Способ кароттажа обсаженных буровых скважин при помощи акустических колебаний Советский патент 1946 года по МПК G01V1/40 

Известные до сих пор способы сс1 смнческого каротажа скваж :н можно разделить на две группы,

Первая группа способов прсдусл1атр1 Бает определение истинных скоростей pacnpocTpaiieinifl упругих волн по горпым породам вдоль оси скважины путем излерсппя Еремепн пробега упругой волны ;;а мало базе в стенке скважины, а вторая группа способов трсбхет измерения величины поглощения акустических колебанш при прохождении их через горные породы на определенном расстоянии.

Основными препятствиями к внедрению способов nepboii , группы являются необходимость пскЛ10чепня оип1бок от различия в законе нарастания кривой смешения в одном и другом пунктах приема упругой волны и необходимость измерения малых промежутков Бре.А:е1;н с требуемой точпостыо.

Недостаток способов второй группьг заключается в том, что упругие колебания распространяются от источника колебаний к звукоприемнику или двум звукоприемникам, находящнмея па раз1;ых уровнях, по двум путям: по горным породам и буровому раствору в caMoii скважине. Кроме того, благодаря измепеиию неровности на стенках с;{пажпны, количества отражающейся звуковой энергии и энергии, проходящей в пласт, так сильно меняются, что судить о свойствах пород вдоль схважины не представляется возможным.

К обсажеииым сквал ипам указанные способы первой вообще не могут быть применены по той , что скорость распространения упругих волн по металлическим обсадным трубам значительно больще, чем по горным породам.

Предметом настоящего изобретения является способ 1 аротажа обсаженных буровых скважин при помощи акустических колебаний, пе имеющий недостатков, свойстве1П1ых изр.естным способом каротажа.

Сущность предлагаемого способа каротажа обсаже1 ных Суровых скважин заклЮЧается в том, что измеряют относнтсльп :о величину отдачи энергии колебаний вибратора в горные породы, например, посред№ 65663

стЕ.ом наблюдения интеисивпости колебаний, распространяющихся по буровому раствору и по обсадной трубе скважины.

Для учета собственных колебаний ствола скважины и обсадной трубы, согласно изобретению, предлагается использовать, кроме ненрерывного, также импульсный источник сотрясения и интенсивность его колебаний определять но первым амплитудам, приходящим от нсточпика к приемнику.

Внутрь скважины погружается источник сотрясений - вибратор. Измерениям же подвергается величина отдачи энергии источника колебаний в стороны от скважины в горные породы. Горные породы, слагающие., пласты, представляют собой механические колебательные системы, различиые по своим параметрам, что будет определять величину отдачи энергии колебаний вибратором, который погружен в эти породы н механически связан со Bceii CHCieMoii.

Вели-чина отдачи вибратора измеряется, iianpi-niep, путем наблюдения интенсивиости колебаний, распространяющихся по буроволп раствору и но обсадной колонне скважины (вверх или вниз). Иенользуя теорию распространения и отражения звука, можно считать, что при исследовании скважины является ощибкой применение звуковы.х колебани 1 сравнительно высоких звуковых частот, а тел1 более ультразвука. Для того чтобы исключить мещающее в.:1ияние неоднородностей строения стенки скважины, т. е. отражеине в переходном слое, 1еобходимо изучать унругие колебания такой частоты, чтобы длнна упругой волны была значительно бо., чем толщина переходиого е.лоя, создаюн1его вредиые отражения. Например, при частоте в 500 герц и нрн скороети упругой волны в 1CGO ..и ct/c /. 2 м, что создает вполне благоприятные ус.Ювня д.тя сн;Н)1101о :ли;::1ня пеод: О130дностей иереходно1Ю слоя iia величину з нергии,-нро.ходягцей в пласт из скважины. Если иснол1 зоват колебание инфразвуковой частоты, иапрнмер, порядка 10-50 герц, то в тех же условиях длина упругой волны достигает уже /. 20 м и влияния отражений в нереходиой то:п.це не будет, а :волны будут свободiio проходить в толн1у пород. лубииа ироннкновеимя. конечно, будет онреде,1Я1т,ск гюг;1ОН1,ением 1;ородами упругих волн. Так:1м образом, для нск;иоче: ия -лняния иеоднородностей в строении стенки скважнны c..ieдует нрг1менятг и ущзкие частотьг

Для но.1уче1 ня характериетики екваж1ннл с.чедует использовать из, учате:1и ряз.чичных частот. Прн иаб.;1одеиии раснростра1 ения |;олн но Сур01 с:,:у раствору н грубе для детального исследования екважины с обсад:1;.А;и трубалн, следует нпонзводить онреде;;енне формы частотного снектрп колсбанк; и наб.тюденне изменения этого снектра в зазисимосчи от глубины погружения вибратора. Такил; об1)азом, будут онределкться нзменсн1;я спектральной к)ивой, которые будхт зависеть от физических CBOIICTB нород. находянднхся на уровне ногр жения источиика сотрясений. Раз.тнч11е параметров пластов горнь х нород, как механнчеекнх еистем с определенными периодами еобстве11нь:х ко; ебанпй, с различным затуханием и нр., будут особенно нроявлят1)СЯ в различии частотных характе 1истик.

Под снектрол; понимается кривая интенсивности колебаний.

Возможно также, с целью иск.тючения Meuiaiooj.ero влияния на резул1)Таты измерения механических колебаний бо.тыиого участка ствола скважины (стоячих волн и нроч.), нрименять ие обычный тональный источник стационарных колебаний, а импульсиый вибратор. Тогда в неррый будет региетрироваться энергия, нрнщедн1ая к нрнемнику или нриемникам сотрясений именно со стороны вибратора по известному пути, а н.севозможиые стоячие волны и проч. в системе трубы будут сказываться на заннси колебаний значительно позже.

Один из вариантов способа исследований обсаженной скважины заключается в том, что при погружении вибратора импульсного или тонального в скважину приемник колебаний помещают у устья скважины, на-пример, прикрепляют его к обсадной колонне и изучают изменения спектра колебаний в зависимости от глубины погружения вибратора.

Всю трубу следует рассматривать как единый сейсмоакустический фильтр. К цилиндрической трубе вдоль всей ее длины присоединяются посредством упругих связей некоторые добавочные массы (горные породы различных пластов), причем характер этих связей и эффективное значение добавочных масс будет различен и будет онределяться физическими свойствами пород на данной глубине. Отсюда понятно, что этот фильтр с раснределенными постоянными по своим свойствам будет различен на разных глубинах, а следоватсль}ю, и спектр колебаний будет изменяться нри изменении положе1нш внбратора. Это различие будет еще усугубляться тем, что отдача энергии вибратора в горные породы на глубине погружения будет зависеть от эффективного значения «присоединенной массы, характеризующей собою физические свойства окружающих пород, от нериода ее «собствен ых колебаний и затухания.

Очевидно, что чем ниже будет основная частота колебаний, тем большие массы пород в области вибратора будут «успевать приходить в колебание. Если, наоборот, источник колебаний помест ггь пенодвижно в одном месте скважины, например у устья, а погружать нрие.мник, то и тогда скважина может быть исследована по прсдлагасмолгу способу. Следует предусмотреть и наблюдения поперечных колебани } отвода скважины, как единого целого, при различных полол еииях источника и приемника колебаний. Очевидно, характеристнка этих колебаний вдсль оси скважины будет зависеть от эффективного значения присоединенных масс на различных глубинах. Это также может дать материал для корреляции да1п-1ых различных скважин. Можно нроводить каротаж нросто путем паблюдения изменения частоты колебаний, злучаемых самим вибратором нри погружении его на различ ые глубины. Эти измене 1ия в частоте будут обусловлены различием велнчи «присоединенных масс к излучающей системе. Для этой цели нотребуегся специальный вибратор с приемником.

Предмет изобретения

1.Способ каротажа обсаженных буровых скважин прн помощи акустических колебаний, отличающийся тем, что измеряют относительную величину отдачи энергии колебаний вибратора в горные породы, например, посредством наблюдення интенсивности колебаний, распространяющихся но буровому раствору и но обсадной трубе скважины.

2.Прием вынолнения способа по п. 1, отличающийся тем, что для учета собетвенных колебаний ствола скважины и обсадной трубы, помимо непрерывного, используют также и импульсньи источпнк сотрясевий, н интенсивность его колебаккй определяют по первым амплитудам, приходящим от источника к приемнику.

3.Прием выполнения снособа но пп. 1 и 2, о т л и ч а ю HI и ii с я т-ем, что приемник (или источиик) колебаний закренляют в одном месте трубы, например, у устья скважины, а источник сотрясе П й (или соотретственно приемник) погружают постепенно в скважину, причем изучают не только продольные упругие колебания, но и иоиеречные колеба,лия низкой частоты всего ствола скважины, как единого целого с окружаюиими горными породами.

- 3 -.№ 65663

№ 65663 4 -

4. Прием выполнения способа по пп. 1,2иЗ. отличающийся тем, что изучения механических параметров пластов горных пород наблюдают изменения частоты колебаний самого вибратора на разных, глубинах.