СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА Советский патент 1974 года по МПК G01V1/44 

1

Изобретение относится к геофизическим I с с л ед ОВ аН и ЯМ скв аж-ие.

Известны способы акустического ка1ротажа, основанные на периодическом возбужаении в скважине акустического -илтульса излучател ем, приеме акустического и мп у лыс а приемником и измерении интервала времени лробега звуковой волны, по которому определяют скорость распространения звука породе. При этом в качестве волны, несущей иифо-рма цию, принимается волна, преломленная на стенке скважины под углом полного внутреннего отражения. Для того, чтобы исключить пути пробега звуковой волны по буровому pacTiBOpy, т. е. от излучателя до стенки скважины и от стенки сюважпны до приемника, применяют две акустические зондовые установки с разным рассто янием от излучателя до приемиика и вычисляют раэность времен пробега волны между этими зондовыми расстояния.ми. При этом имеется в виду, что обе зондовые установки расположены на одипакозо:м ра сстоян 1и от стеяки ок(важины, т. е. электроакустические преобразователи расположены на одной прямой,параллельпой стенке скважины.

В этих способах интервал времени отсчитывается между приходом первых вступлений или двух других соответствующих фаз от излучателя (излучателей)

П1р 1е:мн;1Кам (npiiемнику).

Однако известные способы отличаются недостаточной точностью измерешм времени. Ойе волновые картины, прПНЯтые приемником (или приемн 1ками), отличаются друг от друга по амплитуде. Поэтому часто не суш.ест1вует двух равноудаленных от первого вступления точек, равнозначнык по уровню, на который должно быть настроено пороговое устройство для отсчета времениого интервала.

Вследствие затухания на базе измерения на nepiBOiM пра1нятом сипнале ра бочий уровень ближе к первому вступлению, чем на втором сигнале, поэтому пороговое устройство срабатывает от несоответствующих точек на волновой картине. Это язвление, часто назьивае мое явление м «перескока, Может вызвать погрешность, достигающую значительной велич-нны.

Уравнения преломленной волны, регистрируемой двумя зондовыми установка.ми трехэлементного зонда акустического каротажа, с учетом нал;1чия времени запаздывания мо.мента срабатывания порогосвого устройства относительно момента первого 1В Ступления (для трехэлементного зонда: ) имеют Блд: /j 2/i cos i + /b 7-2 Kj + v + где: TI-время цроб&та волны от ближнего излучателя к приемнику; TZ - то же, от дальнего язл 1чателя; /i- раестОЯние от ближнего излучателя до гарие.мника; /2 - то жг, от дальнего излучателя; Vi-скоро-сть распрСстраиения сигиала з буровом растворе; 12 -то же, IB окружающей породе; h - расстояние от зонда до стенки скважины; i - угол лолного внутреннего отражашш для гран-ицы сред со с«оростя: 1и Vi И Vz, ti н tz - в ремена затаздьгоания момента срабатьшанИЯ порогового устройства относительно момента первого вступления соответственно для меньшей и большей зондовой уста1Н 01ВКИ. Из уращненлй (1) определяем ДГ Г2-TI +{t2-t,); /о-/1 Д/;(2) В сбщем случае , поэтому, определяя из уравпеиня как это делает1ся s извещенных опосооа,х акустического каротажа, мы допускаем существенную погрешность, тем большую, чем больще 2-Л, т. е. чем больше затухание сигнала на базе измерения. В отдельных случаях, ко;гда 2 0 «ли г2 /1 независимо от их абсолютных величин полрешность за счет «перескока отс тствует. Для повышения тО|Чности измерения иредлагается onoico6, по которому определяют из менение угла полного внутрен-него опражгния в за1висимс1сти от скорости нро;бега звуковой волны в породе, для чего регистрируют .времена пробега звуковой волны между несколькими пара.мп излучателей и приемников с равными базами измеренпя, расположенными на разных расстояниях от стенки скважины, а по разно1СТп этих времвн определяют скорость раслростраиевня акустичасжого сигнала в породе. Можно регистрировать времена пробега звуковой ВОЛ1НОЙ расстоЯ|НИ(Я от одного И1злучателя до двух приемников, расположенных на равпых расстояниях от излучателя н на разных расстояниях от стенки скважины, времена nipo6era звуковой волиой рассто1Я«ия от двух излучателей, расположенных на разных расстояниях от стенки , до одного приемника, расположенного от излучателей на равных расстояниях. .Предлагаемый способ позволяет исключить поррешность, вызваниую ослаблением иервых вступлений на базе измерения, т. к. с высокой степенью достоверности обеспечивает равенство/2 1(4) Cinocoi6 имеет следующую фiИiзиiчecKyю основу: известно, что в завийнмости от изменения I/V Vo, а следовательно, отношения .. изменяется угол 1, а вместе с ним длина пути, проХОДИ1МСГО цреломлбнпой волной по буровому раствору, и соответствующее ему время. Измеряя это время, можно однозначно определять скорость распространения звука в породе. Реализация такого принципа приводит к зандовой установке нового типа, которая позволяет обеспечить равенство (4). Она эквивалентна двум двухэлементным зондам с одинаковыми базами /, которые расположены на расстояниях hi и 2 от стенкч скважины, П1рпчем Лг-/Ji A/z величина неизмененная. Уравнения (1) для такой зондовой установки имеют вид: 2 /2 COS i +Л; Г2 у+/2(5) где TI - время пробега волны от первого приемника .к первому излучателю. TZ - то же, длЯ второй пары преобразователей; остальные обозначения, как в уравнении (I). 2(/i2-/ii) дг 7-2-Г + {t2-fl) Анализ пути про-хождения волны от излучателей к приемнику позволяет предположить 2 1. В самом деле, пугн прохождения преломленной волны для двух пар преобразователей П1ра1ктически отличаются лишь на отрезок пути в буровом раст(воре, вдоль которого отсутствует затухание сигнала. Таким образом можно записать 2ДЛ ДГ i7- cos г(7) Учитывая, что r arcsin ПОЛУЧИМ: У 4т--(АГ)2 В частно.м случае две указанные выше зондовые установки могут быть образованы одним излучателем и двумя приемнИКаМп, либо двумя излучателями и приемииДля обеих этих модификаций выражения (7) и (8) имеют вид ДГ -,;-COS г t V т2-(ДГ) где Л/г А2-/ij. Предмет изобретения 1. Способ акустического каротал а, состоящий в периадическОМ возбуждении в -скважине звуковой волны .с пОМОщью излучателя, приеме звуковой волны, прошедшей ио породе, с помощью приемника и измерении интервала Бремени пробега звуковой волны на базе измерения, отличающийся тем, что, с целью 5 повышения точности измерений, о пределяют изменепие угла полиог.о внутреннего отражения в зависимости от скорости пробега ззуковой волны в породе, для чего регистрируют времена пробега звуковой волны между не-5 сколькими парами излучателей и приемииков с равны;ми ба;зами измерения, располол енными на разных расстояниях от стенки окважины, а по раз ности этих времен определяют скорОСть распрастранегоия акустического CHir-10 нала в иороде. 2, Способ ио п. 1, отличающийся тем, чго 6 регистрируют времена .пробега эзукозой волной расстояния от одного излучателя до двух приемников, расположенных на равных рагстаяииях от излучателя и на разных расстояниях от стенки скважашы. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регистрируют в;ремена прОбета звуковой волной расстояния от двух излучателей, ра оположенных на разных расстоякнях от стенки скваж:ины, до одного приемника, расположенного от излучателей на равных расстояниях.