SU758034A1 - Устройство для акустического каротажа 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к промыслово-геофизическим исследованиям нефтяных и газовых скважин, а более конкретно, к аппаратуре акустического каротажа для выделения трещинных интервалов горных пород, глинистых пачек и определения наличия глинистой корки на стенке скважины.

Известно устройство для акустического каротажа, которое для выделения трещинных интервалов горных пород позволяет измерять и регистрировать в процессе каротажа амплитуду поперечной упругой волны. Устройство со- . держит скважинный прибор, включающий излучатель и приемник акустических колебаний, соединенный каротажным кабелем с наземной измерительной панелью, включающей усилитель·полного „ сигнала, синхронизатор, одновибраторы, триггер, ключи, генератор пилообразного напряжения, бокинг-генератор, пиковый детектор, катодный повторитель и регистратор [1] . 25

Измеряемые с помощью данного устройства пиковые значения амплитуд поперечных волн преобразуются в напряжения (токи) и регистрируются на каротажной диаграмме в функции глу- 3θ

2

бины скважины. Однако регистрируемые данным устройством амплитуды поперечной волны не позволяют выделить малопористые трещинные интервалы и глинистые пачки малой мощности в связи с небольшим изменением амплитуды, лежащим в пределах ошибки измерений, и не дает возможности отличить глинистую пачку от трещинного интервала горной породы, а также определить наличие или отсутствие глинистой корки на стенке скважины.

Известно также устройство,, наиболее близкое к изобретению, позволяющее измерять и регистрировать в функции глубины скважины затухание упругой волны на фиксированной базе расстоянии между одноименными преоб-» разователями. Устройство содержит скважинный прибор, включающий излучатель и два приемника акустических колебаний, соединенный каротажным кабелем с наземной измерительной панелью, включающей синхронизатор, усилители полных сигналов, фильтры, пороговые устройства, аналоговые ключи, пиковые детекторы, управляемые диоды Зенера, схемы дифференцирования и выпрямления, вычислитель и регистратор [2] .

3

758034

4

-Время между регистрируемыми в процессе работы устройства импульсами ока-‘ зывается пропорциональным логарифму отношения амплитуд первых вступлений на двух каналах и измеряется стандартной схемой вычисления интервального времени, сигнал с которой подается на ' каротажный регистратор.Однако, так как затухание упругой волны увеличивается как в высокопористых коллекторах с гранулярной пористостью, так и ._ в трещинных интервалах и глинистых ® пачках, то выделение по диаграмме затухания трещинных коллекторов или глинистых пропластков не представляется возможным без привлечения других методов каротажа.Выделение же глинистой 15 корки на стенке скважины через затухание упругой волны невозможно ввиду малости его изменения, лежащего- в пределах ошибок измерения.

Целью изобретения является выделе- 20 ние в горной породе, пересекаемой скважиной, трещинных интервалов и глинистых пачек, а также определение наличия или отсутствия глинистой корки на стенке скважины. 25

Это достигается тем, что в скважинный прибор введен в качестве акустического приемника датчик угла образования упругой волны, выполненный, например, из двух пьезокерамических преобразователей цилиндрической и конусообразной формы с радиальной поляризацией и отделенных друг от друга звукопоглощающим материалом, а в наземную панель введены компараторы ,

уровней сигналов, измерительные триггеры и дешифраторы, причем пиковые детекторы в каждом канале измерения соединены с соответствующими компараторами уровней сигналов, выходы которых соединены с измерительными триг- 40 герами, управляемыми от синхронизатора, а выходы триггеров соединены с дешифратором глинистой корки, дешифратором глинистой пачки и дешифратором трещинного интервала, сигналы с 45 которых поступают на каротажный регистратор.

