Акустический способ определения проницаемости пород

 

Использование: в геофизических исследованиях скважин, особенно при низкочастотной модификации метода акустического каротажа. Сущность изобретения: в скважине возбуждают и принимают две волны Лэмба-Стоунли с отличающимися друг от друга длинами волн. Определение изменения разности амплитуд давления указанных волн позволяет оценить проницаемость удаленных от стенки скважины пород. 1 з.п. ф-лы. ч v Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 01 V 1/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4861671/25 (22). 22.08.90 (46) 07.08.92, Бюл. N. 29 (71) Раменский филиал Всесоюзного научно-исследовательского, проектно-конструкторского и технологического института геологических, геофизических и геохимических информационных систем (72) А.А,Махов, Е,В,Савохин, А.Ф;Андреев и С.B,Êðàñàâèí (56) 1. Ивакин Б.Н., Карус Е.В., Кузнецов

О.Л. Акустический метод исследования скважин.— М,; Недра, 1978, с. 90-91, 2. Влияние проницаемости на распространение вдлн в скважине. Экспресс-информация, В.ИЭМС. Разведочная геофизика, Вып, 11.— М., 1988, с. 7 — 14.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, конкретнее к низкочастотной модификации. метода акустического каротажа.

Известен способ акустического импульса, заключающийся в излучении в скважине акустического импульса, возбуждении и приеме продольных волн давления и оценке по их скоростям и амплитудам характеристик пород и технического состояния ствола скважины (1).

Однако четкой связи проницаемости пород со скоростями и амплитудами продольных волн пока не установлечо.

Наиболее близкой к предлагаемому способу по существу и достигаемому эффекту является широкополосная модификация способа акустического каротажа (АКН-1, АКШ, АКВ). В этом случае в скважине уверенно возбуждаются продольная, по„„Я2„„ 1753434 А1 (54) АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПОРОД (57) Использование: в геофизических исследованиях скважин, особенно при низкочастотной модификации метода акустического каротажа. Сущность изобретения: в скважине возбуждают и принимаютдве волны Лэмба-Стоунли с отличающимися друг от друга длинами волн. Определение изменения разности амплитуд давленйя указанных волн позволяет оценить проницаемость удаленных от стенки скважины пород. 1 з,п. ф-лы. перечная волны и волна типа Лэмба-Стоунли. Амплитуда трубной поверхностной волны Лэмба-Стоунли четко реагирует на проницаемость исследуемых пород, показывая уменьшение амплитуды давления около проницаемых пород и максимальную Cd амплитуду в интервалах с плотными непроницаемыми породами (2). Ы

Однако из-за различного состояния стенки скважины у проницаемых интервалов строгое количественное определение величины проницаемости пород по амплитуде волны Лэмба-Стоунли затруднено, Даже в интервалах пород, имеющих одинаковую проницаемость из-за различного со) стояния стенок скважины, амплитуда давления волны Лэмба-Стоунли может отличаться, Целью изобретения является повышение точности способа за счет снижения вли1753434 яния глинистой корки и каверн в необсаженной скважине, а также влияния колонны и цементн6го камня в обсаженной скважине.

Поставленная цель достигается тем, что при способе определения проницаемости пород методом акустического каротажа, заключающемся в приеме в исследуемом интервале скважины трубной поверхностной волны Лзмба-Стоунли, определении ее амплитуды давления, по изменению которой судят о проницаемости пород, возбуждают и принимают вторую трубную поверхност ную волну Лэмба-Стоунли большей длины, определяют ее амплитуду давления, вычитают амплитуду волйы меньшей длины из амплитуды волны большей длины и по изменению разности амплитуд давления этих двух волн в исследуемом; интервале определяют проницаемость удаленных от стенки скважины пород.

Кроме того, с целью учета различия амплитуд давления, вызванного разными ус-. ловиями возбуждения волн, определяют амплитуды давления первой и второй волн

Лэмба-Стоунли в эталонных интервалах скважины с плотными непроницаемыми породами и коэффициент, выравнивающий эти амплитуды,с учетом которого вычисляют разность амплитуд волн Лэмба-Стоунли в исследуемом разрезе скважины.

Сущность способа заключается в том, что амплитуда давления волй Лэмба-Стоунли сильно зависит от проницаемости исследуемых пород. Однако установить четкую связь между затуханием этой волны и ïðoницаемостью породы в исследуемом интервале скважины черезвычайно трудно ввиду наличия глинистой корки на стенках скажины, которая особенно велика около проницаемых пород-коллекторов, налйчия каверн; которые также наиболее часто встречаются около проницаемых пород в необсаженных скважинах. В обсаженных скважинах колонной и цементным камнем вообще перекрыто сообщение между жидкостью в скважине и породой-коллектором, Здесь соответствие между амплитудой давления волны Лэмба-Стоунли и проницаемостью еще больше нарушается.

