Акустический каротаж скважин

Акустический каротаж — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Акустический каротаж (АК) — метод геофизических исследований скважин.

Основан на измерении времени пробега прямой или преломлённой волны от источника до приёмника, установленных на зонде. Интервальные скорости продольных или поперечных волн находятся путём деления длины зонда на измеренное интервального времени.

Для более детального изучения физических свойств зонды АК могут работать на нескольких частотах, иметь, например, один передатчик колебаний и несколько приёмников, с разной базой — расстоянием от источника до приёмника.

Новая иллюстрированная энциклопедия, Кн. 1 Аа- Ар. — М., 2001. — С. 99. — 255 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-85270-191-2.

ru.wikipedia.org

Акустический каротаж скважин

В числе геофизических методов исследований, позволяющих получить данные о свойствах окружающих горных пород, не последнее место занимает акустический каротаж. Данный метод исследования нашел применение в рамках мероприятий по поиску и разведке месторождений полезных ископаемых (например, для определения коллекторских свойств породы), а также в рамках обследований технического состояния стволов. Кроме того, акустический каротаж является практической мерой интерпретации данных сейсмической разведки и средством решения ряда инженерных геологических задач.

Описываемый метод акустического исследования основывается на определении скорости распространения упругих волн, а также скорости их затухания. Упругая волна – это возникающее на короткий промежуток времени нарушение равновесного состояния среды, возникающее в месте механического воздействия на породу и распространяющееся наружу вследствие вызываемой деформации и сдвига частиц породы. Имея наибольшие значения в месте формирования и распространяясь от источника воздействия, упругие волны постепенно поглощаются окружающими материалами, так как энергия распределяется на все большие площади, тем самым заметно снижается интенсивность проявления возмущений среды.

Как указано выше, акустический каротаж можно разделить на два типа – каротаж по скорости и каротаж по затуханию. В первом случае определяется скорость прохождения волны от зонда до ряда датчиков-приемников. Во втором – определяется коэффициент снижения интенсивности и амплитуды колебаний при распространении волны.

Как очевидно из названия метода, колебания возбуждаются звуковыми волнами различной частоты – от 0,5 до 15 кГц и от 20 до 50 кГц (ультразвук). Для проведения исследования используется система датчиков, регистрирующих колебания, и излучателей, связанных с измерительными устройствами на поверхности каротажным кабелем. Дополнительно в целях предотвращения воздействия создаваемых волн на корпус прибора, находящегося в скважине, применяются так называемые акустические изоляторы.

Методом одного лишь акустического каротажа возможно определение только крупных литологических комплексов, а потому для получения исчерпывающих данных о наличии каверн, трещиноватых пород, определения пористости и характера насыщения коллекторов, определения проницаемых интервалов и других данных метод используется в комплексе с другими типами геофизических исследований – в частности, радиоактивного и электрического каротажа.

rosprombur.ru

Акустический каротаж — Статьи — Горная энциклопедия

АКУСТИЧЕСКИЙ КАРОТАЖ (а. acoustic velocity logging; н. akustische Bohrlochmessungen, akustische Karottage; ф. carottage acoustique; и. perfilaje ecoico) — метод геофизических исследований в скважинах, основанный на изучении акустических свойств (скоростей распространения и затухания упругих волн) горных пород, пересечённых скважиной.

Используется при поисках и разведке месторождений, контроле технического состояния скважин, интерпретации данных сейсмической разведки, а также при решении инженерных геологических задач. Первые образцы аппаратуры акустического каротажа выполнены в 1950-х гг. в CCCP и США; промышленное применение начато с 1960. При акустическом каротаже используют звуковой (0,5-15 кГц) и ультразвуковой (20-50 кГц, 0,3-2,0 МГц) диапазоны частот. Акустический каротаж проводят с помощью глубинного датчика, связанного каротажным кабелем с наземными измерительными и регистрирующими приборами. Основные элементы глубинного прибора — излучатели и приёмники упругих волн, а также акустические изоляторы, предотвращающие распространение упругих волн по корпусу глубинного прибора. Излучателями служат магнитострикционные преобразователи, изменяющие радиус металлическими (пермендюр, никель) цилиндра под действием переменного магнитного поля, или пьезоэлектрические преобразователи из титаната бария, цирконата свинца, создающие колебания в результате воздействия переменного электрического поля. Приёмники — пьезоэлектрические элементы, преобразующие механическую энергию упругих волн в электрические импульсы.

При проведении акустического каротажа электрические импульсы поступают из блока синхронизации и управления в излучатели, где преобразуются в импульсы упругих колебаний длительностью 5-10 мс; преобладающая энергия этих импульсов сосредоточена в полосе частот 10-15 кГц. Измеряют времена пробега основных типов волн и коэффициент затухания. По результатам измерений строят геоакустические модели разрезов скважин для интерпретации данных сейсморазведки, проводят оценку пористости продуктивных пластов, определяют упругие модули горных пород (модули Юнга, сдвига, объёмного расширения), выявляют зоны повышенной трещиноватости и кавернозности. Совместное использование данных акустического, электрического и радиоактивного каротажа позволяет осуществлять литологическое расчленение разрезов, выявлять коллекторы нефти, газа, определять коэффициент насыщения, контролировать разработку месторождений нефти и газа.

www.mining-enc.ru

Акустические исследования в нефтегазовых скважинах - состояние и направления развития - Общие вопросы

После появления на рубеже 60-70-х годов серийных отечественных приборов акустического каротажа (АК) объемы применения метода в стране быстро стабилизировались и составили в конце 80-х годов 8-10% от общего объема ГИС [33]. В условиях применения аналоговой измерительной техники и ручной обработки данных для решения разнообразных задач использовались преимущественно характеристики продольной (Р) головной волны. Эта волна фиксируется в первых вступлениях регистрируемых сигналов АК и не искажена интерференцией с другими, более медленными волнами Значения ее скорости v распространения (интервального времени Dt = 1/ v), амплитуд А и эффективного затухания а широко применялись для расчленения разрезов скважин, определения коэффициентов К_п пористости пород с межзерновыми порами и выделения на этой основе гранулярных коллекторов, оценки качества цементирования обсадных колонн.

На уровне лабораторных и опытных скважинных работ в те годы изучались возможности применения для решения геолого-технических задач характеристик других, помимо продольной, типов волн поперечной S, Лэмба L, Стоунли St, отраженных и т.д. Объемы таких исследований в России ограничивались единицами, в лучшем случае десятками скважин в год. За рубежом комплексное применение характеристик Р, S, L, St волн стало обычным явлением с начала 80-х годов [131], с момента широкого применения цифровой техники при производстве ГИС. В те же годы начались исследования по изучению горных пород методом АК через обсадную колонну [115, 58, 56, 29].

