книги из ГПНТБ / Заворотько Ю.М. Методика и техника геофизических исследований скважин учеб. пособие

Учитывая, что со временем активность источника уменьшается, каждый раз перед измерениями надо проверять уровень дискримина­ ции и вводить иеобходимую корректуру.

Контролъ работы аппаратуры в опорной скважине

Данные контрольных измерений в эталонировочном устройстве находятся в такой же зависимости от активности источника, как и показания прибора при каротаже скважин. Это исключает введение поправки на распад гамма-источника. Однако следует отметить, что характер распределения фотонейтронов в эталоне и скважине раз­ ный. Строго пропорциональные изменения в них наблюдаются тогда, когда длина зонда, форма и расположение источника остаются неиз­ менными.

Замена источника или деталей скважинного прибора приводит к изменению показаний прибора в эталоне и скважине, что обусло­ вливает значительные систематические погрешности. Необходимо систематически контролировать работу аппаратуры в опорной сква­

Контрольные измерения в опорной скважине выполняют не реже одного раза в месяц (при ежедневной работе на одном месторожде­ нии). Если одна и та же установка обслуживает несколько участков, то на каждом из них должна быть опорная скважина. Контрольный каротаж опорной скважины сводится к определению расхождений (не более 10%) скорости счета и площади аномалий против одного и того же интервала оруденения.

Результаты измерений в опорной скважине используются также для определения пересчетного коэффициента к, представляющего

где S — площадь, ограниченная кривой ГНК и осью глубин; q — концентрация Be в руде, определяемая по результатам опробования керна; h — мощность рудного тела.

Вдальнейшем величина к используется для подсчета запасов Be

вразведочных скважинах.

Порядок проведения рабоД в разведочной скважине

Подготовка аппаратуры к -работе производится в соответствии с рассмотренными выше положениями после шаблонирования сква­ жины шаблоном, диаметр которого больше диаметра скважинного прибора.

После проверки работоспособности аппаратуры измеряют при помощи пересчетного прибора 4—5 раз скорость счета в эталоне,

которая принимается за условную эталонную единицу.

V.

205:

\

Установку заданного масштаба кривой производят от калибра­ тора, скорость счета которого не должна превышать максимальную для выбранного диапазона измерений.

Перед спуском прибора в скважину переключатели «Контроль», «Калибратор» и тумблер «Калибратор; скв. прибор» устанавливают соответственно в положения «Выход», «Выкл.» и «Калибратор» (см. рис. 61) и фиксируют на ленте регистратора станции нулевое положение пишущего устройства. Затем фиксируют на ленте откло­ нение от калибратора в соответствии с задаваемым масштабом. Пере­ водят тумблер «Калибратор; скв. прибор» в положение «Скв. прибор» и записывают отклонение пишущего устройства при расположении скважинного прибора в эталоне. Скважинный прибор быстрыми и точными движениями опускают в скважину, строго соблюдая правила техники безопасности при работе с радиоактивными источниками [50].

На счетчике глубин панели контроля каротажа устанавливают глубину, соответствующую цене первой метки, и опускают прибор на забой со скоростью не более 2000—3000 м/ч. По достижении забоя сразу начинают регистрацию кривой в поисковом масштабе глубпи в соответствии с рассмотренными выше методическими положе­ ниями.

После этого выполняют детализационные исследования. Масш­ табы записи детализационных кривых выбирают таким образом, чтобы аномалии имели амплитуды не менее 5 ^ 8 см. Детализация аномальных участков производится дважды при одних и тех же условиях записи. При расхождении площадей аномалий более 10% детализацию выполняют третий раз.

После детализации аномальных зон прибор извлекают из сква­ жины и производят завершающую регистрацию исходных контроль­ ных данных.

Оценка качества диаграмм ГНК

Подлинники диаграмм ГНК должны содержать общие сведения о скважине и измерительной аппаратуре, указанные в пункте 19 § 10. Кроме того, приводятся следующие данные: тип и количество индикаторов; размеры кристалла и зонда; тип и номер источника и его активность на дату проведения каротажа; скорость счета в эталонировочном устройстве; фактическая частота калибратора; диа­ пазон и порог дискриминации панели ГНК, постоянная времени интегратора, диаметр скважинного прибора.

Диаграммы ГНК считаются качественными при соблюдении сле­ дующих' требований: >

1)измерения в скважинах выполнены в соответствии с рассмо­ тренными выше методическими и техническими положениями;

2)полученные подлинники удовлетворяют требованиям пунк­

тов 2, 5, 7, 9, 16 -18 § 10; 3) погрешность измерений е не превышает 10%.

206

с кондиционными линейными запасами ВеО в соответствии с фор­ мулой

в опорной скважине по каждому рудному пересечению определяют по формуле

No ^ N K .

I

где N0, N K — скорости счета в рабочем эталоне в момент выполнения основного и контрольного каротажа.

Результаты непрерывного каротажа аномальных зон должны контролироваться по точечным замерам. При этом погрешность измерений также не должна превышать 10%.

Г л а в а XII

ПОМЕХИ ПРИ РАДИОАКТИВНОМ КАРОТАЖЕ

На диаграммах радиоактивного каротажа могут наблюдаться аномалии, связанные не с изменением радиоактивных свойств горных пород, а с флуктуациями интенсивности измеряемого излучения, режимом работы аппаратуры, утечками тока в кабеле, скважинных приборах и наземных панелях, с космическим излучением, техни­ ческим состоянием скважины.

Аномалии, вызванные статистическими флуктуациями, обусло­ влены' неравномерным протеканием ядерных процессов во времени, в результате чего количество зарегистрированных детектором им­ пульсов за единицу времени отклоняется от среднего значения / ср

Влияние статистических флуктуаций легко обнаружить по резкой изрезаниости кривых и отсутствию их повторяемости при контроль­ ных измерениях. Искажения кривых РК, связанные с режимом работы аппаратуры, - обусловлены недопустимо большой скоростью подъема скважинного прибора, большим собственным фоном газо­ разрядных счетчиков и разбросом их чувствительности, неправиль­

ным выбором уровня дискриминации и предела измерения наземной

к

207

ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ

ДРУГИЕ МЕТОДЫ КАРОТАЖА

Г л а в а XIII

АКУСТИЧЕСКИЙ КАРОТАЖ

§ 42. МЕТОДИКА РАБОТ

Акустический каротаж занимает важное место в общем комплексе геофизических исследований нефтяных и газовых скважин и приме­ няется в вариантах скорости распространения упругих волн в гор­ ных породах и их затухания. Скорости определяют по времени про­ бега Т головной преломленной волны между излучателем и приемни­ ком и по интервальному времени АТ, представляющему собой время пробега волны между двумя излучателями, отнесенное к единице длины. Преимущество последнего способа состоит в том, что на ре­ зультат измерения скорости практически не влияет время пробега волны по буровому раствору [28].

По величине АГ в иеоб,саженных скважинах производят доста­ точно четко литологическое расчленение пород, определяют их по­ ристость, коррелируют разрезы скважин. Преимущество акустиче­ ского каротажа при оценке пористости состоит в том, что между вре­ менем АТ и коэффициентом пористости кп существует почти линейная зависимость, кривая АТ имеет фиксированный нуль (в отличие от кривой НГК) и на результат определения кп мало влияют скважинные условия.

При акустическом каротаже по затуханию измеряются ампли­ туды колебаний упругих волн между излучателем и приемником и логарифм отношения амплитуд на фиксированной базе. Различие ослабления упругих колебаний в горных породах также исполь­ зуется для литологического расчленения разреза и выделения тре­ щинных и кавернозных коллекторов. Например, плотные разности известняков, песчаников, ангидритов и каменная соль характери­ зуются минимальным ослаблением упругих колебаний, глины, ка­ верны — максимальным, песчаники, алевриты — промежуточными его величинами. В нефтеносных пластах ослабление упругих коле­ баний больше, чем в водоносных, в газоносных пластах с незначи­ тельным проникновением фильтрата бурового раствора — самое большое.

