Скачать презентацию Акустический метод Физические основы Упругие свойства горных пород Скачать презентацию Акустический метод Физические основы Упругие свойства горных пород

Акустический метод - Лекция.pptx

  • Количество слайдов: 35

Акустический метод Физические основы Упругие свойства горных пород Dl F Dlc Dl F l Акустический метод Физические основы Упругие свойства горных пород Dl F Dlc Dl F l Модуль упругости Юнга (Е) Коэффициент Пуассона ( ) Модуль сдвига (G) Модуль всестороннего сжатия (К) l

Акустический метод Физические основы Виды упругих колебаний Кинематические и динамические параметры упругих волн Параметры Акустический метод Физические основы Виды упругих колебаний Кинематические и динамические параметры упругих волн Параметры волн: • V - скорость распространения • длина волны (период) • A – амплитуда • Фаза волны = (t) Параметры среды: • Плотность s • Скорость волны V • Импеданс Фаза волны в фиксированной точке пространства – функция времени. Фаза волны в фиксированный момент времени – функция пространственных координат.

Акустический метод Физические основы Поперечная волна Продольная волна Волна Стоунли Акустический метод Физические основы Поперечная волна Продольная волна Волна Стоунли

Акустический метод Физические основы Виды упругих колебаний По траектории движения частиц относительно направления распространения Акустический метод Физические основы Виды упругих колебаний По траектории движения частиц относительно направления распространения волны делятся на продольные P и поперечные S Продольная Поперечная Отношение скоростей Трубная волна Лэмба (Стоунли)

Акустический метод Физические основы. Располагая значениями скоростей упругих волн, можно решать обратную задачу - Акустический метод Физические основы. Располагая значениями скоростей упругих волн, можно решать обратную задачу - определять важнейшие модули упругих сред Модуль Юнга Модуль сдвига Модуль объемного сжатия Модуль поперечной деформации (коэффициент Пуассона)

Акустический метод Физические основы Упругие колебания в пористых средах Реальные осадочные горные породы представляют Акустический метод Физические основы Упругие колебания в пористых средах Реальные осадочные горные породы представляют собой многофазные пористые среды, основными компонентами которых являются твердая фаза, состоящая из минералов, образующих скелет породы, и флюид, заполняющий поровое пространство (газ, нефть, вода или их смеси). Процесс распространения упругих волн в таких породах протекает одновременно на двух качественно различных уровнях: - между фазами сжатия и растяжения в пределах длины волны; - между твердой и жидкой компонентами в пределах единичной поры. В общем случае в коллекторах нефти и газа могут одновременно распространяться волны трех типов: две продольные (первого и второго рода) и одна поперечная.

Акустический метод Физические основы Упругие колебания в пористых средах Распространение упругих волн в реальных Акустический метод Физические основы Упругие колебания в пористых средах Распространение упругих волн в реальных пористых средах, не являющихся идеально упругими, всегда сопровождается убыванием амплитуды и энергии волны за счет процессов поглощения и рассеяния в пространстве. Поглощение упругой волны вызывается взаимным внутренним трением частиц слагающих породу, теплопроводностью и молекулярным поглощением среды. При этом энергия волны превращается в энергию других видов. Рассеяние волн вызывается неоднородностью среды, в частности, наличием слоистости, что приводит к образованию отраженных, преломленных и других типов волн. В общем случае продольные волны поглощаются более интенсивно, чем поперечные. Поглощение продольных волн связано с тепловыми и вязко-инерционными процессами, а поглощение поперечных только с вязко-инерционными. В однородной среде изменение амплитуды волны А с увеличением расстояния x от источника колебаний происходит по закону: Расчет коэффициента затухания a : Упрощенная формула без учета расхождения фронта волны:

Акустический метод Физические основы Волны от точечного источника в двухслойной среде и в скважине Акустический метод Физические основы Волны от точечного источника в двухслойной среде и в скважине

Акустический метод Физические основы Поперечная волна Продольная волна Волна Стоунли Акустический метод Физические основы Поперечная волна Продольная волна Волна Стоунли

Акустический метод Физические основы Волны в скважине Акустический метод Физические основы Волны в скважине

Акустический метод Приборы АК Акустический метод Приборы АК

Акустический метод Физические основы Кросс-дипольные поляризационные зонды ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ: Пьезоэлектрический излучатель возбуждается импульсом высокого Акустический метод Физические основы Кросс-дипольные поляризационные зонды ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ: Пьезоэлектрический излучатель возбуждается импульсом высокого напряжения и испускает акустическую волну высокой частоты, которая, проходя через скважинный флюид и горную породу, попадает в приемник. Монопольный Распрост ранение Дипольный Квадропольный Электромагнитнй источник Волна изгиба Смещение частиц

