Способ определения плотности пород методом акустического каротажа

 

Использование: при геофизических исследованиях в широкополосной модификации акустического каротажа. Сущность изобретения: в скважине возбуждают поперечную волну сдвига и две различающиеся по длине трубные поверхностные волны Лэмба-Стоунли. Последние выбирают из условия их нахождения в области максимальной дисперсии скоростей. По функциональным зависимостям скоростей указанных волн от их длин аппроксимацией определяют скорость трубной волны при нулевой частоте и ее значение в дальнейшем используют для расчета плотности пород. 1 з.п.ф-лы. л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 V 1/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ! фь

1 )

I с

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4841652/25 (22) 25.06.90 (46) 23.06.92. Бюл. ¹ 23 (71) Раменский филиал Всесоюзного научно-исследовательского проектно-конструкторского и технологического института геологических, геофизических и геохимических информационных систем (72) А.А.Махов, А.Ф.Андреев, Е.B,Савохин и

С.В.Красавин (53) 550.83 (088.8) (56) Ивакин Б.Н., Карус Е.В„Кузнецов О.Л.

Акустический метод исследования скважин. — М.: Недра, 1978, с, 226 — 227.

Крауклис П.В„ Крауклис Л.А, Волновое поле точечного источника в скважине. В сб,:

Вопросы динамической теории распространения сейсмических волн. Вып..XVI, Л., Наука, 1976, с. 41 — 53.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям кважин, а именно к широкополосной модификации метода акустического каротажа.

Известен способ акустического каротажа, который включает в себя излучение акустического импульса с нешироким спектром частот(25 кГц и более, СПАК-2, СПАК-4, АКЦ1, ПАРУС), возбуждение и прием в скважине прсдольных волн давления и поперечных волн сдвига, регистрацию волнового пакета и определение параметров пересекаемых скважиной пород по амплитуде и времени прихода волн, Однако из-за возбуждения акустйческого импульса с нешироким спектром частот приходящие в волновом пакете поперечные. Ы, 1742761 Al (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

ПОРОД МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОГО КАР ОТАЖА (57) Использование: при геофизических исследованиях в широкополосной модификации акустического каротажа, Сущность изобретения: в скважине возбуждают поперечную волну сдвига и две различающиеся по длине трубные поверхностные волны

Лэмба-Стоунли. Последние, выбирают из условия их нахождения в области максимальной дисперсии скоростей. По функциональным зависимостям скоростей указанных волн от их длин аппроксимацией определяют скорость трубной волны при нулевой частоте и ее значение в дальнейшем используют для расчета плотности пород, 1 з,п.ф-лы, волны сдвига накладываются на продольные волны давления и часто не мо-ут быть выделены в чистом виде. А трубные поверхностные волнь типа Лэмба-Стоунли ввицу отсутствия в импульсе возбуждения низкочастотных составляющих вообще не всзбуждаются и не присутствуют в регистрируемом волновом пакете, В силу этого, при исследовании скважин данным способом, возможно определять параметры пород, зависящие от времени прихода и затухания, в основном, продольной волны давления.

Наиболее близким по сущности и достигаемому эффекту является широкополосная модификация способа акустического каротажа. B этом случае по формуле, связываю3 1742761 4 щей плотности жидкости и породы, фаэовую скорость волны Лэмба на нулевой частоте, скорости волн в жидкости и поперечной волны в породе можно определить объемную плотность породы, Недостатком известного способа является погрешность, вносимая в определение объемной плотности пород за счет того, что в известную формулу определения плотности пород входит скорость волны ЛэмбаСтоунли при нулевой частоте, которая в зависимости от разреза может сильно отличаться от наблюдаемой скорости волны

Лэмба-Стоунли на частоте 3 — 4 кГц, Поэтому плотность пород методом акустического каротажа, как правило, оценивается с большой погрешностью.

Цель изобретения — повышение точности определения плотности пород, Способ осуществляют следующим образом.

