6.2. Ак по скорости и затуханию

П риемник воспринимает последовательность импульсов, каждый из которых соответствует определенному типу волны. Форма и амплитуда каждого импульса зависит от формы излучаемого импульса, типа волны и фильтрующих свойств среды.

И мпульсы могут быть разнесены во времени или интерферировать так, что окончание одного может накладываться на начало другого. Приемник преобразует акустические импульсы в электрические сигналы, которые по кабелю передаются на поверхность к измерительной аппаратуре.

При решении ряда задач можно изучать скорость распространения продольных волн в горных породах или процесс затухания продольных и поперечных волн.

Для определения скорости распространения упругих колебаний достаточно измерять разность времен первых вступлений продольной головной волны в точках расположения приемников. Этот параметр, называемый удельным (интервальным) временем определяется соотношением:

t(z)=l/V_p(z), где

1 - расстояние между приемниками колебаний (база зонда); V_р - скорость распространения продольных волн. Этот вид АК называют каротажем по скорости.

В других случаях выгодно измерять изменение по глубине z амплитуды продольной или поперечной волны или, так называемого, эффективного коэффициента затухания:

, где

А₁ и А₂ - соответствующие амплитуды волн, зарегистрированные разными приемниками. Этот вид АК называют каротажем по затуханию.

6.3. Типы зондов в аппаратуре ак

В зависимости от типа регистрируемых волн конструкции зондов различаются количеством источников и приемников, а также расстояниями между ними.

1. Для реализации АК по скорости и затуханию используются трехэлементные и многоэлементные зонды. Основой этих зондов служит трехэлементный зонд, состоящий из одного источника и двух приемников, находящихся на расстоянии l₁ и l₂ от излучателя. Ближайший к источнику приемник должен находиться на расстоянии

,

на котором головная волна приходит к приемнику раньше прямой. d_c и d_з - диаметры скважины и зонда соответственно; i=arcsin V₀/V₁; V₀ и V₁ - скорости волн в буровом растворе и горной породе. При исследовании в обсаженных скважинах расстояния l₁ и 1₂ необходимо увеличить с тем, чтобы уменьшить экранирующее влияние обсадной колонны и цементного кольца. l₁ и l₂ целесообразно увеличивать и при наличии радиального градиента скорости, чтобы регистрировать рефрагированные волны, проникающие в породу на значительную глубину.

2. Трехэлементный зонд с прижимным устройством применяется для изучения скоростей в стенках необсаженных скважин по времени пробега прямой волны в породе. Этот зонд используется также в случаях, когда скорость в породах меньше скорости в буровом растворе и головные волны не образуются.

3. Одноэлементные зонды (только приемник) служат для изучения акустических шумов в скважине, создаваемых перетеканием жидкости в затрубном пространстве или выделением газа.

4. Такие же зонды с генераторами высокочастотных импульсов могут быть использованы для регистрации отраженных от стенки скважины волн с целью получения акустических профилей, по которым можно обнаруживать каверны. В этом случае после посылки импульса излучатель переключается на прием и регистрируется отраженный импульс.

5. Используются также одноэлементные зонды с вращающимся вокруг оси скважинного прибора излучателем-приемником для визуального обзора стенок обсаженных и необсаженных скважин в отраженных волнах.

Наибольшее распространение в АК получили зонды: П₂, 45И₁₀, 5И₂ и И₂, 45П₁₀, 5П₂.

Кроме типов зондов аппаратура АК различается по диапазонам используемых частот упругих волн на следующие группы:

1) Низкочастотная (6-20 кГц) широкополосная аппаратура для исследований обсаженных скважин.

2) Аппаратура АК на головных волнах с ультразвуковым диапазоном частот (20-50 кГц).

3) Прижимные зонды с частотным диапазоном (50-500 кГц) для исследования сухих скважин и пород, скорости в которых меньше скорости в буровом растворе.

4) Акустические профилемеры и каверномеры с рабочими частотами (100-150 кГц).

5) Скважинные акустические телевизоры с частотой 1-2 МГц.