Способ нелинейного акустического каротажа

 

Изобретение относится к области скважинных геофизических исследований и может быть использовано для определения свойств пород в околоскважинном и межскважинном пространствах. Цель изобретения - повышение достоверности за счет локализации области нелинейного взаимодействия и уменьшения влияния вторичных источников, находящихся в прискважинной зоне. Для этого акустическую многочастотную волну с узким спектром возбуждают цилиндрически расходящейся, протяженной апертуры, со сходящимся волновым фронтом, производят регулирование фазового фронта волны накачки. Прием осуществляют в зоне фраунгофера в пределах фиксированных углов от ствола скважины, вершины которых лежат в центре симметрии начальной апертуры акустической волны накачки. 3 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (g1) 4 G 01 V 1/40

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

r (21) 4314012/31-25 (22) 06. 10.87 (46) 07.11.89. Бюл. )) 41 (71) Горьковский научно-исследовательский радиофизический институт (72) Д.А.Касьянов и Г.М.Шалашов (53) 550.834 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 603604,. кл. G 01 7 1/40, 1979.

Авторское свидетельство СССР

В 913303, кл. G 01 Ч 1/40, 1982. (54) СПОСОБ НЕЛИНЕЙНОГО АКУСТИЧЕСКОГО

КАРО ТАЖА (57) Изобретение относится к области скважинных геофизических исследований и может быть использовано для

Изобретение относится к области скважинных геофизических исследований и может быть использовано для определения свойств пород в околоскважинном и межскважинном пространствах.

Цель изобретения — повышение достоверности эа счет локализации области нелинейного взаимодействия и уменьшения влияния вторичных источников> находящихся в прискважинной зоне, и повышение чувствительности.

В скважине возбуждают акустическую многочастотную волну накачки с узким спектром, цилиндрически расходящуюся, со сходящимся волновым фронтом. Возбуждение акустической волны .накачки с названными параметрами .реализует синтезирование объемной нелинейной антенны, представляющей

2 определения свойств пород в околоскважинном и межскважинном пространствах. Цель изобретения — повышение достоверности за счет локализации области нелинейного взаимодействия и уменьшения влияния вторичных источников, находящихся в прискважинной зоне;

Для зтога акустическую h1Yогочастотную волну с узким спектром возбуждают цилиндрически расходящейся, протяженной апертуры, со сходящимся волновым франтом, производят регулирование фазового фронта волны накачки. Прием осуществляют в зоне Фраунгафера в пределах фиксированных углов от ствола скважины, вершины которых лежат в центре симметрии начальной апертуры акустической волны накачки. 3 з.п.ф-лы.,собой область взаимодействия волны накачки с исследуемой средой. Мощность излучения синтезированной антенны неравномерна иэ разных областей среды и максимальна из фокальнай области сходящегося волнового фронта. Область, локализованная в.прискважиннай зоне, излучает неэффективна благодаря тому, чта изменение фазы акустической волны накачки вдоль начальной агертуры ослабляет вклад вторичйых источников (излучающих на низкой частоте), расположенных в этой области.

Прием низкочастотной волны, по амплитуде которой судят о параметре нелинейности среды в области взаимодействия акустической волны накачки с исследуемой средой, осуществляют в зоне Фраунгофера на расстоянии К от

15204б1

5 F = (з -)

8 (- - (Ь +Р -F), % р.центра симметрии апертуры акустической волны накачки: и

ʻ—

% где F — радиус сходимости волнового фронта, h — - длина низкочастотной волны, излучаемой из области взаимодействия акустической волны накачки с исследуемой средой.

Основной вклад в принимаемое низкочастотное излучение вносит фокальная область фронта акустической волны накачки. Определенность области взаимодействия и существенное ослабление влияния прискнажияной зоны повышает достоверность определения параметра нелинейности среды.

