Акустический способ определения проницаемости пород Советский патент 1992 года по МПК G01V1/40 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, конкретнее к низкочастотной модификации метода акустического каротажа,

Известен способ акустического импульса, заключающийся в излучении в скважине акустического импульса, возбуждении и приеме продольных волн давления и оценке по их скоростям и амплитудам характеристик пород и технического состояния ствола скважины 1.

Однако четкой связи проницаемости пород со скоростями и амплитудами продольных волн пока не установлено.

Наиболее близкой к предлагаемому способу по существу и достигаемому эффекту является широкополосная модификация способа акустического каротажа (АКН-1, АКШ, АКБ), В этом случае в скважине уверенно возбуждаются продольная, поперечная волны и волна типа Лэмба-Стоунли.Амплитуда трубной поверхностной волны Лэмба-Стоунли четко реагирует на проницаемость исследуемых пород, показывая уменьшение амплитуды давления около проницаемых пород и максимальную амплитуду в интервалах с плотными непроницаемыми породами 2.

Однако из-за различного состояния стенки скважины у проницаемых интервалов строгое количественное определение величины проницаемости пород по амплитуде волны Лэмба-Стоунли затруднено. Даже в интервалах пород, имеющих одинаковую проницаемость из-за различного состояния стенок скважины, амплитуда давления волны Лэмба-Стоунли может отличаться.

Целью изобретения является повышение точности способа за счет снижения влиVJ

сл

СО - СО

яния глинистой корки и каверн в необсаженной скважине, а также влияния колонны и цементного камня в обсаженной скважине.

Поставленная цель достигается тем, что при способе определения проницаемости пород методом акустического каротажа, заключающемся в приеме в исследуемом интервале скважины трубной поверхностной волны Лэмба-Стоунли, определении ее амплитуды давления, по изменению которой судят о проницаемости пород, возбуждают и принимают вторую трубную поверхностную волну Лэмба-Стоунли большей длины, определяют ее амплитуду давления, вычитают амплитуду волны меньшей длины из амплитуды волны большей длины и по изменению разности амплитуд давления этих двух волн в исследуемом интервале определяют проницаемость удаленных от стенки скважины пород.

Кроме того, с целью учета различия амплитуд давления, вызванного разными условиями возбуждения волн, определяют амплитуды давления первой и второй волн Лэмба-Стоунли в эталонных интервалах скважины с плотными непроницаемыми породами и коэффициент, выравнивающий эти амплитуды,с учетом которого вычисляют разность амплитуд волн Лэмба-Стоунли в исследуемом разрезе скважины.

Сущность способа заключается в том, что амплитуда давления волн Лэмба-Стоунли сильно зависит от проницаемости исследуемых пород. Однако установить четкую связь между затуханием этой волны и проницаемостью породы в исследуемом интервале скважины чрезвычайно трудно ввиду наличия глинистой корки на стенках скажи- ны, которая особенно велика около проницаемых пород-коллекторов, наличия каверн, которые также наиболее часто встречаются около проницаемых пород в необсаженных скважинах. В обсаженных скважинах колонной и цементным камнем вообще перекрыто сообщение между жидкостью в скважине и породой-коллектором. Здесь соответствие между амплитудой давления волны Лэмба-Стоунли и проницаемостью еще больше нарушается.

Чем больше длина волны Лэмба-Стоунли, тем более удаленные от стенок скважины участки породы оказывают влияние на ее параметры, в частности, на амплитуду давления. Амплитуда давления бегущей по стенке скважины волны, что является физической природой волны Лэмба-Стоунли, экспоненциально убывает при удалении от стенки скважины с коэффициентом затухания

V

„ 2л:/АЛ2 2п . (СЛ2

а-ъ 1-fc) -IT 1 с

где Дч и А2 - длины поверхностной волны

соответственно в буровой жидкости и породе;

Ci и С2 - скорости волн в жидкости и в породе.

Коэффициент затухания зависит от величины длины волны Я. На расстоянии Ai/2 п от стенки амплитуды колебаний давления примерно в I раз меньше, чем на границе раздела. Таким образом, поверхностные волны, имеющие разные длины, зату5 хают вглубь породы от стенки скважины с разной интенсивностью. Причем, чем больше длины волн, тем дальше колебание давления распространяется вглубь породы и тем более удаленные от стенки скважины

0 участки исследуемого пласта оказывают влияние на уровень амплитуды давления волны, измеренной в стволе скважины.

