Способ исследования необсаженных скважин Советский патент 1981 года по МПК G01V1/40 

(54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИН

Изобретемте относится к геофизическим ме дам исследования буровых скважин, точнее к методам акустического каротажа на отраженных волнах, предназначено для. обеспечения однозначного литологического расчленения раз реза скважины. По основному авт. св. N 553561 известен способ исследования необсаженных скважин, основанный на приеме отраженных сигналов при сканировании стенки заполненной жидкостью скважины ультразвуковыми импульсами от вращающегося преобразователя во вре. мя перемещения скважинного прибора. Вместе со скважинным прибором по стенке скважины перемещают две мишени с известными акустическими сопротивлениями, которые подвергают воздействию ультразвуковых импульсов. Автоматически поддерживая постоянной амплитуду сигнала, отлаженного от первой ми щени, за п оборотов преобразователя вьщеляют максимальные амплитуды, отраженных от мишеней и породы сигналов, и по их соотношению определяют коэффициент отражения от породы и ее акустическое сопротивление или акустическую гфовощсмость в функции глубины, по которым судят о литологическом расчлененки разреза скважины. Отраженные второй мишенью сигналы используют для определения акустического сопротивления скважинной жидкости или со акустической проводимости в функции глубины 111. Недостаток данного способа заключается в том, что использование расчетных соотношешш, вьгаеденных при условии равенства акустических путей сигналов, отраженных от ска1Шруемых участков породы и мишеней, в случае, отклонения профиля сечения скважины от круглой формы, приводит к значительным и неконтролируемым погрешностям измерений параметров скважинной жидкости и породы. Кроме того, отсутствие возможностей эталонировки и контроля достоверности результатов измерений в процессе каротажа создает неопределенность в метрологическом обеспечении акустических измерений на отраженных волнах. Целью изобретения является обеспечение однозначного т1тологического расчленення резреза по акустическим свойствам пород, контроля достоверности результатов измерений и повышение точности скважннных измерений. Поставленная цель достигается тем что в , способе исследования необсаженных скважин, мишени с различающимися акустическими со противлеш ми R и R,. располагают на одинаковых и фиксированных расстояниях LI Ц близких к расстоянию от сканирующего преобразователя до стенки скважины с номинальным диаметром и устанавливают дополнительную мишень Мэ с акустическим сопротивлением, равным акустическому сопротивлению первой R, на фиксированном расмишенистоянии La С L| от сканирующего преобразователя, подвер|аюг мишени и породу воздействию ультразвуковых импульсов, автомагачески поддерживают постоянной амплитуду сжгпа.т, otpaжeннoгo от первой мишени, нормализуют амшштуду шгнала, отраженного от породы, за п оборотов преобразователя, выделяют максимальное значение амплитуды нормализованного сигнала, отраженного от породы, и, используя амплитудно-временные характеристики сигналов, отраженш 1Х от мишеней и породы (шределяют относительные акустические сопротивления скважинной жидкости, породы, мише ней, плотность скважинной жидкс сш и козффшрюнт затухания ультразвуковых импульсов в ней. Для лучшей дифферешдаации разреза скважи иы по отно я1тельному акустическому сопротивлению породы и привязки результатов измерений, проводимых в различных нефтегазоносных районах страны к одним постоянным условиям, мишени изготовляют из образцов горных пород с радиусами кривизны их повер ности, соответствующимн различным радиусам кривизны поверхности стенок скважин. Связь амшштудаых значений сигналов, отраженных от мишеней и породы,: с акустическими параметрами соприкасающихся сред мож но вьфазить следующими уравнениями: , ta АО -КГЛЗ-, W .Kn где LI, Ц, Lj - расстояние от скани рующего преобразов теля до соответству ющих мишеней; х- расстояние от первой мишеНи до сканируемого участка породы; b h п амплитудные значения 3принятых сигналов, отраженных от соответствующих мишеней и участка породы; fc коэффициенты отра , жешш соответствующих мишеней и породы;а- коэффициент поглощения ультразвукового импульса в скважинной жидкости. вии равенства акустических баз орой мишеней из (1) и (2) «г циент отражения определяется отноустических сопротивлений соприка- , сред согласно известной формулы, К (6) тносительное акустическое сопротивление, равное отношению акустических сопротивлений соприкасающихся сред. формулы (6) выражение (5) можать в следующем виде: .. VI Л1 4относительное акустическое сопротивление мишеней, равное отношению акустических сопротивлений первой и второй мишеней;относительное акустическое сопротивление скважинной жидкости, равное отношению at:ycтических сопротивлений второй мишени искважинной