Излучение низкочастотной волны из фокальной области сходящегося нолнового фронта зависит от направления на приемник, тогда как для излучения из прискважинной зоны эта зависимость несущественна. Поэтому в случае приема низкочастотной волны в пределах

° 1А22 углов 8 (arcsin- — от оси скважи-! ны, вершины которых лежат в центре симметрии апертуры, в ее формирование вносят вклад и прискважинная зона, и фокальная область сходящегося волнового фронта. При приеме в пределе

1 22 углов 8 > arcsin- — существенным

2 2 является лишь вклад прискважинной зоны. Осуществляя прием в пределах обоих диапазонов углов 6» и 6, можно избавиться or влияния прискважинной зоны, вычитая вклад излучения из прискважинной зоны из излучения, обусловленного влиянием и прискважинной зоны, и фокальной области сходящегося волнового фронта.

Дополнительное управление фазовым фронтом акустической волны накачки обеспечивает повышение чувствительности способа. Формируя фазовый фронт по закону где % - средняя длина волны накачки в среде, 2h — длина начальной апертуры акустической волны накачки, и выбирая соотношения параметров F

h и из соотношений оптимальности

f0 1 3 (2s — m + -) (m — -) ) О

8 8 где s u m — - натуральные числа, достигают синфазного суммирования акустической волны накачки в фокальной области.

Способ осуществляют следующим образом.

20 Возбуждение многочастотной акустической волны накачки производят излучателем, состоящим из цилиндрических электроакустических преобразователей, равномерно заполняющих апертуру. На излучатель подают амплитудно-модулированный сигнал и возбуждают этим сигналом электроакустические преобразователи. Для осуществления управления фазовым фронтом акустической вол30 ны накачки с помощью фазонращателей амплитудно-модулированный сигнал подают на электроакустические преобразователи с задержкой по фазе, обратной по знаку и равной задержке, котоЗ5 рую приобретает акустическая волна, от соответствующего преобразователя до фокальной области. Колебания от всех преобразователей с фокальной области в этом случае суммируются н фа40 зе. Прием низкочастотной волны осуществляют либо на поверхности земли, либо в скважинах, расположенных рядом.

45 Формула изобретения

1. Способ нелинейного акустического каротажа, включающий возбуждение в скважине акустической волны с узким. спектром и прием низкочастотной вол" ны, по амплитуде которой определяют параметр нелинейности среды, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности за счет локализации области нелинейного взаимодействия и уменьшения влияния вторичных источников, находящихся в прискважинной зоне, акустическую волну возбуждают цилиядрически расходящейся, 1520461

2 i

V- — -(h +F -F) ъ.,р

1 при F={s — -)7L где 2h — длина начальной апертуры акустической волны накачки, s m — натуральные числа, удовлетворяющие соотношению (2s — m + -)(m — -)> 0

8 8

Ф - средняя длина волны накач» ки в среде.

Составитель Д.Кученев

Техред M.Õîäàíè÷ Корректор О.Кравцова

Редактор Н.Тупица

Заказ 6754/47 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного, комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,101

5 протяженной апертуры со сходящимся волновым фронтом, а прием низкочастот" ной волны осуществляют в зоне ФраунF гофера на расстоянии К вЂ” от цент- 5

7Г ра симметрии апертуры акустической волны, где F — радиус сходимости волнового фронта, h — длина низкочастотной волны. 10

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что прием низкочастотной волны осуществляют в пределах углов 9; < arcsin от оси скважины, 1 2%

l5

2 йР вершина которых лежит в центре симмет рии апертуры акустической волны.

3. Способ по п.2, о т л и ч а ю— щ.и и с я тем, что прием низкочастотной волны дополнительно осуществляют

1 23 в пределах углов 8 ) arcsin- — и па2л!! F раметр нелинейности определяют по разности амплитуд низкочастотной волны, измеренных в пределах углов 8,и e .

4. Способ по п.2 или 3, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, фазовый фронт акустической волны формируют по закону