Акустический каротаж Акустический каротаж АК это методы исследования

Акустический каротаж

Акустический каротаж(АК) это методы исследования разрезов скважин, основанные на изучении полей упругих колебаний в звуковом и ультразвуковом диапазонах частот Методы АК подразделяются на следующие группы: 1) 2) 3) Естественные акустические поля (шумы); Методы искусственных акустических полей малой мощности(АК); Методы искусственных акустических полей большой мощности.

Сущность акустического каротажа: С помощью излучателя 2 в скважине возбуждают импульс упругих колебаний и приемниками 4 регистрируют волны, прошедшие через горную породу. Время прихода и амплитуда этих волн зависит от физических свойств породы между излучателем и приемниками. а - скважинный снаряд; б - кабель; в - наземная аппаратура; 1 - излучатель; 2 - генератор импульса; 3 акустический изолятор; 4 - приемники; 5 электронный усилитель; 6 - блок-баланс; 7 усилитель; 8 - регистратор; 9 - блок питания

а - скважинный снаряд; б - кабель; в - наземная аппаратура; 1 - излучатель; 2 генератор импульса; 3 акустический изолятор; 4 приемники; 5 электронный усилитель; 6 - блок -баланс; 7 усилитель; 8 регистратор; 9 блок питания

Горные породы являются упругими телами, которые под действием внешней возбуждающей силы, претерпевают деформации объема (растяжение и сжатие) и деформации формы (сдвига), исчезающие или остающиеся после удаления этой силы. Деформация – это изменение формы, размеров или объема тела под воздействием внешней силы. Деформации, полностью исчезающие после прекращения действия на тело внешних сил, называют упругими, а деформации, сохраняющиеся и после того, как внешние силы перестали действовать на тело, пластическими. Деформация объема Деформация формы

Типы волн Акустические (звуковые) волны представляют собой упругие механические возмущения, которые распространяются с конечной скоростью в твердых, жидких и газообразных телах и осуществляют перенос энергии без переноса вещества. Типы волн встречающиеся в Акустическом каротаже: а)продольные- Р волны б)поперечные- S волны в) растяжения

Распространение волн на границе 2 -х сред: При падении упругой волны на границу раздела твердых тел, в общем случае образуются две отраженные (продольная Р 11 и поперечная Р 1 S 1) и две преломленные (продольная Р 12 и поперечная P 1 S 2) волны. Углы падения, преломления и отражения волн подчиняются закону Снеллиуса (закон синусов): где α угол падения первичной волны; α 1 и β 1 углы отражения продольной и поперечной волн в первой среде; α 2 и β 2 углы преломления продольной и поперечной волн во второй среде.

Скорости распространения упругих волн в горных породах • • • Воздух 300 500 м/с Метане 430 м/с Нефть 1300 м/с Вода пресная – 1470 м/с Вода минерализованная 1600 м/с Глина 1200 2500 м/с Песчаник плотный 3000 6000 м/с Цемент 3500 м/с Сталь 5400 м/с

АК применяют для решения следующих задач: 1. Литологическое расчленение разреза; 2. Определение коэффициента пористости коллекторов; 3. Выделение зон трещиноватости, кавернозности пород; 4. Контроля качества цементирования эксплуатационных колонн; 5. Контроля технического состояния труб эксплуатационной колонны; 6. Определение кинематических свойств горных пород для корреляции данных сейсморазведки.

