Биения

Одной из особенностей волновых процессов в пласте является возникновение биений. В общем случае биения рассматриваются как колебания с периодически изменяющейся амплитудой, возникающие при наложении двух гармонических колебаний с близкими частотами. В случае волнового воздействия, при котором осуществляются многократные периодические удары (толчки), создаваемые в пласте волновым источником, биения возникают в том случае, когда период воздействия Т незначительно отличается от периода собственных колебаний То.

Биения в пласте состоят из синусоид одинакового периода, но разной амплитуды. Частота биений равна абсолютной величине разности собственной частоты и частоты вынуждающей силы. При большом числе воздействий энергетический вклад биений в инициирование пласта может быть весьма значительным.

После каждого воздействия (удара) количество движения возрастает на величину, равную импульсу силы:

Р = /"VWd t, (4.15)

где т - длительность импульса.

Однако каждый последующий удар - воздействие не увеличивает приращение момента импульса, и с каждым последующим ударом величина приращения энергии убывает. После перехода через максимальное значение последующие удары будут уменьшать амплитуду, вплоть до нулевого её значения, после чего цикл повторяется.

В частном случае, при равенстве собственной частоты пласта частоте воздействующей силы биение вырождается в резонанс.

Сопоставление условий возникновения ударного и гармонического резонанса показывает, что синусоидальная сила вызывает резонанс только в том случае, если её период равен собственному периоду колебаний пласта в то время, как периодические (ударные) воздействия на пласт вызывают в нём резонанс и тогда, когда их период кратен периоду собственных колебаний.

Таким образом, пласт представляет собой сложную напряженно-деформиро ванную линейную динамическую систему, энергетическое состояние которой определяется, главным образом, резонансом в стоячей волне, ударным резонансом, гармоническим резонансом и биениями, а так же полями рассеянных и излучаемых акустическими решетками волн.

Выводы к четвертому разделу

  • 1. Волновые явления в продуктивных пластах отражают чрезвычайно сложную совокупность процессов резонанса, фокусировки, интерференции различных типов волн, при этом наибольший интерес представляют каналовые интерференционные волны.
  • 2. В результате волнового воздействия на слоистый коллектор образуется устойчивый стационарный волновой процесс, представляющий суперпозицию большого числа стоячих волн. При этом узлы стоячих волн, выступающие в качестве дифрагирующих элементов, образуют упорядоченные, динамические структуры, создающие в совокупности более сложную дифрагирующую структуру - куб упругих деформаций. На структурах такого типа возникает сильное рассеянное излучение, характеризующееся вектором Умова потока энергии, с которым связана энергия непосредственного воздействия на продуктивный пласт и энергия разрядки напряженно- деформированных зон горных пород, воздействующей на пласт. Энергетика этих процессов может быть существенно повышена за счёт выполнения сформулированных условий когерентности возбуждаемых волновых полей.
  • 3. Слоистость геосреды и способ ударного возбуждения, инициирующего волновое поле, предопределяет возможность создания в пласте резонанса двух типов: ударного и гармонического. Первое возникает при определённом соотношении частоты приложения силы и собственной частоты объекта воздействия, второе - при определённом соотношении спектра воздействия с частотной характеристикой объекта. Рассматриваемая технология является уникальным случаем в отношении возможности совместного возникновения обоих типов резонанса.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >