12.3 Апаратура акустичного каротажу

В акустичному каротажі дослідження розрізів свердловин використовується імпульсна ультразвукова установка: випромінювач періодично посилає пакети із трьох-чотирьох періодів ультразвукових коливань частотою 10-75 кГц (Рис.126). Частота посилання імпульсів ультразвукових коливань випромінювачем визначається необхідністю реєстрації в перших вступах головної хвилі, яка проходить в породах, а не в промивній рідині, та визначається відстанню між стінкою свердловини та приймачем. Переважно частота посилання імпульсів випромінювачем становить 12-25 кГц.

Апаратура акустичного каротажу складається із свердловинного приладу I (СПАК-2М, СПАК-4, СПАК-6)і наземної панелі II (АНК-М) (Рис. 127).

У свердловинному приладі знаходиться випромінювач 1пружних ультразвукових коливань. Для збудження випромінювача використовується генератор або накопичувач енергії 2, живлення якого здійснюється від наземної панелі за допомогою кабелю. Збудження випромінювача здійснюється за командою від синхронізуючого пристрою 3.

Ультразвукові коливання, які виникли, після проходження в гірських породах, що складають геологічні розрізи свердловин, приймаються приймачем 4, який виробляє відповідні електричні коливання. Оскільки величина електричних коливань мала, то перед передачею електричних сигналів за допомогою геофізичного кабелю в наземну панель вони підсилюються підсилювачем 5. Для зменшення спотворення сигналу, що передається кабелем, використовується узгоджувальний пристрій 6, який має низькоомний вихід і узгоджений із вхідною ланкою наземної панелі.

У трьохелементному свердловинному пристрої є ще один приймальний канал (другий приймач 7, підсилювач 8, узгоджуючий пристрій 9), який ідентичний першому.

У сучасній апаратурі акустичного каротажу в якості випромінювачів використовуються магнітострикційні або п’єзокерамічні перетворювачі, які працюють на основі резонансної частоти, а в якості приймачів – п’єзокерамічні перетворювачі, які працюють на частотах нижче частоти основного резонансу.

Сигнали, які надходять від свердловинного приладу в наземну панель, за інтенсивністю недостатні для реєстрації реєструючим пристроєм 14. Для того, щоб збільшити амплітуди сигналів, у наземну панель включають підсилювачі 11 і 13. Коефіцієнт підсилення переважно складає 10⁵-10⁶. Для відкидання некорисних сигналів у наземній панелі використовують фільтри 10 і 12, які включаються перед основними підсилювачами 11 і 13 або після них. Підсилені сигнали поступають на реєстратор 14.

На практиці, в основному, реєструють часи проходження хвилі T₁, T₂ і інтервальний час T, а також величини амплітуд коливань A₁ і A₂, які реєструються ближнім і віддаленим приймачами, та логарифм відношення амплітуд lg(A₁/A₂). Такий спосіб реєстрації даних використовується в апаратурі акустичного каротажу СПАК-2М, СПАК-4 і СПАК-6.

12.4 Методика проведення вимірювань акустичного каротажу

Свердловинний прилад опускають на задану глибину та, підключивши пульти до каротажного осцилографа, проводять регулювання вимірювальних каналів і встановлення масштабу запису кривих часу та амплітуд. Для цього виводять на нуль шкали бліки гальванометрів каналів T₁, T₂ і T при подачі на пульт калібрувальних сигналів, які відповідають нульовим значенням вказаних параметрів.

Переводять схему калібрування в позицію стандарт сигналу та регулюванням рівня вихідної напруги добиваються необхідного для вибраного масштабу запису відхилення бліку гальванометра кожного сигналу. Схема калібрування забезпечує отримання наступних стандарт-сигналів: 50, 100, 250 мкс/м для T; 200, 600, 900 мкс для T₁ і 250, 700, 1150 мкс для T₂. Для запису T використовують два гальванометра з відношенням чутливості 1:2, а для запису T₁ і T₂ – по одному гальванометру. Масштаб запису T для карбонатного розрізу беруть рівним 10 мкс/м/см, а для піщано-глинистого розрізу – 20 мкс/м/см. Відхилення бліка основного гальванометра при встановлені масштабу становить:

, (14)

де U_сс – значення стандарт-сигналу в мкс; S – база зонда, яка рівна 0.5 м; n – масштаб запису в мкс/м/см.

Після встановлення масштабу нульову лінію запису для розширення шкали реєстрації зміщують вліво на 100 мкс за допомогою компенсатора поляризації. Масштаб запису T₁ і T₂ вибирають в діапазоні 20-50 мкс/см у залежності від типу розрізу. Нульові лінії запису кривих зміщують вліво на 400 мкс. Нульові значення та стандарт-сигнали часових параметрів записують на діаграмі.

Після переводу пульта в режим вимірювання, регулюють чутливість амплітудного дискримінатора так, щоб схема вимірювання T₁ і T₂ не реагувала на шуми і в той же час відмічала моменти вступу поздовжньої хвилі приблизно на половині першої амплітуди. Дане регулювання проводять спостерігаючи на екрані осцилографа хвильові картинки з мітками моментів спрацьовування схеми вимірювання часу.

Для налагодження каналів вимірювання амплітуд на реєстратор подають калібровані сигнали, які відповідають їх нульовому та одному із стандартних значень. Масштаб запису A₁ і A₂ вибирають у межах 0.5-2 В/см. Для запису коефіцієнта затухання  використовують масштаб 2 або 4 (дБ/м)/см. Калібровані сигнали реєструють на діаграмі.

Вимірювання проводиться при підйомі свердловинного приладу зі швидкістю не більше 1200 м/год. У процесі вимірювання за допомогою осцилографа контролюють розміщення міток спрацьовування схеми відліку часів на хвильових картинках і при необхідності його коректують регулюванням чутливості дискримінатора амплітуд.

У кінці діаграми для контролю стабільності апаратури реєструють калібровані сигнали часів і амплітудних параметрів.