Способ акустического каротажа скважин Советский патент 1980 года по МПК G01V1/50 

Изобретение относится к способам проведения измерений при акустическом каротаже обсаженных и необсаженных скважин и решает задачу вьщеления различных типов упругих волн из полного акустического сигнала в процессе каротажа. Известны способы акустического каротажа, при которых выделяют отдельные типы волн из импульса, представляющего собой суперпозицию нескольких типов упругих волн tl, I в которых предусматривают выделение на временной оси исследуемой части полного сигнала по отношению скорост ных характеристик или путем ортогонального детектирования переносят , амплитудно-фазовый спектр сигнала к нулевой частоте и с помощью фильтра низких частот выделяют необходимые типы волн. Однако отношение скорост ных характеристик волн не является величиной постоянной для различного типа геологических разрезов, поэтому фиксированное окно на временной оси полного акустического сигнала не позволяет достаточно надежно выделять отдельные типы волн в процес се каротажа, С большой погрешностью этот способ позволяет выделить и измерить лишь максимальную амплитуду поперечной волны и не пригоден для измерения ее кинематических характеристик. Влижайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является способ акустического каротажа 3 включающий возбуждение в скважине ультразвуковых колебаний и регистрацию параметров отдельных типов волн с разделением по каналам и запоминанием на регистраторе. Способ позволяет обработать полный акустический сигнал и надежно выделить из него отдельные типы волн для последующего измерения их параметров .. лишь в случае хорошего частотного и временного их разрешения, что также не характерно для большинства геологических размеров. Известно, что наиболее важный в акустическом каротаже случай разделения продольной и поперечной волн характеризуется частотным разрешением 1,1-1,4, и в случае их суперпозиции огибающая амплитудно-фазового спектра не будет принимать нулевого значения, что не Позволит с помощью частотной

фильтрации выделить поперечную волну для измерения ее кинематических параметров, В случае других типов волн этот способ также имеетограничения из-за указанных недостатков.

Цель изобретения - повышение надежности выделения различных типов волн из импульса, представляющего собой суперпозицию нескольких типов упругих волн и повышение точности регистрации их кинематических параметров .

Цель достигается тем, что при исследовании сигнсшов акустического каротажа в обсаженных и необсаженных скважинах по предлагаемому способу принимаемый сигнал подвергают непрерывной время-периодной селекции для чего сравнивают длительность первого полупериода колебаний с длительностью второго, второго с третьим и далее до тех пор, пока последующий полупериод не будет отличаться от предыдущего на заранее выбранную величину, затем измеряют вреМя прихода последующей волны по породе относительно начала излучения импульса в исследуемую среду или начала зоны суперпозиции различных волн.

В акустическом каротаже сигналы каждого типа волны обычно представляют собой колоколообразный импульс с высокочастотным заполнением.

В результате суперпозиции сигналов двух типов волн период Т колебаний в зоне интерференции будет отличаться от видимого периода Т колебаний предшествующего сигнгша (предшествующей упругой волны) на величину

г

Искажение периода колебаний в зоне интерференции двух сигналов используется как отличительный признак во время-периодной селекции полного акустического сигнала для выделения волн различных типов. В процессе акустического каротажа в реальном масштабе времени производится анализ длительности первого полупериода колебаний, который затем сравнивается со вторым полупериодом, второй сравнивается с третьим и т.д. до тех пор„ пока последующий полупериод не будет отличаться от предыдущего на заранее выбранную величину, т.е. осуществляется операция

0,5Т„ - 0,5Т„ 7/dl

где d - заданная ошибка, учитывающг1я влияние скважины на искажени импульса и частичные соотношения волн для реальных геологических условий. В выполнения этого условия определяется начало колебаний/ соответствующих различным типг1М упругих волн в полном акустическом сигнале,

представляющем собой как суперпозицию.

Способ акустического каротажа позволяёт выделить поперечную волну, гидроволну, поверхностные волны и - т.д. в необсаженной скважине, выделить сигнал по породе и по колонне в обсаженной скважине, а также развести по каналам с последующей отдельной регистрацией кинематических и динамических параметров сигналы каждого типа волн. Это значительно повышает наряду с эксплуатационной нгщежностью регистрирующей аппаратуры ее помехозащищенность. Четкое. выделение различных типов волн с увеличением количества принимаемой

информации позволяет повысить геологическую эффективность исследований в необсаженных скважинах и при контроле за разработкой нефтяных и газовых месторождений.

При регшизации способа акустического каротажа применяют устройство, содержащее блок выделения нулей, состоящий из усилителя-ограничителя,

5 инвертора, двух пороговых устройств и источника порогового напряжения, блок управления, содержащий генератор опорных импульсов и каскад формирования импульсов по выделенным нулям, два счетчика и каскада перекладки кода, умножителя и компаратора.

При исследованиях трехэлементным зондом с двумя каналами регистрации в схеме устройства используется четыре счетчика, по два в каждом канале. Компаратор выделяет зону нечувствительности 0,5Т+сГ и если длительность анализируемого полупериода не укладываётся в нее, то выдается командный импульс о приходе волны другого типа, которым последующая часть сигнала направляется в вычислитель ,параметров этой волны. В это время время-периодный селектор продолжает сравнивать полупериоды колебаний

относительно нового значения и при последукицем несовпадении длительности с зоной нечувствительности снова выдает командный импульс о приходе волны нового типа или появлении зоны

интерференции в анализируемом сигнале. Критерием выделения определенного типа волны из полного акустического сигнала является, изменение длительности полупериода колебаний в

волнах различных типов и в зоне их суперпозиции.

Формула изобретения

Способ акустического каротажа

скважин, включающий в себя возбуждение в сквгикине ультразвуковых колебаний и регистрацию параметров отдельных типов волн с разделением по каналам и запоминанием на регистраторе S 763829 или аналоговом самописце, о т л и чающийся тем, что, с целью повыиения надежности выделения различных типов волн из импульса, представляющего собой суперпозицию нескольких типов упругих волн, и повышения точности регистрации их кинема-5 тических параметров, принимаемой сигнал подвергают непрерывной времяпериодной селекции, для чего сравнивают длительность первого полупериода колебаний с длительностью второго,О второго с третьим и,далее до тех пор, пока последующий полупериод не будет отличаться от предыдущего на заранее 6 выбранную величину, затем измеряют время прихода последующей волны по породе относительно начала излучения импульса в исследуемую среду или начало ёоны суперпозиции различных волн. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 3333238, кл. 340-18, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР № 227952, кл. G 01 V 1/40, опублик. 1968. 3. Авторское свидетельство СССР № 396650, кл. G 01 V 1/40, опублик. 1974 (прототип).