SU1824610A1

SU1824610A1 - Способ акустической локации стенок скважины 2

Info

Publication number: SU1824610A1
Application number: SU914935981A
Authority: SU
Inventors: Gennadij A Tizyaev; Sergej A Chekanov; Andrej P Osadchij; Oleg L Kuznetsov
Original assignee: Vsesoyuznyj Ni Pk I T I Geol
Priority date: 1991-05-15
Filing date: 1991-05-15
Publication date: 1993-06-30

Description

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и предназначено для определения формы и размеров скважин и подземных полостей, заполненных жидкостью.

Цель изобретения - повышение точности определения размеров скважины за счет уверенного выделения сигнала в направлении оси чувствительности акустического преобразователя.

На фиг.1 изображен поперечный разрез скважины с направлениями сканирования А-Е. На фиг.2 изображены временные трассы для отраженных сигналов, принятые по каждому из направлений сканирования АЕ. На фиг.З изображена диаграмма направленности акустического локатора в плоскости сканирования.

Сущность изобретения заключается в следующем. Акустический локатор 1 (фиг.1) в горизонтальной плоскости сканирования (плоскость рисунка) на определенной глубине в скважине 2 создает в известном направлении акустические сигналы 3 в жидкости 4. Эти сигналы 3 распространяются в жидкости и отражаются от стенки скважины 2. Отраженные сигналы 5 принимает акустический локатор 1. Сканирование стенки скважины в горизонтальной плоскости происходит при создании акустических сигналов 3 акустическим локатором 1 в различных известных направлениях. Каждая из

временных трасс отраженных сигналов (фиг.2) соответствует известному направлению А-Е. Определяют время прихода и амплитуду всех отраженных сигналов. Время

1824610 А1 прихода определяют между излучаемым сигналов в начале каждой трассы и отраженным сигналом.

Среди отраженных сигналов определяют группы сигналов с одинаковым временем прихода К-П (фиг.2). Группа может состоять из нескольких сит налов с различной амплитудой (К, Л. П) или одного отраженного сигнала (Μ, Н, О) В каждой из групп определяют сигнал с максимальной амплитудой и в соответствующем ему направлении определяют расстояния до стенки скважины по формуле

Р - С Т/2, где Р - расстояние от акустического локатора до стенки скважины в соответствующем направлении сканирования.

С скорость распространения акустических сигналов в скважинной жидкости.

Т - время прихода соответствующего отраженного сигнала.

В группе К сигнал максимальной амплитуды пришел с направления Б. в группе Л с направления А. В группах Μ, Н. О выбор сигналов однозначен и для них, соответственно, направления - В. Е. Г. В группе П сигнал максимальной амплитуды пришел с направления Д. По выбранным отраженным сигналам и соответствующим им расстояниям со стенок построен контур горизонтального сечения скважины 2 (фиг.1).

Перемещая прибор по скважине, проводят измерения на различных глубинах для определения размеров.

На примере выбора отраженного сигна ла с направления Г показано, что амплитуда искомого сигнала, принимаемого с направления главной акустической оси.(группа 0) может быть равна или меньше амплитуды сигнала помехи (сигнал из группы П в направлении. Г). Способ позволил однозначно определять отраженные от стенки скважины сигналы, принимаемые акустическим локатором с направления главной акустической оси диаграммы направленности.

В известных решениях (1. 2) рассматривали идеализированные акустические преобразователи, когда не учитывали диаграмму направленности или ограничивались главным лепестком диаграммы, пренебрегая небольшим уровнем боковых и заднего лепестка, которые формируют отраженные сигналы - помехи от стенки скважины. Каждой конкретной конструкции акустического преобразователя присуща своя диаграмма направленности. Главный лепесток 7 на фиг.З характеризуется углом раскрыва А1 и в несколько раз большим уровнем, чем боковые лепестки 8 с углами раскрыва А2, АЗ и т.д. Стремление конструктора получить более узкий главный лепесток приводит к возрастанию уровня и числа боковых лепестков. Акустические свойства •различных элементов конструкции преобразователя изменяются по действием гидростатического давления в скважине. Эти изменения вызывают отклонения параметров диаграммы направленности от паспортных значений Названные факторы усиливают влияние помех на информативность отраженных сигналов и на результаты интерпретации данных акустической локации подземных объектов, что приводит к значительным погрешностям при определении размеров скважин.

Стенка скважины имеет замкнутую поверхность. В общем случае, при излучении импульса акустических колебаний вся поверхность стенки скважины участвует в формировании отраженного сигнала. Отраженный сигнал представляет собой непрерывный сигнал, который начинается через время двойного пробега минимального расстояния от скважинного прибора до стенки скважины и заканчивается спустя время всех переотражений с учетом затухания сигналов. На практике, при регистрации непрерывный отраженный сигнал выглядит как совокупность отдельных отраженных сигналов(фиг.2). Это связано с тем, что большая часть сигнала сравнима по амплитуде с уровнем шума, и регистрируется только та часть, которая превышает этот уровень. Основной вклад в отраженный сигнал определяется главным лепестком диаграммы направленности, что обеспечивается конст* руктивно, как это видно на фиг.З. Тем самым отраженный сигнал, формируемый главным лепестком, превышает по уровню отраженные сигналы-помехи, формируемые задним и боковым лепестками. Предлагаемое изобретение позволяет определить интересующий отраженный сигнал среди сигналов-помех с равным временем прихода, используя параметр амплитуды.

В отличие от прототипа предложенный метод позволяют исключить влияние сигналов-помех. образующихся вследствие переотражения, когда отраженный сигнал приходит на акустический преобразователь, отразившись от стенки скважины или скважинного прибора не менее двух раз. Как показала практика применения аппаратуры акустической локации, сигналы-помехи вследствие переотражения либо значительно меньше по амплитуде интересующего отраженного сигнала, либо возникают не ранее чем через время, необходимое для пробега двойного диаметра скважины. Отраженные сигналы, в соответствии с предложенным методом, по которым определяют конфигурацию сечения скважины, могут быть определены либо по параметру амплитуды отраженного сигнала, либо по параметру времени, т.к. приходят раньше сигналов-помех.

Уверенное выделение отраженного сигнала в направлении оси чувствительности акустического преобразователя локатора с помощью описанного способа акустической локации позволило повысить точность опре- 5 деления размеров скважины. Применение известных методик (1, 2) приводит к большим погрешностям измерений при наличии сигналов-помех. В качестве примера на Ф'иг.1 приведен один из возможных контуров 6 горизонтального сечения скважины 2.

Claims

Формула изобретения

Способ акустической локации стенок скважины, заключающийся в перемещении акустического локатора по скважине, заполненной жидкостью, создании акустических сигналов в скважине, определении их скорости распространения в скважинной жидкости. сканировании акустическими сигналами стенок скважины, приеме отраженных от стенок скважины сигналов и определении расстояний до стенок скважины по скорости распространения и времени прихода отраженных сигналов в плоскости сканирования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения размеров скважины, за счет уверенного выделения сигнала в направлении оси чувствительности акустического преобраэова10 теля, дополнительно фиксируют амплитуду сигналов, из зарегистрированных по направлениям,сканирования сигналов отбирают группы сигналов с одинаковым временем прихода отраженных волн, для 15 выделенных групп определяют сигнал с максимальной амплитудой и соответствующее ему направление сканирования, а расстояние до стенки скважины в указанном направлении определяют с учетом времени 20 прихода сигнала с максимальной амплитудой.

Г

Фиг.1

Λ б

β .............

Г - .

Д -----------Ε -------