Способ нелинейного акустического каротажа Советский патент 1989 года по МПК G01V1/44 G01V1/00 

Изобретение относится к .области скважинных геофизических исследований и может быть использовано для определения свойств пород в околосква- жинном и межскважинном пространствах.

Цель изобретения - повышение достоверности за счет локализации области нелинейного взаимодействия и уменьшения влияния вторичных источников, находящихся в прискважинной зоне, и повышение чувствительности..

В скважине возбуждают акустическую многочастотную волну накачки с узким спектром, цилиндрически расходящуюся, со сходящимся волновым фрон- томо Возбуждение акустической волны накачки с названными параметрами iреализует синтезирование объемной нелинейной антенны, представляющей

.собой область взаимодействия волны накачки с исследуемой средой.Мощность из лучения синтезированной антенны неравномерна из разных областей среды и максимальна из фокальной области сходящегося волнового фронта. Область, локализованная в прискважинной зоне, излучает неэффективно благодаря TOMyj что изменение фазы акустической волны накачки вдоль начальной апертуры ослабляет вклад вторичных источников (излучающих на низкой частоте), расположенных Б этой области

Прием низкочастотной волны, по амплитуде которой судят о параметре нелинейности среды Б области взаимодействия акустической волны накачки с исследуемой средой, осуществляют в зоне Фраунгофера на расстоянии R от

Ю

О

Э5

центра симметрии апертуры акустической волны накачки:

R .

где F - радиус сходимости волнового

фронтаJ

Л - длина низкочастотной волны, излучаемой из области взаимодействия акустической волны накачки с исследуемой средой. Основной вклад в принимаемое низкочастотное излучение вносит фокальная область фронта акустической волны накачки. Определенность области взаимодействия и существенное ослабление влияния прискважинной зоны повышает достоверность определения параметра нелинейности среды.

Излучение низкочастотной волны из фокальной области сходящегося волнового фронта зависит от направления на приемник, тогда как для излучения из прискважиниой зоны эта зависимость несущестззенна. Поэтому в случае приема низкочастотной волны в пределах

о

углов у, «с arcsin- -- от оси скважины, вершины которых лежат в центре симметрии апертуры, в ее формирование вносят вклад и прискважинная зона, и фокальная область сходящегося волнового фронта. При приеме в пределе

о углов о arcs in-;;:-- существенным

является лить вклад прискважинной зоны Осуществляя прием в пределах обоих диапазонов углов 9, и j , можно избавиться от влияния прискважинной зоны, вычитая вклад излучения из прискважинной зоны из излучения, обусловленного влиянием и прискважинной зоны, и фокальной области сходящегося волнового фронта о

Дополнительное управление фазовым фронтом акустической волны накачки обеспечивает повьшение чувствительности способа Формируя фазовьй фронт по закону

средняя длина волны накачки в среде;

длина начальной апертуры акустической волны накачки.

и выбирая соотношения параметров F, h и /д из соотношений оптимальности

F (S - |И,

h -xj(2s - m + |)(m - |) 7k

to1 т

(2s - ra + g)(m - |) 0,

где s и m - натуральные числа, достигают синфазного суммирования акустической волны накачки в фокальной области.

Способ осуществляют следующим образом

Возбуждение многочастотной акустической волны накачки производят излучателем, состоящим из цилиндрических электроакустических преобразователей, равномерно заполняющих апертуру. На излучатель подают амплитудно-модули- рованньш сигнал и возбуждают этим сигналом электроакустические преобразователи. Для осуществления управления фазовым фронтом акустической волны накачки с помощью фазовращателей . амплитудно -модулированный сигнал подают на электроакустические преобразователи с задержкой по фазе, обратной по знаку и равной задержке, котоРУ приобретает акустическая волна, от соответствующего преобразователя до фокальной области. Колебания от всех преобразователей с фокальной области в этом случае суммируются в фазе. Прием низкочастотной волны осуществляют либо на поверхности земли, либо в скважинах, расположенных рядом.

45

ормула изобретения

1. Способ нелинейного акустического каротажа, включающий возбуящение в скважине акустической волны с узким.

спектром и прием низкочастотной волны, по амплитуде которой определяют параметр нелинейности среды, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности за счет

локализации области нелинейного взаимодействия и уменьшения влияния вторичных источников, находящихся в прискважинной зоне, акустическую волну возбуждают цилиндрически расходящейся,

5.1520461

протяженной апертуры со сходящимся

волновым фронтом, а прием низкочастот- 1НОЙ волны осуществляют в зоне Фраунгофера на расстоянии R 5; ;:-

от цент- 5 симметрии апертуры акустической

ра

волны, где F - радиус сходимости волнового фронта, h длина низкочастотной волны.10

2. Способ поп,1, отличающийся тем, что прием низкочастотной волны осуществляют в пределак УГЛ . 1.2 Л,«:

лов У| arcsin -- от оси скважины, -

вершина которых лежит в центре симмет- рии апертуры акустической волны.

3. Способ по п.2, отличающий с я тем, что прием низкочастотной волны дополнительно осуществляют

1 2 А

в пределах углов б. arcsin-- -- и параметр нелинейности определяют по разности амплитуд низкочастотной волны, измеренных в пределах углов 0, ив.

4. Способ по п.2 или 3, о т л и - чающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, фазовый фронт акустической волны формируют по закону

при F (S - gn.

(2s - m + |)(m - П,

где 2h - длина начальной апертуры

акустической волны накачки s,m - натуральные числа, удовлетворяющие соотношению

(2s - m + |)(m - )- О,

Fbh,

средняя длина волны накач - ки в среде.

Изобретение относится к области скважинных геофизических исследований и может быть использовано для определения свойств пород в околоскважинном и межскважинном пространствах. Цель изобретения - повышение достоверности за счет локализации области нелинейного взаимодействия и уменьшения влияния вторичных источников, находящихся в прискважинной зоне. Для этого акустическую многочастотную волну с узким спектром возбуждают цилиндрически расходящейся, протяженной апертуры, со сходящимся волновым фронтом, производят регулирование фазового фронта волны накачки. Прием осуществляют в зоне фраунгофера в пределах фиксированных углов от ствола скважины, вершины которых лежат в центре симметрии начальной апертуры акустической волны накачки. 3 з.п. ф-лы.