Поскольку возбуждение в широкополосной аппаратуре волны Лэмба нулевой частоты, которая необходима для вычисления плотности пород, технически не представляется возможным, то выполняют следующий прием. На дисперсионных кривых скоростей трубных поверхностных волн, крайние скорости которых соответствуют скорости волны Лэмба (при А- ) и скорости волны Стоунли (при il. - О), выбран линейный участок максимальной дисперсии скоростей, который находится в диапазоне

0,5 К rcye 2,5, где К вЂ” волновое число, Для практического осуществления способа возбуждают две волны типа Лэмба-Стоунли с такими длинами волн il,1 и А2, чтобы с учетом радиуса скважины r«e попали в этот выбранный участок, например, К2 гскв = 1 и

К1 гскб = 2. По волновомУ пакетУ опРеДелиют скорости этих волн V L1, V L2, Затем аппроксимацией, например, линейной

VL2 Л2 — VL1 Л1 -о +Лх определяют скорость волн Лэмба Ч10 при нулевой частоте, т.е, К r«e = О, Если при возбуждении выполняется условие А 2 = 2 . il 1, то формула линейной аппроксимации упрощается и Ч о находят из соотношения

VLP=2 V L2 -V L) + A, Величина Лсоответствует отклонению зависимости от линейной. Зта нелинейность проявляется при малых К rc

Далее по зарегистрированному волноВОму пакету определяют скорость поперечной волны сдвига волны Ve, а также с учетом температуры и давления в исследуемом интервале скважины определяют скорость в буровой жидкости Чж и ее плотность р ж, После этого плотность породр, опре5 деляют из формулы — — д — — *, (Чэ )2 (Чэ )2

VLp Чж

При реализации способа на скважине B интервал 3467 — 2350 м с использованием эонДа И2..i П10, 5П2 Волны - St1 и )=St2 были орга " вкованы в волновом пакете так, что более н ночастотная волна L - St2 приходит с задержкой по времени на 800 — 900 мкс, т.е. на три периода, что позволяет без предварительной обработки определять длины волн и их скорости.

Предлагаемый способ позволяет определить методом акустического каротажа такой важный параметр, как плотность пород, а следовательно, и модули упругости горных пород: модуль сдвига, обьемный модуль и другие q изико-механические характеристики горных пород, которые могут быть использованы инженерной геологией.

Формула изобретения

1, Способ определения плотности пород методом акустического каротажа, заключающийся в возбуждении и приеме поперечной волны сдвига Ve и трубной поверхностной волны Лэмба-Стоунли V 11, регистрации и определении скоростей их распространения с учетом термодинамиче.ских условий интервала измерения, а также определении плотности буровой жидкости р ж и скорости акустических волн V в ней и вычислении плотности породр и по формуле рп— (VS )2 (VS ° 2

VLp Чж отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения плотно45 сти пород, возбуждают, принимают и регистрируют вторую трубную поверхностную волну типа Лэмба-Стоунли большей длины, выбранную из условия максимальной дисперсии скоростей обеих волн типа ЛзмбаСтоунли

0,5 К2г«в К1 rcxe — - 2,5, где К1и К2 — волновые числа первой и второй

ВОлн Лэмба Стоунли с длинами Л 1 и л 2; Г«8 — радиус скважины;

55 К „2= 2 далее определяют скорость второй волны

V L2 и ПО эаВисимостям

Ч i1 = 1(Л1)и Ч i2 = f (Ë2) 1742761

20

30

40

50

Составитель Н.Жукова

Редактор Н.Тупица Техред М,Моргентал Корректор Л.Бескид

Заказ 2283 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101 аппроксимацией определяют скорость трубной поверхности волны V L при К г к = О.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью исключения наложения первой и второй трубных поверхностных волн типа Лэмба-Стоунли, их прием выполняют с задержкой по времени по крайней мере на три периода, при этом знак задержки определяют с учетом типа дисперсии скоростей изучаемого разреза.