5.7. Акустический каротаж

Акустический каротаж (АК) основан на изучении упругих свойств горных пород по наблюдениям в скважине за распространением упругих волн. Применяемый в АК скважинный прибор имеет источник упругих колебаний и расположенные на некотором расстоянии от него один или два приемника (рис. 4). При перемещении прибора по скважине регистрируют кривую изменения времени пробега упругой волной расстояния между источником и приемником (при одном приемнике) или расстояния между двумя приемниками. Это время обратно пропорционально скорости распространения упругой волны в среде, окружающей прибор.

По данным АК определяют скорость распространения упругих волн в породах, пересеченных скважиной, и поглощающие свойства пород. Скорость распространения упругих волн зависит от упругих свойств минерального скелета породы, ее пористости, структуры пустотного пространства и от упругих свойств флюидов, заполняющих это пространство. Чем более монолитна порода вследствие цементации и воздействия горного давления, чем меньше пористость породы, тем больше в ней скорость распространения упругих волн. Наименьшие значения скорости (1500—2500 м/с) имеют рыхлые высокопористые породы: пески, глины, рыхлые песчаники. Высокие значения скорости (3000—6000 м/с) наблюдаются в сильносцементированных малопористых песчаниках и гидрохимических осадках. Наибольшими значениями скорости (5000—7500 м/с) характеризуются плотные кристаллические карбонатные породы.

Параметрами зонда АК являются его база S (0,4-0,5 м) и длина L. База двухэлементного зонда равна расстоянию от излучателя до приемника, трехэлементного — расстоянию между приемниками. Точка записи кривых АК относится к середине базы. База ограничивает интервал пород, влияющих на результаты измерений. Породы, находящиеся вне этого интервала, не влияют на показания АК.

Рис. 4. Схема измерения АК по скорости распространения упругих волн

а — трехэлементный зонд; δ — двухэлементный зонд; в — волновая картина во времени t упругих колебаний, воспринимаемых приемниками. И — излучатель; П, П₁ и П₂ — приемники; S — база. 1 — момент посылки импульса упругих колебаний излучателем; 2—первое вступление продольной (головной) волны; 3—поперечная волна по породе и продольная волна по промывочной жидкости; ИАВП (П₁), ИАСП₂ — путь упругой волны

5.8. Интерпретация диаграмм акустического каротажа

Кривые АК против одиночных пластов симметричны относительно середины пласта. Против пласта наблюдается участок (плато) с постоянным значением времени t или Δt, ограниченный наклонными прямыми. Диаграммы АК используются для определениялитологического состава пород по диаграммам АК. Плотные породы (сильносцементированные малопористые песчаники, плотные известиями, доломиты, ангидриты) отмечаются наиболее низкими значениями времени пробега и наиболее высокими значениями амплитуд упругих волн. Глинам соответствуют максимальные показания на кривых времени и минимальные — на кривых амплитуд. Это обусловлено как упругими свойствами глин (малая скорость распространения и большое поглощение упругих волн), так и наличием против них каверн. Породы-коллекторы (слабосцементированные песчаники, пористые известняки и доломиты) отмечаются промежуточными показаниями на кривых времени и амплитуд. Чем больше пористость коллектора, тем меньше различие в показаниях АК против коллектора и против глин.

Вода, нефть и газ, заполняющие пустотное пространство пород, характеризуются различными значениями скорости распространения упругих волн. Значение скорости в воде несколько изменяется в зависимости от минерализации, температуры и давления. В среднем его можно принять равным 1600 м/с. Значение скорости в нефти 1300—1400 м/с, в метане 430 м/с (зависит от давления и температуры). Поэтому при равенстве прочих условий (литологического состава, пористости и др.) скорость распространения упругих волн в нефтеносном пласте меньше, чем в водоносном; еще ниже она в газоносном пласте.

По диаграмме АК находят коэффициент пористости горных пород, используя линейную связь между Δt и Кп:

Задание и порядок его выполнения.

1. Заполнить таблицу 1.

2. Изобразить разрез из пород сверху вниз: глина, песчаник, глина, плотный известняк, глина, глинистый песчаник, глина. Для данного разреза начертить кривые ПС, МКЗ, ГК, ГГК-П, НК, АК, кавернограмму.