В 80-х годах ведущие зарубежные фирмы применили высокочастотные приборы (сканеры) для детального изучения строения стенок скважин и обсадных колонн. В открытых скважинах первоочередными задачами стало расчленение тонкочередующихся пород и идентификация трещинно-каверновых коллекторов в уплотненных и заглинизированных разрезах В обсаженных скважинах их преимущество заключается в детальной оценке технического состояния обсадной колонны и цементного камня, в том числе в выделении в цементе вертикальных каналов и интервалов газонасыщенного (вспученного) цемента Появились акустические шумомеры для определения интервалов поступления пластовых флюидов в скважину и их затрубных перетоков. Многочисленные опытные образцы таких приборов, а иногда и серийные приборы (например, акустический "телевизор" [САТ-1], индикатор шума [АК_Ш]) появились в те же годы в СССР. Несмотря на положительные результаты исследований, эти приборы не нашли массового применения вследствие изъянов, присущих аналоговым системам измерений, и невостребованности производством в условиях заранее запланированных схем эксплуатации, выбраковки и ликвидации скважин.

Состояние разработок и применения отечественных приборов АК изменилось в 90-е годы после появления в России доступной цифровой вычислительной техники. Несмотря на обвальное сокращение финансирования НИОКР, объемов бурения и ГИС, почти одновременно были испытаны несколько типов приборов АК с антеннами приёмников для исследований разрезов открытых и обсаженных скважин [9, 52, 61], акустической цементометрии [42, 53] и АК-сканеров [68]. Схемотехнические решения этих приборов близки к уровню зарубежных образцов. Ещё более многочисленны попытки модернизации приборов предыдущего поколения (АКВ-1, АКШ, АК-4, МАК-5, АК-П и др.) с целью цифровой регистрации полных волновых сигналов. Попытки базировались на оснащении приборов телеметрическими системами, позволяющими изменять режимы работы измерительных зондов, и оцифровке сигналов АК на дневной поверхности с помощью управляющей ЭВМ.

С развитием технических средств АК постоянно увеличивалось количество геологических и технических задач, решаемых в открытых и обсаженных скважинах, и качество самих решений. При изучении геологических разрезов - это литологическое расчленение и расчет упругих (прочностных) свойств пород, локализация трещинных зон, трещин гидроразрывов и интервалов напряжённого состояния пород, определение коэффициентов межзерновой и вторичной (трещинно-каверновой) пористости коллекторов и характера их насыщенности, выделение проницаемых интервалов в чистых и глинистых породах, расчет синтетических сейсмограмм и интеграция данных АК с наземными и скважинными сейсмическими данными. Технические задачи в обсаженных скважинах включают в себя выявление нарушений обсадных колонн (порывов, смятий, коррозии), оценку заполнения затрубного пространства цементом и степени его сцепления с колонной и породами, обнаружение в цементном камне вертикальных каналов и зон вспученного (газонасыщенного) цемента, определение интервалов поступления в скважину пластовых флюидов и их заколонных перетоков, интенсификацию дебитов.

В аналоговой технике для решения далеко не всех перечисленных задач предназначались отдельные приборы АК, например, приборы для исследований открытых скважин (СПАК, АКШ, АКВ, АК-4 и др.) и для оценки качества цементирования обсадных колонн (АКЦ, МАК-2;3 и др.). Для приборов массового применения такое разделение функций сохранилось и с переходом на цифровую технику. Теперь это связано с нежеланием использовать универсальные, более сложные и дорогие приборы для решения простых задач или со специфичной конструкцией отдельных приборов, например, сканера с электронной коммутацией неподвижных преобразователей. Приборы универсального назначения обеспечивают регистрацию полных волновых сигналов, содержащих информацию обо всех типах волн, распространяющихся в данных условиях измерений. С их помощью почти с равным успехом решается большинство перечисленных выше геологических и технических задач. Хотя конструкции большинства таких приборов обеспечивают их работоспособность в составе комбинированных сборок, сложность и высокая цена ограничивают их применение решением задач, не имеющих других вариантов решения в конкретных геолого-технических условиях.

1. УПРУГИЕ ВОЛНЫ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИЕСЯ В СКВАЖИНЕ И ОКОЛОСКВАЖИННОМ ПРОСТРАНСТВЕ. ИНФОРМАТИВНЫЕ ВОЛНЫ

Необходимость возврата к обсуждению такой, казалось бы, изученной темы обусловлена неоднозначностью идентификации (расшифровки) той части волнового пакета АК, которая следует буквально после первого колебания поперечной волны. При невозможности полной идентификации этой части пакета все колебания относят к псевдорэлеевским волнам ( рис. 1 ,а). Основание такого решения заключается в том, что скорости поверхностных волн, распространяющихся вдоль стенки скважины и составляющих эту часть волнового пакета, только не намного меньше скорости v_s поперечной волны (0,9 v_s для волны Рэлея) или стремятся к ней (волна Лява в обсаженной зацементированной скважине). Иногда в пакете "псевдорэлеевских" волн выделяют интервал времени, в котором возможны колебания волны Стоунли [88, 120, 131]. Другие авторы выделяют в этом временном интервале на частотах больше 1 кГц фазу Эйри (Airy phase), скорость которой равна 0,6-0,85 v_ж[126].

Как было отмечено в [39], поверхностная волна, распространяющаяся вдоль цилиндрической границы, носит множество названий: Лэмба, гидроволны, водной волны, низкоскоростной водной волны, нулевой нормальной волны, Лэмба-Стоунли. В этой же работе было предложено рассматривать эту волну в скважинах большого диаметра (l/r_С<1) как (поверхностную) волну Стоунли, условия распространения которой аналогичны плоской границе двух сред, а в скважинах малого диаметра (l/r_с>1) - как (нормальную) волну Лэмба, которая распространяется в столбе жидкости, играющем роль волновода. Авторы предлагают именовать эту волну волной Лэмба-Стоунли. Примерно такое же определение волны дается в работе [24], в которой низкочастотная волна поименована волной Лэмба. Отметим лишь, что в первоисточниках, давшим им эти названия, волны Лэмба и Стоунли имеют совершенно разную физическую основу (нормальная и поверхностные волны соответственно), а волна Лэмба охарактеризована как присущая только твердым телам ограниченных размеров (стержень, пластина) со свободными поверхностями.

Различия, проявляющиеся в идентификации упругих волн и их наименованиях, - не риторические. Каждая волна обладает определенной информативностью, поэтому для решения с использованием её характеристик обратных (геологических) задач волну необходимо предварительно идентифицировать. Одни волны распространяются без дисперсии скорости; для других проявляется то или иное значение дисперсии. Отсутствие или наличие дисперсии должно предусматривать разные алгоритмы определения искомых геологических величин - с учетом разнообразных поправок или без них. Затрудняется также само понимание существа решаемых задач. Например, первые практические результаты выделения проницаемых разностей пород с применением параметров волны Стоунли были получены российскими исследователями [2, 57]. Однако сама волна была поименована авторами как волна Лэмба. Это переименование внесло определённое непонимание позиций авторов и надолго замедлило применение полученных ими научных результатов.

