1.4.3. Акустический каротаж
Акустический каротаж используется для изучения физических процессов, протекающих в горных породах в околоствольной зоне, обусловленных наличием акустического поля, создаваемого источником упругих колебаний. Механизм распространения упругих колебаний в горных породах характеризуется упруго-механическими, коллекторскими свойствами пород.
Таблица. 1.2.
Параметры аппаратуры акустического каротажа.
Показатели |
СПАК-2М |
СПАК-4 |
СПАК-6 |
«Звук-2» |
Тип акустического зонда |
И20,5И11,5П |
И20,5И11,5П |
И20,4И11,2П |
И11,0И24,0П (И4,0П11,0П2) |
Частота излучаемых колебаний, кГц |
12,5 |
20-30 |
12,7-23 |
5-25 |
Измеряемые параметры |
Δt, t, A |
Δt, t, A |
Δt, t, A |
Δt, t, A, ФКД |
Максимальная рабочая температура, 0С |
120 |
170 |
115 |
120 |
Максимальное гидростатическое давление, МПа |
60 |
98 |
98 |
65 |
Габариты скважинного прибора, мм: |
|
|
|
|
наружный диа метр |
90 |
80 |
90 |
90 |
длина |
3000 |
5370 |
3500 |
6000 |
Масса скважинного прибора, кг |
50 |
95 |
80 |
80 |
Тип используемого кабеля |
КГ-3 |
КГ-1 |
КГ-1 |
КГ-3 |
В случае расположения в стволе скважины точечного источника (источников) V и на некотором расстоянии от источника – приемника (приемников) П упругих колебаний (рис. 1.10) изменение скорости распространения акустических волн может быть использовано для определения пористости коллектора. Интенсивное затухание упругих волн в породах характеризует интервалы с развитой трещинноватостью. Акустический каротаж может дать сведения не только о коллекторских свойствах, но и о механических свойствах пород в интервале испытания пласта. Акустический каротаж по соотношению скоростей продольных и поперечных волн позволяет определить коэффициенты Пуассона, бокового распора и горизонтальную составляющую горного давления. Модификации установок акустического каротажа (акустические цементомеры, телевизоры, каверномеры и т.д.) могут использоваться для решения и других задач. В табл. 1.2. приведены характеристики установок акустического каротажа.
Прибор акустического каротажа обсаженных и необсаженных скважин «Звук-2». Предназначен для непрерывного акустического каротажа через обсадную колонну и цементное кольцо и позволяет регистрировать фазокорреляционные диаграммы по двум каналам, волновые картины путем киносъемки с экрана осциллографа, аналоговые параметры интервального времени ΔТ, времени прихода по дальнему каналу Т2 и амплитуд сигналов по двум каналам А1, А2, интенсивности I первого вступления волны или в фиксированном временном «окне».
Рис. 1.10. Зонд (а) и волновая картинка (б) акустического каротажа |
Рис. 1.11. Схема прибора «Звук-2» |
Отличительные особенности аппаратуры «Звук-2» от других типов аппаратуры акустического каротажа: используется низкочастотный импульсный излучатель с основной энергией излучения в области частот ниже 15 кГц, приемный широкополосный тракт обеспечивает уверенную регистрацию акустических параметров горных пород в обсаженных скважинах в условиях хорошего и среднего качества цементирования, может работать в режиме цементомера. Низкочастотные излучатели и частичное подавление фильтрацией в наземной части высокочастотной волны по колонне позволяют уверенно выделять как продольные, так и поперечные волны.
Аппаратура «Звук-2» (рис. 11) состоит из наземной части и скважинного прибора, имеющего контейнеры излучателей 1 и приемника 2, соединенные отрезком трехжильного кабеля.
Упругие импульсы с излучателей И1 и И2 проходят через промывочную жидкость и окружающие скважину горные породы к приемнику П. Управляющие импульсы от блока синхронизации 4 через каротажный кабель 3 поочередно запускают генераторы излучений И1 и И2. Принятый приемником П акустический сигнал по кабелю поступает на блок вычислителя 5, определяющего параметры ΔТ, Т2, А1, А2, I, которые записываются фоторегистратором 11 станции АКС/Л7.