жидкости, относительно mj с учетом (5), А, (AM-A..JI С) (Дня определения плотности скважинной жидкости бо, используется время прохождения акустическим импульсом расстояния от третьей до первой мишени Тд ц и акустическое сопротивление скважинной жидкости RO, вычисленное через отношение акустического сопротивления второй мишени R м относительному акустическому сопротивлению скважинной жидкости mj rft Ч Тдц (9) о m,j,.uU 1де Д1 - разность акустических баз первой и третьей мишеней. Решая совместно уравнения (1) и (3), получим выражение для коэффициента поглощения сигнала скважинной жндкости .en Решая совместно уравнения (1) и (4) с учетом (6) и (10), получим следующее выражение для относительного акустического сопро тивления породы m у, , равного отношению вол новых сопротивлений породы и второй мишен . ДХ ihv(fe)-4 I Ъ Kj есть но Выражение -f- АпЧТ) лизованное по затуханию значение амплитуды сигнала АП„ . отраженного сканируемым участ ком стенки скважины, на акустическом пути Д Аналогично, решая (2) и (3) с учетом (6) и (10), получим выражения для относительно го акустического сопротивления третьей и вто рой мишеней, равное отношению акустических сопротивлений третьей и второй мишеней: А. mi (,. Ам, . Способ осуществляют следующим образом. Амплитуду сигнала, отраженного от первой мишени, поддерживают на постоянном уровне (l) 4 ti позволяет значительно упростить выражения (8, 10, 11, 12). Используя ампли- , тудно-временные характеристики сигналов, отраженных от мишеней, определяют акустические параметры скважинной жидкости бо, а, ГП. По каждому импульсу, с задержкой T{,j , равной времени прохождения импульса до третьей мишени, генерируют экспоненциальную функцию (Af, ) -|г со значениями в моменты времени соответственно - , 1 и А„.. В момент времени TJ. , соответствующий времени прихода сигнала А,,, считьшают мгновенное значение генерируемой функции, по которому нормализуют сигнал и запоминают его величину, например на пиковом детекторе. При большой постоянной времени разряда и малом времени заряда такой пиковый детектор позволяет вьщелить максимальное значение нормализованного сигнала за п оборотов преобразователя. По максимальному: нормализованному сигналу, используя выражение (11), вычисляют относительное акустическое сопротивление породы iTJi. Аналогичным образом, используя выражение (12), вычисляют относительг ное акустическое сопротивление мишеней тз2, которое используют в качестве эталошгого параметра при установке масштабов записи, а также для контроля достоверности результатов т, при вариации влияющих факторов в процессе каротажа. Все операции, связанные с хранением и вычислением необходимых параметров, произвсдятся специализированным вычислителем с оперативным запоминающим устройством. Регистрация акустических параметров жидкости So, а относительных акустических сопротивлений скважинной жидкости mj, породы т„, мишеней в функции глубины обеспечивает однозначное литологическое расчленение разреза скважин со сложной формой профиля сечения, повышает точность скважинных измерений, расширяет область применения способа, например, позволяет судить о компонентном составе скважинной жидкости и решать вопросы мет логического обеспечения результатов измере НИИ в процессе каротажа на отраженных вол.нах. Так, применение предлагаемого способа при исследовании буровых скважин со сложным профилем сечения, например при Наличии глубоких вертикалы1ых желобов, позволяет уменьшить погрешность определения акустических параметров жидкости и породы на 5-10% по сравнению с известным способом. Формула изобретения Способ исследования необсаженных скважин по авт. св. N 553561, отличающийс я тем, что, с целью однозначного литологического. расчленения разреза по акустическнм свойствам пород, контроля достоверности результатов измерений и повьпиения точности скважинных измерений, устанавливают на фиксированном расстоянии от сканирующего преобразователя дополнительную третью мишень с акустическим сопротивлением, равным акустическому сопротивле шю первой мишени, нор мализуют амплитуду сигнала, отраженного от породы, и, используя амплитудно-временные характеристики сигналов, отраженных от мишеней и породы, определяют относительные акустические сопротивления скважшшой жидкости, породы, мишеней, плотность скважинной жидкости, коэффициент затухания ультра8звуковых импульсов в скважинной жидкости, и регистрируют эти акустические параметры в функции глубины, по которым судят о составе жидкости, литологической характеристике разреза скважины и Достоверности результатов измерений. 2. Способ по п. 1,отличающнйс я тем, что мишени изготовляют из образQOB горных пород с радиусами кривизны их поверхности, соответствующими различным радиусам кривизны поверхности стенок скважин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 553561, кй. G 01 V 1/40, 1976.