Способ исследования необсаженных скважин

 

Со1оз Советски я

Социапистимески к

Респубпии

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1и868672 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву И 553561 (22) Заявлено 07.01.80 (21) 2864494/18.25 с присоединением заявки .йв (28) Приоритет— (51)® Кп.

G 01 Ч 1/40

1веумратв81кыв квинтет

СССР ве аман изобретений

N Открытий

Опубликовано 30.09.81. Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 30.09.81 (5Ç) УДК ss0.83 (088.8) А. У. Ишмухаметов, И. Г. Жувагин, А. А. Красильников, P. Г. Гумеров, В. И. Стрелков, В. В. Шершнев и А. И. Шутемов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Всесоюзный научно- исследовательский ийститут нефтепромысловой геофизики (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ

НЕОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИН

Изобретение относится к геофизическим методам исследования буровых скважин, точнее к методам акустического каротажа на отражен-. ных волнах, предназначено для.обеспечения однозначного литологического расчленения разреза скважины.

По основному авт. св. Р 553561 известен способ исследования необсаженных скважин, основанный на приеме отраженных сигналов при сканировании стенки заполненной жидкостью скважины ультразвуковыми импульсами от вращающегося преобразователя во время1 перемещения скважинного прибора. Вместе со скважинным прибором по стенке скважины перемещают две мишени с известными акустическими сопротивлениями, которые подвергают воздействию ультразвуковых импульсов. Автоматически поддерживая постоянной амплитуду сигнала, отраженного от первой мишени, эа и оборотов преобразователя вьщеляют максимальные амплитуды, отраженных от мишеней и породы сигналов, и по их соотношению определяют коэффициент отражения от породы и ее акустическое сопротивление или акустическую проводимость в функции глубины, по которым судят о литологическом расчленении разреза скважины.

Отраженные второй мишенью сигналы используют для определения акустического сопротивления скважиннои жидкости илн сс акус= тической проводимости в функции глубины 111.Недостаток данного способа заключается в том, что использование расчетных соотношений, выведенных при условии равенства акустических путей сигналов, отраженных от сканируемых участков породы и мишеней, в случае, отклонения профиля сечения скважины от круглой формы, приводит к значительным и неконтролируемым погрешностям измерений параметров скважинкой жидкости и породъь

Кроме того, отсутствие возможностей зталонировки и контроля достоверности результатов измерений s процессе каротажа создает неопределенность s метроло.ическом обесцечении акустических измерений на отраженных волнах.

Целью изобретения является обеспечение однозначного литологического расчленения раз868672

Ьх — расстояние от первой мишени до сканируемого участка породы;

5, А, А„, А„. — амплитудные значения м,, м и принятых сигналов, отраженных от соответствующих мишеней и участка породы;

Ъ, N .;. К„К„, K„— козффидиенты отражений соответствующих мишеней и породы; а — коэффициент поглощения ультраэвуко15

ВОГО импульса B скважинной жкдкосПри условии равенства акустических баз первой и второй мишеней из (1) и (2) следует, что

К„A„

М, "м "мч

Коэффициент отражения определяется отно- . шением акустических сопротивлений соприка-, сающихся сред согласно известной формулы,, как

К= (6У

ЮФ1

35

40 где Ми

50

Решая (7) получим

L„L> L — расстояние от скани- 55 рующего преобразова геля до соответствующих мишеней;

М,б-Ф АМ„- h th

1 р

9. 941 Ам„Ам реза по акустическим свойствам пород, контроля достоверности результатов измерений и повышение точности скважннных измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в, способе исследования необсаженных скважин, мишени с различающимися акустическими сопротивленИями В,„ и Й„ч располагают на одинаковых и фиксированных расстояниях Li = L, близких к расстоянию от сканируницего преобразователя до стенки скважины с номинальным диаметром и устанавливают дополнительную мишень Мэ с акустическим сопротивлением, равным акустическому сопротивлению первой мишени R = Ям,, на фиксированном расстояник Lq < L> от сканирующего преобразователя, подвергают мишени и породу воздействию ультразвуковых импульсов, автоматиче ки поддерживают постоянной амплитуду сипи-, ла, отраженного от первой мишенк, нормапьзуют амплитуду сигнала, отраженного от породы, за и оборотов преобразователя, выделяют максимальное значение амплитуды нормализованного сигнала, отраженного от породы, и, используя амплитудно-временные характеристики сигналов, отраженных от мишеней и. породы, определяют относительные акустические сопротивления скважинной жидкости, породы, мишеней, плотность скважинкой жидкс сти и коэффициент затухания ультразвуковых импульсов в ней.

Для лучшей дифференциации разреза скважины по относительному акустическому сопротивлению породы и привязки результатов измерений, проводимых в различных нефтегазоносных районах страны к одним постоянным условиям, мишени изготовляют иэ образцов горных пород с радиусами кривизны их поверх. ности, соответствующими различным радиусам кривизны поверхности стенок скважин.

Связь амплитудных значений сигналов, отраженных от мишеней и породы,, с акустическими параметрами соприкасающихся сред можно выразить следующими уравнениями:

-ДсЬ Ь

А =А@ . К„; (У

А -"РС, (. 4, (Ю 2

AM -A0P- K 8 i1 (3)

-И.1.g

A @ Èëà -Й(,м (4) и- 0 и где m — относительное акустическое сопротивление, равное отношению акустических сопротивлений соприкасающихся сред.

