загрузка...
загрузка...
На головну

акустичний каротаж

  1. Бічне каротажне зондування. Суть методу. Палетки і номограми, необхідні для визначення справжнього питомої опору
  2. Бічні каротажні зонди
  3. Геолого - геофізичні умови проведення каротаж-них робіт
  4. Геолого-геофізичні умови проведення каротажних робіт.
  5. Зонд акустичний.
  6. Індукційний каротаж.

Акустичний каротаж заснований на вивченні характеристик пружних хвиль ультразвукового і звукового діапазону в гірських породах. При АК в свердловині збуджуються пружні коливання, які поширюються в ній і в навколишніх породах і сприймаються приймачами, розташованими в тій же свердловині. В даний час акустичний метод дослідження свердловин знаходить все більш широке поширення. Основною перевагою цього методу є різноманіття інформації, одержуваної за одну спуско-підйомну операцію, що пояснюється наявністю в регистрируемом акустичному сигналі декількох типів пружних хвиль (подовжніх, поперечних, Лембовскіх). Параметри цих хвиль несуть незалежну інформацію про гірських породах. За типом реєстрованих акустичних параметрів розрізняють акустичний каротаж за швидкістю і загасання.

ФІЗИЧНІ ОСНОВИ акустичні каротажу

У природному заляганні гірські породи практично є пружними тілами. Якщо в елементарному обсязі некотороё упругоё середовища протягом короткого проміжку часу діє зовнішня збуджує сила, в середовищі виникають напруги, що викликає відносне переміщення частинок. Це веде до виникнення двох типів хвиль: деформації обсягу (розтягування, стиснення) і деформації форми (зсуву). Процес послідовного поширення деформації називається пружною сейсмічної хвилею. Пружна хвиля, поширюючись на всі боки, захоплює все більш віддалені області. Поверхня, яка відокремлює в даний момент часу область середовища, в якій вже виникло коливання частинок, від тієї, де коливання ще не спостерігаються, називається фронтом хвилі.

Лінії, нормальні до хвильовим поверхнях, звуться променів. В однорідному середовищі промені прямолінійні, а в неоднорідній вони мають криволінійну форму. Поширення фронту хвилі вивчається за допомогою

Р S L-St

Приклад поділу хвиль різних типів. P - поздовжні, S - поперечні, - сімейство трубних хвиль Лемба - Стоунлі.

відомого в геометричній сейсміці принципу Гюйгенса-Френеля, згідно з яким кожна точка фронту розглядається як джерело елементарних хвиль, а поняття променя пов'язують з напрямом перенесення енергії хвилі. Розрізняють два типи хвиль - поздовжні Р і поперечні S.

Якщо пружна хвиля досягає межі розділу двох середовищ з різними пружними властивостями, частина енергії хвилі відбивається - утворюється відбита хвиля, а частина проходить через кордон -проходящая хвиля (а).

Відбита хвиля виникає в тому випадку, якщо хвильовий опір (твір щільності на швидкість) у одного середовища більше, ніж в іншої. Хвиля, що проходить через кордон розділу, змінює свій напрямок - промінь заломлюється. Із законів геометричної сейсміки слід, що:

sin? / sin? = V1/ V2 (15.1)

при V21 промінь проходить хвилі віддаляється від кордону розділу, при V2>V1наближається до неї і, починаючи з деякого критичного кута падіння i, що задовольняє умові sin i = V1/ V2 ковзає вздовж кордону розділу, а кут заломлення ? стає рівним 90 °.

Починаючи з критичних точок, фронт проходить хвилі рухається уздовж кордону з постійною швидкістю ?2, В той час як швидкість руху фронту падаючої хвилі по кордоні стає меншою ?2 і продовжує зменшуватися, прагнучи, в міру увелечения кута падіння, до значення істинної швидкості в покриває шарі, т. е. ?1. Фронт падаючої хвилі продовжує порушувати відображену, але вже не викликає проходить хвилі. Навпаки, фронт проходить хвилі, досягаючи наступних точок кордону раніше, ніж фронт падаючої, породжує нову, так звану заломлену (головний) хвилю.

Розглянемо поширення пружних хвиль в свердловині від сферичного випромінювача І, розташованого на осі свердловини проти пласта необмеженої потужності (6) У момент t = 0 від випромінювача надходить імпульс пружних коливань і починає поширюватися падаюча поздовжня хвиля Р1, Що володіє сферичним фронтом. У момент t1фронт такої хвилі досягає стінки свердловини, що забезпечує появу вторинних хвиль - відбитої Р11, Що проходять поздовжньої Р12 і поперечної Р1S2.

У точці А в момент t2фронт падаючої хвилі утворює зі стінкою свердловини критичний кут iР, Фронт проходить хвилі ковзає уздовж стінки свердловини і обганяє падаючу хвилю Р1 і відбиту Р11, Так як Vp2> Vp1. Що проходить хвиля Р12, Ковзаючи вздовж кордону розділу, веде до утворення нової хвилі Р121 - Головний. Фронт цієї хвилі має конічну поверхню, найбільший діаметр якої збігається з діаметром свердловини, а вісь - з віссю свердловини. Головні хвилі, що реєструються приймачем, першими проходять від джерела імпульсу до приймача наступний шлях: датчик імпульсів - промивна рідина - порода - промивна рідина - приймач. Цей шлях, який можна порівняти з шляхом головних (заломлених) хвиль в сейсморазведке, позначений на ріс.15.2, б променем Л. Протягом недорого часу t до приймача послідовно приходять такі хвилі: головний Р121, Що проходить поперечна Р1S3Р1 поздовжня пряма по розчину Р1 зі

 
 


. Проходження хвилі через кордон двох середовищ (А) і поширення пружних хвиль від розташованого в свердловині імпульсного сферичного випромінювача (Б)

швидкістю Vp меншою Vp2 і Vs2 .

Відбиті хвилі Р11 мають малу енергією і больiім кутом падіння (??90 °) і приймачем не відзначається. Насправді внаслідок інтерференції хвиль і відображень від кордонів пластів хвильове поле має більш складний вид.

Зонд акустичний каротаж.

Основним зондом, застосовуваним в акустичному каротажі, є Трьохелементний.

 
 

 Трьохелементний зонд складається з збудливого пружний імпульс випромінювача І, і двох, розташованих на деякій відстані від нього приймачів П1 і П2, що сприймають коливання.

 

Установки акустичного каротажу І1 И2 - Випромінювачі, П1 П2 - Приймачі, S- довжина бази зонда

Замість двох приймачів П1 і П2 можуть бути встановлені два випромінювача И1 і И2. Випромінювач відповідно замінюється приймачем. При такій взаємної зміни місць випромінювачів і приймачів сутність зонда зберігається. Відстань між приймачами П1 і П2 є характерною величиною - базою; довжині зонда L3 відповідає відстань від випромінювача до найближчого приймача.

У використовуваної при АК ультразвукової установки випромінювач посилає імпульси коливань, що складаються з трьох-чотирьох періодів (6-8 фаз) з дзвонярській формою обвідної. В деякий момент часу t0 частка приходить в рух. Перше відхилення її від положення рівноваги називають вступом хвилі. Величини максимального відхилення називають амплітудами фаз хвилі, проміжок часу, що розділяє два сусідніх максимуму або мінімуму, - видимим періодом хвилі Т. Переважною частотою хвилі є:

f = 1 / T (15.2)

Графік коливань (хвильової картини), сприймаються приймачами, зображений на ріс.15.1. На графіку відзначені перший вступ (1), коливання поздовжньої головний хвилі Р121 (2), поперечної головний хвилі Р1S2P1 (3) і прямий Рп, Що йде по промивної рідини, важко разделімих.