Поскольку некоторые породы по скорости распространения упру­ гих волн и их ослаблению мало различаются, акустический каротаж

в необсаженных скважинах следует комшіексировать с другими ме­ тодами каротажа.

Применение акустического каротажа для оценки качества цемен­ тирования обсадных колонн основано на различии затухания ультра­ звуковых колебаний при распространении их по свободной колонне и колонне, имеющей сцепление с цементным кольцом. В свободной колонне или при отсутствии сцепления цемента с колонной продоль­ ная волна распространяется по ней с максимальной скоростью (ми­ нимальным временем £к) и имеет максимальную амплитуду колебаний

■^к max-

При хорошем сцеплении цемента с колонной и породой продоль­ ные волны по колонне возбуждают такие же волны в цементе и при­ легающей к ней породе. В результате потери энергии на возбуждение колебаний в цементе и породе резко уменьшается амплитуда А к, т. е. в этом случае колонна как бы отсутствует, и регистрируемое время пробега Тп будет максимальным и характерным для породы

исцепленного с нею цемента. Значения Тп, близкие к tK, характерны для свободной колонны или плохого сцепления. Исключение соста­ вляют случаи, когда скорость распространения волн но породе боль­ ше или близка к скорости распространения их по колонне. Поэтому для более однозначного истолкования результатов цементирования необходимо иметь диаграммы акустического каротажа по необса­ женной скважине.

Амплитуда колебаний волн в породе А п зависит от наличия це­ мента в затрубном пространстве и степени его сцепления с породой

иколонной. Продольная волна имеет малую амплитуду колебания в породе и практически не отмечается приемником цри отсутствии цемента за колонной или при его плохом сцеплении с породой или колонной. При сцеплении цемента с колонной и породой, отлича­ ющейся меньшим поглощением колебаний, чем цемент, амплитуда А п больше амплитуды волн, зарегистрированных в колонне, сцеплен­ ной только с цементом.

Если породы характеризуются более высоким поглощением аку­ стического сигнала, чем цемент, то сигналы А п и Тп от пород выде­ лить трудно. Аналогичная картина наблюдается и в случае частичного цементирования затрубного пространства.

Хорошему сцеплению цемента с колонной и породой обычно соот­

ветствуют максимальное время Т п и минимальная амплитуда А к = = 0,2А к тах, а плохому — минимальное время Тп (равное или близ­ кое к tK) и большая амплитуда А к = 0,8 -f- 0,9 А к тах; при частичном сцеплении А к = 0,2 ч- 0,8АКтах.

Акустический метод контроля цементирования обсадных колонн выгодно отличается от других методов каротажа тем, что позволяет с меньшими затратами средств своевременно и эффективно оценить качество схватывания цементного кольца при использовании как чистых цементов, так и других тампонажных смесей, а также дает возможность изучать процесс формирования цементного кольца во времени. Для метода характерна высокая чувствительность даже

к небольшим изменениям толщішы цементного кольца. Например, при толщине его 30 мм поглощение акустического сигнала достигает почти максимальной величины. При этом на диаграммах обнаружи­ ваются дефекты цементирования интервалов длиной 3—5 м с углом раскрытия более 45°. Акустический метод достаточно четко отмечает незацементированные интервалы скважины, длина которых соизме­ рима с расстоянием между излучателем и приемником.

Зная основные признаки, по которым на скоростных и амплитуд­ ных кривых выделяются различные породы и участки хорошего, частичного и плохого сцепления цементного кольца с колонной и по­ родой, оператор более квалифицированно оценит на скважине ка­ чество диаграмм акустического каротажа.

