Способ акустического каротажа скважин

 

!

ОП ИСААКИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву(51)М. Кл.

С 01 Ч 1/40 (22) Заявлено 251077(21) 2536640/18-25 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изооретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15,0380 Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 180380 (53) УДК 550.83 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Е ° М. Аверков Ю.A. Нефедкин И.П Михелев

В. 3. Кокшаров и A. Â ° Михеев (71) ЗаяВИтЕЛЬ Институт геологии и геОфиэики Сибирского отделения АН СССР (54) СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН

Изобретение относится к области геофизических методов разведки и может быть использовано самостоятельно или в комплексе с другими геофизическими методами при измерении физико-механических характеристик горных пород в их естественном залегании, а также измерении скоростей распространения упругих волн на образцах горных пород (кернах). 10

Известен способ акустического каротажа скважин при помощи одиночных датчиков (излучателя и приемника), контактирующих со стенками скважин (1). 15

Однако при таком способе неизбежно появление волн-помех в частности винтовых продольных волн, на некотором удалении от источника, приходящих к приемнику раньше полезных 20 волн, например поперечных. Вследствие этого ухудшается фаэовая корреляция последних, падает надежность и точность измерительного процесса.

В ряде случаев выделить поперечную 25 волну не представляется возможным.

Известен также способ акустического каротажа скважин (2), по которо.му датчики группируют по несколько штук как в группе излучателей, так 30 и приемников. Суть способа заключается в излучении акустических сигналов одновременно в нескольких точках, расположенных на равном расстоянии одна от другой по периферии скважины в плоскости, перпендикулярной оси скважины, и одновременном приеме распространяющихся сигналов в нескольких точках, расположенных на равном расстоянии одна от другой в плоскости, перпендикулярной оси скважины. В этом способе генерируют сигналы, векторы сил которых, в частности, лежат в одной плоскости, направлены гo касательной к стенке скважины в одну сторону, обеспечивая сдвиговые колебания. При этом контакт приемников с поверхностью скважины отсутствует.

Отсутствие контакта приемников с поверхностью скважины является существенным недостатком, не позволяюнум регистрировать распространяющиеся по стенке скважины прямые поперечные волны, Iàê как последние не проходят через буровой раствор.

Кроме того, в известном способе реализованы точечное излучение и прием колебаний. Реальные же датчики имеют распределенную как по азимуту, Это обстоятельство дает возможность в акустическом каротаже скважин регистрировать полезную прямую поперечную волну без винтовых волнпомех, что повышает надежность и точность измерений, С этой же целью рекомендуется излучать акустические сигналы, вектор смещения которых направлен по азимуту, а принимать эти сигналы приемниками, чувствительными к азимутальной поляризации смещений акустического сигнала.

Способ реализуют следующим образом.

В скважину опускают зонд, состоящий из излучателей и приемника. Перемещая зонд вдоль ствола скважины, возбуждают акустический сигнал, Вектор смещения которого направлен по азимуту скважины, и регистрируют его приемником.

На чертеже показан зонд, реализующий предлагаемый способ.

Зонд состоит. из источников И и приемников П акустического сигнала, каждый кз которых представляет собой набор биморфных пьезоэлементов, расположенных на равных угловых расстояниях один от другого в азимутальной плоскости скважины. Количество пьезоэлементов в датчиках можно произвольно менять. Все пьезоэлементы соединены параллельно.и работают скнфазно, совершая кзгибные колебания В азимуTP

Использование предлагаемого способа излучения к приема колебаний в акустическом каротаже обеспечивает преимушества по сравнению с существующкмк способамк, так как появля. ется дополнительная возможность выделять полезную информацию в форме поперечных ЯН-волн на фоне винтовых продольных, что улучшает качество и надежность получаемого материала, ПОВЫШНЕТ ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ? ТОМ CB мым повышает геофизическую и экономическую эффективность поисковых работ. формула изобретения так и по оси скважины поверхность излучения и приема, и в этом способе неизвестно, как перейти от точечных к реальным датчикам для повышения надежности выделения поперечных волн.

