№5 Тәжірибелік жұмыс
АКУСТИКАЛЫҚ КАРОТАЖ
Жұмыстың мақсаты: Акустикалық каротаждың физикалық негізімен танысып, осы каротаж арқылы алынған мәліметтерді талдап оқи білу.
Акустикалық каротаж (АК) тау жыныстарында таралатын ультра-дыбыс және дыбыс диапазондарындағы серпінмді толқындардың сипаттамаларын зерттеуге негізделген. АК әдісінде ұңғымада қоздырылған серпінді толқындар қоршаған жыныстарда таралып, сол ұңғымада орналасқан қабылдағыштармен тipкeлeдi.
Акустикалық каротаждың негiзгi мақсаты- коллектор- жыныстардың кеуектiлiгiн анықтау. Одан басқа, акустикалық каротаждың мәлiметтерi қабат суының кедергiсi мен коллектор- жыныстың қанығуын анықтау үшiн қолданылады. Каротаждың бұл түрi, қондырылған труба колоннасынан, цемент сақинасының жабысу дәрежесiн бақылау үшiн кеңiнен қолданылады.
Акустикалық каротаж өзiнiң атқаратын мiндетiне қарай үшке бөлiнедi;
1) жылдамдыққа байланысты акустикалық каротаж- кеуектiлiктi анықтау үшiн;
2) басылуға байланысты акустикалық каротаж- жынысты толтырып тұрған флюидтi анықтау үшiн;
3) қондырылған колоннадағы цементтiң сапасын бақылау үшiн қолданылатын акустикалық каротаж.
1.Жылдамдыққа байланысты акустикалық каротаж
Акустикалық каротаждың қарастырылып отырған тобы коллектор- жыныстардың кеуектiлiктерiн анықтауға арналған. Бастапқы мәлiметтерге қалыңдығы үлкен емес, әдетте 0.3 м, жыныс қабаттарынан өткен серпiндi толқындардың жүрiп өту уақытын өлшеу нәтижесi жатады. Жүрiп өту уақытының, жыныс литологиясының және кеуектiлiк арасында байланыс бар деп қабылданған, және ол "орташа уақыт формуласымен" өрнектеледi. Бұл формула цементтелген жыныстар үшiн тура келедi, бiрақ әлсiз цементтелген және құрамында сазды материалдар бар жыныстар үшiн сәйкес келе бермейдi. Кеуектiлiктi анықтау барысында туындаған мұндай жағдайда, жыныста тараған сазды материалға және жыныстың тығыздығына түзетулер енгiзiлу керек.
Өлшеу принципi.
Автоматты түрде әсер ететiн, тербелiстiң магнитострикциялық генераторы электрлiк энергияны тербелiске түрлендiру қызметiн атқарады. Магнитострикциялық түрлендiргiш сығылу мен кеңею нәтижесiнде тербелiс түзедi, ал олар уақытша магниттiк өрiстер әсерiнен пайда болады. Осындай түрлендiргiш уақытша түзiлетiн, жиiлiгi бойынша тұрақты (20 кгц) толқындар тобын құрып, серпiндi толқындар импульсiн сәулелендiргiш ретiнде қолданылады.
Серпiндi толқындардың мұндай импульсi уақыт функциясында көрсетiлген (Т). Сәулелендiргiштiң астында R1 және R2 қабылдағыштары орналасқан. R1 Т- дан 0.9 м қашықтықта орналасады, R1 және R2 арасы 0.3 м тең болып алынады. Кейде R1-ден 0.9 м аралықта төмен орналасатын үшiншi қабылдағыш қолданылады. Бұл жағдайда, сейсмикалық барлау үшiн талап етiлетiн, 1.8 м арақашықтыққа таралатын серпiндi толқындардың орташа жылдамдығын анықтауға болады.
