Скважинный прибор для акустического каротажа на волнах лэмба

 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано при каротаже через насосно-компрессорные трубы для оценки проницаемости и других свойств пластов, вскрытых бурением. Целью изобретения является расширение области применения прибора за счет проведения каротажа через насосно-компрессорные трубы. Цель изобретения достигается за счет выполнения в корпусе скважинного прибора сквозных отверстий в месте установки преобразователя с диаметром 0,7-0,8 диаметра корпуса. При этом площадь каждого пьезоэлемента не менее сечения сквозного отверстия, а толщина пластины, размещенной в центре корпуса перпендикуляоно оси отверстия, не более 0,3 толщины пьезоэлемента . 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л

СООЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)э С 01 Ч 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4644062/25 (22) 30 ° 12 88 (46) 15. 12.91. Бюл. N 46 (71) Всесоюзный научно-исследователь ский, проектно-конструкторский и технологический институт геологических, геофизических и геохимических информационных систем (72) В,И,Ищенко, Н,Г.Кондрашина, С.В.Красавин и В.В.Смирнов (53) 550 83 (088,8) (56) Аппаратура акустическая малогабаритная семиканальная АКИ-36-7 для контроля испытания нефтегазовых объектов. ВДНХ СССР, проспект Мингео

СССР НПО "Рудгеофизика", 1987, 2с, Инструкция по эксплуатации и проведению измерений с аппаратурой ши-. рокополосного акустического каротажа

АКП-1, М.: ВНИИЯГГ, 1980, с. 4-11, 32, (54) СКВАЖИННБ1Й ПРИБОР ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА НА ВОЛНАХ ЛЭМБА

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано при каротаже через насосно-компрессорные трубы (HKT) для оценки проницаемости и других свойств пластов, вскрытых бурением, Известен скважинный прибор для акустического каротажа, позволяющий проводить акустические исследования обсаженных нефтяных и газовых скважин, диаметром 115 мм и более, через НКТ внутренним диаметром от 50 мм. Диаметр скважинного

„.Я0„„1698864 А 1

2 (57) Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано при каротаже через насосно-компрессорные трубы для оценки проницаемости и других свойств пластов, вскрытых бурением.

Целью изобретения является расширение области применения прибора эа счет проведения каротажа через насосно-компрессорные трубы. Цель изобретения достигается за счет выполнения в корпусе скважинного прибора сквозных отверстий в месте установки преобразователя с диаметром

0,7-0,8 диаметра корпуса. При этом площадь каждого пьезоэлемента не менее сечения сквоэног: отверстия, а толщина пластины, размещенной в центре корпуса перпендикулярно оси отверстия, не более 0,3 тол:ины пьезоэлемента. 1. з.п. ф-пы, 3 ил, прибора 36 мм. Скважинный прибор состоит из корпуса, в котором установлены излучающий и приемный преобразователи, Широкополосный излучающий преобразователь работает в диапазоне частот 45-25 кГц, что позволяет проводить исследования на преломленных (головных) волнах, Недостатком данного устройства является невозможность проведения каротажа на низкочастотных волнах Лэмба, для возникновения которых необходимо, чтобы длины излучаемых волн 9 превышали величину диаметра скважины, A /d 1.

1698864

Для рассмотренного прибора максимальная длина волны - 60 мм, т.е. Q /d< ( (0,5. Условие возникновения волны

Лэмба не выполняется, что снижает информативность акустических исследований, поскольку динамические параметры волн Лэмба характеризуют проницаемость и трещиноватость прискважйнной зоны. l0

Известен с кважи нный прибор для акустического каротажа на волнах

Лэмба, состоящий из корпусов, содержащих генератор и усилитель. В корпусах размещены приемный и два излу( чающих преобразователя. Воз можност ь проведения каротажа на волнах Лэмба достигается за счет того, что в ! спектре излучающих широкополосных преобразователей имеют место часто- 20 ,ты 3-5 кгц. Упругие волны с низкими частотами имеют длины волн 0,5-0,2 м, что, ка к пра вило, бол ьше диа мет ра исследуемых скважин. Диаметр каротажного прибора АКН-1 - 100 мм и on- 25 ределяется в основном габаритными размерами излучающих преобразователей. Недостатком данного устройства является невозможность его использования при проведении каротажа через

НКТ, что также снижает информатив,ность акустических исследований

:;с кважин.

Целью изобретения является расширение области изменения прибора за счет проведения каротажа через насосно-компрессорные трубы.

На фиг,1 изображена одна из схем с кважинного прибора, на фиг.2 - сечение скважинного прибора в месте установки преобразователя; на фиг.3вид волновых картин, зарегистрированных прибором в скважине диаметром 200 MM

Скважинный прибор состоит из кор- 45 пуса 1, набора преобразователе и 2, генератора 3 и усилителя 4. В месте установки преобразователя в корпусе

1 прибора выполнено сквозное отверстие 5, диаметром дратв, со сплошной стенкой. В центре корпуса перпендикулярно оси отверстия жестко закреплен упругий элемент 6 в виде пластины, толщиной 11„ и диаметром

d . На обеих сторонах упругого элемента 6 размещены плоские пьезоэлементы 7, толщиной h» и диаметром dп . Пьезоэлементы соединены с генератором 3 параллельно и разнополярно. Для увеличения информативности в части излучающих преобразователей устанавливают акустически жесткую пластину 8, герметизирующую отверстие.