Параллельно через фильтры 6 сигнал поступает на индикатор 10 фазокорреляционных диаграмм (ИФКД), регистрирующий их на фотобумаге. Через фильтры сигнал попадает на осциллограф 7, с экрана которого с помощью кинорегистратора 8 ведется съемка волновых картин сигнала. Параллельно с фильтра сигналы подаются на контрольный осциллограф 9, позволяющий визуально наблюдать принятые акустические сигналы и контролировать работу индикатора фазокорреляционных диаграмм.
Основные показатели прибора «Звук-2»:
Диапазон измерений: |
|
Т2, мкс.......................................................................................................................................... |
250-3000 |
ΔТ, мкс......................................................................................................................................... |
60-600 |
I, А1, А2, дБ.................................................................................................................................. |
60 |
Основная погрешность измерений, %: |
|
Т2, ΔТ........................................................................................................................................... |
±5 |
I, А1, А2........................................................................................................................................ |
±5,0 |
Питание от сети переменного тока: |
|
напряжение, В............................................................................................................................. |
|
частота, Гц................................................................................................................................... |
|
потребляемая мощность, Вт...................................................................................................... |
500 |
Частота излучаемых сигналов, кГц: |
|
первая........................................................................................................................................... |
6-8 |
вторая .......................................................................................................................................... |
15-16 |
Максимальное гидростатическое давление, МПа................................................................................ |
65 |
Диапазон рабочих температур, 0С......................................................................................................... |
0-120 |
Диаметр исследуемых скважин, мм...................................................................................................... |
130-800 |
Кабель: |
|
тип................................................................................................................................................ |
КТБ-6 |
максимальная длина, м.............................................................................................................. |
500 |
Максимальная скорость каротажа, м/ч................................................................................................. |
1200 |
Скважинный прибор, зонды: |
|
первый......................................................................................................................................... |
И1 1,0 И2 4,0П |
второй.......................................................................................................................................... |
И1 0,5 И2 2,0П |
Габаритные размеры скважинного прибора, мм: |
|
длина............................................................................................................................................ |
6000 |
диаметр........................................................................................................................................ |
90 |
Масса сважинного прибора, кг.............................................................................................................. |
80 |
Комплексный комбинированный прибор акустического и скоростного каротажа КАПАК-1. Предназначен для изучения разрезов нефтяных и газовых скважин разведочного и эксплуатационного бурения по плотности, кинематическим и динамическим характеристикам продольных волн, для оценки пористости и литологического расчленения комплексом методов акустического и скоростного каротажа. Прибор рассчитан на одновременную регистрацию следующих параметров: естественного гамма-излучения (ГТ); объемной плотности по показаниям двух зондов ГГК (σ) и одного зонда ГГК (σ1); интервальных времен распространения упругих волн Т1, Т2, ΔТ; амплитуд А1 и А2 продольных волн от ближнего и дальнего приемников; коэффициента затухания продольной волны αР.
В состав аппаратуры входят: акустическая часть со скважинным прибором, коммутирующими блоками для разводки информации и наземной измерительной панелью; радиометрическая часть со скважинными и наземными приборами РКС-1; блоки питания акустической и радиометрической части аппаратуры.
Отдельные составные части аппаратуры КАПАК-1 рассчитаны на самостоятельное использование.
Основные показатели прибора КАПАК-1:
Диаметр исследуемых скважин, мм......................................................................................................... |
160-270 |
Глубина исследуемых скважин, м............................................................................................................ |
4500 |
Максимальная температура окружающей среды, 0С............................................................................. |
120 |
Гидростатическое давление, МПа............................................................................................................ |
60 |
Габаритные размеры скважинных приборов, мм: |
|
диаметр.......................................................................................................................................... |
110 |
длина............................................................................................................................................. |
5600 |
Собственная частота акустических преобразователей, кГц.................................................................. |
8-12 |
Длина зонда АК, мм................................................................................................................................... |
1500 |
База зонда АК, мм...................................................................................................................................... |
500 |
Скорость проведения измерений комплексом КАПАК-1 при записи в масштабе: |
|
1 : 200............................................................................................................................................ |
0,3 |
1 : 500............................................................................................................................................ |
0,5 |
Диапазоны измерений регистрируемых параметров: |
|
Т1, мкс............................................................................................................................................ |
210-975 |
Т2, мкс............................................................................................................................................ |
280-1300 |
ΔТ, мкс.......................................................................................................................................... |
140-650 |
А1, дБ............................................................................................................................................. |
2-18 |
А2, дБ............................................................................................................................................. |
3-24 |
коэффициента затухания αР, дБ.................................................................................................. |
0-6 |
Аппаратура АИПД-7-10. Многократно (без подъема скважинного прибора на поверхность) определяется возможность получения притока из пласта, уточняется эффективная мощность пласта, исследуется пластовое давление и приток пластового флюида для оперативного определения характеристик пород-коллекторов в необсаженных скважинах. Для выяснения характера насыщения изучаемого пласта скважинный прибор аппаратуры используется как опробователь пластов. По сравнению с опробователями пластов аппаратура АИПД-7-10 имеет преимущество – за один рейс обеспечивает последовательное исследование до 20 точек пласта, дающих приток жидкости, или до 25, не дающих притока. Аппаратура рассчитана для работы с трехжильным бронированным каротажным кабелем в комплекте с пультом опробователя, автоматической каротажной станцией и подъемником.
Скважинный прибор аппаратуры (рис. 1.12), соединенный кабелем 1 с пультом опробователя, состоит из силового узла, побоприемной и пробосборной камер. Силовой узел прибора, помещенный в воздушную полость, включает в себя реверсионный электродвигатель постоянного тока 4, планетарный регулятор 5, винтовую пару 7, гайка которой закреплена в роликовых радиально-упорных подшипниках 6, связанного с винтовой парой штока 14. На штоке размещены входной 16 и выходной 22 клапаны и прижимная система, состоящая из пружины 13, толкателя 12, тяги лапы 11 и 9.
Канал стока 10 герметизирующего башмака 8 соединен каналом 15 с входным клапаном. Преобразователь давления 2 также связан с входным клапаном каналом 3. Между входным и выходным клапанами в корпусе прибора размещена возмущающая емкость (пробоприемник) с пробкой 17 и двумя поршнями 21 и 19, скользящими по гильзе 18. Полость за поршнем 21, имеющим пробку 20, заполнена воздухом, сжатым до давления 0,3 МПа, полость за вторым поршнем 19 заполнена воздухом, сжатым до давления 3-10 МПа.
Ниже возмущающей емкости расположен пробосборник с давлением воздуха, равным атмосферному.
Р
ис.
1.12. Схема устройства скважинного прибора
АИПД
____________________________________________________________
Скважинный акустический телевизор САТ. Предназначен для получения с экрана кинескопа фотографии изображения развертки стенки скважины, полученного методом ультразвуковой эхолокации. Он применяется в скважинах, заполненных глинистым раствором без утяжелителей плотностью 1,25 г/см3, водой любой минерализации или нефтью. Фотографии могут быть использованы для литологического расчленения разреза, выделения трещин, каверн, следов буровых долот и желобов в открытом стволе скважины и для исследования технического состояния обсадной колонны, определения муфтовых соединений, количества и местонахождения перфорационных отверстий.
В комплект аппаратуры входят два скважинных прибора с центраторами, наземная панель и фоторегистратор. Принцип работы аппаратуры заключается в следующем.
Вокруг продольной оси акустического блока скважинного прибора в масляной среде вращается пьезоэлектрический преобразователь, совмещающий функции излучателя и приемника коротких ультразвуковых импульсов. Число исслдуемых участков породы за один оборот преобразователя – около 400. Результаты измерения амплитуды отраженного импульса по каждому участку передаются на поверхность. Изображение отражающей способности исследуемого участка скважины за один оборот приемника высвечивается в виде одной строки переменной яркости на экране кинескопа и регистрируется на движущуюся синхронно с протяжкой кабеля фотопленку
Основные показатели прибора САТ:
Диаметр исследуемых скважин, мм........................................................................................... |
125-300 |
Максимальная рабочая температура в скважине, 0С............................................................... |
120 |
Максимальное рабочее давление в скважине, МПа................................................................. |
60 |
Скорость каротажа при масштабах записи 1 : 50, 1 : 100, 1 : 200, м/ч................................... |
70; 140; 28 |
Напряжение питания, В.............................................................................................................. |
220 |
Потребляемая мощность, Вт....................................................................................................... |
90 |
Габаритные размеры скважинного прибора, мм: |
|
диаметр.......................................................................................................................... |
100 |
длина.............................................................................................................................. |
3600 |
Тип фотопленки........................................................................................................................... |
Фото-65, фото-130 (ширина 61,5 мм) |
Тип применяемого кабеля........................................................................................................... |
Трехжильный (КГ3) |