При акустическом каротаже в необсаженных скважинах приме­ няется аппаратура типа СПАК (трехэлементный зонд — два излуча­ теля и приемник), а в обсаженных скважинах — аппаратура типа АКЦ (двухэлементный зонд — излучатель и приемник). Аппаратура СПАК-2М позволяет регистрировать интервальное время ДТ, времена пробега Т Т 2 и амплитуды А 1г А 2 первых вступлений волн между ближним и дальним излучателями и приемником, а также lg А 1/А 2. В аппаратуре типа АКЦ регистрируются параметры Тп, А к и А п на фиксированной базе 2,5 м. Времена пробега, интервальное время, амплитуды упругих колебаний и логарифм отношения амплитуд измеряются соответственно в микросекундах, микросекундах на метр, вольтах (или милливольтах) и децибелах на метр. В аппаратуре типа СПАК и АКЦ магнитострикционные излучатели посылают в окружающую среду пакеты упругих колебаний частотой / = 25 кГц.

Связь между частотой /, длиной волны X и скоростью распрост­ ранения упругих волн ѵп в изучаемой среде определяется формулой [37]

X —ѵпЦ-

При указанной частоте и скорости упругих волн в породах от 1500 до 7500 м/с длина волны колеблется от 6 до 30 см, что соответствует изменению радиуса исследования в акустическом каротаже от 18 до 90 см (3 X).

Масштаб записи скоростных и амплитудных параметров зависит от литологии и упругих свойств горных пород и выбирается с таким расчетом, чтобы максимальные отклонения кривых находились в

и А 2 = 0,5 -г- 1 В/см, lg А г/А 2 = 2 ч- 4дБ/м-с. Масштабы, записи каждой пары кривых — Т г и Т 2, А г и А 2, Ак и А п устанавливаются одинаковые. Обычно кривые Т г, Т 2и Тп регистрируют со смещением пулевых линий примерно на 200—400 мкс при помощи компенсаторов поляризации и корректоров нуля фоторегистратора. Масштабы изме­ ряемых параметров устанавливают от калибровочных устройств наземных панелей по отклонениям бликов гальванометров. Нулевые

положения бликов, их отклонения в соответствии с установленными масштабами, смещение нулевых линий временных кривых обязатель­ но фиксируются на диаграммных лентах перед началом и в конце измерений.

Правильность установки масштабов записи временных кривых контролируется по измеренной скорости упругих колебаний в неза­ цементированной колонне (V = 5300 м/с ± 5%).

Основным масштабом глубин при записи амплитудных и скорост­ ных кривых является 1 : 500. Дополнительная регистрация кривых производится в масштабе глубин 1 : 200 в интервале залегания про­ дуктивных пластов при условиях записи, соответствующих основ­ ному масштабу глубин.

При определении глубин за точки записи кривых Т г, Т„ и А г, А 2 принимается середина расстояния между ближним и дальним из­ лучателями и приемником, кривых АТ и lg А ^А * — середина рас­ стояния между излучателями, а кривых Тп, А к и А п — середина расстояния между излучателем и приемником.

Скорость подъема скважинного прибора типа СПАК не должна превышать 1200 м/ч, а прибора типа АКЦ — 2500 м/ч. Поскольку в аппаратуре акустического каротажа импульсные сигналы преоб­ разуются в постоянный ток при помощи интеграторов, имеющих фиксированные значения постоянных времени, то скорость выше указанного предела приводит к сглаживанию кривых, уменьшению их амплитуды и смещению в сторону движения скважинного прибора (как в методах РК). К тому же при повышенной скорости подъема прибора нарушается стабильность записи вследствие распростране­ ния упругих колебаний по его корпусу. Скорость спуска скважинных приборов на забой не должна превышать 4000—5000 м/ч. При спуске прибора на забой и в процессе записи контролируют работу аппара­ туры по потреблению тока скважинным прибором, выходным то­ кам, по наблюдению волновых картин на экране осциллоскопа и от­ клонениям бликов гальванометров.

