Способ определения плотности пород методом акустического каротажа Советский патент 1992 года по МПК G01V1/40 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, а именно к широкополосной модификации метода акустического каротажа.

Известен способ акустического каротажа, который включает в себя излучение акустического импульса с нешироким спектром частот (25 кГц и более, СПАК-2, СПАК-4, АКЦ- 1, ПАРУС), возбуждение и прием в скважине продольных волн давления и поперечных волн сдвига, регистрацию волнового пакета и определение параметров пересекаемых скважиной пород по амплитуде и времени прихода волн.

Однако из-за возбуждения акустического импульса с нешироким спектром частот приходящие в волновом пакете поперечные

волны сдвига накладываются на продольные волны давления и часто не могут быть выделены в чистом виде. А трубные поверхностные волны типа Лэмба-Стоунли ввиц/ отсутствия в мпульсе возбуждения низкочастотных составляющих вообще не возбуждаются и не присутствуют в регистрируемом волновом пакете, В силу этого, при исследовании скважин данным способом, возможно определять параметры пород, зависящие от времени прихода и затухания, в основном, продольной волны давления.

Наиболее близким по сущности и достигаемому эффекту является широкополосная модификация способа акустического каротажа. В этом случае по формуле, связываю- А

S.I

Ю

К: о

щ

щей плотности жидкости и породы, фазовую скорость волны Лэмба на нулевой частоте, скорости волн в жидкости и поперечной волны в породе можно определить объемную плотность породы.

Недостатком известного способа является погрешность, вносимая в определение объемной плотности пород за счет того, что в известную формулу определения плотности пород входит скорость волны Лэмба- Стоунли при нулевой частоте, которая в зависимости от разреза может сильно отличаться от наблюдаемой скорости волны Лэмба-Стоунли на частоте 3-4 кГц. Поэтому плотность пород методом акустического каротажа, как правило, оценивается с большой погрешностью.

Цель изобретения - повышение точности определения плотности пород.

Способ осуществляют следующим образом.

Поскольку возбуждение в широкополосной аппаратуре волны Лэмба нулевой частоты, которая необходима для вычисления плотности пород, технически не представляется возможным, то выполняют следующий прием. На дисперсионных кривых скоростей трубных поверхностных волн, крайние скорости которых соответствуют скорости волны Лэмба (приА- ) и скорости волны Стоунли (при А - 0), выбран линейный участок максимальной дисперсии скоростей, который находится в диапазоне 0,5 К Гскв 2,5, где К - волновое число, Для практического осуществления способа возбуждают две волны типа Лэмба-Стоунли с такими длинами волн Яти Да , чтобы с учетом радиуса скважины гСкв попали в этот выбранный участок, например, К2 гскв 1 и К1 Гскв 2. По волновому пакету определяют скорости этих волн V ц , V L2 Затем аппроксимацией, например, линейной

V L2 А 2 - V Ц А 1

Д

А2 -А 1

определяют скорость волн Лэмба VL.O при нулевой частоте, т.е. КтСкв 0.

Если при возбуждении выполняется условие А2 2 А 1 , то формула линейной аппроксимации упрощается и находят из соотношения

VLo 2 VL2 -VL1 + А. Величина А соответствует отклонению зависимости от линейной. Эта нелинейность проявляется при малых Югскв- Она составляет не более 3% от VL.O и учитывается таблицей поправок.

Далее по зарегистрированному волновому пакету определяют скорость поперечной волны сдвига волны Vs, а также с учетом

0

5

0

5

0

5

0

температуры и давления в исследуемом интервале скважины определяют скорость в буровой жидкости /ж и ее плотность р ж .

После этого плотность пород/9 п определяют из формулы

P((±S}2 ( V Lo J( V ж j

При реализации способа на скважине в интервал 3467-2350 м с использованием зонда И2 ПЮ, 5П2 волны L - Sti и L-St2 были организованы в волновом пакете так, что более низкочастотная волна L- St2 приходит с задержкой по времени на 800-900 мкс, т.е. на три периода, что позволяет без предварительной обработки определять длины волн и их скорости.

Предлагаемый способ позволяет определить методом акустического каротажа такой важный параметр, как плотность пород, а следовательно, и модули упругости горных пород: модуль сдвига, объемный модуль и другие физико-механические характеристики горных пород, которые могут быть использованы инженерной геологией.

Формула изобретения

1, Способ определения плотности пород методом акустического каротажа, заключающийся в возбуждении и приеме поперечной волны сдвига Vs и трубной поверхностной волны Лэмба-Стоунли V , регистрации и определении скоростей их распространения с учетом термодинамических условий интервала измерения, а также определении плотности буровой жидкости РУН и скорости акустических волн /ж в ней и вычислении плотности пород/эп по формуле

РЖ

рп

, VS ,2

(г (/)

5

0

5

отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения плотности пород, возбуждают, принимают и регистрируют вторую трубную поверхностную волну типа Лэмба-Стоунли большей длины, выбранную из условия максимальной дисперсии скоростей обеих волн типа Лэмба- Стоунли

0,5 К2Гскв Кг гскв Ј2,5. где Ki и К2 - волновые числа первой и второй волн Лэмба-Стоунли с длинами A t и А 2 ; гСке

- радиус скважины; „

«, .

далее определяют скорость второй волны

V и по зависимостям

VLI f(Ai)n VL2 f(A2)

аппроксимацией определяют скорость трубной поверхности волны V при К гскв 0.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью исключения наложения первой и второй трубных поверхностных

волн типа Лэмба-Стоунли, их прием выполняют с задержкой по времени по крайней мере на три периода, при этом знак задержки определяют с учетом типа дисперсии скоростей изучаемого разреза.

Использование: при геофизических исследованиях в широкополосной модификации акустического каротажа. Сущность изобретения: в скважине возбуждают поперечную волну сдвига и две различающиеся по длине трубные поверхностные волны Лэмба-Стоунли. Последние выбирают из условия их нахождения в области максимальной дисперсии скоростей. По функциональным зависимостям скоростей указанных волн от их длин аппроксимацией определяют скорость трубной волны при нулевой частоте и ее значение в дальнейшем используют для расчета плотности пород. 1 з.п.ф-лы. л