АКУСТИЧНИЙ каротажі ПО ШВИДКОСТІ

Акустичний каротаж за швидкістю заснований на вивченні швидкості поширення пружних хвиль в гірських породах, що розкриваються свердловинами шляхом вимірювання інтервального часу ?t = (t2-t1) / S. На ріс.15.4 дано схематичне зображення зламаного променя, за яким коливання від випромінювача через породу приходять до приймачів (шлях хвилі). Час пробігу пружної хвилі на одиницю довжини і її швидкість оп визначаються по різниці часів вступу на другому і першому приймачах (t2-t1).

Хвильова картина отримана під час запису пружних коливань приймачами трьохелементна зонда.

а) графік коливання поздовжньої хвилі. б) I-запис ближнім приймачем; II - запис далеким приймачем; III - марки часу (через 100 мкс); пластова швидкість поширення хвилі ?пл = 2700 м / с; відстань між випромінювачем і приймачем 1,36 м; відстань між приймачами 1,16 м; 1 - відмітка імпульсу; 2 - Перший вступ головний поздовжньої хвилі, 3 - Поперечні коливання і хвиля, що йде по промивної рідини.

Частина шляху від випромінювача до приймача збуджена хвиля проходить по промивної рідини і глинистої кірці. Ці відрізки шляху однакові для кожного з приймачів, віднімаються з часів вступу t1 і t2, Що забезпечує виключення впливу свердловини при вимірах трьохелементної зондом. Вплив свердловини можливо лише в тому випадку, коли в інтервалі між приймачами різко змінюється діаметр свердловини.

Різниця шляхів, прохідних хвилею від випромінювача до першого і другого приймачів, дорівнює довжині відрізка П1П2, Т. Е. Базі зонда S. З цього випливає, що швидкість поширення пружної хвилі Vп= S / (t2-t1) Або час пробігу на одиницю довжини в трьохелементної зонді ?t = 1 / Vп= (T2-t1) / S

Швидкість поширення пружної хвилі в пласті, що визначається при акустичному каротажі, називається пластової, або інтервального.

АКУСТИЧНИЙ каротажу по загасання

Акустичний каротаж по загасання заснований на вивченні характеристик загасання пружних хвиль в породах, що розкриваються свердловинами. Енергія пружної хвилі і амплітуда коливань, які спостерігаються в тій чи іншій точці, залежать багатьох факторів. Основними з них є: потужність випромінювача, відстань від нього до даної точки і характер гірських порід. В однорідному середовищі при поширенні хвилі зі сферичним фронтом кількість енергії, що припадає на одиницю об'єму, зменшується пропорційно квадрату відстані від даної точки до випромінювача; амплітуда коливань зменшується обернено пропорційно цій відстані.

В умовах свердловини на величину загасання пружних коливань сильно впливає неоднорідність середовища, що веде до ослаблення коливань і зниження амплітуди хвилі. Поглинання пружних коливань породою відбувається внаслідок незворотних процесів перетворення енергії коливань в теплову енергію, що призводить до зменшення амплітуди прийнятих сигналів.

Здатність гірських порід до поглинання пружних коливань (?, ак) оцінюється за допомогою акустичного каротажу по інтенсивності загасання амплітуди хвилі А. Загасання обумовлено в основному наступними причинами: поглинанням внаслідок неідеально пружного середовища; розбіжністю енергії в усі більший обсяг середовища в результаті розширення фронту хвилі при її русі; розсіюванням і дифракцією хвиль на неоднорідностях середовища і внаслідок відображення і заломлення на кордонах середовищ з різними швидкостями поширення коливань. На величину загасання пружних коливань сильний вплив надають глинистість, характер насичення, тріщинуватість і кавернозность порід.

Виміряний ослаблення поздовжньої хвилі на одиницю довжини пов'язано з амплітудами коливань від ближнього А1 і далекого А2 випромінювачів, що реєструються приймачами глибинного приладу.

В результаті поглинання енергії амплітуда всіх хвиль на інтервалі l послаблюється в е-x AK l .

Амплітуда коливань поздовжньої хвилі, сприймається приймачем, вимірюється в умовних одиницях, наприклад в мілівольтах. У деяких випадках користуються відносною амплітудою коливань - відношенням амплітуди А реєструється хвилі до максимального значення амплітуди проти опорного пласта Аоп, Т. Е. А / Аоп. За опорний пласт приймається потужний пласт щільних порід з найбільшою амплітудою Аоп.

Ослаблення і загасання пружних коливань особливо сильно проявляється при ультразвукової частоті 15-35 кГц, використовуваної в акустичному каротажі. Коефіцієнт поглинання в інтервалі ультразвукових частот для різних порід змінюється в широких межах (від 0,05 до 2,5 м-1). Особливо помітне зниження енергії пружних коливань спостерігається з видаленням від випромінювача.

Основною перешкодою при акустичному каротажі по загасання є наявність акустичного опору при переході пружною хвилі на кордонах: свердловинний прилад - навколишнє середовище і промивна рідина - порода. Це опір характеризується сильною мінливістю і значно впливає на величини вимірювань, які не піддаються обліку. Дли прийому поздовжньої головний хвилі в однакових умовах по всьому розрізу глибинний прилад акустичного каротажу необхідно строго центрировать в свердловині або притиснути до її стінки.

ФОРМА КРИВИЙ при акустичній каротажі І ВИЗНАЧЕННЯ МЕЖ ПЛАСТІВ.

При акустичному каротажі вимірюється швидкість поширення пружних хвиль в породі в інтервалі бази зонда. Породи, що залягають за межами бази, не впливають на вимірювані величини. Розглянемо форму кривих АК для одиночних пластів різної потужності, розміщених в однорідної вміщає середовищі. Криві отримані для Трьохелементний зонда, точка записи віднесена до середини його бази S.

. Криві інтервального часу для пластів різної потужності.

а) потужний пласт, б) тонкий пласт, 1 - вапняк, 2 глина, 3 вісь свердловини.

Потужний пласт (h> S) характеризується симетричною аномаліней. Ширина аномалії між точками відходу (точки відхилення від вміщає середовища) дорівнює сумі потужності пласта і бази зонда (h + S). Вертикальний ділянку характеризує даний час пробігу хвилі. Для пласта зі зниженою швидкістю поширення коливань аномалія часу ?t буде позитивною. Тонкий шар (h

1 / Vк = h / SVпл + S-h / SVвм (15.3)

де Vвм - швидкість поширення коливань у вмісних породах. Ширина аномалії між точками відходу дорівнює h + S.

На ріс.15.5 наведена фактична крива АК; як видно, підвищення глинястості веде до збільшення ?t і коефіцієнта поглинання ? ак, ослаблення амплітуд поздовжніх головних хвиль (інтервал 1706-1724 м). Тріщинні і тріщини-кавернозні колектори виділяються серед гранулярних негліністих порід, так само як і глинисті, по зменшенню амплітуд А і збільшення ? ак. Відстань між приймачами (база S) характеризує роздільну здатність зонда. Чим менше база, тим більше тонкі шари можуть бути виділені на діаграмі АК. Однак зменшення бази веде до зниження точності вимірювань. На практиці база встановлюється менше потужності найтоншого з цікавлять нас шарів. При виборі довжини зонда керуються тим, щоб зона проникнення якомога менше впливала на результати визначення швидкості поширення хвиль в незміненій частині пласта. Це досягається збільшенням довжини зонда, враховуючи, що при довгих зондах відбувається зниження диференційованості кривої.

Відстані від випромінювача до приймача L3 і між приймачами S повинні бути обрані з урахуванням потужності джерела для забезпечення впевненого виділення заломлених хвиль першого вступу і точності прийому сигналів, що надходять від ближнього і далекого випромінювачів. У практиці застосовуються Трьохелементний зонд І2О.5І11.5П і еквівалентний йому зонд П20,5П11,5І (відстань між елементами виражено в метрах).

Один з основних параметрів що визначають швидкості поширення поздовжніх і хвиль, - це пористість. У карбонатних породах зустрічаються межзерновая, тріщини, каверновая пористості, які по-різному впливають на швидкості поздовжніх і поперечних хвиль. Найбільш вивчена залежність швидкості (інтервального часу) поздовжньої хвилі від пористості гранулярних порід. Для цього випадку широко застосовується формула середнього часу kп = (?tп-?tск) / (?tж- ?tск) (15.4)

Швидкість поперечної хвилі з ростом пористості гранулярних порід зменшується більш різко, ніж поздовжньої. Для порід різної літології співвідношення між швидкостями Р і S хвиль витримується постійним. Так, відношення vs/ vP для пісковика (кварцу) становить 1,6, вапняку - 1,9, доломіту - 1,8.

Амплітуди акустичних хвиль в щільних гранулярних породах високі, загасання їх мало і зростає зі збільшенням пористості, на фазокорреляціонних діаграмах спостерігаються чіткі осі синфазности і на них можна виділити як поздовжню, так поперечну хвилю.

У породах з тріщини-каверново-блокової пористістю хвильове поле сильно ускладнюється. Тріщини призводять до виникнення численних хвиль - відбитих, заломлених, обмінних. Внаслідок цього і інтерференції коливань виділення хвиль різного типу ускладнюється. На утворення вторинних хвиль витрачається значна енергія, в результаті відбувається істотне ослаблення первинних поздовжньої і поперечної головних хвиль. При цьому особливо інтенсивно поглинається поперечна хвиля.

Закономірності в поширенні швидкості поздовжніх і поперечних хвиль в складних карбонатних породах вивчені недостатньо. За даними експериментальних досліджень встановлено, що швидкість поздовжньої хвилі, що розповсюджується по нормалі до площини тріщини, зменшується з ростом тріщиною пористості. Вплив тріщин, що мають вертикальне і тангенціальне напрямки на реєстровані швидкості поздовжньої хвилі, практично знаходяться в межах похибок вимірювань.

Як відомо, розміри каверн в карбонатних породах можуть змінюватися від величин, порівнянних з межзерновую порами, до карстових мегополостей. Акустичні хвилі поширюються по скелету породи і флюїди в порах, що мають розміри, співмірні з довжиною хвилі. Значення пористості кавернозних порід, що розраховуються по акустичному каротажу, в загальному випадку близькі до межзерновой пористості або трохи вище її.

В даний час акустичні методи дослідження широко використовуються для визначення пористості порід і виділення тріщинних колекторів. У комплексі з іншими геофізичними методами дані акустичного каротажу дозволяють вирішувати більш складні завдання, такі як оцінка літології, тріщини-каверновой пористості і ін.

Дані акустичного каротажу в комплексі з іншими геофізичними методами дають можливість визначити пористість порід; виділити зони тріщинуватості і кавернозному в карбонатному розрізі; уточнити літологію розрізу; отримати відомості про технічний стан свердловин (висоті підйому цементного кільця в затрубному просторі і якості цементації свердловин); обчислити середні і пластові швидкості поширення пружних коливань, які використовуються при інтерпретації даних сейсморозвідки. Маючи в своєму розпорядженні діаграмами акустичного каротажу, можна скоротити обсяг експериментальних сейсмічних досліджень в районі проведення сейсморозвідувальних робіт з метою виділення відображають горизонтів і оцінки якості відображень.



Попередня   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   Наступна

Крива ПС проти порід різної літології | лекція 16 | лекція 17 | Радіоактивний каротаж. Гамма-гамма каротаж | лекція 19 | лекція 20 | лекція 21 | лекція 22 | лекція 26 | Застосування даних каротажу для вивчення геологічної будови родовищ. |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати