SU721791A1

SU721791A1 - Способ акустического каротажа скважин

Info

Publication number: SU721791A1
Application number: SU772536640A
Authority: SU
Inventors: Евгений Михайлович Аверко; Юрий Алексеевич Нефедкин; Иван Петрович Михелев; Валерий Зосимович Кокшаров; Александр Владимирович Михеев
Original assignee: Институт геологии и геофизики СО АН СССР
Priority date: 1977-10-25
Filing date: 1977-10-25
Publication date: 1980-03-15

Description

Изобретение относится к области геофизических методов разведки и может быть использовано самостоятельно или в комплексе с другими геофизическими методами при измерении фи- 5 зико-механических характеристик горных пород в их естественном залегании, а также измерении скоростей распространения упругих волн на образцах горных пород (кернах). Ю

Известен способ акустического каротажа скважин при помощи одиночных датчиков (излучателя и приемника), контактирующих со стенками скважин [ 1]. 15

Однако при таком способе неизбежно появление волн-помех в частности винтовых продольных волн, на некотором удалении от источника, приходящих к приемнику раньше полезных 20 волн, например поперечных. Вследствие этого ухудшается фазовая корреляция последних, падает надежность и точность измерительного процесса. В ряде случаев выделить поперечную 25 волну не представляется возможным.

Известен также способ акустического каротажа скважин 12], по которому датчики группируют по несколько .штук как в группе излучателей, так 30 и приемников. Суть способа заключается в излучении акустических сигналов одновременно: в нескольких точках, расположенных на равном расстоянии одна от другой по периферии скважины в плоскости, перпендикулярной оси скважины, и одновременном приеме распространяющихся сигналов в нескольких точках, расположенных на равном расстоянии одна от другой в плоскости, перпендикулярной оси скважины. В этом способе генерируют сигналы, векторы сил которых, в частности, лежат в одной плоскости, направлены по касательной к стенке скважины в одну сторону, обеспечивая сдвиговые колебания. При этом контакт приемников с поверхностью скважины отсутствует.

Отсутствие контакта приемников с поверхностью скважины является существенным недостатком, не позволяющим регистрировать распространяющиеся по стенке скважины прямые поперечные волны, так как последние не проходят через буровой раствор.

Кроме того, в известном способе реализованы точечное излучение и прием колебаний. Реальные же датчики имеют распределенную как по азимуту, так и по оси скважины поверхность излучения и приема, и в этом способе неизвестно, как перейти от точечных к реальным датчикам для повышения надежности выделения поперечных волн. ·

Целью изобретения является повыше ние надежности и точности .выделения поперечных волн.

Цель достигается тем, что.по предлагаемому способу датчики излучения и приема акустических сигналов прижимают к стенкам скважины-и излучают и (или.) принимают колебания, вектор смещения которых направлен по азимуту скважины.

Можно показать, что при указанном 15 расположении распределенных приемников излучателей на поверхности скважины возможна регистрация поперечных волн типа .SH при одновременном увеличении помехозащищенности от различного рода продольных волн.

Решение задачи динамической теории упругости для целей акустического каротажа скважин на прямых волнах при условии, что сухая цилиндрическая скважина радиуса Г распологается в безграничном упругом пространстве (г, , г), а на участке ) ее поверхности действуют касательные Т? _χ , и нормальные S' η напряжения, произвольным образом распределённые, представляется для азимутальной составляющей ра смешения поперечной (Uqig ) дольной (7>чр) волн в виде V-Ϊ _n?o^can^^n<f ^coan'f) e^3s' (1) о© (2) вы где коэффициенты а_п, Β_η, c_n, d_nражаются через спектры действующих в источнике напряжений, цилиндрические функции, параметры скважины, скорости Vp, у$ распространения продольной и поперечной волн в слагающей ее стен-45 ки 'породе.

Для случая числа М таких источников, действующих одновременно и синф'азно и расположенных через равные интервалыд'^ эд~ в плоскости, перпендикулярной оси скважины, и числа Q приемников, расположенных через равные интервалы &Ч_П= ’д— в плоскости, перпендикулярной оси скважины и отнесенной на некоторое расстояние 7от источников, формулы (1) и (2) после ряда преобразований дают выражения для азимутальных составляюсигналов прямых (п = 0) поперечи продольной волн в виде %_β*«9Η<«ο·4.ο.ν.4Χβίf (^ао« ^ВО' ^РО ' У ' ) функция указанных параметров.

щих ной

-где ная (3) (4) известКак видно из условия (4) на выходе Q приемников происходит полное подавление азимутальной составляющей прямой продольной волны.

Из анализа формул (1) и (2) следует, что смещения в винтовых (п^0)^!П = 1, 2, 3, ...) поперечных и продольных волнах при указанном расположении распределенных источников и приемников равны нулю, если кратность η этих волн не пре·вы-, шает величин и^М' (5) п/ Q

Это обстоятельство дает возможность в акустическом каротаже скважин регистрировать полезную прямую поперечную волну без винтовых волнпомех, что повышает надежность и точность измерений, С этой же целью рекомендуется излучать акустические сигналы, вектор смещения которых направлен по азимуту,.а принимать эти сигналы приемниками, чувствительными к азимутальной поляризации смещений акустического сигнала.

Способ реализуют следующим образом.

В скважину опускают зонд, состоящий из излучателей и приемника. Перемещая зонд вдоль ствола скважины, возбуждают акустический сигнал, вектор смещения которого направлен по азимуту скважины, и регистрируют его приемником.

На чертеже показан зонд, реализующий предлагаемый способ.

Зонд состоит, из источников И и приемников П акустического сигнала, каждый из которых представляет, собой набор биморфных пьезоэлементов, расположенных на равных угловых расстояниях один от другого в азимутальной плоскости скважины. Количество пьезоэлементов в датчиках можно произвольно менять. Все пьезоэлементы соединены параллельно·и работают синфазно, совершая иэгибные колебания в азимуте, '

Использование предлагаемого способа излучения и приема колебаний в акустическом каротаже обеспечивает преимущества по сравнению с существующими способами, так как появля. ется дополнительная возможность выделять полезную информацию в форме поперечных SH-волн на фоне винтовых продольных, что улучшает качество и надежность получаемого материала, повышает точность измерений, тем самым повышает геофизическую и экономическую эффективность поисковых работ,

Claims

1.Авторское свидетельство СССР 234283, кл, G 01 V 1/40, 1969.

2,Патент СССР f 360790, кл. G 01 V 1/40, опублик. 1972 (прототип).

.