Горные породы, вскрытые скважиной, представляют собой сложную среду, упругие свойства которой должны быть изучены посредством АК. В открытой скважине следует рассматривать распространение волн в самих породах (околоскважинном пространстве), в скважинной жидкости и вдоль границы скважинкой жидкости с горными породами. В обсаженной скважине к перечисленным компонентам среды добавляются обсадная колонна и цементное кольцо. Незацементированные участки обсадной колонны представляют собой волновод с относительно свободными границами, в котором распространяются нормальные волны. Наоборот, зацементированная колонна, поверхность которой жестко связана с цементным камнем и стенкой скважины, является, с точки зрения физики распространения упругих волн, лишь тонким слоем на поверхности горных пород (стенки скважины). Условия распространения упругих волн в колонне и цементном камне очень далеки от условий волновода и приближаются в зависимости от толщин колонны и цементного кольца к условиям околоскважинного пространства [14, 74].

В неограниченной твёрдой среде (породе) распространяются 2 типа волн: продольная Р и поперечная S (табл.1 ). Их природа определяется колебаниями частиц среды относительно направления распространения волны. В продольной волне частицы колеблются в направлении распространения волны, в поперечной - перпендикулярно ему. Так как плоскость, перпендикулярная направлению распространения волны, имеет 2 координаты, то поперечная волна может быть поляризована двояко. Поляризуемость волны проявляется в анизотропных средах. Например, в трещиноватых породах скорость распространения волны и её интенсивность больше вдоль преобладающей системы трещин (трещины гидроразрыва) и меньше в направлении, перпендикулярном трещиноватости. Продольная и поперечная волны распространяются в однородной среде без дисперсии скорости; их групповые скорости равны фазовым.

В условиях скважинных измерений, когда простейший измерительный зонд АК представляет собой разнесенные на некоторое расстояние и удаленные от стенки скважины излучатель И и приемник П упругих колебаний, эти волны представлены головными Р и S волнами (рис. 1 ). Последние распространяются как волна сжатия в жидкости, заполняющей скважину, а в горной породе - вдоль стенки скважины в виде Р и S волн. Углы преломления обеих волн в горную породу определяются законом Снеллиуса:

где i_Ж, i_p,s - углы падения волны сжатия в жидкости и преломления Р и S волн в твердом теле; v_ж , v_p , v_s - скорости упругой волны в жидкости, заполняющей скважину, продольной и поперечной волн в твёрдом теле. Продольная и поперечная волны распространяются вдоль стенки скважины, если угол i_p или i_s равен 90°. Головные волны обладают всеми характеристиками, что и Р и S волны в неограниченной среде.

Во временном интервале, принадлежащем "псевдорэлеевским" волнам, принципиально возможно существование трёх типов поверхностных волн: Рэлея, Стоунли и Лява (табл.1). Из них наиболее изучена и известна волна Рэлея, обладающая вертикальной поляризацией. Под вертикальной поляризацией в физике упругих волн подразумевается, что вектор колебательного смещения частиц среды в волне расположен в плоскости, перпендикулярной к граничной поверхности, т.е. к стенке скважины (в физических моделях граничная поверхность расположена горизонтально). Волна Рэлея распространяется вдоль границы твердого тела с разреженным пространством (вакуумом, газом). Энергия волны Рэлея локализована в поверхностном слое твердого тела (породы) толщиной около одной длины волны l. Волной Рэлея называют также волну, распространяющуюся вдоль границы твердого тела с жидкостью. В последнем случае она непрерывно излучает энергию в жидкость, образуя в ней неоднородную поверхностную волну. Затухание этой волны велико, и она практически не регистрируется на базах измерения АК. Скорость распространения v_r волны Рэлея определяется преимущественно скоростью поперечной волны в твёрдом теле (v_R~0,9 v_s).

Волна Стоунли также является волной с вертикальной поляризацией, но имеет иную, по сравнению с волной Рэлея, форму колебаний. Она состоит из слабо неоднородной волны в жидкости, амплитуды которой медленно убывают при удалении от границы, и двух (продольной и поперечной) сильно неоднородных волн в твёрдом теле. По этой причине энергия волны и движение частиц локализованы, в основном, в жидкости. Скорость волны меньше скоростей распространения упругих волн в обеих средах, то есть v_st < v_p,v_s,v_ж (рис.1 б, г). В отечественной литературе волну Стоунли часто именуют волной Лэмба-Стоунли [5, 63] (рис.1б) или даже волной Лэмба [2, 35, 57].

Волна Лява с горизонтальной поляризацией распространяется вдоль границы твёрдого полупространства с твёрдым слоем (аналог - обсаженная скважина с хорошо зацементированной колонной). Она представляет собой чисто сдвиговую волну и обладает дисперсией скорости. Если толщина слоя стремится к нулю, скорость волны стремится к скорости v_s поперечной волны в неограниченном пространстве, а волна преобразуется в обычную объемную S волну. В диапазоне частот 5-30 кГц, используемом в АК, в обсаженной скважине с зацементированной колонной фактически регистрируются неискаженные значения v_s

Все три типа поверхностных волн регистрируются в скважине не одновременно вследствие разных условий их образования, затухания и чувствительности к ним приёмных элементов.

В жидкости, заполняющей скважину, упругая волна может распространяться в пределах измерительного зонда в кольцевом зазоре между стенкой скважины и скважинным прибором. Если рассматривать саму скважину и этот кольцевой зазор как столб жидкости или газа с жёсткими стенками, диаметр которого меньше длины волны, то в нём должна была бы формироваться плоская волна (гидроволна), такая же, как в неограниченном пространстве (рис.1б). Реально же при увеличении отношения длины волны l к толщине зазора (l/Dd>l) гидроволна вырождается. Как будет показано ниже, её интенсивность существенно меньше, чем это обычно представляется. Временной интервал, в котором ожидается появление гидроволны, заполнен преимущественно колебаниями интенсивной волны Стоунли.

В обсаженной скважине интервалы свободной незацементированной колонны представляют собой упругий волновод со свободными границами, в котором распростаняются нормальные волны - продольные (волны Лэмба в классическом их понимании) и поперечная. При малой толщине колонны, когда wh/v_s<<l, что всегда выполняется в скважине на частотах АК, в колонне возможно распространение только нормальных волн нулевого порядка: двух волн Лэмба и одной поперечной волны. Симметричная продольная волна Лэмба соответствует Р волне в неограниченном пространстве. В ней преобладает продольная компонента смещения, и только потому, что поверхности колонны свободные, появляется небольшое поперечное смещение, которое в v_s/wh раз меньше продольного. Фазовая скорость этой волны несколько меньше скорости Р волны в неограниченном пространстве и равна примерно 5350-5400 м/с (рис.1, рис.2 ). Собственно это волна, которая в акустической цементометрии носит наименование "волны по колонне".