Чем.больше длина волны Лэмба-Стоун.ли, тем более удаленные от стенок скважины участки породы оказывают влияйие на ее параметры, в частности, на амплитуду давления. Амплитуда давления бегущей по стенке скважины волны, что является физической природой волны Лэмба-Стоунли, зкспоненциально убывает при удалении от стенки скважины с коэффициентом затухания -() - Ф) где 11 и А2 — длины поверхностной волны соответственно в буровой жидкости и породе;

С1 и С2 скОрОсти Волн В жидкости и В породе.

Коэффициент затухания зависит от Ве 0 личины длины волны iL На расстоянии

k/2 от стенки амплитуды колебаний давления примерно в I раз меньше, чем на границе раздела. Таким образом, поверхностные волны, имеющие разные длины; зату15 хают вглубь породы От стенки скважины с разйой интенсивностью. Причем, чем больше длины волн, тем дальше колебание давления распространяется вглубь породы и

" тем более удаленные от стенки скважины

2р участки исследуемого пласта оказывают влияние на уровень амплитуды давления волны, измеренной в стволе скважины.

Если. Возбудить и зарегистрировать амплитуды давления двух поверхностных

25 трубных волн Лэмба-Стоунли, а затем вычесть амплитуду давления волны меньшей длины иэ амплитуды давления волны большей длины, то разность характеризует проницаемость дальных от стенки скважины

3р участков исследуемых пластов, а особенности состояния прискважинной части компенсируются при вычитании.

При вычитании также происходит компенсация факторов, не связанных с прони35 цаемостью не только в прискважинной части, но и во всем исследуемом обьеме пород. Модель, описывающая влияние скважины на низкочастотную акустическую волну, предполагает наличие двух типов

4р факторов, влияющих на затухание волны

Лэмба-Стоунли. Это эффект внутреннего затухания в среде, вызванного затуханием на минеральной матрице породы и затуханием из-за взаимодействия жидкостей в стволе

45 скважины и в поровом пространстве породы. Вклад доли внутреннего затухания в общее затухание волны Лзмба-Стоунли не зависит от ее частоты. Поэтому Операция вычитания амплитуд давления волн Лэм50 ба-Стоунли различных частот (например 3 и 1,5 кГц) позволит исключить из рассмотрения этот фактор внутреннего затухания, усиливая таким образом фактор затухания, связанный с взаимодействием жидкостей в

55 стволе скважины и порах, что и характеризует проницаемость пород.

В большинстве случаев интенсивности возбуждающих волны акустических импуль- . сов бывают разные и могут отличаться в 2-5 раз. Следовательно, зарегистрированные

1753434

Составитель Н.Жукова

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор М.Максимишинец

Редактор И,Шмакова

Заказ 2767 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 амплитуды волн Лэмба-Стоунли также первоначально неодинаковы. Для исключения этого рекомендуется проведение процесса нормировки волн, предусматривающего выбор в исследуемой скважине эталонных ин- 5 тервалов с плотными непроницаемыми породами, где затухание поверхностных трубных волн минимально. В этом интервале осуществляют замер амплитуд волн Лэмба-Стоунли и определение коэффициента. 10 выравнивающего эти амплитуды. Желательным является такое соотношение амплитуд после нормировки, когда амплитуда волны большей длины нр 5 — 10% больше амплитуды волны меньшей длины. При проведении 15 измерения в исследуемом интервале скважины при нахождении разности амплитуд давления волн Лэмба-Стоунли используется этот постоянный коэффициент, Таким образом, способ позволяет силь- 20 но снизить влияние особенностей близких к стенке скважины факторов, а также факторов в исследуемом объеме пород, не связанных с их проницаемостью, что повысит точность определения проницаемости не- .25 изменных пород вдали от стенки.

Формула изобретения

1. Акустический способ определения проницаемости пород, заключающийся в 30 возбуждении и приеме в исследуемом интервале скважины трубной поверхностной волны Лэмба — Стоунли, определении ее амплитуды давления, по изменению которой судят о проницаемости пород, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности способа за счет снижения влияния глинистой корки и каверн в необсаженной скважине, а также влияния колонны и цементного камня в обсаженной скважине, возбуждают и принимают вторую трубную поверхностную волну Лэмба — Стоунли большей длины, определяют ее амплитуду давления, вычитают амплитуду войны меньшей длины из амплитуды волны большей длины, о проницаемости удаленных от стенок скважины пород судят по йзмененйю разности амплитуд давления двух волн в исследуемом интервале.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью учета различия амплитуд давления, вызванного разными условиями возбуждения волн, определяют амплитуды давления .первой и второй волн Лэмба—

Стоунли в эталонных интервалах скважины с плотными проницаемыми породами и коэффициент, выравнивающий эти амплитуды, с учетом которого вычисляют разность амплитуд волн Лэмба — Стоунли в исследуемом интервале скважины.