Способ и устройство для определения типа флюида, насыщающего пласт Советский патент 1980 года по МПК G01V1/00 G01V1/44 

ции его дополнительным акустическим воздействием требует нескольких часов.

Способ быть реализован нрн помощи устройства, содержащего двух- или трехэлементный зонд с задающими генераторами, усилителями и поверхностный блок 4.

Однако это устройство не позволяет осуществить оптимальное акустическое воздействие иа пластовой флюид.

Целью изобретения является повыщение эффективности и сиижение трудоемкости исследований.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения тина флюида, насыщающего нласт, основанным на выявлении изменений акустических параметров породы при воздействии, изменяющем акустические свойства насыщающих ее флюидов, включающем возбуждение и прием зондирующего акустического сигнала и измерение его параметров, воздействие на исследуемую породу осуществляют непосредственно в процессе многократного измерения акустических параметров пород путем возбуждения в них дополнительного акустического сигнала, мощность которого изменяют в процессе исследований от нуля до значений, обеспечивающих снижение давления в минимумах поля дополнительного сигнала ниже давления насыщения пластового флюида. Частоту дополнительного акустического сигнала выбирают в 10-100 раз выще частоты основного сигнала. Основной зондирующий сигнал имеет импульсную форму, а дополнительный сигнал - гармоническую. Основной и дополнительный сигнал .могут иметь гармоническую форму. Мощность дополнительного сигнала может быть измененая как непрерывно, так и дискретно.

Выделяющиеся при этом в областях минимумов поля пузырьки свободного газа резко увеличивают затухание упругих колебаний и снижают скорость их распространения. Поскольку нефть характеризуется больщим газосодержанием, чем пластовые воды ,то эффект увеличения коэффициента затухания и снижения скорости распространения упругих колебаний при увеличении мощности дополнительного акустического сигнала для нефтенасыщенных пластов больщий и проявится прл меньщих мощностях дополнительного поля.

В устройстве для реализации способа, включающем двух- или трехэлементный зонд с электронными схемами,- обеспечивающими возбуждение и прием зондирующего акустического сигнала, его усиление и передачу на поверхность по каротажному кабелю, и поверхностный блок, обеспечивающий обработку сигналов, определение и регистрацию акустических параметров пород, между приемником и излучателем двухэлементного зонда или между теми же элементами трехэлементного зонда размещен дополнительный акустический излуча1ель, а в состав электронных схем зонда введен регулируемый возбудитель этого излучателя и регулирующий его функциональный генератор, например генератор линейно-изменяющегося напрял :ения.

На чертеже дана функциональная схема одного из возможных вариантов устройства, реализующего предлагаемый способ.

Способ осуществляют следующим образом.

Периодически повторяемое возбуждение Б исследуемом объеме пород маломощного

зондирующего акустического сигнала (импульсный или гармонический формы) сравнительно низкой частоты 5-50 кГц принимают на некотором расстоянии от точки возбуждения и определяют скорость пробега и коэффициента затухания упругой волны или связанных с ними величин, например интервального времени и амплитуды. Затем в том же объеме породы возбуждают дополнительный акустический сигнал гармонической формы с частотой в 10-100 раз выще частоты основного зондирующего сигнала. Мощность дополнительного сигнала в процессе исследования плавно или ступенчато изменяют от нуля

ДО значений, обеспечивающих снилсение давления в минимумах поля дополнительного сигнала ниже давления насыщения, хараткерного для нефти, являющейся объектом разведки (ориентировочно до нескольких Вт/см). Определяют зависимость акустических параметров от мощности дополнительного акустического сигнала и по характеру этой зависимости судят о типе флюида, насыщающего пласт. При этом

для нефтенасыщенных пластов изменение акустических параметров более значительно и соответствует более низким уровням мощности дополнительного акустического сигнала, чем для водонасыщенных.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит основной излучатель 1 относительно малой мощности, например, магнитострикционного типа, приемники 2 и 3 также магнитострикционного типа, разделяющие их акустические изоляторы 4-6, выполненные, например, в виде обрезиненных частей корпуса 7, дополнительный акустический излучатель 8, например, пьезоэлектрического типа, допускающий работу

с относительно больщой мо1ц,ностью (до сотен ватт), который размещен между приемниками, и электронный блок 9. Последний находится в корпусе и включает генератор 10 тактовых импульсов, возбудитель

11 основного излучателя, усилители 12 и 13, фильтры 14 и 15 нижних частот, делитель частоты 16, функциональный генератор 17, выполненный, например, как генератор линейно-возрастающего напрял ения, регулируемый возбудитель 18 дополнительного

излучения, многожильный несущий кабель 19, связываюн ий скважинную часть устройства, размещенную в прочном корпусе, с поверхностным блоком 20, в котором осуществляют обработку и регистрацию сигналов, поступающих от скважинной части устройства.

Устройство работает следующим образом.

После опускания прибора в скважину и включения питания генератор 10 тактовых импульсов нериодически, например, с частотой 50 Гц запускает возбудитель 11.

Основной излучатель 1 возбудает в породах, окружающих скважину, акустические имиульсы с преобладающей частотой в пределах 5-50 кГц, которые, пройдя через породы (путь распространения показан на чертеже стрелками), воспринимаются приемниками 2 и 3, и после преобразования в электрический сигнал, усиления усилителями 12 и 13 и фильтрации фильтрами 14 и 15 по соответствующим жилам кабеля 19 поступают на вход поверхностного блока 20, где в результате обработки определяется время пробега волпы в породах и коэффициент затухания. Вместе с тем через каждые п импульсов генератора 10 импульс с выхода делителя частоты 16 запускает функциональный генератор 17, напряжение с выхода которого управляет уровнем сигнала на выходе возбудителя 18 и, следовательно, мощностью сигнала дополнительного излучателя 8, которая в течение цикла измерений возрастает от нуля до заданной максимальной величины. Цикл измерений, таким образом, включает п измерений интервального времени пробега и коэффициента затухания, каждое из которых выполняется при увеличенной по сравнению с предыдущей мощности дополнительного акустического сигнала.

Измерения могут вестись как поточечно, так и непрерывно. Регистрацию результатов при поточечных измерениях целесообразно проводить во всем диапазоне изменения мощности дополнительного сигнала, а при непрерывных исследованиях по стволу скважины можно ограничиться регистрацией отнощения параметров, измеренных при двух заранее выбранных фиксированных уровнях мощности дополнительного сигнала.

Можно сконструировать устройство, у которого основной излучатель работает в гармоническом режиме, а измеряемым параметром вместо интервального времени является фазовый сдвиг сигналов: также может быть выбран иной диапазои частот основного и дополнительного излучателей и их соотношение, определяемое .возможностью устранения прямого влияния дополнительного сигнала на приемиый тракт основного сигнала. Отличительным признаком этого устройства является наличие дополнительного акустического излучателя регулируемой мощности с соответствующими электронными схемами. Предлагаемый способ и реализующее его

устройство могут щироко применяться при выделении нефтенасыщенных коллекторов, особенно карбонатных, в необсаженных скважинах, нри обеспечении мощного дополнительного поля и выборе его частоты в

зоне «прозрачиости колонны и в обсаженных сквал инах. Этот способ трудоемкость, что позволяет расширить его ирименение, обеснечивая высокую надежность выделения нефтенасыщенных коллекторов.

Формула изобретения

1. Способ определения типа флюида,-насыщающего пласт, основанный на выявлении изменений акустических параметров породь при воздействии, изменяющем акустические свойства насыщающих ее флюиДов, включающий возбуждение и прием зондирующего акустического сигнала и измерение его параметров, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и снижения трудоемкости исследоваНИИ, воздействие на исследуемую породу осуществляют непосредственно в процессе многократного измерения акустических параметров пород путем возбуждения в них дополнительного акустического сигнала,

мощиость которого изменяют в процессе исследований от нуля до значений, обеспечивающих снижение давления в минимумах поля дополнительного сигнала ниже давления насыщения пластового флюида.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частоту дополнительного акустического сигиала выбирают в 10-100 раз выше частоты основного сигнала.

3.Сиособ по п. 1 и 2, отличающийс я тем, что используют основной зондирующий сигнал импульсной формы, а дополнительный - гармонической формы.

4.Способ по п. 1 и 2, отличающийс я тем, что используют основной и дополнительный сигналы гармонической формы.

5.Способ по п. 1 и 2, отличающийся тем, что мощность дополнительного акустического сигнала изменяют непрерывно.

6. Снособ по п. 1 и 2, отличающийся тем, что мощность дополнительного акустического сигнала изменяют дискретно. 7. Устройство акустического каротажа для его реализации, включающее двухили трехэлементный зонд с электронными схемами, обеспечивающими возбуждение и прием зондирующего акустического сигнала, его усиление и передачу на поверхность по каротан ному кабелю, и поверхностный

блок, обеспечивающий обработку сигналов,

определение и регистрацию акустических параметров пород, отличающееся тем, что между приемником и излучателем двухэлементного зонда или между одноименными элементами трехэлементного зонда раз мещен дополнительный акустический излучатель, а в состав электронных схем зонда введен регулируемый возбудитель этого излучателя и регулирующий его функциональный генератор. Например генератор линейно-измеяющегося напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3334329, кл. 340-18, опубл. 1964.

2.Авторское свидетельство СССР № 207172, кл. Е 21 В 47/22, 1967.

3.Авторское свидетельство СССР № 197200, кл. G 01 V 1/40, 1965.

4.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2524717, кл. G 01 V 1/40, 1977 (прототип).