Скважинный акустический каротаж

Акустический каротаж (АК) основан на изучении полей упругих волн в скважинах и заключается в измерении скорости распространения упругих волн ультразвуковой (УЗ) частоты и их затухания.

Для АК обычно используются так называемые "трехэлементные" зонды, содержащие два излучателя и один приемник упругих волн или, наоборот, два приемника и один излучатель. Излучатели, как правило, магнитострикционного типа, приемники - пьезоэлектрического.

Излучатели периодически посылают пакеты из 3-4 периодов УЗ колебаний с частотой 10-75 кГц с колоколообразной формой огибающей. Частота посылки самих пакетов - 12,5-25,0 Гц.

Упругие импульсы от источников, пройдя через буровой раствор, возбуждают колебания в стенках скважины. Упругие колебания, попадающие на стенку скважины под углом полного внутреннего отражения, возбуждают в ней скользящую преломленную волну, которая распространяется со скоростью, присущей данной горной породе, достигает приемника. Затухание упругих волн зависит от состава горных пород, пористости и состава флюида в порах (в газе затухание - больше, чем в жидкости), а скорость их распространения - от состава и пористости.

Кроме пористости и характера насыщения, по АК может быть определено положение контактов и мощность пластов, отличающихся по своим акустическим свойствам.

В настоящее время определились следующие основные направления применения акустического каротажа: 1) определение коллекторских свойств, главным образом пористости пород, вскрываемых скважиной; 2) выделение зон трещиноватости и кавернозности в карбонатном разрезе; 3) оценка литологии пород; 4) определение средних и пластовых скоростей для интерпретации данньгх сейсморазведки; 5) контроль технического состояния скважин (высоты подъема цементного кольца в затрубном пространстве и качества цементации скважин).

Данные акустического каротажа в комплексе с диаграммами других видов каротажа способствуют выделению нефтегазоносных пород. Это возможно в коллекторах с хорошей пористостью при неглубоком проникновении фильтрата бурового раствора в пласт.

Важной областью применения акустического каротажа является оценка пористости. Затухание упругих волн более чувствительно к изменению пористости и трещинноватости пород, степени их насыщенности, смене типа флюида.

Располагая диаграммами акустического каротажа, можно сократить объект экспериментальных сейсмических исследований, выполняемых в районе проведения сейсморазведочных работ для выделения отражающих горизонтов и оценки качества отражений.

Аппаратура для акустических исследований скважин содержит следующие основные элементы: 1) излучатели, предназначенные для возбуждения колебаний в окружающей среде; 2) приемники, предназначенные для приема упругих волн; 3) акустические изоляторы, предназначенные для подавления энергии упругих волн, распространяющихся целиком или частично по корпусу глубинного прибора; 4) электронные, электрические узлы и цепи, предназначенные для синхронизации, генерирования, усиления, регистрации поступающих из скважины электрических сигналов; 5) центраторы.

Зонды акустического каротажа

Трехэлементные зонды состоят из импульсного излучателя и двух расположенных на некотором расстоянии от него приемников, воспринимающих колебания (рис.6). В трехэлементном зонде вместо двух приемников могут быть установлены два излучателя. Излучатель соответственно заменяется приемником. При такой взаимной перемене мест излучателей и приемников сущность зонда сохраняется. В трехэлементном зонде расстояния между разноименными преобразователями (излучатель–приемник) называют длинами двухэлементных зондов, а расстояние между одноименными преобразователями (между двумя излучателями или приемниками) определяет базу зонда S. Точки записи трехэлементного зонда относят соответственно к серединам базы и длин зондов; все три точки записи смещены друг относительно друга. Наиболее распространенными являются приборы с базой 0,5 м и расстоянием между излучателем и приемником 1-1,5 м.

Рисунок 5. Схема трехэлементного зонда АК:

1 – излучатель, 2 – приемник, 3 – центраторы; S – база зонда, L – расстояние от излучателя до первого приемника, Lобщ – общая длина зонда.

Также имеются компенсированные четырехэлементные зонды и многозондовая аппаратура волнового акустического каротажа ВАК.