Способ акустического каротажа

 

1. СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА, основанный на измерении четырех временных интервалов распространения сигнала между элементами скважинного прибора и определении интервального времени упругой волны по породе путем суммирования показаний верхнего и нижнего трехэлементных зондов, о тли ч аю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения интервального времени, измеряют время распространения сигнала между верхним элементом и каждым из средних элементов, определяют по этим двум измерениям текущую скорость распространения сигнала в породе, измеряют радиус скважины, сдвигают прибор вверх на величину 2(«т-Кпр1/л(мС), где1(,дтекущий радиус скважины; Rnp- радиус прибора; Vj, - текущая скорость распространения сигнала в породе; (О Vgjg - скорость сигнала в промывочс ной жидкости, измеряют время распространения S сигнала между нижним элементом и кажс из средних элементов, определяют интервальное время по четьфем измеренным интервалам времени. 2, Способ поп,1, отличаю00 Од щийся тем, что величина сдвига является постоянной для данной скважины.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5114 G 01 Ч 1 40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ah=2(R,„,- „}/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 368641 7/24-25 (22) 30. 12.83 (46) 15.08.85. Бюл. В 30 (72) В.В. Базин, Д.В; Белоконь и А.Ю. Юматов (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических методов ис- следований, испытаний и контроля нефтегазоразведочных скважин (53) 550.83(088.8) (56) Патент. США Ф 3081838, кп.181-5, опублик. 1963.

Патент США Р 3304536, кл.340-18, опублик. 1967.

Патент США Р 3207256, кл.181-5, опублик. 1965. (54)(57) 1. СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО

КАРОТАЖА, основанный на измерении четырех временных интервалов распространения сигнала между элементами скважинного прибора и определении интервального времени упругой волны по породе путем суммирования пока заний верхнего и нижнего трехэлементных зондов, о т л и ч а:ю шийся тем, что, с целью повышения точности

ÄÄSUÄÄ 3 70 А измерения интервального времени, измеряют время распространения сигнала между верхним элементом и каждым иэ средних элементов, определяют по этим двум измерениям текущую скорость распространения сигнала в породе, измеряют радиус скважины, сдвигают прибор вверх на величину де скв- текущий радиус скважины;

9 op — радиус прибора;

Чд — текущая скорость распространения сигнала в породе; — скорость сигнала в промывочной жидкости, измеряют время распространения сигнала между нижним элементом и каждым из средних элементов, определяют интервальное время по четырем измеренным интервалам времени.

2, Способ по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что величина сдвига является постоянной для данной скважины.

1!73370

Изобретение относится к акустическим способам исследования скважин и может найти применение в существующих приборах акустического каротажа, При акустическом каротаже интервальное время gt является одним из основных параметров, однако в ряде случаев измерение интервального времени выполняется с низкой точностью из-за влияния неровностей стенки и 10 перекоса прибора в скважине, Необходимость псвышения точности измерения привела к поиску. новых способов и созданию различных модификаций зондов акустического каротажа, использующих дифференциальные методы измерения, Целью изобретения является повышение точности измерения интерваль— ного времени. 20

Способ реализуется благодаря тому, что в процессе каротажа совмещаются реальные базы верхнего и нижнего

3-элементных зондов системы. Точка выхода регистрируемого акустического у сигнала из стенки скважины смещена по глубине относительно точки расположения приемника на величину (®с« В- и ) tE <«рэ где К « — текущий радиус скважины;

2 "p — радиус прибора;

Ж „Π— критический угол .

Используя связь « со скоростями РаспРостранения сигнала в породе

35 вблизи скважины V и в промывочной жидкости V „, согласно которой см можно представить в виде

40 с ир) / П с В

При использовании 4-элементного акустического зонда каждый из средних элементов работает с элементами, рас-45 положенными по разные стороны от него, Поэтому вследствие упомянутых эффектов реальные базы верхнего и нижнего трехэлементных зондов

\ системы сдвинуты вверх и вниз соответственно, причем величина их сдвига относительно друг друга составляет. (" кв е

В способе акустического каротажа, 55 основанном на измерении четырех временных интервалов распространения сигнала между элементами скважинного прибора, измеряют время распространения сигнала между верхним элементом акустического зонда и каждым из средних элементов, измеряют текущий радиус скважины, сдвигают прибор вверх на величину (R „ п)/

rye R,„„ — текущий радиус скважины;

R„p — радиус прибора;

V — текущая скорость сигнала в породе вблизи скважины;

V — скорость сигнала в промывочСК8 ной жидкости измеряют время распространения сигнала между нижним элементом и каждый из средних элементов.

В.частном случае в этом способе величина сдвига может являться постоянной для данной скважины.

Таким образом, для получения результата используются показания верхнего и нижнего 3-элементных зондов, образуемых элементами 4-элементного зонда, взятые на глубинах, соответствующих сдвигу прибора вниз и вверх соответственно. Это дает возможность совмещать реальные базы измерений, соответствующие верхнему и нижнему

3-элемейтным зондам. Величина сдвига зависит главным образом от расстояния между прибором и стенкой скважины и текущей скоростью распространения сигнала в породе, являясь переменной величиной. Так как величина сдвига небольшая, порядка

2 {R „ - Räp) на таком расстоянии угловое положение прибора не изменится.

