К вопросу энергетических соотношений волнового инициирования слоистой геосреды

При всех работах по волновому инициированию слоистых сред, например, [4,5] и др. отмечается весьма характерное явление, которое может быть обозначено как парадокс волнового воздействия на продуктивные пласты, состоящий в явном несоответствии между относительно малой мощностью возбуждаемых упругих волн, и мощностью и масштабами вызываемых ими откликов пласта.

Совершенно очевидно, что упругие деформации, создаваемые волновыми полями, не могут непосредственно вызвать гео- и гидродинамические эффекты таких масштабов.

Следовательно, первоначальные слабые импульсы должны инициировать некоторые достаточно мощные, консервативные, энергоёмкие процессы в геосреде. Подавляющим большинством исследователей энергия этих процессов отождествляется с энергией, сопровождающей разрядку пластов, находящихся в сложном напряженно-деформированном состоянии. При этом «спусковым крючком» процессов такой разрядки и являются относительно слабые импульсы, вызывающие развитие энергетической разгрузки неравновесных нелинейных сред.

Несмотря на распространенность этой точки зрения, её нельзя признать достаточно содержательной, т.к. она не даёт объяснения самого механизма упругой разрядки напряженно-деформированных сред, провоцируемой волновыми импульсами.

Представляется более обоснованной и аргументированной многофакторная концепция энергетических переходов в геосреде, включающей продуктивный пласт. При этом энергетическая структура волнового воздействия определяется суперпозицией следующих одновременно протекающих длительных волновых процессов:

  • - волновое воздействие на пласт в эффективной зоне по Кирхгофу;
  • - дальний волноводный перенос упругой энергии, возбуждаемой в пласте бегущими каналовыми волнами;
  • - возникновение стационарных консервативных зон обмена энергией, образуемых системой стоячих волн;
  • - возникновение в пластах упорядоченных рассеивающих структур (решеток и кубов деформаций).

Особое значение имеет последний фактор энергетических переходов. Здесь следует иметь ввиду, что продуктивный пласт не является энергетически изолированной структурой, представление о которой неизбежно используется в других концепциях, а находится внутри огромного массива пород геосреды, находящейся в сложном напряженно-деформированном состоянии с огромными запасами кинетической энергии. При волновом возбуждении, сопровождающимся образованием дифракционных решеток в пласте последний выступает в двух формах пространственно-временных соотношений: рассеивающей дифракционной структуры и излучающей структуры, как аналог акустической антенны.

По аналогии с теорией акустических и передающих систем [1] в первом случае пласт рассматривается в качестве колеблющейся системы с первоначально накопленным избыточным запасом потенциальной энергии внутри пласта с вектором потока энергии поля напряжений (вектор Умова), направленным из пласта наружу. При этом большая часть энергии переотражается в пласте и в силу его волноводных свойств из пласта не уходит. Во-втором случае, когда происходит процесс излучения дифракционной антенной, поток энергии, определяемой вектором Умова, направлен внутрь пласта и энергия окружающей его напряженно-деформированной среды поглощается последним из приграничного слоя.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >