20.Акустический каротаж. Физические основы. Распределние упругих волн на границе двух сред, типы волн.

АК - методы исследования скважин, основанные на изучении полей упругих колебаний в звуковом и ультразвуковом диапазонах.

Подразделяются на:

пассивные методы;

методы искусственных акк.полей малой мощности (звуковое давление не вызывает необратимых эффектов или деформаций);

методы исскуственных акк.полей большой мощности.

Методы искусственных акк.полей позволяют определять время пробега волн от излучателя к приёмнику, амплитуды и затухания волн и другие характеристики.

Основной в этой группе - АК по отражённым волнам. Также применяют АК по преломлённым головным волнам, межскважинное просвечивание.

В АК изучаются 2 типа волн: P и S. Продольная волна - деформация объёма; зоны сжатия и растяжения. Поперечная волна - деформация формы; скольжение одного слоя среды относительно другого в перпендикулярном направлении к лучу волны.

Модуль Юнга: ∆L/E=P/∆L; коэф.Пуассона: ∆L/σ=(∆L_C)/∆L.

Упругие свойства г.п. зависят от минерального состава, пористости и формы порового пространства, и тесно связаны с литологическими и петрофизическими свойствами.

Уравнение среднего времени:

DT = DTск×(1-Kп-Kгл)+DTгл×Kгл+DTж×Kп,

где DT, DTск, DTгл, DTж - интервальное время прохождения продольной волны в породе, скелете породы, глинистом цементе и флюиде соответственно; Kп, Kгл - пористость и объемная глинистость соответственно.

21. Зонды ак. Принцип конструирования. Характеристика излучателей и приемников. Форма записи материалов.

Зонды АК могут быть 2-х, 3-х и 4-х элементными.

2-х элементный зонд содержит 1 излучатель и 1 приёмник, его длина - середина между излучателем и приемником.

3-х элементный зонд содержит 1 излучатель и 2 приемника. По принципу взаимности могут быть 2 излучателя и 1 приемник.

4-х элементный зонд представляет собой комбинацию из 2-х излучателей и 2-х приемников.

В скважинной аппаратуре используются в основной пъезоэлектрические приемники из керамики, титаната бария.

∆t=∆tтв(1-Кп)+ ∆tж*Кп. =∆tтв+Кп(∆tж-∆tтв)

Где ∆tтв и ∆tж – некоторые величины, условно называемые интервалами времени для твердой фазы г.п. и жидкости в её порах.

Решаемые задачи: Результаты АК используют при литологическом расчленении разреза, выделение коллекторов, определение их пористости и характера насыщения, контроль обводнения залежей при их разработке и при решении некоторыхдругих геологических и технических задач.

22. Модификации ак по скорости и затуханию. Технология работ, принципы интерпретации, решаемые задачи.

Модификации АК:

АК по скорости. Для измерения скорости головной продольной волны регистрируют времена ее вступления t1 и t2 на первом и втором приемниках. Определяют интервальное время (мкс) Δ t = t1— t2 и интервальную скорость Vp = l/Δt, где l — расстояние между приемниками.

Данные используются для определения пористости, так как

, где Δtск и Δtж — интервальное время соответственно в скелете породы и в жидкости, заполняющей поры.

АК по затуханию

Регистрируют амплитуды колебаний А1 и А2 и определяют коэффициент поглощения энергии (параметр затухания) α (м-1) на участке породы между элементами зонда.

Метод АК используется для выделения в разрезе трещинно-кавернозных зон и для определения характера насыщения пласта. В современной аппаратуре одновременно регистрируются 6 параметров: t1, t2, Δt, А1, А2, α. Разрабатываемая модификация волнового АК позволит изучать характеристики всех типов волн, участвующих в волновом процессе, регистрировать весь пакет колебаний.

Получение данных для интерпретации материалов сейсморазведки необходимо в первую очередь в районах со сложными сейсмогеологическими условиями (мелкая слоистость, резкая вертикальная неоднородность и т. д.). Решение этой задачи заключается в построении геоакустической модели среды, содержащей вертикальные годографы продольной, а в благоприятных случаях — и поперечной волны, а также диаграммы пластовых скоростей, плотностей и некоторых других параметров.

Литологическое расчленение разрезов скважин с помощью АК основывается на дифференциации горных пород по скоростям и затуханиям упругих волн. Для магматических горных пород минимальные скорости упругих волн свойственны ассоциациям, сложенным малоупругими минералами кислого состава— гранитам, биотитовым гнейсам. Максимальными скоростями обладают минеральные ассоциации, представленные высокоупругими минералами основного состава— габброиды, амфиболиты, гранулиты. В целом скорости упругих волн при переходе от пород кислых к ультраосновным возрастают. В метаморфических горных породах скорости упругих волн увеличиваются от низших стадий метаморфизма к высшим, что связано с образованием более плотных минеральных образований под действием высоких температур и давлений.

При литологическом расчленении горных пород с помощью АК следует учитывать ряд побочных факторов и прежде всего пористость. Поэтому необходимо комплексировать АК с другими методами ГИС, в первую очередь с методами нейтронного каротажа.

Оценка прочностных свойств горных пород с помощью АК основывается на связи этих свойств со скоростями продольных и поперечных волн, а также деформационно-упругими модулями, к которым относятся модуль упругости при одноосном сжатии Е (модуль Юнга), модуль объемной упругости К, модуль сдвига р, (применяется также обозначение G) и коэффициент Пуассона v.

Выделение коллекторов, оценка их пористости и типа порового пространства — одна из важнейших областей применения АК.

Обнаружение водоносных и нефтеносных коллекторов возможно при известной литологии путем выделения пластов с коэффициентами пористости, превышающими граничные значения. Определить тип флюида-порозаполнителя (нефть, вода) по АК как правило не удается, ввиду незначительности эффектов и маскирующего влияния зоны проникновения. Газоносные коллекторы идентифицируют по некоторому снижению скорости и увеличению затухания. В нефтегазонасыщенных породах необходимо внесение поправки за насыщение, а в глинистых — за глинистость.

Для изучения структуры порового пространства, в первую очередь для выделения зон трещиноватости, используют динамические характеристики упругих волн.

Наиболее интенсивно в породах с преимущественно горизонтальной трещиноватостью затухают поперечные волны, что проявляется в росте as и нарушении фазовой корреляции на ФКД в области поперечных волн. Если при этом растет коэффициент затухания ai, волн Лэмба, можно сделать вывод, что трещины не заглинизированы и пласт проницаем. Применение АК для выделения интервалов с преимущественно вертикальной трещиноватостью неэффективно.

Изучение качества обсадки — цементометрия — важная задача ГИС, так как нарушение изоляции, обеспечивающей разобщение нефтеносных и водоносных пластов, приводит к обводнению нефти и сокращению производительности скважин. Особенно серьезные последствия возникают при плохом сцеплении на границе цемент—порода, в то время как неудовлетворительное сцепление колонны с цементом еще не означает нарушения изоляции.

Методика акустической цементометрии основана на том, что в низко- и среднескоростных разрезах (уР^5300 м/с), максимальные значения амплитуды Ак и минимальные Лп, соответствуют участкам плохого качества цементирования. На участках хорошего цементирования имеет место обратная картина. При этом диаграммы Ап и tn, зарегистрированные до и после обсадки, уверенно коррелируются.

Акустическая цементометрия позволяет выявить малые зазоры на границе цемент—порода и колонна—цемент. Решение этой задачи другими методами каротажа невозможно.

Выявление рудоконтролирующих зон с помощью АК основано на том, что эти зоны во многих случаях характеризуются повышенной трещиноватостью, перемятостью отложений, наличием участков дробления и разрывных нарушений. Указанные эффекты приводят к резкому снижению скоростей головных волн, значительному затуханию, потере фазовой корреляции на ФКД.

Решаемые задачи:

Получение данных для интерпретации материалов сейсморазведки, литологическое расчленение разрезов, оценка прочностных свойств пород, выделение коллекторов, определение их пористости и типа порового пространства, изучение качества обсадки скважин, выявление рудоконтролирующих зон.