Способ акустического каротажа скважин

Способ акустического каротажа скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

269092

Союз Соеетских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 5а, 47/00

42с, 42

Заявлено 27.1.1969 (¹ 1301643!26-25) с присоединением заявки №

МПК E 21Ь

G 01v

УДК 550.834:622.241 (088.8) Приоритет

Комитет по делам иаобретеиий и открытий при Совете Мииистров

СССР

Опубликовано 171У.1970. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания ЗО.Х.1970

Авторы изобретения

В. М. Гуцалюк, В. О. Галета, А. И. Вергуненко, Л. И. Абрамов и В. В. Млоцинский

Институт геофизики АН Украинской ССР

Заявитель

СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН

Изобретение относится к способам геофизического исследования скважин, в частности — к акустическому каротажу.

Акустический каротаж проводят с целью выделения пластов и определения акустических параметров пород, пересекаемых скважиной. Вследствие изменения напряженного состояния горных пород вокруг выработки, перераспределения температур и проникновения в пласт фильтрата бурового раствора вокруг скважины образуется измененная зона, характеризующаяся аномальным значением скоростей по сравнению с окружающим массивом. В силу этого граница раздела

«жидкость — порода» в значительной степени влияет на точность измерения акустических параметров исследуемых пород и поэтому требует специального изучения.

Известны способы, позволяющие в какой-то мере определить влияние нарушенной зоны и тем самым повысить точность акустического каротажа, например, с помощью скважинного зонда с двумя парами приемников, одна нз которых расположена около излучателя, а другая — на некотором расстоянии от него.

Для тех же целей используют также двухэлементные зонды. В первом случае, увеличение расстояния для второй пары приемников приводит к неидентичным условиям распространения звуковой волны, чем обусловлено неконтролируемое влияние отдельных неоднородностей, расхождение и изменение коэффициента затухания. Второй способ более эффективен, однако получаемая информация в значительной мере засорена влиянием пород, залегающих в глубине массива, так как интегрируется суммарный сигнал, состоящий из различного типа волн: продольных, поперечных, поверхностных и др. Поэто1р му значение амплитуды выходного сигнала будет определяться условиями распространения для каждого типа волн, что затрудняет получение параметров переходной зоны в чистом виде.

15 Цель описываемого изобретения — повышение точности определения диаметров граничной зоны и исключение погрешностей, обусловленных влиянием глубинных слоев пород.

Для этого исследуют с помощью совмещеп20 пых преобразователей реверберационную характеристику вдоль ствола скважины путем измерения временнбго промежутка, в течение которого происходит снижение акустической энергии в и раз относп1ельно уровня, соответ2ч ствующего моменту окончания импульса возбуждения.

Излучение акустической энерпш в некотором объеме приводит к многократным отражениям звуковой волны от границ этого рр объема. При каждом таком отражении часть

269092 с„ г е=ео (2) c„ — 2

In(=-2ia—

1п =т — —, t

65 звуковой энерпш поглощается. Длина пути между двумя последовательными отражениями является переменной величиной, зависящей от выбранного направления, величины объема и его формы. Методами математической статистики можно получить зависимость

l =- 1(—, S (1) где l — длина свободного пробега;

V — величина объема;

S — суммарная площадь всех поверхностей, ограничивающих данный объем;

К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Процесс постепенного падения плотности звуковой энергии в за мкнутом об ьеме после прекращения действия источника выражается зависимостью где ео — плотность энергии к моменту прекращения действия источника; С, — скорость пробега звуковой волны в среде, заполняющей данный объем; р — коэффициент отражения поверхности данного обьема; l — вре мя, отсчитываемое с момента прекращения действия источника. В выражение (2) необходимо ввести множитель е "", учитывающий уменьшение энергии за счет поглощения, вызванного средой, заполняющей объем, прп движении звуковой энергии на пути х= Ct>l.

Таким образом, 1n — = — 2 Соl + In 3 о

In) = (— 1п — 1 — +2/а. ,Со

Если зафиксировать промежуток времени, в течение которого плотность энергии уменьв шается в и раз, то In — = — и const и, сле-о довательно, Предполагая с некоторой погрешностью постоянство параметров l, а и Со (при необходимости можно вводить поправки, учитывающие изменение этих параметров) и приняв

III

2la=m и — =-Р, окончательно получим:

Со т. е. коэффициент отражения является функцией времени, заключенного между моментом прекращения действия источника и моментом, соответствующим уменьшению звуковой энергии до определенного уровня.

15 г0 г5

Зо

На фиг. 1 изображена схема, иллюстрирующая предлагаемый способ с использованием совмещенных преобразователей; на фиг. 2— блок-схема устройства для определения интервала времени между моментом окончания возбуждения излучателей и моментом уменьшения звуковой энергии до определенного уровня; на фиг. 3 — эпюры напряжения.

В скважине находятся акустические излучатели 1 и 2, акустический приемник 8 и акустические изоляторы 4 и 5.

Расположение, указанное на фиг. 1, обусловлено необходимостью создания однородного звукового поля и компенсации влияния незамкнутости объема скважины вдоль ее оси. Кроме того, аппаратура содержит генератор б частоты посылок, генератор 7 ударного возбуждения, генератор 8 акустических импульсов, ячейку памяти 9, делитель I!), сравнивающее устройство 11, детектор 12, сборку 18 и усилитель 14.

На фиг. 3 показаны эпюры напряжения возбуждения (U, ), напряжения на выходе детектора 12 (U, ), н пряжения на ячейке памяти 9 (У„) и выходного напряжения (вых).

Два излучателя имеют идентичные параметры и возбуждаются от одного и того же генератора радиоимпульсом требуемой длительности и частоты. От длительности радиоимпульса зависит уровень звуковой энергии, запасенный в данном объеме к моменту окончания излучения, а частота определяет глубину отражающей границы. Используя излучатели с различными частотами, можно получить дополнительную информацию о глубине переходной зоны.

Сигнал, снимаемый с акустического приемника 8 усиливается усилителем 14 и детектируется детектором 12. Полученное напряжение через делитель 10 подается на ячейку памяти 9. Начало измерения фиксируется импульсом, соответствующим моменту окончания возбуждения излучателей. Уменьшение звуковой энергии приводит к уменьшению напряжения на выходе детектора 12, и в момент равенства У, с У„сравнивающее устройство 11 вырабатывает импульс, соответствующий концу измерения. Интервал времени, заключенный между двумя импульсами, может быть затем известными способами преобразован для индикации в дискретную или аналоговую форму, Использование предлагаемого способа позволяет получить более точные параметры граничной зоны, при помощи которых может быть определена поправка, корректирующая результаты акустического каротажа.

Предмет изобретения

Способ акустического каротажа скважин, основанный на возбуждении и приеме в скважине акустических колебаний, отличающийся тем, что, с целью уточнения геолого-геофизи269092 йх параметров, пересекающих скважину

>д, и более детального изучения граничной исследуют с помощью совмещенных бразователей реверберационную характеику вдоль ствола скважины, для чего измеряют временной интервал, в течение которого происходит спад акустической энергии в и раз относительно уровня, соответствующего моменту окончания импульса воз5 буждения.

269092

Составитель Э. Терехова

Техред А. А. Камышникова Корректор О. С. Зайцева

Редактор Громова

Заказ 3089/1 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2