Устройство работает следующим образом, С помощью коммутационного устройства (не показано) часть преобразователей 2 подключается к генератору 3 и работает в режиме излучения, другая часть - к усилителю 4 и работает в режиме приема упругих волн. При поступлении на пьезоэлементе 7 прямоугольного импульса длительностью, один из пьезоэлел ментов сжимается, другой - расширяется. Возникает сила, направленная перпендикулярно поверхности пьезоэлемента и действующая на упругий элемент 6 и объем жидкости в отверстии, параметры которых определяют минимальную частоту вынужденных колебаний жидкости в скважине.

Частота генерируемых упругих волн зависит от минимальной частоты, и путем выбора устанавливается такой, чтобы выполнялось условие 9/d< > 1, что позволяет проводить акустический каротаж на волнах Лэмба. Пример пакета колебаний волны 9 Лэмба, зарегистрированного одним из преобразователей, приведен на фиг, 3. Для повышения информативности исследований в случае протяженных работающих пластов понижают частоту излу-i". чения путем увеличения. ь . В определенных типах разрезов для повышения эффективности определения проницаемости пластов по динамическим параметрам волн Лэмба необходимо знать затухания сдвиговых волн. В этом случае для повышения информа- тивности акустических исследований в части излучающих преобразователей, устанавливают акустически жесткие пластины, герметически закрывающие отверстия с одной из сторон. При этом возникает одностороннее направленное давление на стенку сква-, жины, что создает возможность селективного возбуждения и приема сдвиговых волн 10 (фиг. 3).

Принцип конструкции скважинного прибора .заключается в том, что на формирование волн Лэмба не влияет характеристика направленности излучающего элемента, а важно собст5 16 венно воэможность создания низкочастотных управляемых колебаний жидкости в скважине, которые в силу инерционности и вязкости последней уже на незначительных расстояниях от точки возбуждения приобретают плоский фронт и превращаются в волну давления, Та кие колеба ния с оздаются упругим элементом в виде пластины с возбуждающими ее плоскими пьезоэлементами, работающими в режиме смещений и излучающими непосредственно в скважину. Частота излучения в значительной степени зависит от величины присоединенной массы среды, окружающей упругий элемент, При «1 вИ pp = 0,7-0,8, величина присоединенной массы равна массе жидкости, скорость смещения частиц в которой равна скорости смещения .на передней стенке пьезоэлемента °

Таким образом, если диаметр прибора определен двумя стандартами: 36 и 42 мм, то диаметры отверстий выбираются соответственно в интервалах: .25,2-28,8 ми и 29,4-33,б мм.

При выполнении упругого элемента из материала, акустические и плотностные характеристики которого близки к аналогичным свойствам пьезоэлементов, конструкция из упругого элемента и пьезоэлементов акустичес-, ки однородна. В качестве материала упругого элемента используют медь, либо ее сплавы. В качестве пьезоэлементов - пьезокерамика типа ЦТС23 и др. При толщине упругого элемента не более 0,3 Ь,1 обеспечиваются наиболее высокие амплитуды излучения при сохранении целостности пьезоэлементов и конструкции подвижной системы в целом. Диаметр пьезоэлементов должен быть близок или равен диаметру отверстия, чтобы помимо понижения частоты подвижной системы обеспечить плоский фронт излучаемой BQJlHbl и ослабить возбуждение головных волн эа счет расхо98864 дящихся волн от краев пьезоэлементов.

Устройство обеспечивает возможность проведения акустического каротажа на волнах Лэмба через насоснокомпрессорные трубы, подавления головных волн, рас прост раня ющихся в скважине при традиционном способе

1р возбуждения акустических волн, применяемом в приборах стандартного акустического каротажа, вследствие

-чего упрощается идентификация волны

Лэмба и прослеживание ее линий фа15 зовыХ корреляций в различных литотипах пород. Устройство также позволяет дополнительно возбуждать в исследуемых породах сдвиговые волны.

Формула изобретения

20 1, Скважинный прибор для акустического каротажа на волнах Лэмба, содержащий корпус с низкочастотными излучающими и приемными преобразователями, блок возбуждения и усили25 тель, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения прибора за счет проведения каротажа через насосно-компрессор ные трубы (НКТ), в месте установки ° каждого преобразователя корпус выполнен с радиальным сквозным отверстием диаметром 0,7-0,8 диаметра корпуса и снабжен упругим элементом в виде пластины, установленным в центре корпуса перпендикулярно оси отверстия, при этом на обеих сторонах пластины размещены пьезоэлементы, площадь поверхности каждого из которых равна по крайней мере се40 чению сквозного отверстия, толщина пластины менее 0,3 толщины пьезоэлемента, а пьезоэлементы соединены разнополярно.

2, Прибор по п.1, о т л и ч"а ю5 шийся тем, что, с целью регулировки низкочастотной: составляющей акустического импульса, блок возбуждения выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, 16g8864