Из-за разной геометрической формы пьеэокерамических преобразователей датчик угла образования упругой волны помимо обычного режима работы в качестве акустического приемника позволяет регистрировать информацию о том, что упругая волна, приходящая из горной породы, пересекаемой скважиной, падает на него по нормали от стенки скважины или под каким-либо другим углом, равном углу образования упругой волны. Характерной особенностью распространения упругой волны в трещинном интервале и глинистой пачке 60 является ее сильное затухание. При наличии на стенке скважины глинистой корки (отсутствии трещинного или глинистого интервалов горной породы) затухание сигнала практически мало из- 65

за небольших размеров корки по сравнению с длиной волны. Поэтому в процессе каротажа с Помощью предложенного устройства по параметрам 'затухание сигнала" и "угол Л образования волны ” можно достаточно надежно опредалять четыре качественные ситуации :

затухание сигнала большое,<Х=0 (волна распространяется по нормали от стенки скважины к ее оси) - трещинный интервал;

затухание сигнала большое, (X? 30° глинистая пачка?

затухание сигнала мало,<Х7 30°глинистая корка на стенке скважины;

затухание сигнала мало,с<=10-30^оплотная, неглинистая горная порода.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - датчик угла образования упругой волны, используемый в скважинном приборе в качестве акустического приемника.

Устройство содержит скважинный прибор 1, включающий излучатель 2 упругих колебаний и датчик угла образования упругой волны (ДУ), состоящий из двух пьезокерамических преобразователей 3 и 4, соединенный каротажным кабелем 5 с наземной измерительной панелью, включающей усилитель 6, фильтр 7, пороговое устройство 8, аналоговый ключ 9, пиковый детектор 10, компараторы уровней сигналоь 11, 12, измерительные триггеры 13, 14, дешифратор 15 глинистой корки, дешифратор 16 глинистой пачки, дешифратор 17 трещинного интервала, регистратор 18, измерительный триггер 19, компаратор 20, пиковый детектор 21, аналоговый ключ 22, пороговое устройство 23, фильтр 24, синхронизатор 25 и усилитель 26.

Датчик угла образования упругой волны (см. фиг. 2) располагается в скважине 27 таким образом, чтобы его ось совпадала с осью скважины, и содержит цилиндрический пьезоэлектрический элемент 3 с радиальной поляризацией и соответствующими металлическими обкладками, сигнал с которых по одной из жил каротажного кабеля поступает в наземную панель на усилитель 6, и конусообразный пьезоэлектрический элемент 4, сигнал с обкладок которого поступает в наземную панель . на усилитель 26, отделенные друг от друга шайбой 28 из звукопоглощающего материала. Из-за разной геометрической формы диаграммы направленности приемных элементов будут расположены таким образом, что элемент 3 имеет максимальную чувствительность к акустической энергии, падающей на него по нормали от стенки скважины, а элемент 4 имеет максимальную чувствительность к энергии, падающей нс него от стенки скважины под некоторым углом с< относительно нормали на стенку скважи-,

5

758034

6

ны. Угол Конусности преобразователя 4 выбирается таким, чтобы сигнал на нем был как можно меньше в момент падения на него акустической энергии, распространяющейся по нормали от стенки скважины к ее оси. 5

Устройство работает следующим образом.

При движении скважинного прибора 1 вдоль ствола скважины излучатель 2 'посылает импульсы упругой волны, ко- }0 торые распространяются по горной породе и поступают на датчик ДУ угла образования упругой волны. Сигналы с приемных элементов 3 и 4 поступают по каротажному кабелю 5 в наземную из-(5' мерительную панель, причем сигнал с приемника 3 поступает на усилитель 6 полного сигнала и далее через фильтр 7 ка пороговое устройство 8, а сигнал с приемника 4 поступает на усилитель __п 26 и далее через фильтр 24 на пороговое устройство 23. Сигналами с пороговых устройств открываются соответствующие аналоговые ключи 9 и 22, которые пропускают три периода колебаний упру-,, гой волны на пиковые детекторы 10 и 21 в соответствующих каналах регистрации. До прихода сигналов с ключей 9 и 22 пиковые детекторы 10 и 21 устанавливаются в нулевое состояние сигналом с синхронизатора 25. Сигналы с 30 детекторов, соответствующие амплитудам сигналов с приемных элементов 3 и 4 датчика угла образования волны, поступают на компараторы уровней сигналов 11, 12 и 20. На компаратор 12, 35

