Метрологічне забезпечення вимірів апаратурою АК

Апаратура акустичного каротажу дозволяє вимірювати характеристики пружних хвиль, які утворюються в гірських породах за рахунок джерела пружних коливань. Вивчаються кінематичні і динамічні характеристики всього пакету хвиль (P, S, Стоунлі, Лемба) у вигляді хвильового каротажу і неперервних кривих швидкості (інтервального часу) розповсюдження і затухання Р і S хвилі.

У сучасній апаратурі АК дозволяється вимірювати параметри інтервального часу DT пружних хвиль і їх амплітуди або коефіцієнти затухання А₁, А₂, α. Похибки вимірювання параметрів DT не повинні перевищувати ±3%, а амплітуди затухання не більш 5 дБ/м. Обгрунтування основної похибки визначається з рівняння інтервального часу, розрахунку коефіцієнта пористості і метрологічні характеристики зразкових засобів вимірювання, які використовуються для повірки апаратури АК. Основними джерелами похибок при проведенні АК є:

– вплив свердловинних умов (кавернозність, нахил свердловин і ін.);

– неідентичність акустичних параметрів джерел пружних хвиль;

– недостатня якість центруючих пристроїв;

– неоднорідність акустичних властивостей промивної рідини (сильно впливає на акустичний сигнал).

Достовірність і єдність вимірів апаратурою АК регламентується вимогами відомчої повірочної схеми. Для АК розроблені повірочні схеми виміру інтервального часу і коефіцієнта затухання акустичних хвиль в діапазоні частот 3-50 кГц. Еталонні вимірювальні засоби використовують параметри DT i α у вигляді хвильоводу з відомими акустичними властивостями, заповненого рідиною (вода, нафта), а також імітатори акустичних властивостей гірських порід. Акустичні властивості хвильоводів визначаються незалежними атестованими приладами.

Для повірки апаратури АК, в теперішній час використовують декілька метрологічних установок:

– горизонтальна УПГ-1;

– вертикальна УПАК-1.

Установка УПГ-1 складається з трьох акустичних хвильоводів, виготовлених із труб з внутрішнім діаметром від 1.5 до 5 діаметрів свердловинного приладу і продовжнім пазом для розміщення в них свердловинних приладів. Хвильоводи закриваються з торців і заповнюються звукопровідною рідиною. Для відтворення трьох значень DT використовують матеріали – азбестоцемент, вініпласт і сплав алюмінію. Похибка відтворення DT для установки УПГ-1 не повинна перевищувати 1%.

При проведенні повірки апаратури АК у комплексі з наземним пультом, необхідно визначити коефіцієнт перетворення вимірювального пульта за параметром DT. Для чого з допомогою калібратора встановлюють певні масштаби на реєстраторі, і розраховують коефіцієнт перетворення вимірювального пульта.

При горизонтальному розташуванні приладу у метрологічні установці необхідно виконати не менше трьох поворотів приладу навколо осі і зареєструвати не менше 3 вимірів.

Основну похибку виміру DT (в %) і a розраховують за формулами:

d(DT)=max|(DT_аті-DT_ij)/DT_аті|·100, (3.14)

D(a)=max|a_аті-a_ij|, (3.15)

де DT_аті і a_аті – значення, які відтворюються атестованою установкою; і – номер виміру, який не повинен перевищувати 1% для d(DT) і 2 дБ/м для D(a).

Установка типу УПАК-1 відноситься до базової, яка знаходиться на відомчому метрологічному полігоні і складається з акустичного блоку і панелі управління. Акустичний блок складається зі зразкової вініпластової труби діаметром 120 мм і товщиною стінок 10 мм, яка встановлена в поліетиленову трубу діаметром 400 мм. Загальна довжина 5.5 м. Нижня частина установки загерметизована. Вініпластова труба заповнюється дизельним паливом, простір між трубами – трансформаторним маслом. На зовнішній поверхні вініпластової труби розташований електроакустичний перетворювач. Він виконує функцію випромінювача або приймача пружних хвиль. Контрольний перетворювач має механізм для переміщення з точністю не менше 1 мм. Панель управління використовується для збудження контрольного перетворювача у випадку його використання як випромінювача пружних коливань.

Свердловинний прилад встановлюють у вініпластову трубу і, переміщуючи випромінювач установки, вимірюють DТ, а також акустичний тиск на приймачі пружних хвиль апаратури. Параметри свердловинного приладу змінюються в межах нормального діапазону. Показники вимірювальних каналів будуть дорівнювати нулю при центральному положені випромінювача.

Нормальні значення для вініпластових труб знаходяться в межах: DT_0в =(520±20) мкс/м, a_0в=(15±3) дБ/м на частотах 14-16 кГц, (20±3) дБ/м на частотах 19–21 кГц і (27±3) дБ/м на частотах 25-27 кГц. Однією з важливих вимог є необхідність контролю в часі параметрів DТ i a для вініпластових труб.

Розглянуті установки використовують для повірки свердловинних приладів на базі експедицій, а також для передачі розмірів одиниць акустичних параметрів для установок нижчого розряду і для атестації еталонних приладів.

На свердловинах використовують польові калібровочні установки (ПАУК), які дозволяють калібрувати апаратуру СПАК – 4,6,8 і іншу. Число дискретних параметрів DТ для повірки складає 5 значень, а для калібровки – 2 значення. Основна похибка визначення DТ складає 1% , а Т – 3%.

З допомогою цієї установки на свердловині проводять калібровку реєструючого пристрою для запису методу АК. На свердловині також можна використати вертикальні установки (одна алюмінієва труба) і за допомогою неї проводять калібровку, але тільки по одному значенню.