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
Максимальное гидростатическое давление, МПа
Габариты скважинного прибора, мм:
наружный диаметр
длина
Масса скважинного прибора, кг
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».

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.

Рис. 1.10. Зонд (а) и волновая картинка (б) акустического каротажа

Рис. 1.11. Схема прибора «Звук-2»

Аппаратура «Звук-2» (рис. 1.11) 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..........................................................................................
Основная погрешность измерений, %:
Т2, ΔТ....................................................................................................	±5
I, А1, А2.................................................................................................	±5,0
Питание от сети переменного тока:
напряжение, В......................................................................................
частота, Гц...........................................................................................
потребляемая мощность, Вт..............................................................
Частота излучаемых сигналов, кГц:
первая...................................................................................................	6-8
вторая..................................................................................................	15-16
Максимальное гидростатическое давление, МПа........................................
Диапазон рабочих температур, ^0С..................................................................	0-120
Диаметр исследуемых скважин, мм...............................................................	130-800
Кабель:
тип.........................................................................................................	КТБ-6
максимальная длина, м.......................................................................
Максимальная скорость каротажа, м/ч..........................................................
Скважинный прибор, зонды:
первый..................................................................................................	И1 1,0 И2 4,0П
второй...................................................................................................	И1 0,5 И2 2,0П
Габаритные размеры скважинного прибора, мм:
длина.....................................................................................................
диаметр.................................................................................................
Масса сважинного прибора, кг.......................................................................

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 α_Р.

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.......................................................................
Максимальная температура окружающей среды, ^0С.........................................
Гидростатическое давление, МПа.......................................................................
Габаритные размеры скважинных приборов, мм:
диаметр.....................................................................................................
длина.........................................................................................................
Собственная частота акустических преобразователей, кГц..............................	8-12
Длина зонда АК, мм..............................................................................................
База зонда АК, мм.................................................................................................
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.

--------------------------------------------------------------------------

Рис. 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....................
Максимальное рабочее давление в скважине, МПа......................
Скорость каротажа при масштабах записи 1: 50, 1: 100, 1: 200, м/ч.........................................................................................	70; 140; 28
Напряжение питания, В....................................................................
Потребляемая мощность, Вт............................................................
Габаритные размеры скважинного прибора, мм:
диаметр................................................................................
длина....................................................................................
Тип фотопленки................................................................................	Фото-65, фото-130 (ширина 61,5 мм)
Тип применяемого кабеля...............................................................	Трехжильный (КГ3)

Дата добавления: 2015-09-05