Акустический метод Физические основы Проблемы центровки зонда Акустический метод Физические основы Проблемы центровки зонда

Акустический метод Приборы акустического каротажа для исследований в открытом стволе n n Стандартные двухзондовые Акустический метод Приборы акустического каротажа для исследований в открытом стволе n n Стандартные двухзондовые монопольные. n Серия МАК НПФ «Геофизика» г. Уфа. Антенны монопольные. n АК-73 П НПЦ «Нефтегеофизика» г. Тверь n АМАК-2 «Геометр» Кимры n DSLT, SSLT Шлюмберже Дипольные и кроссдипольные n АВАК-11 «Нефтегеофизика» г. Тверь n ВАК-8 «Татнефтегеофизика» n DSI Шлюмберже Сканеры n Ultra. Sonic, Sonic. Scanner Шлюмберже n XMAC Baker Huges

Акустический метод Решение геологических задач: • Литологическое расчленение пород • Определение пористости пород • Акустический метод Решение геологических задач: • Литологическое расчленение пород • Определение пористости пород • Оценка трещиноватости и напряженного состояния пород (анизотропии) • Выделение проницаемых интервалов • Оценка характера и коэффициента насыщенности коллекторов Решение инженерных задач: • Контроль качества цементирования • Определение характеристик пород для расчета параметров гидроразрыва пластов • Выделение интервалов напряженного состояния пород

Акустический метод Изучение свойств горных пород Основными задачами, решаемыми при интерпретации полнового волнового пакета Акустический метод Изучение свойств горных пород Основными задачами, решаемыми при интерпретации полнового волнового пакета являются: ü определение скорости распространения упругих волн в горных породах; ü литологическое расчленение пород; ü определение типа и коэффициента пористости; üопределение упруго-деформационных свойств горных пород ü определение характера насыщенности пород-коллекторов; ü выявление коллекторов со сложной структурой порового пространства; üоценка проницаемости коллекторов; üоценка преимущественной ориентации трещин по отношению к оси скважины;

Соната Выделение волн Соната Выделение волн

Соната Обработка волнового сигнала в открытом стволе Соната Обработка волнового сигнала в открытом стволе

Акустический метод Контроль качества цементирования n n n Для чего цементируют скважину: n Механическая Акустический метод Контроль качества цементирования n n n Для чего цементируют скважину: n Механическая поддержка обсадной колонны n Ограничение движения жидкости и газа вдоль колонны Акустический контроль цементирования (АКЦ) используют для оценки качества цементирования скважины. Важно знать, есть ли гидравлическая изоляция между зонами эксплуатации и остальной скважиной.

Акустический метод Контроль качества цементирования n n n Источник генерирует высокачастотный (~17 -22 к. Акустический метод Контроль качества цементирования n n n Источник генерирует высокачастотный (~17 -22 к. Гц) акустический импульс. Сигнал проходит через флюид, преломляется в колонну, распространяется по ней и возвращается через флюид в приемник. Часть сигнала проходит через колонну в цемент и в породу, а затем возвращается в приемник.

Акустический метод Контроль качества цементирования n n Принимаемый сигнал состоит из нескольких компонент. Продольной Акустический метод Контроль качества цементирования n n Принимаемый сигнал состоит из нескольких компонент. Продольной волны возвращаемой от колонны и продольной/поперечной волны от породы. Первыми приходят сигналы от колонны. Когда порода высокоскоростная (карбонаты), сигналы от породы интерферируют с сигналом от колонны.

Акустический метод Контроль качества цементирования Акустический метод Контроль качества цементирования

Акустический метод Контроль качества цементирования Акустический метод Контроль качества цементирования

Акустический метод Контроль качества цементирования Представление волнового сигнала – каротаж переменной плотности (VDL variable Акустический метод Контроль качества цементирования Представление волнового сигнала – каротаж переменной плотности (VDL variable density log)

Акустический метод Контроль качества цементирования Акустический метод Контроль качества цементирования

Акустический метод Контроль качества цементирования Какие факторы влияют на запись АКЦ и осложняют интерпретацию Акустический метод Контроль качества цементирования Какие факторы влияют на запись АКЦ и осложняют интерпретацию • Центрация прибора в колонне • Жидкость, заполняющая колонну • Высокоскоростная порода • Состав и время схватывания цемента (упругие свойства цемента) • Неидентичность каналов прибора

Контроль качества цементирования Стандартный прибор АКЦ (CBL - Cement Bond Log) n n n Контроль качества цементирования Стандартный прибор АКЦ (CBL - Cement Bond Log) n n n Магнитострикционные или пьезоэлектрические источники 2 приемника. Длина зонда 1 -2 м. Частота 15 – 25 к. Гц. Комбинируется с каналом ГК и локатором муфт. Интерпретационный параметр – амплитуда волны по колонне или коэффициент затухания ( 20 log(A 1 / A 2) / (L 2 – L 1) ).