Если возбудить и зарегистрировать амплитуды давления двух поверхностных

5 трубных волн Лэмба-Стоунли, а затем вычесть амплитуду давления волны меньшей длины из амплитуды давления волны большей длины, то разность характеризует проницаемость дальных от стенки скважины

0 участков исследуемых пластов, а особенности состояния прискважинной части компенсируются при Вычитании.

При вычитании также происходит компенсация факторов, не связанных с прони5 цаемостью не только в прискважинной части, но и во всем исследуемом объеме пород. Модель, описывающая влияние скважины на низкочастотную акустическую волну, предполагает наличие двух типов

0 факторов, влияющих на затухание волны Лэмба-Стоунли. Это эффект внутреннего затухания в среде, вызванного затуханием на минеральной матрице породы и затуханием из-за взаимодействия жидкостей в стволе

5 скважины и в порогом пространстве породы. Вклад доли внутреннего затухания в общее з.атухание волны Лэмба-Стоунли не зависит от ее частоты. Поэтому операция вычитания амплитуд давления волн Лэм0 ба-Стоунли различных частот (например 3 и 1,5 кГц) позволит исключить из рассмотрения этот фактор внутреннего затухания, усиливая таким образом фактор затухания, связанный с взаимодействием жидкостей в

5 стволе скважины и порах, что и характеризует проницаемость пород.

В большинстве случаев интенсивности возбуждающих волны акустических импульсов бывают разные и могут отличаться в 2-5 раз. Следовательно, зарегистрированные

амплитуды волн Лэмба-Стоунли также первоначально неодинаковы. Для исключения этого рекомендуется проведение процесса нормировки волн, предусматривающего выбор в исследуемой скважине эталонных интервалов с плотными непроницаемыми породами, где затухание поверхностных трубных волн минимально. В этом интервале осуществляют замер амплитуд волн Лэмба-Стоунли и определение коэффициента, выравнивающего эти амплитуды. Желательным является такое соотношение амплитуд после нормировки, когда амплитуда волны большей длины на 5-10% больше амплитуды волны меньшей длины. При проведении измерения в исследуемом интервале скважины при нахождении разности амплитуд давления волн Лэмба-Стоунли используется этот постоянный коэффициент.

Таким образом, способ позволяет сильно снизить влияние особенностей близких к стенке скважины факторов, а также факторов в исследуемом объеме пород, не связанных с их проницаемостью, что повысит точность определения проницаемости неизменных пород вдали от стенки.

Формула изобретения 1. Акустический способ определения проницаемости пород, заключающийся в

возбуждении и приеме в исследуемом интервале скважины трубной поверхностной волны Лэмба - Стоунли, определении ее амплитуды давления, по изменению которой судят о проницаемости пород, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа за счет снижения влияния глинистой корки и каверн в необсаженной скважине, а также влияния колонны и цементного камня в обсаженной скважине, возбуждают и принимают вторую трубную поверхностную волну Лэмба - Стоунли большей длины, определяют ее амплитуду давления, вычитают амплитуду во;Тны меньшей длины из амплитуды волны большей длины, о проницаемости удаленных от стенок скважины пород судят по изменению разности амплитуд давления двух волн в исследуемом интервале.

2. Способ по п.1,отличающийся тем, что. с целью учета различия амплитуд давления, вызванного разными условиями возбуждения волн, определяют амплитуды0 давления первой и второй волн Лэмба Стоунли в эталонных интервалах скважины с плотными проницаемыми породами и коэффициент, выравнивающий эти амплитуды, с учетом которого вычисляют разность амплитуд волн Лэмба - Стоунли в исследуемом интервале скважины.

Использование: в геофизических исследованиях скважин, особенно при низкочастотной модификации метода акустического каротажа. Сущность изобретения: в скважине возбуждают и принимают две волны Лэм- ба-Стоунли с отличающимися друг от друга длинами волн. Определение изменения разности амплитуд давления указанных волн позволяет оценить проницаемость удаленных от стенки скважины пород. 1 з.п. ф-лы. ч v Ј