SU1753434A1

SU1753434A1 - Acoustic method of determining rock permeability

Info

Publication number: SU1753434A1
Application number: SU904861671A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Александрович Махов; Евгений Викторович Савохин; Анатолий Филиппович Андреев; Сергей Васильевич Красавин
Priority date: 1990-08-22
Filing date: 1990-08-22
Publication date: 1992-08-07

Abstract

Использование: в геофизических исследовани х скважин, особенно при низкочастотной модификации метода акустического каротажа. Сущность изобретени : в скважине возбуждают и принимают две волны Лэм- ба-Стоунли с отличающимис друг от друга длинами волн. Определение изменени разности амплитуд давлени указанных волн позвол ет оценить проницаемость удаленных от стенки скважины пород. 1 з.п. ф-лы. ч v ЈUse: in geophysical studies of wells, especially with low-frequency modification of the acoustic logging method. SUMMARY OF THE INVENTION: Two Lamba-Stoneley waves with different wavelengths are excited and received in a well. The determination of the change in the amplitude of the pressure of these waves makes it possible to estimate the permeability of the rocks distant from the borehole wall. 1 hp f-ly. h v Ј

Description

Изобретение относитс к геофизическим исследовани м скважин, конкретнее к низкочастотной модификации метода акустического каротажа,The invention relates to well logging, more specifically to low-frequency modification of the acoustic logging method,

Известен способ акустического импульса , заключающийс в излучении в скважине акустического импульса, возбуждении и приеме продольных волн давлени и оценке по их скорост м и амплитудам характеристик пород и технического состо ни ствола скважины 1.The known method of acoustic impulse consists in emitting an acoustic impulse in a borehole, inducing and receiving longitudinal pressure waves and estimating the characteristics of rocks and the technical condition of the wellbore 1 from their speeds and amplitudes.

Однако четкой св зи проницаемости пород со скорост ми и амплитудами продольных волн пока не установлено.However, a clear connection of rock permeability with velocities and amplitudes of longitudinal waves has not yet been established.

Наиболее близкой к предлагаемому способу по существу и достигаемому эффекту вл етс широкополосна модификаци способа акустического каротажа (АКН-1, АКШ, АКБ), В этом случае в скважине уверенно возбуждаютс продольна , поперечна волны и волна типа Лэмба-Стоунли .Амплитуда трубной поверхностной волны Лэмба-Стоунли четко реагирует на проницаемость исследуемых пород, показыва уменьшение амплитуды давлени около проницаемых пород и максимальную амплитуду в интервалах с плотными непроницаемыми породами 2.The broadband modification of the acoustic logging method (AKN-1, AKSH, AKB) is the closest to the proposed method for the essentially and achieved effect. In this case, the longitudinal, transverse and Lamb-Stone waves are confidently excited in the well. The Lamb tube surface wave amplitude -Stounly responds clearly to the permeability of the rocks studied, showing a decrease in the pressure amplitude around the permeable rocks and a maximum amplitude in the intervals with dense impermeable rocks 2.

Однако из-за различного состо ни стенки скважины у проницаемых интервалов строгое количественное определение величины проницаемости пород по амплитуде волны Лэмба-Стоунли затруднено. Даже в интервалах пород, имеющих одинаковую проницаемость из-за различного состо ни стенок скважины, амплитуда давлени волны Лэмба-Стоунли может отличатьс .However, due to the different states of the borehole wall at permeable intervals, a strict quantitative determination of the permeability of rocks by the amplitude of the Lamb-Stoneley wave is difficult. Even in intervals of rocks that have the same permeability due to different states of the borehole walls, the amplitude of the pressure of the Lamb-Stoneley wave can differ.

Целью изобретени вл етс повышение точности способа за счет снижени влиVJThe aim of the invention is to improve the accuracy of the method by reducing the effect of VJ

слcl

СО - СОCO - CO

ни глинистой корки и каверн в необсаженной скважине, а также вли ни колонны и цементного камн в обсаженной скважине .neither the mudcake and cavities in the open hole, as well as the effects of the column and cement stone in the cased hole.

Поставленна цель достигаетс тем, что при способе определени проницаемости пород методом акустического каротажа, заключающемс в приеме в исследуемом интервале скважины трубной поверхностной волны Лэмба-Стоунли, определении ее амплитуды давлени , по изменению которой суд т о проницаемости пород, возбуждают и принимают вторую трубную поверхностную волну Лэмба-Стоунли большей длины, определ ют ее амплитуду давлени , вычитают амплитуду волны меньшей длины из амплитуды волны большей длины и по изменению разности амплитуд давлени этих двух волн в исследуемом интервале определ ют проницаемость удаленных от стенки скважины пород.The goal is achieved by the method of acoustic logging using the method of determining the permeability of rocks, which involves receiving a Lamb-Stoneley tube surface wave in the well interval under study, determining its pressure amplitude, by changing the permeability of rocks, excites and receives the second tube surface wave Lamb-Stoneley of greater length, determine its pressure amplitude, subtract the amplitude of a wave of smaller length from the amplitude of a wave of greater length and on the change in the difference of the amplitudes of pressure quiet two waves in the investigated interval determined permeability rocks remote from the borehole wall.