Контроль качества цементирования Стандартный прибор АКЦ n n n Преимущества Недорогой Простая электроника позволяет Контроль качества цементирования Стандартный прибор АКЦ n n n Преимущества Недорогой Простая электроника позволяет работать с высокими температурами Легко работать и интерпретировать Хорошо разделяет плохой и хороший контакт Хорошо известные стандарты измерений Достаточно высокая скорость каротажа. Можно работать в различных растворах от воды до тяжелых буровых растворов Недостатки Может делать только интегральную оценку цементирования Невозможность выявления переточных каналов менее 60 градусов Проблемы при измерениях в высокоскоростных разрезах

Контроль качества цементирования Компенсированный зонд n n n n n 2 приемника и 2 Контроль качества цементирования Компенсированный зонд n n n n n 2 приемника и 2 источника по краям. Рассчитывается компенсированное затухание Alfa = (20/DL) x log 10((И 1 П 2 x И 2 П 1)/(И 1 П 1 x И 2 П 2)) Преимущества Не требует калибровки приемников Помогает компенсировать небольшой эксцентриситет прибора Можно работать в различных растворах от воды до тяжелых буровых растворов Недостатки Может делать только интегральную оценку цементирования Невозможность выявления переточных каналов менее 60 градусов Компенсированная оценка не работает на сигнале с малыми амплитудами

Контроль качества цементирования Секторные приборы АКЦ (Radial Bond Tool) n n Сегментированные приемники, регистрирую Контроль качества цементирования Секторные приборы АКЦ (Radial Bond Tool) n n Сегментированные приемники, регистрирую сигнал только с определенного направления Используется для создания карты цементирования

Контроль качества цементирования Секторные приборы АКЦ (Radial Bond Tool) n n n n Преимущества Контроль качества цементирования Секторные приборы АКЦ (Radial Bond Tool) n n n n Преимущества Позволяет выделять каналы в цементном кольце от10 градусов Достаточно недорогой прибор для полной оценки качества цементирования Можно работать в различных растворах от воды до тяжелых буровых растворов Недостатки Необходима жесткая центрация прибора и его калибровка Ограничение по вертикальному разрешению сегментированных приемников – каналы, величиной меньшей вертикального разрешения не определяются

Контроль качества цементирования Прижимные секторные приборы (SBT - Pad Type Segmented Bond Tool) n Контроль качества цементирования Прижимные секторные приборы (SBT - Pad Type Segmented Bond Tool) n 6 лап, каждая с пьезоэлектрическим приемником и источником. n Преимущества Отсутствует требование центрации Высокая вертикальная разрешающая способность Нет влияния высокоскоростной породы Компенсированное измерение затухания Недостатки Дорогой в использовании (сложный, хрупкий прибор) Чувствительность к различным растворам (дополнительная калибровка) n n n n

Контроль качества цементирования Акустические телевизоры n n Типы n Cement Evaluation Tool (CET) – Контроль качества цементирования Акустические телевизоры n n Типы n Cement Evaluation Tool (CET) – Schlumberger n Ultrasonic Imaging Tool (USIT) Schlumberger n Pulse Echo Tool (PET) – Halliburton n Высокочастотный многодатчиковый акустический дефектомер (ВАД) - НПП “Геометр” n Сканирующий акустический телевизор (САТ) – НПФ «Геофизика» . CET, PET, ВАД – фиксированные приемники по спирали, USIT, САТ – вращающийся приемник

Контроль качества цементирования Акустические телевизоры n Высокочастотный сигнал (500 -700 к. Гц) используется для Контроль качества цементирования Акустические телевизоры n Высокочастотный сигнал (500 -700 к. Гц) используется для определения: n эксцентриситета колонны n дефектов колонны n толщины колонны n свойств цемента

Пример обработки АКЦ в программе «Соната» Пример обработки АКЦ в программе «Соната»