Способ акустического каротажа нефтяных и газовых скважин

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Рвспублик

«»972443 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.05.81 (21) 3288010/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 071182. Бюллетень ¹ 41

Дата опубликований описания 07.11.82

Р М К„з

G 01 V 1/40

Государственный комитет

СССР но делам изооретеннй и открытий (33) УДК 550.83 (088.8) )

>@с ) г

П.А.Прямов, Б.Н.Ивакин, Г.M.Ïåðöåâ, A.M.Ìàëôìî íîð,, „,.„.

1 !

6 6АИ; ;.

f (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромыслоной геофизики (54) СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО KAPOTAEA НЕФТЯНЫХ

И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Изобретение относится к промысло-во-геофизическим исследованиям, а именно к способам акустического каротажа по затуханию при исследовании нефтяных и газовых скважин.

Известен способ акустического каротажа скважин, заключающийся в приеме акустического сигнала приемником, расположенным на некотором расстоянии от излучателя по оси скважины, и последу ощей регистрации максимальной амплитуды сигнала во временном

"окне" (1).

Однако регистрируя только макси" мальную амплитуду акустического сигнала, которая подвержена влияннго многих мешающих факторов (расцентровка прибора, нестабильность излучателей и приемников, влияние, глинистой кор ки и бурового раствора и era загазованности и т.д.) проницаемость горных пород, пересеченных скважиной, определить практически невозможно.

Известен также способ акустического каротажа скважин, заключающийся в измерении интервального времени прихода и коэффициентов затухания продольных и поперечных волн акустичеокого сигнала. По интервальному

1времени определяется коэффициент пористости горных пород, а данные о затухании нолн в ряде случаев являются дополнительным признаком, используемым для качественной оценки трещиноватости и ре.t:е для насыщенности горных пород (2).

Однако такой способ не позволяет определять проницаемость пород-коллекторов, так как коэффициенты затухания имеют сложные и не явно выраженные связи, в частности с нязкостью флюида 1 заполняющего поровые каналы, коэффициентами внутреннего трения и фильтрационными свойствами пористых сред по отношению к упругому импульсу, форме и длительности периодон принимаемых сигналов..

Наиболее:близким к изобретению является способ акустического каротажа нефтяных и газовых скважин,основанный на излучении и приеме акустического сигнала, измерении амплитуд его первых трех полупериодов и цуге колебаний продольной или поперечной волны и оценке проницаемости горных пород, В этом способе регистрируют параметр 1,ранный отношению суммы амплитуд второго и третьего полчпериодов колебаний к амплитуде

972443 первого полупериода продольной волны, принятого акустического сигнала.

По параметру IC, характеризующему

Форму волны как измерение влияния потерь энергии колебаний раздробленной (гранулярной среды на постоянный импульс, определяют проницаемость горных пород.

В данном случае размельченная среда представляет собой насыщен-. ную пористую среду, а импульс является звуковым. Предполагаемым источником потерь является относительное движение твердого вещества и флюида, поскольку в консолидированной пористой среде рассеяние энер- 15 гии, обусловленное трением твердого вещества-твердое вещество или жидкости-жидкость, всегда меньшег

I чем ра сеяние энергии, обусловленное трением твердого вещества- Щ флюида. В среде с постоянной по= ристостью и насыщенностью рассеяние энергии увеличивается с проницаемостью.

Выясним, от каких характеристик зависят потери энергии в консолидированной пористой среде, а следовательно, и ее проницаемость, определяемая параметром

30 а + а а„ где а. — амплитуды первого, второго

1 и третьего полупериодов.

Представим закон изменения сигна- у ла в регистрируемом цуге колебаний в виде

-d.e -сй а =- а 1 (1 — 1 ) cos аt, р О

40 где а — амплитуда излученного импуль.

О са; линейный коэффициент затухания;

1 — расстояние от излучателя до приемника;

Д вЂ” временный коэффициент затухания.

Исходя из этого, получим

dÉ б г/2. -<Й

2-1 (1 + 1 ) 50 т с -1

Если а — амплитуда первой фазы, Т Z— - 1 МЯ(I 1-кг/ 1 — - - и I - . Для больших значений сГ получим К- с и

1 - 2. Для малых значений К,раскрывая неопределенность типа "О/О" (нуль на нуль) и применяя правило

Лопиталя, получим: при сГ - 0 1 - О 60

Таким образом, коэффициент 1 зависит от временного коэффициента затухания д и периода колебаний T.Ïðè постоянном Т диапазон изменения

Ic iО ) от г1 лежит в пределах 65

2 < I„ 8. Причем закон изменения

Ic носит экспоненциальный характер (фиг. 1, кривая 1) .

Так как показатель G прямо пропорционален коэффициенту внутреннего. трения К „ и обратно пропорционален массе m йли плотности (О )g=y pjg, увеличению К соответствует увеличение внутреннего трения двухфазной среды при постоянной плотности или незначительном изменении плотности, а при постоянном коэффициенте внутреннего трения увеличение Д обусловлено уменьшением плотности. Для оценки проницаемости более подходящим является первый случай, как наиболее полно отражающий петрофизическую модель пористых отложений горных пород гранулярного типа, поровое пространство которых заполнено "идеальной" жидкостью. Второй случай характерен для оценки насыщенности пористых сред.

По известному способу параметр 1., ), по которому оценивают проницаемость теряет чувствительность при увеличении (f, а следовательно, и при увеличении проницаемости, в частности для значений Д -ъ (2+3) 10 c ", т е. . к диапазону, характерному для большинства горных пород. Таким образом, низка точность определения проницаемости горных пород ввиду ма-; лой дифференциации регистрируемого параметра I для реальных К . ц Кроме того, чувствительность параметра Iс к О снижается из-за того, что излученный в среду упругий импульс имеет свой временной коэффициент затухания, обусловленный собственной импульсной характеристикой излучателя.

Цель изобретения — повышение точности и достоверности каротажа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу акустического каротажа нефтяных и газовых скважин, основанному на излучении и приеме акустического сигнала, измерении амплитуд его первых трех полупериодов в цуге колебаний продольной или поперечной волны и оценке проницаемости горных пород, излучают в породу упругий импульс синусоидальных колебаний с прямоугольной огибающей, дополнительно измеряют амплитуду четвертого полупериода сигнала, а проницаемость и насыщенность горных пород оценивают по логарифмическому декременту затухания, определяемому по формуле

У= дТ = 1п а,1 — аз где а — амплитуды первого, второго, 1 третьего и четвертого полу972443 периодов колебаний соответственно, где i = 1 - 4;

d — - временной коэффициент затухания.

Сущность способа заключается в следующем.

Амплитуды четырех полупериодов колебаний первых вступлений продольной или поперечной волны могут быть записаны в виде 0 а = að ехр(- .С1) Е? - ехр(- ) а = а„ехр(- 1) Q I - ехр(-д) (+1 ) а = а„ехр(- ññ-1) LI-åõð(-® (+2-х )

=" a exp(-dl) I:I-ехр(-Д (С+3.Т ) .

4 О

После преобразований получают выражение для логарифмического декремента затухания

v = 6 г = п - - — — -ч20 а4- а

Параметр V = д.Т для постоянного

Т оказывается прямопропорционален и эта зависимость носит линейный характер (кривая 2 на чертеже) . Та- 2 ким образом, при оценке проницаемости горных пород по логарифмическому декременту затухания V повышается точность ее определения.

Способ осуществляется следующим образом.

1IÐH акустическом каротаже излучателем скважинного прибора излуча ются акустические импульсы, носящие характер радиоимпульса. На некотором расстоянии по оси скважины (на дни ще зонда) они принимаются приемником с компенсированной импульсной характеристикой, преобразуются в электрические сигналы, усиливаются и передаются по кабелю на поверхность. В наземной аппаратуре измеряются амплитуды первых четырех полупериодов цуга колебаний продольной или поперечной волны, измеряется отношение разности амплитуд второго 45 и первого полупериодов к разности четвертого и третьего полупериодов и регистрируется значение натурального логарифма отношения разностей.

Одновременно измеряется время между 50 началом первого и концом четвертого полупериодов, значение натурального логарифма делится на половину измеренного интервала времени и результат дел ни Tax>xe Регистрируется на 55 диаграмной бумаге в функции глубины положения скважинного прибора. Таким образом, получают диаграммы логарифмического декремента .затухания и ко.эффициента временного затухания акус- @ тического сигнала по стволу скважины.

По получеиным диаграммам оценивают проницаемость горных пород, пересеченных скважиной.

Использование изобретения повьыа,ет точность-., определения проницаемости горных пород за счет регистрации на диаграммной бумаге параметров, в значительной степени коррелируемых с проницаемостью пластов, что позволяет существенно повысить эффективность промыслово-геофизических работ эа счет сокращения времени на обработку и интерпретацию материалов каротажа при определении продуктивности выделенных горизонтов и оценке их дебита.

Формула изобретения

Способ акустического каротажа нефтяных и газовых скважин. основанный на излучении и приеме акустического сигнала, измерении амплитуд его первых трех полупериодов в цуге колебаний продольной или поперечной волны и оценке проницаемости горных пород, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности каротажа, излучают в породу упругий импульс синусоидальных колебаний с прямоугольной огибающей, измеряют амплитуду четвертого полупериода сигнала, а проницаемость и насыщенность горных пород оценивают по логарифмическому декременту затухания, определяемому по формуле ч = 0 т - п - — — — -, ад -аЗ где d - -временной коэффициент затухания; а. — амплитуды первого, второго, 1 третьего и четвертого полу периодов сигнала соответственно, где i = 1 — 4;

Т вЂ” период колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3512407,кл.73-152, опублик. 1970.

2. Ивакин Б.Н, Карус Е.В. и

Кузнецов О.Л. Акустический метод последования скважин. М., "Недра", 1978, с. 279-281.

3."Transaction of the SPWLA

Nineteenth Annual Logging Simposium

F.Leoreton, G.P.Sar4a, F.Trocqueme, P.Morlier, Ьoggingrests in Porous

Media to Evaluate of the their permeabilit; on acoustic llaveformes.э

Houston, Texas, USA, 1978, june, р,13-16 (прототип) .

972443 г ч ч га г гг зг зк м и и а в(.ю )ям-

Составитель Н, Журавлева

Редактор Г.Беэвершенко Техред М.Тепер Корректор О. Билак

Заказ 8510/38 Тирад 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ух<город, ул. Проектная, 4