Каротаж на основе сейсмоакустических полей

Методы акустического каротажа (АК) основаны на возбуждении упругих волн в полосе частот f = 1-10 кГц. Существует несколько модификаций зондов АК. Наибольшее распространение получили трехэлементные зонды. Они состоят из одного излучателя и 2-х приемников или в силу принципа взаимности, наоборот – одного приемника и 2-х излучателей (рис. 4.15).

Рис. 4.15. Схема трехэлементного зонда АК

L_3-1, L_3-2– длины зондов, ∆L – база зонда, П1, П2 –приемники, И – излучатель

Трехэлектродным зондом регистрируют параметры: 1) tp₁ – время первого вступления первого приемника, 2) tp₂ – время первого вступления второго приемника, 3) ∆t – интервальное время – разница времен прихода головной волны на второй и первый приемники, 4) А1 – амплитуда сигнала на первом приемнике в заданной точке, 5) А2 – амплитуда сигнала на втором приемнике в заданной точке, 6) α – коэффициент поглощения.

∆t = ∆L/V и α = ln (A₁/A₂)/ ∆L (4.1)

Наиболее информативной в АК является кривая ∆t. Базу выбирают в соответствии требуемой разрешающей способностью. Чем меньше ∆L, тем более тонкие пласты могут быть выделены.

Многоэлементный зонд АК содержит минимум 2 измерителя и более 10 приемников (16, 24, 48 и т.д.). Такие зонды называют матричными. Блок волновых картин имеет вид сейсмограмм (рис. 4.16).

Рис. 4.16. Типовая картина многоэлементного зонда АК

Посредством корреляции удается идентифицировать различные типы волн и затем оценить их кинематические и динамические параметры не только во времени, но и вдоль оси скважины.

Информативная форма записи результатов АК – фазокорреляционные диаграммы (ФКД). ФКД – это изображения линий равных фаз. Диаграммы получаются путем идентифицирования положительных полупериодов волновой картины. Для этого ФКД, полученные 2-мя приемниками, направляют в разные стороны, получая образ скважины (рис.4.17). Метод ФКД эффективен при литологическом расчленении разрезов, отбивки границ пластов, оценки качества цементирования. Обработка волновых картин ФКД позволяет определить любые кинематические и динамические параметры упругих волн, в частности ∆t.

Рис. 4.17. Форма представления данных ФКД

Области применения АК:

1) получение данных для интерпретации материалов сейсморазведки

2) литологическое расчленение разрезов

3) оценка прочностных свойств пород

4) выделение коллекторов, определение их пористости

5) изучение осадки скважины

Скважинное акустическое телевидение (САТ) -специальный вид АК, предназначенный для детально исследования стенок обсаженных и необсаженных скважин. Сканирование осуществляется с помощью вращающегося преобразователя. Амплитуда сигналов определяется отношением волновых сопротивлений стенки скважины и бурового раствора. Разрешающая способность САТ зависит от длины волны λ. Поэтому для увеличения детальности используют достаточно высокую частоту f = 1-2 мГц. В то же время это вызывает большое затухание волн в буровом растворе.

САТ эффективен для выявления в разрезах скважин тектонически нарушенных и трещиноватых зон, а также проницаемых коллекторов, где коэффициент отражения имеет пониженные значения (рис. 4.18).

Рис. 4.18. Пример «фотографирования» стенок скважины по результатам САТ

Акустические профилеметрия и кавернометрия, как и САТ, основаны на законах отраженных волн. Используется принцип импульсной эхолокации, то есть изменение времени t распространения упругих волн от излучателя до стенки скважины и обратно:

d_c = U_с t_с (4.2), где

Uс – скорость в буровом растворе, t_с – время, d_c – диаметр скважины.

Чтобы измерять время по кротчайшему расстоянию, точки измерения и приема совмещают. В качестве источника – приемника применяют пьезопреобразователи с частотой f=200-500 кГц. На таких частотах λ< (l₁x l₂). l₁, l₂ – размеры преобразователя.

Акустическая профилиметрия отличается от акустической ковернометрии тем, что в ней обеспечивается вращения луча. Запись амплитудных сигналов осуществляется несколькими сдвинутыми друг относительно друга преобразователями. Результаты каротажных исследований представляют в виде кривых акустической жесткости и круговых диаграмм, отображающих форму ствола скважины по его диаметру (рис.4.19).

Рис. 4.19. Пример обработки и представления диаграмм акустической профилеметрии

I, II, III – интервалы сечения

Лекция 17. Тема: Геолого-геофизическая интерпретация результатов комплексных скважинных геофизических исследований (литологическое расчленение разрезов скважин, оценка состояния и свойств исследуемых геологических геоэкологических и др.объектов.

Интерпретация методов ГИС состоит в: 1) обработке диаграмм; 2) геофизической интерпретации; 3) геологической интерпретации.

Обработка диаграмм включает приведение результатов к определенным глубинам и системе отсчетов, учет и устранение аппаратурных и других помех, нахождение границ пластов и их толщин (мощности), снятие показаний. Далее, с целью проведения последующей количественной интерпретации, снимают (определяют) «существенные значения». Например для кривых ρ_к, это либо средние (ρ_к ^сред), либо максимальные (ρ_к ^мах), либо оптимальные (ρ_к ^опт) значения (рис 4.20).

Рис 4.20. Определение существенных значений ρ_к на примере