Жыныстардың қасиетiн бағалау үшiн, толқындардың R1 және R2 қабылдағыштар арасында жүрiп өту уақыты (Δt) қолданылады, ол ұзындық бiрлiгiне жатады да, микросекундтың метрге қатынасы арқылы өрнекеледi. R1 және R2 қабылдағаштары қабылдайтын тербелiстер, сәулелендiргiштен шыққан тербелiстерден ерекшеленедi. Толқының жүрiп өту уақытын қабылдағыштарға түскен бiрiншi тербелiстер бойынша анықтаған дұрыс. Бiрақ, толқындардың бұрғылау сұйығы мен жыныс бойынша тараған кезде әлсiрегендiктен, толқындардың бiрiншi түсу моментiн анықтау қиын, әсiресе, фон түзетiн бөгеттер болған кезде. Жалпы, жүрiп өту уақытын екi қабылдағыш үшiн бiр толқынның екi сәйкес нүктесi арқылы анықтауға болады, және де бұл нүктелердi толқынның бiрiншi түсуiне жақын алады. Тәжiрибе жүзiнде, жүрiп өту уақытын белгiлеу үшiн толқындардың жотасы көп бөлiк алынады, ал бөгеттер мен шудың әсерiн жою үшiн үлкен бөгет қойылады. Сәулелендiргiштiң серпiндi тербелiстерiнiң жиiлiгi ультрадыбыс диапазонының төменгi бөлiгiнде алынып, 20 кгц – қа жуық болады. Тербелiстер қысқа жеке импульстар ретiнде, секундына 15-20 рет жiберiледi. Сәулелендiргiш Т-дан шыққан серпiндi толқындар, оның жан- жағына тарайды.
Қабылдағыштардың саны бойынша ерекшеленетiн, акустикалық каротаждың екi зонды бар. Бiр қабылдағышты зондпен 0,9 м және одан жоғары арақашықтағы серпiдi толқындардың жүрiп өту уақытын өлшейдi. Мұндай өлшемдердiң нәтижесiне ұңғыма көп әсер етедi, сондықтан да, жыныстардың кеуектiлiгiн анықтау үшiн жүргiзiлетiн акустикалық каротажда зондтың мұндай түрi қолданылмайды. Екi қабылдағышты зондпен R1 және R2 қабылдағыштары арасындағы жүрiп өту уақытының (Δt) айырмашылығы өлшенедi. Мұның тиiмдi жағы көп, мысалы: 1) егер аспап ұңғыманың ортасында немесе оған параллель орналасса, бұрғылау сұйықтығының қалыңдығындағы толқынның жүрiп өту уақытына түзету енгiзудiң қажетi болмайды; 2) ұңғыма немесе каверна диаметрiндегi айырмашылықтармен байланысты эффект, автоматты түрде толтырылады; 3) жыныс қабаттарын зонд элементтерiнiң арасындағы үлкен арақашықтықпен бөлгеннен, қима бойынша бөлудiң мүмкiндiгi жоғары.
Акустикалық каротаж кезiнде зерттелетiн жыныс көлемi, әрине, өте аз. Ол, зерттелiп жатқан жыныстағы ƒ жиiлiк пен п толқын ұзындығына байланысты өзгеретiн серпiндi тербелiстердiң толқын ұзындығына тәуелдi.
= п\ ƒ; (24)
Тербелiстiң жиiлiгi 20 кгц және серпiндi толқынның жыныста таралу жылдамдығы 1500- ден 7600 м/сек болған кезде, толқын ұзындығы 8-ден 38 см дейiн өзгередi. Акустикалық каротажда зерттеу радиусы 3-ға жуық. Сәулелену жиiлiгi 20 кгц болғанда, зерттеу радиусы, жұмсақ жыныстар үшiн 25см-ге дейiн, ал қатты жыныстар үшiн 115см-ге дейiнгi аралықта болады. Жиiлiгi 10 кгц болатын сәулелендiргiштi қолданған кезде, зерттеу радиусы екi есеге көбейедi.
