7.5 Акустичний метод
Акустичні методи геофізичних досліджень в свердловинах основані на вивченні пружних властивостей гірських порід за даними спостереження процесів послідовного поширення у них деформацій, викликаних пружною хвилею.
В породі можуть виникати різні типи пружних хвиль в залежності від виду деформації. При вивченні пружних властивостей гірських порід інформативними є такі хвилі: повздовжні (P-хвилі), поперечні (S-хвилі), Лемба (L-хвилі) і хвилі вторинного походження.
Найважливіші характеристики пружних хвиль – швидкості поширення (або інтервальний час), амплітуди їх і коефіцієнти згасання. Одиницею вимірювання швидкостей пружних хвиль VP, VS, VL служить метр через секунду (м/c). Обернена величина швидкості поширення пружної хвилі в породі називається інтервальним часом Т, одиницею вимірювання є мкс/м.
Швидкості поширення і згасання пружних хвиль в гірських породах залежать від таких факторів: літолого-мінералогічного стану порід, об’єму і структури порового простору, типу цементу і степені цементації, характеру розподілу глинистого матеріалу в породі, характеру насичуючого породу флюїду і ступеню насиченості пор рідиною або газом, термобаричних умов вимірювання (ефективного тиску, температури) і ін. Переважаючими факторами слід вважати пористість породи, структуру порового простору і мінеральний склад при наявності заповнювача однакового характеру.
В обсаджених свердловинах акустичні сигнали чутливі в значній мірі на характер контакту цементного каменю з обсадною колоною і породою. Акустичні методи, таким чином, широко застосовуються для вивчення розрізів свердловин і для оцінки їх технічного стану.
Акустичний зонд складається із збудника пружного імпульсу-випромінювача В і двох розташованих на деякій віддалі від нього приймачів П1 і П2, які сприймають коливання.
Віддаль між приймачами П1 і П2 називається базою зонда S. Довжиною зонда L3 є віддаль від випромінювача до найближчого приймача (рис. 7.17).
Випромінювач посилає імпульси коливань, які складаються із трьох-чотирьох періодів (6-8 фаз). Коливальний процес який досягає перших поступлень називається вступом хвилі. Величина максимального відхилення називається амплітудою хвилі, проміжок часу, який розділює два сусідні максимуми або мінімуми – видимим періодом хвилі Т. Частотою хвилі є f=1/,Т.
Акустичний метод оснований на вивченні швидкості поширення пружних хвиль в гірських породах шляхом вимірювання інтервального часу . Час пробігу пружної хвилі на одиницю довжини і її швидкість Vп визначається як різниця часу вступу на другому і першому приймачах (2-1).
Швидкість поширення пружної хвилі у пласті називається пластовою або інтервальною.
Дані акустичного методу використовують для розчленування геологічного розрізу, виділення нафтогазових і водонасичених колекторів, аномально високих пластових тисків і оцінки їх величини, пластів вугілля і зон оруденіння, оцінки пористості, тріщинуватості і фізико-механічних властивостей, а також для інтерпретації сейсморозвідувальних матеріалів.
Вимірювання проводять на підйомі глибинного приладу зі швидкістю 1000 м/год.. Для контролю якості діаграм проводять повторний запис вимірювальних параметрів в інтервалі 40-50 м у породах з підвищеним коефіцієнтом згасання.
Для побудови геоакустичної моделі розрізу використовується широкополосний акустичний метод (ШАМ). За даними цього методу визначають вертикальний час, а також значення інтервальних і середніх сейсмічних швидкостей, які використовуються в сейсморозвідці для побудови відбиваючих границь.
Рисунок 7.17 Схема розміщення акустичного глибинного приладу у свердловині.
Геоакустичні моделі середовища, одержані за даними ШАМ, можуть бути використані при вивченні структури відбиваючих горизонтів, їх будови за площею, при виборі оптимальних параметрів для вивчення міжсвердловинного простору, побудови синтетичних сейсмограм.
Літологічне розчленування розрізів свердловин здійснюється з використанням параметрів пружних властивостей гірських порід T, V. Різниця у швидкостях поширення пружних хвиль визначається величиною Vтв(Tтв) у твердій фазі породи (при Kп0).