Акустический каротаж

Геофизические исследования скважин

Лекция №13

Сейсмоакустический и акустический каротаж основан на изучении времени пробега ультразвуковой или звуковой волны в породах вдоль ствола скважины от пункта возбуждения до сейсмоприемников. Различают сейсмический и собственно аку­стический каротаж. При сейсмическом каротаже упру­гие колебания возбуждаются взрывом или электрическим раз­рядом вблизи устья скважины, а время прихода колебаний к различным точкам наблюдения по стволу скважины регистри­руется сейсмоприемниками. Акустический каротаж предполагает возбуждение колебаний магнитострикционным излучением с частотой 10—100 КГц и регистрацию колебаний в точках приема пьезоэлектрическими сейсмоприемниками. Излучатель и приемник разделены акустическими изоляторами. Работу проводят с помощью акустического зонда, опущенного в скважину, и наземной аппаратуры. Основные типы зондов — двухэлементный и трехэлементный. Двухэлементный зонд со­стоит из излучателя и детектора (сейсмоприемника) и используется в аппаратуре акустического контроля цементирования скважин. Трехэлементный зонд содержит излучатель и два при­емника, расположенных по одну сторону от излучателя. Регистрируется время прихода продольной волны к первому и второму приемникам, расположенным от излучателя на расстоянии 50—100 см, определяется скорость продольной волны, харак­теризующая породы вблизи зонда. Метод позволяет получить еще один параметр — интенсивность затухания упругих колебаний в породах, вскрываемых скважиной. На величину затухания сильное влияние оказывают глинистость, трещиноватость, кавернозность пород, характер насыщения пор.

Акустический каротаж применяют для изучения геологических разрезов скважин, выделения пластов-коллекторов и определения их пористости, выделения, например, угольных пластов. Ре­зультаты акустического каротажа используют для интерпрета­ции сейсморазведочных материалов, определения плотности пород.

Технические операции на скважинах

Технические операции в скважинах выполняют описанными ниже приборами с использованием оборудования обычных каротажных станций. В первую очередь необходимо назвать комплекс операций, используемый при гидрогеологических ис­следованиях скважин. Он включает резистивиметрию, термо­метрию.

Резистивиметрия

Для качественной интерпретации материалов электрического каротажа необходимо знать удельное электрическое со­противление бурового раствора или воды в скважине. Сопротивление жидкости измеряют скважинным резистивиметром. Он представляет собой трех- или четырехэлектродный зонд не­большого размера, заключенный в трубку из изолятора. Трубка выполняет роль экрана, исключающего влияние окружающих пород на измерения. При перемещении зонда по скважине внутри трубки свободно проходит жидкость, заполняющая скважину, и производится измерение сопротивления раствора по обычной методике КС:

,

где К_р — коэффициент резистивиметра, определяемый путем измерения в растворах с точно известным удельным электрическим сопротивлением.

Резистивиметрию применяют и для решения гидрогеологических задач, так как резистивиметрический каротаж позволяет измерить скорость изменения концентрации солевого раствора, заполняющего скважину, под воздействием фильтрующихся подземных вод и рассчитать с некоторыми допусками скорость фильтрации подземных вод.

Измерения выполняют по следующей методике. Скважину за­полняют минерализованной водой, удельное сопротивление ко­торой измеряют резистивиметром в начальный момент времени to.

Удельное сопротивление раствора для этого момента по всему стволу скважины равно р₀, а концентрация раствора — С₀. Через определенные и равные промежутки времени t₁ t₂, ..., t_n повторяют замеры удельного сопротивления раст­вора. Если на каких-то уровнях существует подток подземных вод в скважину, то диаграммы удельного сопротивления на этих горизонтах будут отклоняться в сторону увеличения р. С помощью номограмм определяют концентрации растворов С₁ С₂, ..., С_п для каждого гори­зонта.