Акустические методы исследования скважин

Акустические параметры горных пород функционально связаны с их физикомеханическими свойствами, пористостью, структурой порового пространства и характером насыщения. Характеристики акустических сигналов, зарегистрированных в обсаженных скважинах, тесно связаны с состоянием обсадки и, в частности, с качеством контактов цемент — порода и цемент—колонна. Все это создает предпосылки для применения AM при решении широкого круга задач нефтегазовой, угольной и рудной геофизики, а также при инженерно-геологических и гидрогеологических изысканиях.

Акустический метод на головных волнах

При реализации AM на головных волнах в скважину помещают скважинный прибор (рисунок 4), содержащий излучатель И1 и два приемника П1 и П2 (или два излучателя и один приемник). Между излучателем и приемниками располагаются акустические изоляторы, защищающие приемники от акустических волн, распространяющихся по корпусу прибора. Расстояние от излучателя до первого приемника называют длиной акустического зонда, расстояние между приемниками — его базой. Излучатель возбуждает в скважинной жидкости импульсы упругих колебаний, частотный спектр которых лежит в диапазоне 3—50 кГц. AM может быть реализован как в открытом стволе, так и в обсаженных скважинах. Полученные с его помощью пластовые скорости используют для интерпретации данных сейсморазведки.

Акустические методы на отраженных волнах

Применение высокочастотных излучателей и приемников (0,4—2 МГц) позволяет регистрировать волны, отраженные от стенок скважины. Изучая кинематику и динамику этих волн, можно получить информацию о геометрии ствола скважины (скважинная акустическая кавернометрия — САК или профилеметрия — САП), о состоянии обсадной колонны и макроструктуре — трещиноватости, кавернозности пород, слагающих стенки скважины (скважинное акустическое телевидение — CAT). При реализации этих методов перпендикулярно к стенке скважины излучаются кратковременные импульсы упругих колебаний, длины волн которых существенно меньше длины излучателя. При САК частота излучаемых колебаний около 0,5МГц, при CAT — 1,5—2 МГц. Достигнув стенки скважины, акустические волны отражаются от них и возвращаются на приемник. Обычно излучатель и приемник совмещены. Рис. 7.23 Характер диаграммы AM в пределах нефтегазовой залежи. 1 — плотный пласт; 2—4 — водо-, нефтеи газонасыщенные части коллектора 205 Форму ствола скважины и ее профиль определяют по времени распространения акустического импульса до стенки скважины и обратно.

Преимущества акустической кавернометрии и профилеметрии перед традиционно применяющимися механическими измерениями — в возможности проведения бесконтактных измерений, а также в получении наглядного пространственного изображения геометрии стенок. Устройство скважинных акустических телевизоров в принципе аналогично, хотя для повышения разрешающей способности частота акустических колебаний в CAT выше. В результате удается установить наличие и местоположение трещиноватых, кавернозных и слоистых пород, каверны, желоба и следы буровых долот. В обсаженных скважинах CAT позволяет оценить состояние обсадной колонны (разрывы, смятия), число и местоположение перфорационных отверстий.