Каротаж на основе сейсмоакустических полей
Метод акустического каротажа (АК)
АК основан на возбуждении упругих волн в полосе частот f = 1-10 кГц. Скважинные зонды преимущественно трехэлементные. Они состоят из одного излучателя и 2-х приёмников или в силу принципа взаимности, наоборот – одного приемника и 2-х излучателей (рис. 75). В процессе каротажа регистрируют параметры: 1) tp1, tp2 – времена первого вступления приемников, 2) ∆t – интервальное время, определяемое разницей времён прихода головной волны на приемники, 3) А1, А2 – амплитуды сигналов на приемниках в заданной точке, 4) – коэффициент поглощения.
∆t = ∆L/V ; α = ln (A1/A2)/ ∆L,
где V – скорость распространения упругих волн.
Рис. 75. Схема трехэлементного зонда АК
L3-1, L3-2– длины зондов, ∆L – база зонда, П1, П2 –приемники, И – излучатель
Наиболее информативной в АК является кривая ∆t. Базу выбирают в соответствии требуемой разрешающей способностью. Чем меньше ∆L, тем более тонкие пласты могут быть выделены.
Многоэлементный зонд АК содержит минимум 2 измерителя и более 10 приемников (16, 24, 48 и т.д.). Такие зонды называют матричными. Блок волновых картин имеет вид сейсмограмм (рис. 76).
Рис. 76. Типовая картина многоэлементного зонда АК
Посредством корреляции удается идентифицировать различные типы волн и затем оценить их кинематические и динамические параметры не только во времени, но и вдоль оси скважины.
Информативная форма записи результатов АК – фазокорреляционные диаграммы (ФКД), которые представляют собой изображения линий равных фаз. Диаграммы изображают путем идентифицирования положительных полупериодов волновой картины, получая образ скважины (рис. 77). Это является эффективным приёмом при литологическом расчленении разрезов, отбивки границ пластов, оценке качества цементирования. Определяются любые кинематические и динамические параметры упругих волн, в частности ∆t.
Рис. 77. Форма представления диаграмм ФКД
Области применения АК:
получение данных для интерпретации материалов сейсморазведки
литологическое расчленение разрезов
оценка прочностных свойств пород
выделение коллекторов, определение их пористости
изучение обсадки скважины
Скважинное акустическое телевидение (САТ)
САТ - специальный вид АК, предназначенный для детального исследования стенок обсаженных и необсаженных скважин. Сканирование осуществляется с помощью вращающегося преобразователя акустических сигналов. Их амплитуда определяется отношением волновых сопротивлений стенки скважины и бурового раствора.
Разрешающая способность САТ зависит от длины волны λ. Поэтому для увеличения детальности используют достаточно высокую частоту f = 1-2 МГц. В то же время это вызывает большое затухание волн в буровом растворе.
САТ эффективен для выявления в разрезах скважин тектонически нарушенных и трещиноватых зон, а также проницаемых коллекторов, где коэффициент отражения имеет пониженные значения (рис. 78).
Рис. 78. Пример «фотографирования» стенок скважины по результатам САТ
Акустические профилеметрия и кавернометрия
Эти методы, как и САТ, основаны на законах отраженных волн. Используется принцип импульсной эхолокации, то есть изменение времени t распространения упругих волн от излучателя до стенки скважины и обратно:
dc = Vс t,
где Vс - скорость в буровом растворе, tс – время, dc – диаметр скважины.
Чтобы измерять время по кратчайшему расстоянию, точки измерения и приема совмещают. В качестве источника–приёмника применяют пьезопреобразователи с частотой f = 200-500 кГц.
Акустическая профилеметрия отличается от акустической ковернометрии тем, что в ней обеспечивается вращения луча. Запись амплитудных сигналов осуществляется несколькими сдвинутыми друг относительно друга преобразователями. Результаты каротажных исследований представляются в виде кривых акустической жёсткости и круговых диаграмм, отображающих форму ствола скважины по его диаметру (рис. 79).
Рис. 79. Пример обработки и представления диаграмм акустической профилеметрии
I, II, III – интервалы сечения