СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН Советский патент 1970 года по МПК E21B47/12 G01V1/00 

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 стенени влияет на точность измерения акустических параметров исследуемых пород и поэтому требует специального изучения.

Известны способы, позволяющие в какой-то мере определить влияние нарущенной зоны и тем самым повысить точность акустического каротажа, например, с помощью скважинного зонда с двумя парами приемников, одна из которых располол ена около излучателя, а другая - на некотором расстоянии от него. Для тех же целей иснользуют также двухэлементные зонды. В нервом случае, увеличение расстояния для второй пары приемников приводит к неидентичным условиям распространения звуковой волны, чем обусловлено неконтролируемое влияние отдельных неоднородностей, расхол дение п 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. Поэтому значение амплитуды выходного сигнала будет определяться условпями распространения для каждого типа волн, что затрудняет получение параметров переходной зоны в чистом виде.

Цель онисываемого изобретения - повышение точности определения диаметров граничной зоны и исключение погрешностей, обусловленных влиянием глубинных слоев пород. Для этого исследуют с помощью совмещенных преобразователей реверберационную характеристику вдоль ствола скважины путем измеренпя временного промежутка, в течение которого пронсходит снижение акустической энергии в п раз относительно уровня, соответствующего моменту окончания импульса возбуждения.

Излучение акустической энергии в некотором объеме приводит к многократным отражениям звуковой волны от границ этого объема. При каждом таком отражении часть звуковой знёрпп поглощается. Длина пути меледу двумя последовательными отражениими является неременной величиной, зависящей от выбранного направлепия, величины объема и его формы. Методами математическои статистики можно нолучить зависимость / А , где / - длина свободного пробега; V - величина объема; S - суммарная площадь всех поверхностей, ограничивающих данный объем; Л - коэффицнент пронорциональности. Процесс постепенного падения плотности звуковой энергии в замкнутом объеме после прекращения действия источника выражается зависимостью где 8о - плотность энергии к моменту прекращения действия источника; Со - скорость пробега звуковой волны в среде, занолняющей данный объем; р - коэффициент отралсения новерхности данного объема; t-время, отсчитываемое с момента прекращения действия источника. В выражение (2) необходимо ввести |Множитель . учитывающий уменьшение энергии за счет поглощения, вызванного средой, заполняющей объем, при движении звуковой энергии на пути . Таким образом. Cj,t -2«Со о I откуда; In ---2аСо + ) ЕС / Если зафиксировать промежуток времени. в течение которого плотность энергии умень- 45 шается в п раз, то In - -n const и, следовательно, 1пр 2/а-(|:)|. t-o / Предполагая с некоторой погрешностью постоянство параметров /, а и C) (при необходимости молчно вводить поправки, учитывающие изменение этих параметров) и ириняв 55 2ta m и - Р, окончательно получим: Со 1пЭ т-,(4) т. е. коэффициент отражения является функцией времени, заключенного между моментом прекращения действия источника и моментом, соответствующим уменьшению звуковой энергии до определенного уровня. 50 На фиг. 1 изображена схема, иллюстрирующая предлагаемый способ с использованием совмещенных нреобразователей; на фиг. 2 - блок-схема устройства для онределения интервала времени между моментом окончания возбуждения излучателей и моментом уменьщения звуковой энергии до определенного уровня; на фиг. 3 - эпюры напряжения. В скважине находятся акустические излучатели 1 к 2, акустический приемник 3 и акустические изоляторы 4 и 5. Расположение, указанное на фиг. 1, обусловлено необходимостью создания однородного звукового ноля и компенсации влияния незамкнутости объема скважины вдоль ее оси. Кроме того, аппаратура содержит генератор 6 частоты посылок, генератор 7 ударного возбуладения, генератор 8 акустических импульсов, ячейку памяти Я делитель 10, сравнивающее устройство 11, детектор 12, сборку 13 и усилитель 14. На фиг. 3 показаны эпюры нанряжения возбуждения (1/), напряжения на выходе детектора 12 (f/д), напряжения на ячейке памяти 9 (U„) и выходного напряжения ()Два излучателя имеют идентичные нараметры и возбуледаются 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 отрал ающей границы. Используя излучатели с различными частотами, можно получить дополнительную информацию о глубине переходной зоны. Сигнал, снимаемый с акустического приемпика 3 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 ириводит к уменьшению нанрялсения на выходе детектора 12, и в момент равенства Уд с и„ сравнивающее устройство 11 вырабатывает имнульс, соответствующий концу измерения. Интервал времени, заключенный между двумя импульсами, |Может быть затем известными снособами преобразован для индикации в дискретную или аналоговую форму. Использование предлагаемого способа нозволяет получить более точные параметры граничной зоны, при помощи которых может быть определена поправка, корректирующая результаты акустического каротажа. Предмет изобретения Их параметров, пересекающих скважину )Д, и более детального изучения граничной I, исследуют с помощью совмещенных |бразователей реверберационную характеику вдоль ствола скважины, для чего 5 измеряют временной интервал, в течение которого происходит спад акустической энергии в п раз относительно уровня, соответствующего моменту окончания импульса возбуждения.