Способ акустического каротажа скважин Советский патент 1977 года по МПК E21B47/14 G01V1/00 

1

Изобретение относится к области иро.мыслово-геофизическото исследования скважин и решает задачу выделения нефтегазопродуктивных коллекторов и определения тина пористости пород в процессе каротажа .

Известны способы акустического каротажа, с помощью которых по кинематическим и динамическим параметрам продольной и поперечной акустических волн, регистрируемых в функции глубины скважины, выделяют ка-вернозные и трещиноватые породы.

Для выделения кавернозных и трещиноватых пород привлекаются данные акустического каротажа по затуханию, частотные изменения сигнала и фотографии полных волновых картин.

В трещиноватых породах затухания упругих акустических волн увеличиваются (амплитуды уменьшаются) пропорционально густоте трещин и уменьшаются при заполнении их твердым веществом. В кавернозных породах затухание -пропорционально удельной густоте каверн и величине кавернозной пористости. В трещиноватых коллекторах вследствие сонутствующего сдвига фаз периоды акустической волны могут значительно отклоняться от предполагаемых для нетрещиноватой породы. Однако, в известных способах затухание и периоды акустических волн зависят от величины общей пористости породы и угла встречи вол2

ны с трещиной. Наибольшее ослабление нй блюдается при больших и малых углах встречи и в меньшей степени при промежуточных. Таким образо.м, сильное затухание и увеличение периодов волн может наблюдаться в пластах с большой межзерновой пористостью или с малой трещиноватой пористостью, на больших или малых углах встречи волны с трещиной и, поэтому, .не является критерием для определения характера нефтегазопродувной емкости пласта.

Другим недостатком способов является то, что при произвольном изменении параметров трещин и каверн по изменению затухания или периодов волн невозможно отличить преимущественно трещиноватые породы от кавернозных или транзлярных, т. е. данные акустические параметры нечувствительны к геометрии норового пространства.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является снособ акустического каротажа, в котором для выделения трещинных и гранулярных пород используют совместно с динамическими параметрами (амплитудами, затуханиями) и кинематические параметры акустических волн (интервальное время). Для выделения трещинных коллекторов на диаграмме регистрируют в функции глубины скважины параметр вязкости, определяе.мый выражением: In- (М„Г или л. где Лр, и А„,-амплитуды одной и той же фазы колебаний продольной волны, зарегистрироваННые ближним и дальним приемником, Asi , AS.. - амилитуды одной и той же фазы колебаний, поперечной БОЛНЫ, зарегистрированные ближним и дальним приемником, Atp и А4 - интервальное время прохождеПИЯ продольной и поперечной волн. Недостатком способа является то, что параметр вязкости определяется внутренним трением и релаксационными процессами в породе, которые в свою очередь зависят от угла встречи волны с трещиной, от общей пористости породы, от литологии, от характера порозаполнителя и т. д. Поэтому вязкость является косвенным параметром структуры поровото пространства и не может быть использована с достаточной достоверностью для определения типа пористости коллекторов. Цель изобретения - повысить эффективность и точность интерпретации результатов каротажа.. Цель достигается благодаря тому, что задают для исследуемых иластов, входящих в разрез скважины, интервальное время распространения продольной волны по скелету породы в пласте и интервальное время расиространения волны по жидкости, заполняющей поровое пространство, и регистрируют в функции глубины скважины структурный фактор излучаемых пород. При скважинных акустических исследованиях структурный фактор т определяют из соотнощения:-1+1 ДЛЯ двуэлементного зонда и -1+1 1, для трехэл.ементного зонда, где tp и ts - время распространения дольной и поперечной волп по породе, 1ук и fp-время распространения дольной волны по флюиду и по скелету породы соответственно и A/S -интервальные времена распространения продольной и поперечной воли по породе AfjK и Аг -интервальные времена распространения поперечной волны по флюиду и по скелету породы соответственно. Физическая сущность структурного фактора т заключается в следующем. Продольная волна проходит через поры и трещины в исследуемой породе независимо от природы насыщающего поры флюида. Поперечная волна огибает поры и трещины, т. е. подвергается дифракции. Это объясняется тем, что поперечная волна не проходит по поровому флюиду, а длина ее во много раз больще размера пустот в породе. Эффективный путь поперечной волиы в породе пропорционален пористости где т коэффициент, зависящий от структуры пор коллектора. Тогда формулу среднего времени для поперечиых волн можно иредставить -в виде: A.-Aff (т - 1) Д/J Подставляя в формулу коэффицие 1т пористости /Си, вычислеиный по формуле среднего времени для продольной волны, получаем: A. (й-1) Aif После преобразования получаем значение т: +1. л/ aip агГр Величину Ai/ для больщинства пород с достаточной степенью точности можно нринять: ,75Д4. &i:-: - Аг; -1+1. Величины и A/,j ЯВЛЯЮТСЯ ПОСТОЯННЫпласта и могут быть ми для определенного заранее заданы: Таким образом, структурный фактор т не зависит от величины пористости и определяет величину поверхности раздела фаз в породе, т. е. структуру норового пространства как функцию интервальных скоростей различных по природе акустических волн - продольной и поперечной. В породах с трещиноватой, кавернозной и гранулярной пористостью эффективный путь (ио стенкам пустот) ноперечной волны увеличивается и, следовательно, величина структурного фактора также увеличивается. Наименьшее значение т будет в ненарущенных породах. В Процессе каротажа регистрируется диаграмма структурного фактора m в функции глубины скважины. Гранулярным, кавернозным и трещинным коллекторам на этих диаграммах будут соответствовать положительные апомалии. Тип пористости определяется по величине аномалии, которая будет наибольшей для трещинной пористости и наименьщей для гранулярной. На чертеже дана блок-схема устройства для существления предлагаемого способа. Принятые в скважинном приборе ириемными преобразователями импульсные акустические сигналы fi() и /2(0 преобразованные в лектрические импульсы, после предварительного усиления и передачи по кабелю подаются в установленную на земной поверхности автоматическую измерительную аппаратуру. Пройдя через наземные усилители, сигналы поступают в блоки 1 и 2 выделення и измерения интервальных времен -нродольной и поперечной волн. Сигнал от задатчика 3 интервального времени продольной волны по скелету породы суммируется на сумматоре 4 с сигналом , логарифмируется преобразователем 5, и поступает на сумматор 6, где складывается с сигналом от задатчика 3, просуммированным с сигналом от задатчика 7 интервальнаго времени по жидкости, насыщающей иороду, на сумматоре 8, прологарифмированным преобразователем 9 и нроинвертированным инвертором 10. Сигнал от задатчика 3 поступает также на -преобразователь ; И, где умнол ается на постоянный коэффициент /С, после этого сигнал логарифмируется на преобразователе 12 и, ноступает на сумматор 13, куда поступает также сигнал ,А4 с блока 2, прологарифмированный преобразователем 14. Сигнал с сумматора 13 поступает на антилогарифмический преобразователь 15 и затем на сумматор 16, где складывается с опорным сигналом от задатчика 17, проинвертированным на инверторе 18. Сигнал с сумматора 16 -складывается в сумматоре 19 с сигналом от сумматора 6, проийвертированным на инверторе 20. Результирующий сигнал поступает на антилогарифмический преобразователь 21 и далее на сумматор 22, где складывается с опорным сигналом от задатчика 17. Сигнал с сумматора 22 подается на регистратор 23, где записывается в функции глубины скважины. Таким образом, на выходе регистратора в наземной аппаратуре получаем диаграмму с записью структурного фактора т в функции глубины. Значения т будут достоверны только для тех интервалов, для которых АГр и Л/ж соответствуют заданным значениям. При исследовании продуктивных коллекторов А/р и А/ж известны, и можно по отклонению кривой структурного фактора определять тип пористости коллектора. Использование -предлагаемого способа акустического каротал а обеспечивает в отличие от существующих способов возмол ;ность выделения коллекторов СО сложной структурой порогового Прострайства, определение типа пористости коллектора и повышает точность определения трещиноватой и кавернозной емкости коллекторов. Все это значительно повысит качество геофизических исследований коллекторов тина, так как ни один из геофизических методов не определяет тина пористости коллектора. Формула изобретения Способ акустического каротажа сквал ин, основанный -на непрерывном измерении интервальных врем-ен продольной и поперечной волн и функциональном анализе регистрируемых сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и точности интерпретации результатов каротажа, задают для исследуемых пластов, входящих в разрез Скважины, интервальное время распространения Продольной волны по скелету породы в пласте и интервальное время распространения волны по жидкости, заполняющей поровое пространство, и регистрируют в функции глубины скважины структурный фактор излучаемых пород, определяемый выражением: -1+1. Д,Дг- 1, где Afp и &ts - интервальные времена распространения продольной и поперечной волн по породе, -интервальное время распространения продольной волны по л идкости, заполняющей поровое пространство породы, Afp - интервальное время распространения продольной волны ио скелету породы.