АКУСТИЧЕСКИЙ КАРОТАЖ ПО ЗАТУХАНИЮ

Упругие колебания ультразвуковой частоты (десятки килогерц) при прохождении через упругую породу ослабляются (затухают). Поглощение упругих колебаний породой происходит вследствие необратимых процессов преобразования энергии колебания в тепловую энергию, что приводит к уменьшению амплитуды принимаемых сигналов.

Способность горных пород к поглощению упругих колебаний оценивается при помощи акустического каротажа по затуханию упругих колебаний. Затухание обусловлено в основном следующими причинами: поглощением вследствие неидеальной упругой среды; расхождением энергии во все больший объем среды в результате расширения фронта волны при ее движении; рассеянием и дифракцией волн на неоднородностях среды и вследствие отражения и преломления на границах сред с различными скоростями распространения колебаний. На величину затухания упругих колебаний сильное влияние оказывает глинистость, характер насыщения, трещиноватость и кавернозность пород.

и отражает уменьшение амплитуды колебаний из-за поглощения и расхождения энергии продольной волны.

Амплитуда колебаний продольной волны, воспринимаемая приемником, измеряется в условных единицах, например в милливольтах. В некоторых случаях пользуются относительной амплитудой колебаний – отношением амплитуды А регистрируемой волны к наибольшему значению амплитуды опорного пласта А_оп, т.е. А₁/А_оп. За опорный пласт принимается мощный пласт плотных пород с наибольшей амплитудой А_оп.

Ослабление и затухание упругих колебаний особенно сильно проявляется при ультразвуковой частоте 15-35 кГц, используемой в акустическом каротаже. Коэффициент поглощения в интервале ультразвуковых частот для различных пород изменяется в широких пределах (от 0,05 до 2,5 м^-1). Особенно заметное снижение энергии упругих колебаний наблюдается с удалением от излучателя.

Поглощающие свойства пород связаны с литологией еще более тесно, чем скорость распространения упругих волн. Интенсивность поглощения породой упругих колебаний зависит также от характера жидкости, заполняющей поровое пространство. В слабосцементированных нефтеносных и газоносных породах с хорошей пористостью затухание колебаний происходит более интенсивно, чем в таких же породах, но водоносных. Это особенно заметно в газоносных породах из-за большой разницы скоростей распространения упругих волн в минеральном скелете породы и заполняющем поровое пространство газе. Наибольшее затухание претерпевают упругие волны в трещиноватых и кавернозных породах. В связи с этим акустический каротаж по затуханию весьма эффективен при изучении разреза скважин, скрывающих карбонатные породы.

Основной помехой при применении акустического каротажа по затуханию является наличие акустического сопротивления при переходе упругой волны на границах: скважинный прибор – окружающая среда и промывочная жидкость – порода. Это сопротивление характеризуется сильной изменчивостью и оказывает значительное влияние на величины измерений, которые не поддаются учету.

Для приема продольной головной волны в одинаковых условиях по всему разрезу глубинный прибор акустического каротажа необходимо строго центрировать в скважине или прижать к ее стенке.

Рассмотрим критерии определения литологии некоторых разновидностей пород по данным акустического каротажа.

Песчаники слабосцементированные обладают наибольшим диапазоном скорости распространения и затухания упругих волн. Скорость для таких песчаников изменяется в пределах 1500-2500 м/с. еще в более широких пределах в зависимости от сцементированности изменяется величина затухания. Для рабочих частот 20-30 кГц затухание в слабосцементированных песчаниках определяется величиной 0,1-10 м^-1. В хорошо сцементированных песчаниках скорость распространения колебаний увеличивается до 3000-6000 м/с, а затухание снижается до 0,07-2 м^-1.

Глины имеют акустическую характеристику, близкую к характеристике слабосцементированных песчаников: скорость 1200-2500 м/с, затухание 0,1-10 м^-1. С уплотнением глин и переходом их в аргиллиты скорость распространения упругих волн возрастает.

При тонком переслаивании песчано-глинистых пород скорость распространения продольных волн заметно снижается.

Известняки характеризуются большим диапазоном колебания скорости – от 2300 до 6000 м/с, что вызвано значительной изменчивостью их пористости. Величины затухания упругих колебаний в известняках сравнимы с их величинами в сцементированных песчаниках. Исключение составляют особо пористые и кавернозные участки. Наличие глинистого материала в известняках снижает скорости распространения продольных волн.