Способ акустического каротажа Советский патент 1977 года по МПК G01V1/48 

1

Изобретение относится к геофизическим способам разведки полезных ископаемых, в частности к способам акустического каротажа скважин.

Известен способ акустического каротажа скважин, состоян1,ир} в том, что в исследуемую скважину опускают акустический зонд, возбуждают колебания излучателя зонда, принимают головные волны, создаваемые излучателем, и измеряют запаздывание по времени первого вступления сигнала на приемнике относительно момента возбуждения излучателя, так называемое интервальное время.

Однако известный способ характеризуется неоднозначностью интерпретации получаемых данных, так как интервальное время зависит не только от пористости горных пород, но и от многих других факторов - модуля объемного сжатия, плотности, трещиноватости, свойств заполнителя пор, неровностей стенок скважины и др.

Более точную интерпретацию позволяет осуществить способ, заключающийся в том, что снаряд-зонд помещают в скважину, возбуждают головпые волны в жидкости и регистрируют фазовокорреляционные диаграммы сигнала, принятого приемником снаряда-зонда. Использование фазово-корреляционНых диаграмм позволяет различить влияние таких доиолнительпых факторов, как кавернозности,

трещиноватости и др. на величину интервального времени, что дает возможность точнее судить о пористости горных пород.

Однако, следует указать на то, что значительно большей чувствительностью к пористости обладает коэффициент поглон1ения уиру|-их воли. Известен способ акустического каротал а с измерением коэффициента иогложения упругих волн. Способ состоит в том,что в скважине возбуждают головные волны акустическим узлучателем снаряда-зонда, принимают эти волны двумя разнесенными по оси скважины приемника ми упругих волн и, путем сравнения амплитуд сигналов на приемниках, судят о поглощении упругих воли :В горных породах.

Однако поглощение упругих волн нзмеряется с большей погрешностью, что значительно снижает преимущества метода. Увеличеиие погрешности измерений связано с неизбежными смен1,еииями снаряда-зонда от оси скважины, его перекосамп, с неровностями границ скважины, наличием глинистой корки и т.д.

Наиболее близким к изобретению является способ акустического каротажа, состоящий в то.м, что измеряют смещение частоты максимума спектральной плотности сигналов, принимаемых Ириемииком ynjiyrnx волн снарядазонда, относительно частоты максимума спектральной плотности сигналов, излучаемых его излучателем. Указанное смегцение

частоты максимума спектральной плотности вызвано тем, что в большинстве пород поглощение лннейно растет с частотой, причем быстрота этого роста существенно завнсит от величины и характера пористости, так как соотнощепие длипы волны и размеров пор изменяется с частотой, что приводпт к росту рассеяния энергии уиругих волн с повыщением частоты. Смещение частоты максимума спектральной плотности, зависящее от быстроты роста поглощения более ста.бпльно и может быть измерено с больщей точпостью, чем само поглощение. Оно содержит значительную информацию о пористости среды и ее характере. Вместе с тем, такой метод оцеики пористости обладают низкой чувствительностью и трудно реализуем в виде автоматических приборов.

Предлагаемый способ нозволят повысить чувствительность и снизить погрещиость изм-ерений за счет устранения влияния неровностей иоверхиости скважины. Это достигается тем, что сигнал головных волн, нринятый нриемником, фильтруют фильтром, нанример, верхних частот, измеряют мощность высокочастотной части спектра и мощность неотфильтрованного сигнала, а нзменением частоты среза фильтра регулируют отиощение указанных мощностей до заданной величины, например 1/2, и по частоте среза фильтра судят о пористости среды и характере ее занолнения. Пример. Скважннный снаряд-зонд, имеющий щирокополосные акустический излучатель и приемннк, иомещают в исследуемую скважину. Электроакустический возбуждающий п)еобразователь зонда запитывают от генератора импульсов или генератора шума, в силу чего Последний излучает широко-полосный сигнал в виде упругпх волн в окружающую снаряд жндкость. В исследуемой среде происходит иммерсионное возбуждение упругих волн, которые раснространяюстя вдоль оси скважины и, в свою очередь, вызывают боковые волны в жидкости, регистрируемые приемником снаряда-зонда. Принятый сигнал через врем-енной селектор, подавляющий мешающие типы волн, подают на фильтрацию, в качестве фильтра используют фильтр верхних или нижних частот с регулируемой частотой среза. После фильтрации отфильтрованный сигнал несет в себе лишь выскочастотную нли низкочастотную часть спектра с частотами выше или ниже частоты среза фильтра. Сигнал после фильтрации детектируют квадрат 1чным детектором, на выходе которого получают сигнал, пронорциональпый мощности сигнала со спектральпыми составляющими, частоты кото.5 рых вьиие или ниже частоты среза фильтра. Аналогично квадратичный детектор формирует сигнал, пропорпиональный мон1ности всего принятого сигнала. Этот сигнал аттенюатором делят в заданном отнонюнии, после чего срав10 нивают его с сигналом детектора отфильтрованного сигнала. Затем, изменяют частоту среза фильтра до тех нор, пока сравниваемые сигналы: сигнал, иронорциональный мощности всего нрииятого сиги ал а, поделенный аттеию15 атором В заданное число раз, и сигнал, пронорциональный мощности сигнала с частотами выше или ниже частоты среза фильтра, будут равиы между собой. Частота среза фильтра и будет той частотой, которая разделяет

20 энергетический спектр сигиала в заданном отноЕнеиии.

За счет роста ноглон1,ения унругих волн в горных иородах с ростом частоты высокочастот 1ые составляюни1е сигнала ослабляются

5 сильиее низкочастотных, что нриводит к перераспределению энергнн сигнала по снектру и ее концентрации в низкочастотной области, ноэтому нри заданном отионюнии сравниваемых энергией частота раздела будет понижаться в зависимости от быст)оты роста поглощения с частотой. Последняя сун1ественно зависит от пористости среды и ее характера, а в высококачественном диапазоне и от вязкости заполнителя иор.

Формула изобретения

Способ акустического каротажа, основанный на иммерсио)иом излучении уиругих волн

0 в исследуемую среду и нриеме головиых воли, о т л и ч а ю н и и с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и снижения иогрешностей, вносимых неровностями поверхности скважин, акустический сигнал головных волн

5 фильтруют, например, фи.чьтром верхних частот, измеряют мощиость высокочастотной части снектра и монгность неотфильтрованного сигнала и изменением частоты среза фильтра регулируют отношение указанных мощностей

до заданной величицы, например 1/2, и но частоте среза фильтра судят о пористости среды и характере заполнения пор.