Акустический каротаж основан на возбуждении в жидкости, заполняющей скважину импульса упругих колебаний и регистрации волн, прошедших через горную породу на заданном расстоянии от излучателя в одной или нескольких точках на оси скважины. На горную породу воздействуют ультразвуковой волной 10 -75 КГц, происходит деформация частиц породы и их перемещение. Изменяется первоначальное состояние среды. СПАК--6 Д ПАРУС - 8 ЗАС - 02

Аппаратура акустического каротажа МАК-2 Предназначена для исследования разрезов необсаженных скважин и контроля качества цементирования обсадных колонн нефтегазовых скважин, заполненных негазированной жидкостью. Габаритные размеры скважинного прибора Длина, мм Диаметр (без учета центраторов), мм Диаметр с низкочастотным излучателем (без учета центраторов), мм Масса скважинного прибора, кг 3850 73 100 85

Распространение упругих волн в скважинных условиях Излучатель возбуждает упругие колебания частотой 10 -75 к. Гц. Приемники регистрируют волны, прошедшие по пути скважина-горная породаскважина. От излучателя к приемнику распространяются волны 3 типов: 1) Головная продольная Р 121; 2) Головная поперечная Р 1 S 2 P 1; 3) Прямая продольная Р 1. Вместо двух приемников П 1 и П 2 могут быть установлены два излучателя И 1 и И 2. Излучатель соответственно заменяется при емником. При такой взаимной перемене мест излучателей и приемников сущность зонда сохраняется. Расстояние между приемни ками П 1 и П 2 является характерной величи ной — базой S; длине зонда L 3 соответствует расстояние от излучателя до ближайшего приемника.

Пористость является одним из основных параметров, характеризующих скорость распространения упругих волн в горных породах. Под пористостью горной породы понимают совокупность пор между частицами ее твердой фазы в абсолютно сухом состоянии. Она определяет содержание в породах жидкостей и газов, поэтому выяснение пористости в разрезе скважины позволяет выделять пластыколлекторы для дальнейшего изучения характера их насыщения. Виды пористости: 1. Межзерновая или гранулярная пористость (а) 2. Каверновая пористость (б) 3. Трещинная пористость (в)

• : В процессе регистрации волновых картин выделяются следующие параметры • Т 1 время пробега головной волны от ближнего излучателя (время первого вступления продольной волны 1 зонда) • Т 2 время пробега головной волны от дальнего излучателя (время первого вступления продольной волны 2 зонда) • На основе этих данных рассчитываются : • ΔТ интервальное время пробега продольной волны : • ΔТ=(Т 2 -Т 1)/ S, (мкс/м).

• А 1 амплитуда первого вступления волны от ближнего излучателя ( максимальная амплитуда сигнала, поступающего от ближнего излучателя в интервале стробирования 140 мкс, начинающегося в момент фиксации сигнала) • А 2 амплитуда первого вступления волны от дальнего излучателя ( максимальная амплитуда сигнала, поступающего от дальнего излучателя в интервале стробирования 140 мкс, начинающегося в момент фиксации сигнала • α -кажущийся коэффициент поглощения продольной волны: α= 1/S ln(А 1/А 2) = 20(1/S) lg(А 1/А 2), д. Б/м

Способы регистрации акустических сигналов.

1) В виде волновых картин, где указывается глубина и графики колебаний вы обоих приемниках; 2) Аналоговая запись кривых времен и амплитуд (во многих приборах ЗАС, МАК, СПАК) регистрируются Т 1, Т 2, d. Т, А 1, ɑ; 3) Фазокорреляционные диаграммы – графическое отображение изменения электрических сигналов, снятых с электроакустических преобразователей

Акустический каротаж Комплексная цементометрия обсадной колонны

Общий вид диаграммы скорости (а) и амплитуды (б) при акустическом каротаже: 1 породы средней пористости, сухие; 2 породы средней пористости, влажные; 3 породы высокой пористости; 4 породы низкой пористости, плотные

ФАЗОКОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ДИАГРАММЫ это графическое отображение изменения электрических сигналов, снятых с приемника в координатах времени и глубин. ФКД получают путем проецирования с экрана на движущуюся бумагу точек, характеризующих момент перехода амплитуд с сигнала из области + в область – значений (и наоборот).

Скважинный акустический телевизор Исходные данные Амплитуда Время Объемное изображение Скважинный акустический телевизор Эмбоссированная модельучастка перфорации Скважинный акустический телевизор Эмбоссированная модельучастка нарушения колонны