Кроме того, с целью учета различи амплитуд давлени , вызванного разными услови ми возбуждени волн, определ ют амплитуды давлени первой и второй волн Лэмба-Стоунли в эталонных интервалах скважины с плотными непроницаемыми породами и коэффициент, выравнивающий эти амплитуды,с учетом которого вычисл ют разность амплитуд волн Лэмба-Стоунли в исследуемом разрезе скважины.In addition, in order to take into account the difference in pressure amplitudes caused by different conditions of wave excitation, the pressure amplitudes of the first and second Lamb-Stonely waves are determined in the reference intervals of the well with tight impermeable rocks and the coefficient equalizing these amplitudes, taking into account the amplitude difference Lamb-Stoneley waves in the well section under study.

Сущность способа заключаетс в том, что амплитуда давлени волн Лэмба-Стоунли сильно зависит от проницаемости исследуемых пород. Однако установить четкую св зь между затуханием этой волны и проницаемостью породы в исследуемом интервале скважины чрезвычайно трудно ввиду наличи глинистой корки на стенках скажи- ны, котора особенно велика около проницаемых пород-коллекторов, наличи каверн, которые также наиболее часто встречаютс около проницаемых пород в необсаженных скважинах. В обсаженных скважинах колонной и цементным камнем вообще перекрыто сообщение между жидкостью в скважине и породой-коллектором. Здесь соответствие между амплитудой давлени волны Лэмба-Стоунли и проницаемостью еще больше нарушаетс .The essence of the method lies in the fact that the amplitude of the pressure of the Lamb-Stoneley waves strongly depends on the permeability of the studied rocks. However, it is extremely difficult to establish a clear relationship between the attenuation of this wave and the permeability of the rock in the well interval being studied due to the presence of a mudcake on the walls of the fiduct, which is especially large near permeable reservoir rocks, and the presence of cavities that are also most often found in uncased rocks wells. In cased wells, the column and cement stone generally blocks communication between the fluid in the well and the reservoir rock. Here, the correspondence between the amplitude of the pressure of the Lamb-Stoneley wave and the permeability is further disturbed.

Чем больше длина волны Лэмба-Стоунли , тем более удаленные от стенок скважины участки породы оказывают вли ние на ее параметры, в частности, на амплитуду давлени . Амплитуда давлени бегущей по стенке скважины волны, что вл етс физической природой волны Лэмба-Стоунли, экспоненциально убывает при удалении от стенки скважины с коэффициентом затухани The longer the Lamb-Stoneley wavelength, the more distant from the borehole walls are the portions of the rock that affect its parameters, in particular, the pressure amplitude. The amplitude of the pressure of a wave traveling along the borehole wall, which is the physical nature of the Lamb-Stoneley wave, decreases exponentially with distance from the borehole wall with the attenuation coefficient

VV

„ 2л:/АЛ2 2п . (СЛ2„2л: / АЛ2 2п. (SL2

а-ъ 1-fc) -IT 1 с a-b 1-fc) -IT 1 s

где Дч и А2 - длины поверхностной волныwhere DCH and A2 - the length of the surface wave

соответственно в буровой жидкости и породе;respectively in the drilling fluid and rock;

Ci и С2 - скорости волн в жидкости и в породе.Ci and C2 are the wave velocities in the fluid and in the rock.

Коэффициент затухани зависит от величины длины волны Я. На рассто нии Ai/2 п от стенки амплитуды колебаний давлени примерно в I раз меньше, чем на границе раздела. Таким образом, поверхностные волны, имеющие разные длины, зату5 хают вглубь породы от стенки скважины с разной интенсивностью. Причем, чем больше длины волн, тем дальше колебание давлени распростран етс вглубь породы и тем более удаленные от стенки скважиныThe attenuation coefficient depends on the wavelength I. At a distance Ai / 2 n from the wall, the amplitude of pressure fluctuations is approximately I times smaller than at the interface. Thus, surface waves having different lengths, sink deep into the rock from the borehole wall with different intensity. Moreover, the longer the wavelengths, the further the pressure fluctuation spreads deep into the rock and the more distant from the borehole wall

0 участки исследуемого пласта оказывают вли ние на уровень амплитуды давлени волны, измеренной в стволе скважины.The areas of the formation under investigation affect the amplitude level of the pressure wave measured in the wellbore.

Если возбудить и зарегистрировать амплитуды давлени двух поверхностныхIf you excite and register the pressure amplitudes of the two surface

5 трубных волн Лэмба-Стоунли, а затем вычесть амплитуду давлени волны меньшей длины из амплитуды давлени волны большей длины, то разность характеризует проницаемость дальных от стенки скважины5 Lamb-Stoneley tube waves, and then subtract the amplitude of the shorter wave pressure from the amplitude of the higher wave pressure, the difference characterizes the permeability of the furthest from the borehole wall

0 участков исследуемых пластов, а особенности состо ни прискважинной части компенсируютс при Вычитании.The 0 plots of the formations studied, and the features of the state of the near-wellbore part are compensated by Subtraction.