Антисимметричная волна Лэмба представляет собой изгибную волну, которая обладает ярко выраженной дисперсией скорости. При реальных соотношениях толщины колонны и длин упругих волн скорость распространения изгибной волны составляет несколько сотен метров в секунду. Затухание волны велико, и она не регистрируется приборами АК.

Нормальная поперечная волна нулевого порядка является симметричной; деформация частиц представляет чистый сдвиг; фазовая и групповая скорости равны v_s, т.е. это такая же сдвиговая волна, как в неограниченном пространстве. Затухание волны велико. Её удаётся регистрировать с помощью измерительных зондов, оснащенных дипольными преобразователями, на относительно высокой частоте - более 8 кГц.

В скважине с зацементированной обсадной колонной распространяются те же типы волн, что и в открытом стволе. Обсадная колонна и цементное кольцо представляют собой два тонких слоя на поверхности стенки скважины (горных пород), толщины которых много меньше длин Р и S волн.

В табл.1 приведены сведения об упругих волнах, распространяющихся в тонком (wd<<v_s) жестком стержне со свободными границами. Хотя в условиях скважины такие волны отсутствуют, общность их природы с волнами, распространяющимися в тонкой пластине (колонне), облегчает понимание сущности продольной волны Лэмба, распространяющейся в незацементированной обсадной колонне.

Из множества волн, которые могут распространяться в скважине и околоскважинном пространстве, в практике ГИС выделяется небольшое количество, для которых установлены определённые взаимосвязи между измеряемыми параметрами волн (Dt, А, a) и искомыми характеристиками пород или обсадной колонны. Это продольная и поперечная волны и волна Стоунли, параметры которых применяют для изучения разрезов скважин. Кроме того, на измерениях интервального времени Dt и амплитуд отраженной продольной волны основано сканирование стенок скважины в открытых и обсаженных скважинах. Оценку качества цементирования обсадных колонн выполняют с использованием параметров (Dt, А, a) волны Лэмба, распространяющейся в обсадной колонне. Чтобы выделить эти типы волн из множества других, их называют иногда информативными волнами [14], отнюдь не отрицая, что со временем таковыми могут стать и любые другие типы волн.

Идентификация информативных и других волн в зарегистрированном волновом пакете представляет собой сложную задачу, если учесть близкие значения скоростей распространения и частот многих волн - продольной волны в породе и волны Лэмба в обсадной колонне, поперечной и Рэлея, гидроволны и Стоунли и др. В лабораторных условиях эту задачу решают построением годографов упругих волн на специально построенных моделях, при изучении которых годографы разных типов волн резко расходятся или приобретают разную форму. Например, разделение годографов S и R волн достигается при переходе приёмника через ребро модели, когда путь распространения S волны (диагональ) существенно уменьшается по сравнению с путём R волны (два катета) [20].

Для идентификации упругих волн в волновых пакетах АК в настоящее время разработана одна методика - оценка когерентности волновых пакетов и их частей, зарегистрированных с помощью многоэлементных [6, 71, 90] либо простейших трёхэлементных зондов [34]. В обоих случаях определяются коэффициенты корреляции (множественной или парной) волновых пакетов, зарегистрированных многими или только двумя приёмниками. Технически это достигается выбором небольшого (1-1,5 периода колебаний) интервала в волновом пакете первого приёмника и определением коэффициента его корреляции с колебаниями в равных по длине временных интервалах в волновом пакете второго приёмника (последующих приёмников для многоэлементного зонда), после чего в первом пакете коррелируемый интервал сдвигается на шаг дискретизации и т.д. Положения локальных максимумов коэффициентов корреляции на графике "Dt-t" соответствуют интервальным временам распространения волн по оси Dt и временным интервалам существования этих волн по оси t (рис.2). Постоянные значения Dt во временном интервале существования волны свидетельствуют о распространении волны без дисперсии или о том, что величина дисперсии меньше погрешности определения Dt.

Полученный набор максимумов подвергается процедуре отбраковки, основанной на кинематической связи между Dt, t и длиной l измерительного зонда. Отбрасываются максимумы, для которых t_p,s,st<Dt_p,s,st l+100 мкс, где постоянный член 100 мкс приближённо учитывает время распространения волны в скважинной жидкости. Прямая, отображающая это неравенство, ограничивает информационное поле слева. Его можно ограничить также справа, если допустить, что при импульсном режиме измерений колебания каждой волны, не искажённые интерференцией, длятся в пределах 3-4 периодов. Затем проводится идентификация оставшихся максимумов с учетом априорной информации об объекте исследования. Вначале определяется наличие или отсутствие максимума, соответствующего волне Лэмба в обсадной колонне; значение Dt_L должно находиться в диапазоне 183-187 мкс/м. В открытом стволе максимум с минимальным значением At принадлежит продольной Р волне (Dt_p), обладающей максимальными значениями скорости распространения. Локальный максимум, для которого значение Dt находится в диапазоне(1,7-2,1)Dt_р, идентифицируется принадлежащим поперечной волне (Dt_s). Для монопольных преобразователей значение Dt_s не может быть большим 660 мкс/м - значения интервального времени в скважинной жидкости (Dt_ж). О том, что этот максимум принадлежит именно поперечной волне, а не волне Рэлея, свидетельствует равенство значений Dt_s, измеренных зондами с монопольными и дипольными преобразователями [25,139]. И, наконец, определение максимума, который соответствует волне Стоунли, не вызывает затруднений, так как его локализация заранее известна (Dt_st> Dt_p, Dt_s, Dt_Ж).

Как показывает опыт обработки материалов трёхэлементных [34] и многоэлементных [71] зондов, в геометрии наблюдений, присущей АК, возможна регистрация весьма ограниченного количества волн Как правило, это информативные волны - Лэмба, продольная, поперечная, Стоунли. В волновых пакетах отсутствует волна Рэлея, распространяющаяся в скважине в виде сильно неоднородной волны. Интенсивность прямой гидроволны, распространяющейся в скважинной жидкости, намного меньше интенсивности волны Стоунли, а временной интервал её существования незначителен (менее одного периода), и её не удаётся выделить в волновом пакете.

2. СКВАЖИННЫЕ ПРИБОРЫ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА

По-видимому, наиболее целесообразной была бы классификация приборов АК по основному объекту исследований, предложенная для методов и приборов ГИС в целом [13, 143]. В открытом стволе таким единственным объектом изучения являются горные породы. Характеристики промывочной жидкости, в основном, скорость v_ж упругой волны в ней, измеряются с целью повышения достоверности решения основной задачи. В обсаженной скважине объектов изучения четыре: внутрискважинное пространство, заполненное одно- или многофазным неподвижным и движущимся флюидом; обсадная труба; затрубное пространство, заполненное цементом либо жидкостью; породы, слагающие разрез скважины и изучаемые через обсадную колонну.

В настоящем обзоре, в основном, будут затронуты вопросы изучения трех объектов - геологических разрезов в открытых и обсаженных скважинах, технического состояния обсадных колонн и цементного камня. Решение других задач будет затронуто фрагментарно. Исторически сложилось разделение приборов АК, предназначенных для изучения геологических разрезов и технического состояния обсадных колонн, на группы, основной определяющей характеристикой которых служит их назначение (для исследований открытых или обсаженных скважин) либо сложность конструкции измерительных зондов. Первые две группы составляют приборы массового применения, которые используются в открытых и обсаженных скважинах. Наиболее простые из них (рис.3 а, б) содержат уходящие в прошлое трёхэлементные (излучатель и 2 приёмника или 2 излучателя и 1 приёмник) либо компенсированные четырёхэлементные зонды (два излучателя и два приёмника). Часто компенсированный зонд содержит также третий приёмник П₃ (рис.3б), обеспечивающий специфичные технологические решения: фиксацию муфт обсадной колонны при любом качестве сцепления цемента с колонной, запись фазокорреляционных диаграмм (ФКД) на стандартной по длине базе, равной 5 футам (1,5 м), и т.п. Приборы массового применения эксплуатируются самостоятельно или в составе комбинированных сборок. Они ориентированы на измерение параметров (Dt, А, a) преимущественно продольной волны и в меньшей степени, при благоприятных геолого-технических условиях, - поперечной головной волны. К этим группам относятся также высокочастотные (300-1000 кГц) приборы-сканеры с одним или несколькими электроакустическими преобразователями, совмещающими функции излучателя и приёмника упругих колебаний (рис.3 д, е). Их основное назначение заключается в детальном изучении анизотропных слоистых и трещиновато-кавернозных пород в открытых скважинах и выделении вертикальных каналов в цементном камне, заполняющем затрубное пространство.

Отдельную группу составляют приборы, предназначенные для решения практически всех задач, доступных АК, в любых геолого-технических условиях. Они оснащены многоэлементными измерительными зондами с монопольными и дипольными преобразователями (рис.3 б, в), охватывают широкий для АК диапазон частот (1-30 кГц) и обеспечивают измерение параметров информативных Р, S и St волн без влияния интерференции этих волн между собой и с другими волнами-помехами.

2.1. Приборы массового применения для исследований открытых скважин

Приборы этой группы предназначены для решения ограниченного круга задач в основной массе поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин. Ими владеют все отечественные и зарубежные фирмы и предприятия, применяя их самостоятельно или в составе комбинированных сборок из приборов других видов ГИС. Приборы обеспечивают измерение параметров (Dt_p, a_p, f_p и др.) продольной головной волны (табл.2а). Измерение параметров поперечной волны является для них желательным, но вовсе не обязательным. Как правило, его ведут при стечении благоприятных условий: номинальный диаметр скважины, относительно высокоскоростной разрез (v_р>v_s>v_ж), толщины исследуемых пластов превышают длины измерительных зондов, отсутствуют породы с аномальным затуханием упругих волн. Конструкции приборов массового применения отражают максимальный уровень развития технических средств АК первой половины 80-х годов.

Круг геологических задач, решаемых по данным приборов АК массового применения, определился с начала применения метода. К ним относятся расчленение разрезов по значениям скорости v_p и затухания a_р продольной волны, расчет пластовых скоростей для целей сейсморазведки, определение литологии и коэффициентов К_п пористости пород с межзерновыми порами, выделение гранулярных коллекторов по значениям К_п. Эти приборы применяют также для исследований обсаженных скважин с целью оценки качества цементирования обсадных колонн.

Длительное совершенствование элементов скважинных приборов АК массового применения привело к выравниванию характеристик измерительных зондов, разработанных разными зарубежными и отечественными фирмами и предприятиями (табл.3а). Повсеместно применяются компенсированные измерительные зонды, в которых расстояние от излучателя до ближнего приёмника составляет 0,915-1,0 м, а база зонда (расстояние между приёмниками) - 0,5-0,61 м. Собственная частота колебаний излучателей составляет 20-25 кГц. Излучатели упругих колебаний выполнены в виде пьезокерамических цилиндров у большинства зарубежных фирм; отечественные предприятия и фирма Halliburton используют цилиндрические магнитострикционные излучатели. Приёмники упругих колебаний во всех приборах выполнены из пьезокерамических сфер диаметром 30-50 мм.

Эксплуатационные характеристики у всех скважинных приборов также сходные. Диаметр приборов - 70-90 мм; диаметр обслуживаемых скважин - 108-457 мм. Почти все фирмы владеют также приборами меньшего диаметра (42-60 мм) для обслуживания скважин диаметром 51-120 мм, в том числе наклонно направленных скважин, забуриваемых из старых стволов. Термобарические характеристики скважинных приборов стандартные: у зарубежных фирм - 177 °С и 138 МПа; у отечественных - 120°С и 80 МПа. Более низкие характеристики отечественных приборов объясняются ничтожным количеством на территории РФ скважин с высокими значениями температур и давлений и редким выходом российских предприятий на обслуживание таких скважин в других районах мира. Отечественные приборы с более высокими характеристиками производятся в единичных экземплярах. Как правило, это достигается изготовлением корпусов приборов из специальных сталей или титановых сплавов и размещением электронных схем в сосудах Дьюара.

Приборы массового применения используются самостоятельно или в составе комбинированных сборок. Чаще всего в состав сборок входят приборы НК, ГГКП либо ИК. Для привязки результатов исследований к разрезу для всех приборов обязателен зонд ГК. Оцифровка первичных данных осуществляется в самих приборах зарубежными фирмами, использующими семижильный каротажный кабель и, соответственно, две-три линии передачи данных, и в каротажном регистраторе на дневной поверхности для отечественных приборов.

Среди скважинных приборов массового применения двумя отличительными чертами выделяется отечественный прибор АВАК-7 [1, 25]. Он содержит 2 монопольных излучателя, возбуждаемых на частотах 20 (или 12), 8 и 2,5 кГц, дипольный излучатель с собственной частотой колебаний 3-4 кГц и соответствующие им 2 пары монопольных и дипольных приёмников. Это позволяет организовать в процессе одной спускоподъёмной операции работу трёх разночастотных измерительных зондов, оснащённых монопольными преобразователями и обладающими различной чувствительностью к Р, S и St волнам, и одного дипольного зонда. Прибор обеспечивает раздельную регистрацию параметров продольной (на частотах 20, 12 и 8 кГц), поперечной (8 кГц и дипольным зондом) и Стоунли (2,5 кГц) волн в открытых и обсаженных скважинах. Поперечная и Стоунли волны регистрируются (первая - дипольным зондом, вторая - на частоте 2,5 кГц) вне интерференции с более высокочастотной Р волной в первом случае, Р и S волнами - во втором, что повышает достоверность измерений Dt, А, a. Зарегистрированы минимальные значения v_s, равные 1050 м/с (Dt_s=950 мкс/м), значения v_st в диапазоне 900-1500 м/с (Dt_st=660-900 мкс/м). В обсаженных скважинах с помощью дипольного зонда достигается измерение параметров S волны в случае удовлетворительного и даже плохого цементажа, когда затрубное пространство заполнено цементом, но отсутствует его сцепление с колонной и породами.

Конструкции и эксплуатационные характеристики сканеров АК, предназначенных для детальных исследований открытых скважин, также близки друг к другу (табл.3 б). Совмещенный "излучательприёмник" упругих колебаний совершает 6-12 оборотов в минуту вокруг оси скважинного прибора. Излучающая поверхность электроакустического преобразователя выполнена в форме вогнутого диска, радиус кривизны поверхности которого определяется размерами и собственной частотой колебаний преобразователя и близок к 100 мм. Рабочая частота колебаний преобразователя составляет 250-500 кГц в зарубежных приборах и 900-1000 кГц в отечественных. За исключением сканера АВК-42, ось преобразователя перпендикулярна оси скважинного прибора. Именно таким образом обеспечиваются максимальные интенсивность и дифференциация отражённых сигналов. В сканере АВК-42 преобразователь расположен вдоль оси прибора. Излучение (и приём) упругих импульсов в сторону стенки скважины достигается отражением сигналов от отражателя, расположенного на некотором расстоянии от преобразователя.

Дискретность сканирования в азимутальной плоскости регулируется в диапазоне 100-500 точек на один оборот [141], иногда она выдерживается постоянной - 128 точек на оборот [68, 79]. Дискретность исследований по вертикали составляет 8-10 мм при скорости движения прибора 180-500 м/ч. Ориентация развертки поверхности стенки скважины по сторонам света достигается применением магниточувствительного феррозондового датчика. Такого датчика лишён сканер АВК-42.

Разрешающая способность АК-сканеров достаточно высока. С их помощью на стенке скважины различаются неоднородности, линейные размеры которых превышают 6-7 мм. Это способствует выделению тонких, но протяжённых элементов разреза - устьев трещин, выходящих на поверхность стенки скважины, контактов пород с разной акустической жёсткостью (sv, где s - общая плотность пород, v -скорость распространения Р волны), прослоев и различных включений в тонком переслаивании песчано-глинистых пород. Одновременно определяется профиль скважины (колонны) по времени прихода к преобразователю сигнала, отраженного от стенки. Погрешность определения радиуса скважины в каждой точке сканирования не превышает ±0,7-1,0 мм. Приборы, посредством которых выполняются такие измерения, содержат дополнительный преобразователь "излучатель-приёмник", предназначенный для измерения на постоянной базе скорости v_ж упругой волны в скважинной жидкости.

С определённой степенью достоверности с помощью АК-сканеров решают задачи литологического расчленения тонко чередующихся терригенных толщ, выделения тонких (не регистрируемых приборами БМК и МК) прослоев и включений глинистых пород в песчаниках, идентификации трещиновато-кавернозных интервалов в карбонатных породах, определения границ наклона контактов пород, обладающих контрастными значениями акустических жесткостей. Отечественные сканеры АК, разработанные для исследований открытых скважин, применяют также в обсаженных скважинах. Изображение поверхности стенки скважины, получаемое в этом случае, позволяет установить глубины расположения муфтовых соединений (точнее, зазора между соседними обсадными трубами), перфорационных отверстий, трещин и порывов обсадной колонны, линейные размеры которых превышают пределы чувствительности метода.

Полный текст статьи

neftegaz.ru

Акустический каротаж - это... Что такое Акустический каротаж?

Акустический каротаж

        (a. acoustic velocity logging; н. akustische Bohrlochmessungen, akustische Karottage; ф. carottage acoustique; и. perfilaje ecoico) - метод геофиз. исследований в скважинах, основанный на изучении акустич. свойств (скоростей распространения и затухания упругих волн) г. п., пересечённых скважиной. Используется при поисках и разведке м-ний, контроле техн. состояния скважин, интерпретации данных сейсмич. разведки, a также при решении инж. геол. задач.         
Первые образцы аппаратуры A. к. выполнены в 1950-x гг. в CCCP и США; пром. применение начато c 1960. При A. к. используют звуковой (0,5-15 кГц) и ультразвуковой (20-50 кГц, 0,3-2,0 МГц) диапазоны частот. A. к. проводят c помощью глубинного датчика, связанного каротажным кабелем c наземными измерит. и регистрирующими приборами. Oсн. элементы глубинного прибора - излучатели и приёмники упругих волн, a также акустич. изоляторы, предотвращающие распространение упругих волн по корпусу глубинного прибора. Излучателями служат магнитострикционные преобразователи, изменяющие радиус металлич. (пермендюр, никель) цилиндра под действием переменного магнитного поля, или пьезоэлектрич. преобразователи из титаната бария, цирконата свинца, создающие колебания в результате воздействия переменного электрич. поля. Приёмники - пьезоэлектрич. элементы, преобразующие механич. энергию упругих волн в электрич. импульсы. При проведении A. к. электрич. импульсы поступают из блока синхронизации и управления в излучатели, где преобразуются в импульсы упругих колебаний длительностью 5-10 мс; преобладающая энергия этих импульсов сосредоточена в полосе частот 10-15 кГц. Измеряют времена пробега осн. типов волн и коэфф. затухания. Пo результатам измерений строят геоакустич. модели разрезов скважин для интерпретации данных сейсморазведки, проводят оценку пористости продуктивных пластов, определяют упругие модули г. п. (модули Юнга, сдвига, объёмного расширения), выявляют зоны повышенной трещиноватости и кавернозности. Cовместное использование данных акустич., электрич. и радиоактивного каротажа позволяет осуществлять литологич. расчленение разрезов, выявлять коллекторы нефти, газа, определять коэфф. насыщения, контролировать разработку м-ний нефти и газа. Литература: Ивакин Б. H., Kapyc E. B., Kузнецов O. Л., Aкустический метод исследования скважин, M., 1978. E. B. Kapyc, O. Л. Kузнецов.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991.

• Акустические свойства
• Акцессорные минералы

Смотреть что такое "Акустический каротаж" в других словарях:

• акустический каротаж — АК Ндп. ультразвуковой каротаж Каротаж, основанный на изучении характеристик упругих волн ультразвукового и звукового диапазона в горных породах. [ГОСТ 22609 77] Недопустимые, нерекомендуемые ультразвуковой каротаж Тематики геофизические… …   Справочник технического переводчика

• АКУСТИЧЕСКИЙ КАРОТАЖ — метод геофизических исследований в скважинах, основанный на изучении акустических свойств горных пород (скоростей распространения и затухания упругих волн), пересеченных скважиной …   Большой Энциклопедический словарь

• Акустический каротаж — (АК)  основан на изучении времени (скорости) прохождения импульса упругих колебаний на звуковых частотах через горную породу в околоскважинном пространстве. Как правило, чем плотнее горные породы  тем выше скорость. Также акустические… …   Википедия

• акустический каротаж — метод геофизических исследований в скважинах, основанный на изучении акустических свойств горных пород (скоростей распространения и затухания упругих волн), пересечённых скважиной. * * * АКУСТИЧЕСКИЙ КАРОТАЖ АКУСТИЧЕСКИЙ КАРОТАЖ, метод… …   Энциклопедический словарь

• акустический каротаж — akustinė diagrafija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Geofizinis gręžinių uolienų tyrimo metodas, pagrįstas akustinių bangų (dažniausiai nuo 0,5 kHz iki 20 kHz ir nuo 25 Hz iki 2 MHz dažnio) parametrų matavimu.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

• АКУСТИЧЕСКИЙ КАРОТАЖ — вид геофизических исследований в скважинах, осн. на изучении акустич. св в (скоростей распространения и затухания упругих волн) горных пород, пересечённых скважиной. Упругие волны излучаются в жидкость, заполняющую ствол скважины, и принимаются… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

• АКУСТИЧЕСКИЙ КАРОТАЖ — метод геофиз. исследований в скважинах, осн. на изучении акустич. свойств горн. пород (скоростей распространения и затухания упругих волн), пересечённых скважиной …   Естествознание. Энциклопедический словарь

• акустический каротаж по скорости — Ндп. скоростной акустический каротаж каротаж по времени Акустический каротаж, основанный на изучении скорости упругих волн путем измерения интервала времени. [ГОСТ 22609 77] Недопустимые, нерекомендуемые каротаж по временискоростной акустический… …   Справочник технического переводчика

• акустический каротаж с регистрацией волновых картин — акустический каротаж по форме сигнала — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы акустический каротаж по форме сигнала EN signature log …   Справочник технического переводчика

• акустический каротаж по затуханию — Ндп. амплитудный каротаж Акустический каротаж, основанный на изучении характеристик затухания упругих волн. [ГОСТ 22609 77] Недопустимые, нерекомендуемые амплитудный каротаж Тематики геофизические исследования в скважинах Обобщающие термины виды… …   Справочник технического переводчика

dic.academic.ru

Прибор акустического каротажа АКП-100 | ООО «ОйлГИС»

Прибор акустического каротажа АКП-100

Назначение аппаратуры:

Решает задачи: 

Эксплуатационные параметры аппаратуры:

Регистрируемые параметры и основные технические характеристики:

Передача служебных данных на наземный регистратор осуществляется по двум жилам кабеля посредством фазоманипулированного кода по типу Манчестер 2. Волновые картины передаются в аналоговом виде по двум жилам кабеля.

Прибор имеет нижний стыковочный узел и обеспечивает транзит жил геофизического кабеля для работы в сборке приборов. По стыковочным узлам и параметрам питания совместим с приборами серий «САПФИР» и «КАСКАД».

oilgis.ru

16 Акустический каротаж

16.1 Акустический каротаж на преломленных волнах

16.1.1 Акустический каротаж (АК) предназначен для измерения интервальных времен t (t=l/v, где v - скорость распространения волны, м/с), амплитуд А и коэффициентов эффективного затухания  преломленных продольной, поперечной, Лэмба и Стоунли упругих волн, распространяющихся в горных породах, обсадной колонне и по границе жидкости, заполняющей скважину, с горными породами или обсадной колонной. Единицы измерения — микросекунда на метр (мкс/м), безразмерная (для А) и децибелл на метр (дБ/м) соответственно.

Данные АК применяют:

- для литологического расчленения разрезов и расчета упругих свойств пород;

- локализации трещиноватых пород, трещин гидроразрывов и интервалов напряженного состояния пород;

- определения коэффициентов межзерновой и вторичной (трещинно-каверновой) пористости коллекторов и характера их насыщенности;

- выделения проницаемых интервалов в чистых и глинистых породах;

- расчета синтетических сейсмограмм и интеграции результатов скважинных измерений с наземными и скважинными сейсмическими данными.

Измерения выполняют в необсаженных и, при определенных ограничениях, обсаженных скважинах, заполненных любой негазирующей промывочной жидкостью.

16.1.2 Простейший измерительный зонд АК содержит излучатель И упругих волн звукового (2-20 кГц) или ультразвукового (20-60 кГц) диапазонов частот и широкополосный приемник П, собственная частота колебаний которого превышает частоту излучателя в 3-5 раз.

Для проведения АК применяют более сложные трехэлементные (ИПП, ИИП), компенсированные (ИППИ, ИИПП) и многоэлементные (ИПП...П) измерительные зонды, состоящие из нескольких двухэлементных зондов и позволяющие учесть влияние на результаты измерений характеристик промывочной жидкости и положение зонда в стволе скважины. Точка измерения такими зондами — середина расстояния между приемниками.

Для исследования низкоскоростных разрезов приборы дополнительно оснащают измерительными зондами с дипольными излучателями и приемниками, позволяющими регистрировать значения интервального времени поперечной волны большие, чем интервальное время упругой волны в жидкости.

Скважинные приборы центрируют.

16.1.2.1 Требования к измерительным зондам АК:

- диапазоны измерения t преломленных продольной и Лэмба волн — 120-660 мкс/м, поперечной - 170-660 мкс/м, Стоунли -600-1550 мкс/м;

- диапазон измерения коэффициента эффективного затухания по длине измерительного зонда — 0-30 (40) дБ/м;

- диапазон измерения амплитуд при эффективном затухании 0-40 дБ/м — 0-78 дБ/м в статическом положении прибора и 0-66 дБ/м при движении прибора в скважине;

- пределы допускаемых основных относительных погрешностей измерения t и  - ±1-3 и ±12,5 % соответственно;

- дополнительные погрешности измерения t, А, , вызванные изменениями напряжения на ±10 %, давления на 1 МПа, температуры на 10 °С относительно стандартного значения, равного 20 °С, не должны превышать 0,3; 0,01 и 0,1 значений основных погрешностей соответственно.

16.1.2.2 Длительность оцифровки сигналов от приемников прибора — до 8 мс; шаг дискретизации — 2-5 мкс.

16.1.2.3 Модуль АК комплексируют с любыми другими модулями при условии, что механическое соединение модулей не нарушает центрирование измерительного зонда.

16.1.3 Специфичное для АК требование к методическому и программному обеспечению заключается в наличии не менее двух, реализующих различные принципы обработки, программ выделения в общем волновом пакете колебаний продольной, поперечной, Лэмба и Стоунли волн и определения их интервальных времен, амплитуд и эффективного затухания.

16.1.4 Первичную и периодические калибровки выполняют согласно требованиям раздела 6 и эксплуатационной документации на прибор.

16.1.4.1 Основным средством калибровок является поверочная базовая установка, содержащая аттестованный волновод акустических колебаний (отрезок или несколько отрезков стальных труб, разрезанных вдоль образующей).

16.1.4.2 Полевые калибровки не выполняют. Их заменяет контрольное измерение, которое выполняют в интервале незацементированной обсадной колонны протяженностью не менее 50 м.

16.1.5 Исследования в скважинах проводят согласно требованиям раздела 6. Дополнительные требования:

16.1.5.1 Коэффициент усиления электронной схемы скважинного прибора выбирают таким образом, чтобы в диапазоне оцифровки акустических сигналов сохранялся минимальный уровень шумов, вызванных движением прибора, а сигналы регистрируемых волн (либо одной выбранной волны) не ограничивались. Правильность выбора контролируется по экрану монитора, на котором отображаются волновые пакеты всех двухэлементных зондов, фазокорреляционные диаграммы (ФКД) одного или двух зондов и значения t в текущей точке исследования.

16.1.5.2 Необходимость выполнения нескольких записей с разными коэффициентами усиления для неискаженной регистрации амплитуд и затухания упругих волн разных типов определяется эксплуатационной документацией на скважинный прибор.

16.1.5.3 Контрольную запись выполняют в интервале незацементированной колонны протяженностью не менее 50 м.

16.1.5.4 Скорость каротажа — не более 800 м/ч.

16.1.6 Качество материалов оценивают согласно требованиям раздела 6. Критерии, специфичные для АК, следующие:

16.1.6.1 Значение интервального времени продольной волны в незацементированной обсадной колонне должно находиться в пределах 185-187 мкс/м, затухания — в пределах 1-5 дБ/м. В интервале между муфтами кривая интервального времени и фазовые линии на ФКД должны представлять собой устойчивые прямые линии, параллельные оси глубин.

16.1.6.2 Значения интервальных времен продольной волны против опорных пластов (пласты ангидрита, каменной соли, плотных известняков и доломитов) не должны отличаться от известных значений более чем на ±3 %.

16.1.6.3 Расхождения интервальных времен основного и повторного измерений не должны превышать ±3 %, а эффективного затухания — ±5 дБ/м в интервалах глубин протяженностью не менее 10 м.

16.1.7 На твердых копиях кривые t, А,  размещают в треке Т2, ФКД двух зондов — в треке Т3 (рис. 1). При подготовке единого планшета с данными комплекса ГИС их размещают соответственно в треке T2L и T2R (ФКД одного зонда).

studfile.net

каротаж - сущность метода и интерпретация

Гамма-каротаж (ГК) (англ. Gamma Ray Log (GR)) показывает естественную радиоактивность (или гамма-активность) пород в скважине, образуемую за счёт радиоактивных изотопов глинистых минералов: полевого шпата, слюды, иллита и минералов группы фосфатов.

Данный метод ГИС является наиболее распространённым и доступным видом радиоактивного каротажа.

Сущность метода

Содержащиеся в литологической толще скважины радиоактивные минералы, излучают гамма-активность, которая регистрируется геофизическим прибором.

Рис. 1. Радиоактивные изотопы и минералы.

Помимо глин, значительной радиоактивностью обладают полимиктовые песчаники, при незначительной глинистости за счёт калийсодержащих минералов: полевого, шпата, глауконита, микроклина.

Для чего применяют гамма-каротаж?

С помощью кривой ГК можно:

1. Оценивать литологию.
2. Выделять интервалы коллекторов.
3. Оценивать глинистость (лучший метод для определения глиносодержания)
4. Производить привязку глубины при проведении прострелочно-взрывных работ.

Метод работает как в открытом стволе, так и в обсаженных колонной скважинах.

Интерпретация гамма-каротажа

Показания в глинах отклоняются вправо, в песчаниках и известняках – влево. Чем выше глиносодержание пород, тем более сильное отклонение вправо (исключение — полимиктовые песчаники даже при малой глинистости обладают значительной радиоактивностью и их показания ГК высокие). Крайнее правое
положение кривой ГК – линия глин, крайнее левое отклонение кривой ГК – линия песков. Показания российского метода выражаются интенсивностью гамма-излучения в мкр/час (микрорентген/час) или имп/мин (импульсы/минута). В зарубежной практике показания метода выражаются в условных единицах американского нефтяного института (API).

Рис. 2. Контроль перфорации после прострелочно-взрывных работ. Продуктивный пласт отмечается меньшей глинистостью и меньшими значениями гамма-каротажа.

Определение литологии с помощью гамма-каротажа

Основное назначение гамма-каротажа – это выделение глинистых отложений по их высокой радиоактивности. На рисунке 3 показано как различные литологические разности отображаются на кривой гамма каротажа. Глины и битуминозные глины показывают наиболее высокие значения гамма активности, а чистые песчаники, известняки, доломиты, уголь и ангидриты характеризуются наименьшими показаниями. Следует учитывать, что чистые (неглинистые) разности отложений могут содержать полевые шпаты (аркозовые песчаники), слюды, глауконит или тяжёлые минералы, которые увеличивают показания гамма каротажа по сравнению с чистыми разностями песчаников.

Рис. 3. Литологическое расчленение разреза по гамма каротажу.

Выделение интервалов коллекторов

Коллекторы выделяются по наименьшим показаниям гамма каротажа (отклонение кривой влево), соответствующим чистым неглинистым разностям пород. Следует учитывать, что плотные неглинистые породы (неколлекторы) также будут характеризоваться низкими значениями ГК.

Определение глинистости

Глинистость отложений позволяет судить об объёмном содержании глин в коллекторах и как следствии их качестве. Глинистость определяется (Кгл или V shale в зарубежной практике) следующим путём: сначала вычисляется относительная амплитуда интенсивности гамма излучения (I( или IGR) по формуле:

Рис. 4. Определение глинистости по гамма каротажу. I – показания ГК в интересующем нас интервале (GR log) Iп – показания ГК в чистых неглинистых породах (GR min) Iгл – показания ГК в глинах (GR max)

В упрощенном виде можно принять, что вычисленная I( (IGR) и есть коэффициент глинистости Кгл:

Более точные расчёты могут быть выполнены по эмпирической зависимости между Iγ глинистостью, определённой по лабораторному изучению керна или по зависимостям Ларионова.

Что влияет на показания?

1. Толщина пласта – чем меньше толщина пласта, тем меньше показания гамма-каротажа. С помощью ГК  можно выделять пласты мощностью порядка 30-40 см.
2. Скважинные условия – в интервалах кавернообразования показания ГК занижены.

www.geolib.net

Смотрите также

• 
  Бурение скважин кустовое
• 
  Размеры долот при бурении скважин
• 
  Профиль притока скважины
• 
  Санпин контроль качества питьевой воды артезианских скважин
• 
  Одновременно раздельная эксплуатация скважин
• 
  Цементный мост в скважине
• 
  Алмазная скважина мирный
• 
  Татуировка на указательном пальце замочная скважина
• 
  Насос червячный для скважины
• 
  Плотность сетки скважин
• 
  Очистка скважин от ила