Акустикалық каротажды колонна қондырылмаған, бұрғылау сұйықтығы толтырылған ұңғымада жүргiзедi. Ұңғымада бұрғылау сұйықтығы аспап пен жыныс арасында акустикалық байланыс жасау үшiн қажет, бұрғылау сұйықтығынсыз сәулелендiру көзiнен жынысқа энергияны тиiмдi беру мүмкiн емес. Газға толған бұрғылау сұйықтығы сәуле көзiнен шыққан энергияның жынысқа серпiндi тербелiстер болып өтуiне кедергi жасайды. Ал, ауаға немесе газға толған ұңғымада акустикалық каротаж жүргiзу мүмкiн емес. Бұрғылау сұйықтығында ерiген газдың болуы, толқындардың бүкiл периодының үзiк-үзiк болуына әкеледi.
Толқындық
акустикалық каротаждың көпзондты
сандық аппараты ВАК-8
2.Басылуға байланысты акустикалық каротаж
Каротаждың бұл түрi энергияның серпiндi тербелiстерге өтуiн бақылап, жыныстардың қанығуын анықтауға арналған.
Өлшеу принципi.
Бiр уақытта екi қисық жазылады:
-толқын таралатын ортаның қасиетiне тәуелдi болып өтетiн, серпiндi толқындардың амплитудасы;
-бiр-бiрiнен 0,3 м қашықтықта орналасқан қабылдағыштардың арасындағы сигналдың әлсiреуi.
Бұл өлшемдер, екi қабылдағыш қабылдаған толқындардың сәйкес фазаларының амплитудаларын салыстыру нәтижесiн бередi.
Жыныста газдың, мұнайдың немесе судың болуы, қабылдағыштар қабылдайтын серпiндi толқындардың импульс күшiнiң әлсiреуiне әкеледi. Әлсiреу коллектордың құрамындағы флюидтiң функциясы болғандықтан, акустикалық каротаждың осы әдiсiнiң мәлiметтерi қабаттың қанығуын анықтау үшiн қолданылуы мүмкiн. Серпiмдi тербелiстердiң басылуын сенiмдi бағалау үшiн, өткен толқын амплитудасының (Апр) өлшемiн және әлсiреген сигнал өлшемiн () тiркеу қажет. Басылу бойынша жүргiзiлетiн акустикалық каротаждың негiзгi мәнi осында.
Берiлген тереңдiктiң әрбiр импульсiнде бiрiншi қабылдағышпен қабылданған акустикалық сигналдың амплитудасы (Апр) өлшенiп, жазылады. Мұнайға қаныққан қабатқа қарағанда, газға қаныққан қабатта ол аз болады. Дәл осылай, суға қаныққан қабатқа қарағанда, мұнайға қаныққан қабатта ол аз болады. Екiншi қабылдағышта дәл осы акустикалық сигнал өту жолының ұзақтығына байланысты аз амплитудамен жазылады. Бұл кезде әлсiреу сигналы мұнайлы қабатқа қарағанда, газды қабатта жоғары, ал сулы қабатта әлсiреу сигналы ең төменгi мәнге ие болады.
Апр қисығының солға қисаюы амплитуданың өскенiн бiлдiредi.
қисығының оңға қисаюы әлсiреудiң жоғарылағанын көрсетедi. Апр және диаграммаларында бекiнiс сызықтырын енгiзуге болады: Апр қисығының бекiнiс сызығы, максимальды амплитудаларына сәйкес көрсеткiштер бойынша, ал, қисығының бекiнiс сызығы минимальды әлсiреуге сәйкес көрсеткiштер бойынша жұргiзiледi.
Екi қисық та сазға қарсы сияқты, сулы коллекторларда бекiнiс сызығы бойымен өтуi қажет. Ауытқулар төмендегiше бiр немесе бiруақытта бiрнеше себептерден болуы мүмкiн:1) сазды жыныстарды каверналардың болуынан; 2) сазға бұрғылау сұйығының фильтратының өтуiнен немесе ионды алмау нәтижесiнен саздың өзгеруi; 3) бiрiншi толқынның орнына екiншi толқынның амплитудасын жазу. Көрсетiлген себептердiң үшiншiсiне байланысты, екi қисық та бекiнiс сызығынан терiс қарай ауытқиды.
Жалпы жағдайда, екi қисық та бекiнiс сызығынан оңға қарай ауытқиды (оң ауытқу). Коллектордың тұсында оң ауытқу едәуiр болса, ол газдылықты, орташа болса, мұнайлылықты, ал коллектордың тұсында ешқандай ауытқу болмаса, онда ол коллектордың суға толғанын көрсетедi.
3.Қондырылған колоннадағы цементтiң сапасын бақылау үшiн қолданылатын акустикалық каротаж
Каротаждың бұл түрi, қондырылған колонналардан цементтiң жабысу сапасын немесе олардың сыртындағы цемент сақиналарында каналдардың даму дәрежесiн анықтау үшiн қолданылады. Бұл каротаждың мәлiметтерi арқылы, қондырылған колонналарды қоршап тұрған цемент сақинасы, колонналармен қаншалықты жақсы жабысқанын анықтауға болады. Қондырылған колонналарды цементтеу, өнiмдi қабаттарды жеке- жеке игеру мен бақылау мақсатында, изоляциялау үшiн жүргiзiледi.
Цементтiң қондырылған колоннамен жабысу дәрежесiн жақсы көрсететiн қисық, сәулелендiргiштен 0,9 м арақашықтықта орналасқан қабылдағышпен серпiндi тербелiстер энергиясының әлсiреуiн анықтауда алынады. Егер қондырылған колонна бос болса (цементтелмеген), әлсiреу тербелiсi сәулелендiргiш- қабылдағыш аралығында, салыстырмалы түрде, аз болғанда, серпiмдi толқын оның бойымен 5200 м/ сек жылдамдықпен тарайды. Бiрақ трубаның сыртында цемент болып, ол еш ақаусыз және каналсыз трубамен сенiмдi түрде жабысқанда, колоннада таралатын серпiндi тербелiстердiң жылдамдығы цементке қарағанда жоғары болғандықтан, колонна бойынша таралатын бойлық тербелiстер дәл осындай тербелiстердi цементте де тудырады. Осының нәтижесiнде, энергияның көп бөлiгi қабылдағышқа жетпей таралып кетедi де, қабылдағыш келген тербелiстiң бiрден әлсiрегенiн көрсетедi. Лабораториялық зерттеулер, қабылдағыш қабылдаған тербелiс амплитудасының және қондырылған колоннаның цемент сақинасымен байланыс дәрежесiнiң арасында сызықтық тәуелдiлiк бар екенiн көрсеттi.
АК қисығының төменгi амплитудалы бөлiктерi цемент сапасының жақсы болған зоналарына ( жарықшақсыз, каналсыз) сәйкес. Керiсiнше, үлкен ампитудалар колоннада цемент сақинасының жоқтығын көрсетедi, яғни, цемент сақинасында каналдардың болуын, перфорация кезiнде цементтiң зақымданғанын және т.с.с.
4.Ұңғыманы акустикалық әдіспен зерттеу
Акустикалық әдіс- ультрадыбыс (20кГц-2 Мгц) және дыбыс (3-20кГц) диапазондарында ұңғымадағы серпімді толқындар өрістерінің параметрлерінің өзгерісіне негізделген. Мұндайда толқындық әдістер мүмкіншілігі толқындар ұзындығынан тәуелді, яғни тербелістер диапазонының жиілігіне. Акустикалық әдістерде басты толқындардың таралуы негізгі болады.
Тау жыныстардың акустикалық параметрлері олардың физико-механикалық қасиетіне, кеуектілігіне, кеуектілік кеңістігінің құрылысына және оның қанығу сипатына байланысты. Шегенделген ұңғымада тіркелген акустикалық сигналдар шегенделген жағдайына және көбіне цемент –жыныс және цемент-құбыр байланыстарының сапасына байланысты.
Бұлардың бәрі акустикалық әдісті қолданумен мұнай-газды геофизикалық мәселелерді шешудің ауқымының кеңдігін білдіреді.
