. Отримані акустичні формули дають змогу визначити напруження в геологічному середовищі будь-якого регіону з урахуванням впливу сучасних геодинамічних процесів.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: