Вибір оптимальної довжини зонда ак

Відстань між приймачами (база S) характеризує роздільну здатність зонда. Чим менше база, тим більше тонкі шари можуть бути виділені на діаграмі АК. При необхідності детального розчленовування розрізу база повинна бути менше потужності найтоншого з тих, що цікавлять нас в розрізі шарів. Інакше крива інтервального часу ∆t спотворюється. Проте зменшення бази веде до зниження точності вимірювання і продуктивності робіт. Від довжини зонда L залежить радіус (глибинність) дослідження.

Глибинність досліджень при АК на головних хвилях за швидкістю і загасанню зростає із збільшенням швидкості, зниженням частоти хвильового поля і збільшенням довжини хвилі. Прийнято вважати, що при частоті коливань 25 кГц і швидкості 1500 – 7300 м/с глубинность досліджень в різних породах складе 0,12—0,6 м.

Мінімальну довжину зонда прийнято розраховувати по формулі

L_min = 2 r (19.5)

де r – відстань від робочої поверхні елементу зонда до зовнішньої межі зони проникнення (радіус зони проникнення).

Якщо вважати, що швидкість розповсюдження пружної хвилі в зоні проникнення і в промивальній рідині 1600 м/с, радіус зони проникнення при зонді, притиснутому до стінки свердловини, 0,5 м, то довжина зонда при Vn = 6000 – 2000 м/с повинна складати 1,25 м.

Збільшення довжини зонда викликає зменшення роздільної здатності АК і зниження диференційованої кривою.

Відстані від випромінювача до приймача і між приймачами повинні бути узгоджені з потужністю джерела для забезпечення упевненого виділення першого вступу заломлених хвиль і точності прийому сигналів, що поступають від ближнього і дальнього випромінювачів. У практиці для проведення стандартного АК в нафтогазових свердловинах застосовуються трьохелементні зонди завдовжки 1,2– 2 і базою 0,1 – 0,5 м.

Дані АК використовують для розчленовування розрізу, виділення нафтогазових і водонасичених колекторів, ріщинуватих і кавернозних зон, оцінки пористості, тріщинуватості і фізико-механічниих властивостей порід. За діаграми АК обчислюють середні швидкості пластів, що скорочує об'єм експериментальних сейсмічних досліджень в районі проведення сейсморозвідки.

Акустичний каротаж не можна розгазуванні промивальної рідини відбувається різке зниження амплітуд пружних коливань і ослаблення акустичного сигналу.

Акустичні методи оцінки технічного стану стовбура

Дослідження технічного стану свердловин акустичними методами засновано на вивченні хвиль, що розповсюджуються по колоні і цементному каменю.

Акустична цементометрія заснована на вимірюванні характеристик хвильового поля, створеного джерелом пружних коливань з частотою випромінювання 10 – 30 Гц. При цьому реєструють наступні параметри: амплітуда або коефіцієнт ефективного загасання хвилі по колоні в фіксованому тимчасовому вікні (положення вікна вибирається значенням

інтервального часу розповсюдження хвилі по колоні); інтервальний час, амплітуда і загасання перших вступів хвиль що розповсюджуються в гірських породах; фазокореляційні діаграми (ФКД).

Метод застосовують для встановлення висоти підйому цементу визначення ступеня заповнення затрубного простору цементом, оцінки зчеплення цементу з обсадною олоною (АКЦ) і гірськими породами (ФКД) визначення розмірів і місцеположення дефектів цементного каменя і відкритості кільцевих зазорів. Ефективність методу знижується в високошвидкісних розрізах, де перший вступ при хорошій і задовільній якості цементування відноситься до хвилі по породі.

У сучасних системах АКЦ застосовується реєстрація кінематичних параметрів акустичної хвилі у вигляді хвильових картин або ФКД і динамічних (пікові або сумарні амплітуди і ефективне загасання) у певному або плаваючому тимчасовому вікні, яке

відкривається першим вступом хвилі Лемба по колоні або амплітудним дискримінатором при певному рівні сигналу.

Зареєстрована інформація обробляється різними способами. У зарубіжній практиці якість заповнення заколонного простору цементом прийнято оцінювати по індексу цементування (відношенню зареєстрованої амплітуди до амплітуди у вільній колоні). Відмінній якості цементування відповідає значення індексу, рівне 0.8 (80%). Наявність або відсутність зчеплення цементу з гірськими породами визначається на якісному рівні фіксацією на ФКД фазових ліній, що належать пружним хвилям, що розповсюджуються в гірських породах, і їх кореляцією з матеріалами ГДС відкритого стовбура.

Товщина кільцевого зазору розраховується по вироблених аналітичних залежностях.

Вимірювання акустичними цементомірами скануючого типу засновані на вивченні розповсюдження відображених хвиль. Скануючі прилади дозволяють отримати інформацію про якість цементного каменя в кільцевому сегменті 45°. При цьому є можливість локалізувати канали в цементному камені розкритою 30°. Перевага приладів такого типу полягає в можливості реєстрації внутрішнього діаметру колони, а також, використовуючи явище акустичного резонансу, і товщину обсадної колони з точністю ± 0.1мм.

Метод хвильової широкосмугової акустики (ВАК) успішно використовується для оцінки стану цементного каменя і якості його зчеплення з обсадною колоною. Зокрема, цим методом можна оцінити величину зазору між колоною і породою.

Безперечною перевагою методу ВАК в порівнянні з АКЦ є можливість прямого виявлення гідродинамічного зв'язку між пластами (по негерметичному заколонному простору, тріщині гідророзриву). Фізичною передумовою розв’язання подібної задачі є розвиток в каналі, що зв'язує окремі пласти, хвилі Лемба-Стоунлі, що успішно виявляється на тлі перешкод при спектральному частотному аналізі результатів вимірювань.

Акустичне телебачення (CAT) свердловини призначене для вивчення свердловини або обсадної колони по інтенсивності відображених високочастотних пружних імпульсів. Принцип акустичного телебачення полягає в скануванні поверхні свердловини по гвинтовій лінії при русі зонда вузьким сфокусованим акустичним променем, що обертається в горизонтальній площині. Зважаючи на високу частоту передаваного на поверхню сигналу при цьому отримують практично безперервне зображення стінки свердловини. Для вимірювань використовується одноелементний зонд, який працює в імпульсному режимі періодично випускаючи випромінювання, а потім перемикаючись на прийом відображених хвиль. Вимірюються часи і амплітуди відображеної хвилі. У результаті може бути отримане растрове зображення поверхні стінки свердловини або обсадної колони.

У обсаджених свердловинах метод застосовують для визначення внутрішнього діаметру і ексцентриситету колони, виділення положення муфт і різних дефектів, порушуючу цілісність і гладкість колони уточнюють також місцеположення інших елементів конструкції визначають положення перфораційних отворів, а також дефектів обсадної колони і НКТ.

Недоліком методу перед іншими скануючими методами є критичність до однорідності за акустичними властивостями флюїда,що заповнює свердловину, особлива наявність газопроявів.

Пасивна акустика або шумометрия вивчає пружні акустичні коливання, що виникають в свердловині і пласті в процесі її експлуатації.

Фізична суть методу полягає в тому, що при течії флюїди видають акустичні шуми в широкому спектрі звукових коливань від перших герц до перших кілогерц. При цьому спектр і інтенсивність шуму несе інформацію про характер флюїда (вода, нафта або газ) і середовища, в якому відбувається його течія (пласт, заколонное простір, колона, інтервал перфорації).

Як вимірювальний елемент використовується звичайний гідрофон або його комбінація. Вимірювальні датчики можуть бути встановлені як на окремому приладі свердловини, так і входити як модуль в комплексні складки. Також в деяких типах апаратури акустичної цементометрії вимірювальний зонд використовується як канал шумометрії. Дослідження виконуються в процесі окремої спуско-підйомної операції при вимкненому випромінювачі. Матеріали шумометрії використовуються для виділення місць надходження в свердловину флюїдів пластів в інтервалах перфорації і через дефекти обсадної колони, а також перетікань міжпластів флюїдів за колоною.