После основной записи с перекрытием в интервале ие менее 50 м ранее проведенных исследований выполняют в таком же объеме контрольную запись всех параметров на участках скважины с наи­ более динамичным изменением кривых. В свободной колонне регист­ рируют кривые (СПАК) в интервале не менее 30 м, а кривые акусти­ ческого цементомера — не менее 200 м. Если цементирование колон­ ны выполнено до устья, то кривые регистрируют до выхода прибора из бурового раствора.

При изучении формирования цементного кольца в случае при­ менения тампонирующих смесей с неизвестными акустическими свой­ ствами измерения выполняют многократно через определенные про­ межутки времени до момента относительной стабилизации процесса образования цементного камня. Если в скважине предполагается проведение работ, связанных с каким-либо воздействием на зацемен­ тированную колонну (например, перфорация), то акустический ка­ ротаж проводят до и после выполнения таких работ.

212

§ 43. ТЕХНИКА РАБОТ С АППАРАТУРОЙ СПАК-2М

Схема подключения

При проверке аппаратуры на базе временную и амплитудную панели (рис. 62, 63) располагают па столе и заземляют. Для подачи на обе панели требуемых напряжений от выпрямителя УВК-1 разъ­ емы Ш1 и Ш2 «Блок ампл.» временной панели соединяют соответ­ ственно с разъемом «Выход» на выпрямителе и разъемом Ш1 «Вр. блок» амплитудной панели. Высокочастотными кабелями гнезда «Синхр. осцил.» (блок II) и «Контроль» (блок III) соединяют соответственно с гнездом «Синхронизация» и входом Y осциллоскопа С1-19Б, а гнез­ до «Блок ампл.» временной панели — с гнездом «Вр. блок» амплитуд­ ной панели.'

Электронные блоки скважинного прибора извлекают из охранных кожухов и готовят его к работе в собранном виде. Определив тесте­ ром назначение жил кабеля подъемника и коллекторного провода, подсоединяют скважинный прибор к кабелю при помощи контроль­ ного переходника, а коллекторные концы —к соответствующим клем­ мам временной панели; при этом жилу III соединяют с клеммой «За­ землить».

Проверка и регулировка временной панели

Перед проверкой и регулировкой отдельных блоков панели (рис. 62, 64) их извлекают из отсеков и включают в схему при по­ мощи контрольных шлангов. Произведя внешний осмотр, убеждаются в отсутствии механических повреждений и в соответствии монтажа принципиальной схеме. Регулятор R6 «Запуск» выводят влево до упора, переключатель Б4 «Режим» устанавливают в положение «Баланс А71» или «1», а переключатели В1 «Питание», В 5 «Контроль» и тумблер В2 «Запуск» — в положение «Выкл.». Включают выпрями­ тель УВК-1, после прогрева его в течение 2—3 мин проверяют вы­ ходные напряжения переключением переключателя «Контроль источ­ ников» (см. рис. 33). Переключатель В1 «Питание» на временной па­ нели переводят в положение «Аппарат, наз.», а затем — в положение «Приб.1скв.».

При помощи тестера и электронного осциллоскопа (ЭО) прове­ ряют режимы работы отдельных каскадов (табл. 20) и наличие в от­ дельных точках схемы импульсов необходимой формы, амплитуды и длительности (рис. 65).

Проверка и регулировка блока I

При подключении осциллоскопа к контакту 6 лампы Л1 (схема фиксации гидроволн) на экране должны наблюдаться положитель­ ные прямоугольные импульсы амплитудой 50 ± 5В и частотой сле­ дования 25 Гц. Длительность импульсов должна изменяться в пре­ делах 200 -г- 2000 мкс (см. рис. 64, 65) при регулировке потенциомет­ ра R8 (находится на блоке).

213