на один из входов, подается постоянное напряжение и ,соответствующее нижнему уровню амплитуды упругой волны в геологическом разрезе типа трещинных интервалов и глинистых пачек. 40 Компаратор 12 срабатывает в случае, если сигнал с пикового детектора 10 превысит уровень υ_ηοι? Компаратор 11 срабатывает в тех случаях, когда сигнал с пикового детектора 10 превышает 45 сигнал с пикового детектора 21, а компаратор 20 срабатывает в случае превышения сигнала с пикового детектора 21 над сигналом с детектора . 10. Импульсные сигналы со всех компараторов поступают на соответствующие измерительные триггеры 13, 14 и 19, которые до этого установлены в нулевое состояние сигналом с синхронизатора. Импульсами с компараторов эти триггеры „ переводятся в единичное состояние. Нулевое состояние триггера 13 соответствует большому затуханию акустического сигнала (ниже 8^, что характеризует геологические разрезы типа трещинных интервалов _и глинистых пачек. ©0 И наоборот, единичное состояние триггера 13 соответствует малому затуханию акустического сигнала, что характеризует, в свою очередь, плотные, высокоскоростные горные породы. При 65

малых затуханиях сигнала нулевое состояние триггера 14 и единичное состояние триггера 19, означающие превышение сигнала с пикового детектора 21 над сигналом с пикового детектора 10, соответствуют углу падения упругой волны на ДУ более 30°, что свидетельствует о наличии глинистой корки на стенке скважины. При больших затуханиях акустического сигнала (нижеЦюр) единичное состояние триггера 14 и нулевое состояние триггера 19 также соответствует углу падения упругой волны на ДУ более 30° , что свидетельствует о наличии глинистой пачки в разрезе горных пород, пересекаемых скважиной. Так же при больших затуханиях акустического сигнала нулевое состояние триггера 14 и единичное состояние триггера 19 соответствуют падению упругой волны на ДУ по нормали от стенки скважины (с№0°)и свидетельствуют о наличии трещинного интервала. Состояние триггеров 13, 14 и 19 дешифрируется с помощью дешифратора 15 глинистой корки, дешифратора 16 глинистой пачки, дешифратора 17 трещинного интервала, сигналы с которых подаются на регистратор 18 и фиксируются в виде каротажной диаграммы в функции глубины скважины в процессе непрерывного каротажа.

Применение предлагаемого устройства для акустического каротажа позволит повысить геологическую эффективность метода при выделении малопористых сложных коллекторов, позволит получить принципиально новую информацию, по которой можно без привлечения материалов других методов каротажа и без затраты времени на интерпретацию результатов выделить в разрезе горных пород, пересекаемых скважиной, трещинные интервалы или глинистые пачки и оценить наличие или отсутствие глинистой корки на стенке скважины.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для акустического каротажа, состоящее из скважинного прибора, включающего акустический излучатель, приемник и электронную часть и соединенного каротажным кабелем с наземной измерительной панелью, включающей синхронизатор, усилители полных сигналов, фильтры, пороговые чстройства, аналоговые ключи, пиковые детекторы и каротажный регистратор, отличающееся тем, что, с целью выделения трещинных интервалов горных пород, глинистых пачек и определения наличия глинистой корки на. стенке скважины, в скважинном приборе в качестве акустического приемника использован датчик угла образования упругой волны, выполненный, например,

   7

   758034

   8

   ны с измерительными триггерами, управляемыми от синхронизатора, а выхода триггеров соединены с дешифраторами, сигналы с которых поступают на

   регистратор.