В соответствии с изложенным интервальное время на глубине определяемой по положению середины аппаратурной базы прибора, равно

Ь) =(в (h- И2)+At„(h+ h/2) ) /2 где g t (h- h/2), значения интерваль. а t<(h+ah/2) — ного времени, измеренные верхним и нижним 3-элементными зондами прибо ра на глубинах

h-Irh/2 и h+дЬ/2 соответственно; величина сдвига по глубине.

Последовательность операций, выполняемых в данном способе следуюР щая:

1173370

1. измеряется временной интервал распространения сигнала между верхним элементом зонда и вторым сверху элементом.

2. Измеряется временной интервал распространения сигнала между верхним элементом зонда и третьим сверху элементом.

3. С помощью значения t и вычисляется величина текущей скорости V> по формуле

1О ч = $/(t — ), 20 д.h=2 (R -R ) / с в

Ь б. Прибор сдвигается вверх на дЬ.

7. Измеряется временной интервал

t распространения сигнала между нижним элементом и третьим сверху элементом.

8. Измеряется временной интервал

t< распространения сигнала между нижним элементом и вторым сверху элементом.

9. Вычисляется интервальное нремя

dt по формуле

35

Операции, выполненные по пп. 1 и 2 могут быть поменяны местами, также по пп. 7 и 8.

Для реализации предложенного способа необходим каверномер, с помощью 40 которого определяется текущий ремонт скважины, устройства для запоминания измеренных значений временных интервалов на интервале глубины, заведомо большем величины упомянутого сдвига, 5 и вычислитель, определяющий величину сдвига bh и интервальное время

В другом варианте может быть использован профилемер и устройство для записи измеренных временньн интервалов и показаний профилемера по всему йсследуемому интервалу глубин (например, на магнитную ленту). Полученные данные затем передаются для обработки на ЭВМ.

Способ может осуществляться при используемом режиме каротажа, при где S — - база зонда. f5

4. Измеряется текущий радиус скважины R„

5. Вычисляется величина сдвига

4h по формуле котором измерения временных интервалон производятся через равные промежутки глубин, В этом случае величина сдвига bh является дискретной величиной, кратной интервалу дискретизации. При этом показания нижнего З-эл . ментного зонда складываются с показаниями 3-элементного зонда, полученными ранее, когда прибор был ниже на упомянутую величину сдвига.

Способ может быть реализован, например, в комбинированном приборе, предстанляющем собой связку из

4-элементного акустического зонда и расположенного вьппе него канерномера. Все операции выполняются в реальном времени при непрерывном движении прибора с обычной скоростью каротажа (например, 1000 м/ч . При этом через равные промежутки по глубине (достаточные для воспроизведения профиля скважины) производится . запись показаний каверномера запоминающим устройством, емкость которого такова, что в нем одновременно хранится информация, полученная каверномером на интервале глубин от третьего, считая сверху, элемента акустического зонда до измерительного эле" мента, каверномера. Прибор работает в соответствии с описанной последовательностью операции, при определении величины сдвига d h требуемое значение R соответствующее глубине сиь нахождения базы акустического зонда, считывается из запоминающего устройства.

Эффектинность способа подтверждается математическим моделированием процессов распространения акустического сигнала в скважине и слагающих стенку скважины пластах и измерений интервального времени различными способами, н том числе и данным.

На чертеже показан пример конкретного использования предложенного способа в одной из математических моделей скнажины и 4-элементного зонда с базой 0,1 м, где временные интервалы распространения акустических сигналов между элементами скнажинного прибора рассчитывались в приближении геометрической акус- . тики, На чертеже обозначено: 1- расчетная кривая интервального времени для пачки пластов с разными скоростями распространения сигнала при ог

1173370 сутствии кавера; 2 — то же, при .на" личин каверн (участки, отмеченные кружками и крестиками, получаются при использовании фиксированных сдвигов, равных 9 см и 6 см соответственно); 3 — показывает значения полученные при использовании предложенного способа. Для получения этой кривой при моделировании на

ЭВМ рассчитывались времена t< и при одном положении прибора. Определялся средний радиус скважины напротив базы прибора, определялась величина сдвига hh, затем рассчитывались времена t и t< при сдвиге прибора вверх на 5h. Вычислялось интервальное время

4 з)/ которое ставилось в соответствие глубине, средней между двумя положениями прибора. Внутри заштрихованных пластов указаны скорости распространения продольных волн (в км/с). Видна близость кривых 1 и 3. Эффект применения способа больше всего заметен вблизи краев каверн, где погрешности определения g t максимальны. Так, например, для глубины 1 м погрешность без применения сдвига составляет 9 м/с при фиксированных сдвигах 9 см и

6 см — 0 мкс и 5 мкс соответственно.

Способ дает погрешность 2 мс.

10 С другой стороны, на глубине 2,1 м погрешность без коррекции равна

3 мс, сдвиги 9 см и 6 см дают 7 мс и 1 мксек соответственно. Из приведенных данных видно, что оптималь15 ная величина сдвига для разных участков кривой gt различна.

Анализ результатов математического моделирования показывает, что способ каротажа позволяет снизить

20 погрешность определения интервального времени на краях каверн в среднем примерно в три раза, тогда как при фиксированных сдвигах погрешности в среднем уменьшаются в 1,52 раза, а в отдельных точках могут даже возрасти, При наличии перекоса прибора способ дает снижение погрешности до

4-5 раз.

1173370

1.0

ЕО

h,м

Составитель Н. Журавлева

Техред М.Лароцай Корректор С.Шекмар

Редактор A. Гулько

Заказ 5048/46 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4 о zs so o zs so p zs ю м,я г 5