При вычитании также происходит компенсаци факторов, не св занных с прони5 цаемостью не только в прискважинной части, но и во всем исследуемом объеме пород. Модель, описывающа вли ние скважины на низкочастотную акустическую волну , предполагает наличие двух типовIn the case of subtraction, compensation also occurs for factors that are not related to penetrability, not only in the near-wellbore part, but also in the entire volume of rocks studied. A model describing the effect of a well on a low-frequency acoustic wave assumes the presence of two types

0 факторов, вли ющих на затухание волны Лэмба-Стоунли. Это эффект внутреннего затухани в среде, вызванного затуханием на минеральной матрице породы и затуханием из-за взаимодействи жидкостей в стволе0 factors affecting the attenuation of the Lamb-Stoneley wave. This is the effect of internal damping in the medium caused by damping on the mineral matrix of the rock and damping due to the interaction of fluids in the barrel.

5 скважины и в порогом пространстве породы . Вклад доли внутреннего затухани в общее з.атухание волны Лэмба-Стоунли не зависит от ее частоты. Поэтому операци вычитани амплитуд давлени волн Лэм0 ба-Стоунли различных частот (например 3 и 1,5 кГц) позволит исключить из рассмотрени этот фактор внутреннего затухани , усилива таким образом фактор затухани , св занный с взаимодействием жидкостей в5 wells and in the threshold of rock space. The contribution of the internal attenuation share to the total fading of the Lamb-Stoneley wave does not depend on its frequency. Therefore, the operation of subtracting the amplitudes of the pressure of the Lam-ba-Stoneley waves of different frequencies (for example, 3 and 1.5 kHz) will make it possible to exclude from consideration this factor of internal attenuation, thus increasing the attenuation factor associated with the interaction of liquids

5 стволе скважины и порах, что и характеризует проницаемость пород.5 wellbore and pores, which characterizes the permeability of rocks.

В большинстве случаев интенсивности возбуждающих волны акустических импульсов бывают разные и могут отличатьс в 2-5 раз. Следовательно, зарегистрированныеIn most cases, the intensities of the excitation waves of acoustic pulses are different and may differ by 2-5 times. Therefore registered

амплитуды волн Лэмба-Стоунли также первоначально неодинаковы. Дл исключени этого рекомендуетс проведение процесса нормировки волн, предусматривающего выбор в исследуемой скважине эталонных интервалов с плотными непроницаемыми породами, где затухание поверхностных трубных волн минимально. В этом интервале осуществл ют замер амплитуд волн Лэмба-Стоунли и определение коэффициента, выравнивающего эти амплитуды. Желательным вл етс такое соотношение амплитуд после нормировки, когда амплитуда волны большей длины на 5-10% больше амплитуды волны меньшей длины. При проведении измерени в исследуемом интервале скважины при нахождении разности амплитуд давлени волн Лэмба-Стоунли используетс этот посто нный коэффициент.the amplitudes of the Lamb-Stoneley waves are also initially unequal. To avoid this, it is recommended to carry out the wave normalization process, which involves selecting reference intervals with dense impermeable rocks in the well under study, where the attenuation of surface tube waves is minimal. In this interval, the amplitudes of the Lamb-Stoneley waves are measured and the coefficient equalizing these amplitudes is determined. A ratio of amplitudes after normalization is desirable when the amplitude of a wave of greater length is 5–10% greater than the amplitude of a wave of smaller length. When measuring in the well interval under investigation, when finding the difference in amplitudes of the Lamb-Stoneley wave pressure, this constant coefficient is used.

Таким образом, способ позвол ет сильно снизить вли ние особенностей близких к стенке скважины факторов, а также факторов в исследуемом объеме пород, не св занных с их проницаемостью, что повысит точность определени проницаемости неизменных пород вдали от стенки.Thus, the method allows to significantly reduce the influence of the characteristics of factors close to the borehole wall, as well as factors in the studied volume of rocks that are not related to their permeability, which will increase the accuracy of determining the permeability of unchanging rocks far from the wall.

Claims

Claim 1. Acoustic method for determining the permeability of rocks, which consists in

excitation and reception of the Lamb – Stoneley tube surface wave in the well interval under investigation, determining its pressure amplitude, by changing which the permeability of rocks is judged, characterized in that, in order to increase the accuracy of the method by reducing the influence of the mudcake and cavities in the open hole , as well as the effects of the column and cement stone in the cased well, excite and accept the second tubular Lamb – Stoneley surface wave of a greater length, determine its pressure amplitude, subtract the amplitude in; liny wavelength of greater amplitude, the permeability of the walls remote from the borehole rock is judged by a change in pressure difference of the amplitudes of the two waves in the investigated range.

2. A method according to claim 1, characterized in that. In order to take into account the difference in pressure amplitudes caused by different excitation conditions of the waves, the amplitudes 0 of the pressure of the first and second Lamb Stony waves in the reference intervals of the well with dense permeable rocks and the coefficient equalizing these amplitudes are calculated, taking into account the difference of the amplitudes of Lamb waves - Stony waves in the studied interval of the well.