С учетом формулы (6) выражение (5) можно переписать в следующем виде:

KH„М„, .mc1 е +1

° (т) м щ 2 "

% относительное акустическое сопротивление мишеней, равное отношению, акустических сопротивлений первой и второй мишеней; относительное акустическое сопротивление скважинкой жидкости, равное отношению акустических сопротивлений второй мишени и скважинкой жидкости. относительно mq с учетом (5), 868672!

О!

5 и

Я0 т 1 «У

25

А1,!Ъ сЬ= —. Sn A

2.a L (40) .Решая совместно уравнения (1) и (4) с учетом (6) и (10), получим следующее выра- 30 жение для относительного акустического сопротивления породы m ц, равного отношению вол„новых сопротивлений породы и второй мишени

ЬХ

"м

35 (+!) 40

Способ исследования необсаженных скважин по авт. св. У 553561, о т л и ч а ю щ и йДля определения плотности скважинной жидкости Ье, используется время прохождения акустическим импульсом расстояния от треть. ей до первой мишени Та!, и акустическое сопротивление скважинной жидкости R<, вычисленное через отношение акустического сопротивления второй мишени Я м к относительному акустическому сопротивлению скважинной жидкости m> где 4L — разность акустических баз первой и третьей мишеней.

Решая совместно уравнения (1) и (3), получим выражение для коэффициента поглощения сигнала скважинной жидкости я„

Выражение 1-ЯП.(1 К!ц,, есть нормаП,а лизованное по затуханию значение амплитуды сигнала Ап„,, отраженного сканируемым участком стенки скважины, на акустическом пути Ьх. 45

Аналогично, решая (2) и (3) с учетом (6) и (10), получим выражения для относительного акустического сопротивления третьей и второй мишеней, равное отношению акустических сопротивлений третьей и второй мишеней:

Ам„ ! т! (!+ " ., )

Ам

Ng (а) я„„ — к,„

55 и

Способ осуществляют следующим образом.

Амплитуду сигнала, отраженного от первой мишени, поддерживают на постоянном уровне

А„„= 1, что поэводяет значительно упростить выражения (8, 10, 11, 12), Используя амплитудно-временные. характеристики сигналов, отраженных от мишеней, определяют акустические параметры скважинной жидкости 5е, а, вт.

По каждому импульсу, с задержкой Т1,>, равной времени прохождения импульса до третьей мишени, генерируют экспоненциапьную функцию (АМ ) со значениями в моменты времени !

Т1,Э, Т,, Т +е!, соответственно, 1 и

4 Амь

Аi„. В момент времени T>., соответствуМз 1 ющий времени прихода сигнала Ап, считывают мгновенное значение генерируемой функции, по которому нормализуют сигнал и запоминают его величину, например на пиковом детекторе.

При болыпой постоянной времени разряда и малом времени заряда такой пиковый детектор позволяет выделить максимальное значение нормализованного сигнала А„„за и оборотов

me!)L преобразователя. По максимальному: нормализо- ванному сигналу, используя выражение (11), вычисляют относительное акустическое сопротивление породы m„. Аналогичным образам, используя выражение (12), вычисляют относительное акустическое сопротивление мишеней т,, которое используют в качестве эталонного параметра при установке масштабов записи, а так- же для контроля достоверности результатов т, при вариации влияющих факторов в процессе кар отажа.

Все операции,.связанные с хранением и вычислением необходимых параметров, произвс дятся специализированным вычислителем с оперативным запоминающим устройством.

Регистрация акустических параметров жид1 кости бо, а относительных акустических сопротивлений скважинкой жидкости m>, породы m„, мишеней в функции глубины обеспечивает однозначное литологическое расчленение разреза скважин со сложной формой профиля сечения, повышает точность скважинных измерений, .расширяет область применения способа, например, позволяет судить о компонентном составе скважинной жидкости и решать вопросы метрологического обеспечения результатов измерений в процессе каротажа на отраженных вол.нах. Так, применение предлагаемого способа при исследовании буровых скважин со сложным профилем сечения, например при наличии глубоких вертикальных желобов, позволяет уменьшить погрешность определения акустических параметров жидкости и породы на 5 — 10% по сравнению с известным способом.

Формула изобретения

868672

Составитель Н. Журавлева

Техред С,Мигунова Корректор О. Билак

Редактор С. Юско

Заказ 8322/67

Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 с я тем, что, с целью однозначного литологического расчленения разреза по акустическим свойствам пород, контроля достоверности результатов измерений и повышения точности скважинных измерений, устанавливают на фиксированном расстоянии от сканирующего преобразователя дополнительную третью мишень с акустическим сопротивлением, равным акустическому сопротивлению первой мишени, нормализуют амплитуду сигнала, отраженного от породы, и, используя амплитудно-временные характеристики сигналов, отраженных от мишеней и породы, определяют относительные акустические сопротивления скважинной жидкости, породы, мишеней, плотность скважинной жидкости, коэффициент затухания ультразвуковых импульсов s скважинной жидкости, и регистрируют эти акустические параметры в функции глубины, по которым судят о составе жидкости, литологической характеристике разреза скважины и достоверности результатов измерений.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что мишени изготовляют иэ образцов горных пород с радиусами кривизны их поверхности, соответствующими различным радиусам кривизны поверхности стенок скважин.

Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР М 553561, к . G 01 Y 1/40, 1976.