Белью изобретения является повышение надежности и точности .выделения поперечных волн.

Бель достигается тем, что по предлагаемому способу,цатчккк излучения и приема акустических сигналов прижимают к стенкам скважины и излучают и(или) принимают колебания, вектор .смещения которых направлен по азимуту скважины.

Можно показать, что прк указанном расположении распрецеленных приемников излучателей на поверхности скважины возможна регистрация поперечных волн типа .ЯН при одновременном увеличении помехоза?цкщенности от Я различного рода продольных волн, Решение задачи дггнагической теории упругости для целей акустического каротажа скважин на прямых Волнах при условии, что сухая цклкнд- 2 рическая скважина радиуса г распологается в безграничном упругом пространстве (г, ?f к), а на участке (1 .8ц z ) ее поверхности дейстВуют касательные t y, и нормальныеГ г напРЯжениЯ, пРоизвольным ОбРазом распределенные, представляется дЛя аЗКМутаЛЬНОй СОСтаВЛяЮ?гЕй ВЕКтОРа смешенкЯ поггеРечной (0 З ) и пРОсиз дольной (Uqp) волн в виде O ъ

35 )„,= J Е„(.О„рг?Ч Ъ„сонг?:Р е" 8y (О <, ) Z

U„= J Z {г a1iqn Ð+Üààóß> г( где коэ ффкци ен ты а,, в„, с,„, с1, Вы40 ражаются через спектры действующих в источнике напряжений, цилинцрические функции, параметры скважкнь:, скорос— тк Vp, Vg распространения продольной

К ПОПЕРЕЧНОЙ ВОЛгг В СЛаГаЮЩЕйг ЕЕ СТЕН-ггпу ки породе.

Для случая числа М таких ксточнккОВ, действующих одновременно к скнфазно к расположенных через равные

Яф интервалылгР„= Р В плоскости, перпен- 5?1 дикулярнок Оси скважины, к числа 6 приемников, расположенных через равные интервалы И„= —, в плоскости, перпендикулярной оси скважины к

Отнесенной на некоторое расстояние 2. от источников, формулы (1) и (2) после ряда преобразований дают. Вы-. ражения для азкмутальных составляю-шкх сигналов прямых (n = О) поперечНОЙ И ПРОДОЛЬНОЙ ВОЛН В ВИДЕ ()щ )М J { зр,Ъ,P, р,IJ "ф Я, (3)

1),, =-0, (4) где f (a В р г р j р U> ) изВест (1 ная функция указанных параметров.

Как видно кз условия (4) на выходе 6 приемников происходит полное подавление азимутальной составляющей ()чрев прямой продольной волны„

Из анализа формул (1) и (2) следует, что смещения В винтовых (пФО) и = 1, 2, 3. ° .,) поперечных и продольных волнах при указанном расположении распределенных источников и приемников равны нулю, если кратность и этих волн не превышает Величин

Способ акустического каротажа скважин, Включающий одновременное излу721791

Составитель 3. Полкойский

Техред bi. Кузьма Корректор H. Муска редактор И. Шубина

Заказ 126/38 1 ира>к 649 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета СССР по д лам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ченпе и прием акустических сигналов в нескольких точках, расположенных на раВНОМ расстОянии Одна От,пр гой ПО периферии скважины В плОскОсти пер пендикулярной оси скважины, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и точности выделения поперечных волн, датчики излучения и приема акустических сигналов прижимают к стенкам скважины и излучают и {или) принимают колебания, вектор смещения которых направлен по asимуту скважины.

Источ и-ки информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

234283, кл. 6 01 Ч 1/40, 1969.

2. Патент СССР Р 360790, кл. G 01 V 1/40, опублик. 1972 (прототип}.