Ічеський каротаж
Акустичний каротаж (АК) заснований на вивченні характеристик пружних хвиль ультразвукового та звукового діапазону у гірських породах. При АК в свердловині збуджуються пружні коливання, які поширюються в ній і в навколишніх породах і сприймаються приймачами, розташованими в тій свердловині. Акустичні методи засновані на вимірі в свердловині швидкостей поширення пружних хвиль та інтенсивності їх загасання в гірських породах.
5.1. Акустичний каротаж зі швидкості та згасання
За типом акустичних параметрів, що реєструються, розрізняють акустичний каротаж за швидкістю і згасанням.
Акустичний каротаж за швидкістюзаснований на вивченні швидкості поширення пружних хвиль у гірських породах, що розкриваються свердловинами шляхом вимірювання інтервального часу:
де - (t2-t1) різниця часів вступу на другому та першому приймачі, S – зонд.
Час пробігу Δt пружної хвилі на одиницю довжини та її швидкість vп визначаються по різниці часів вступу на другому та першому приймачах (t2-t1). Частина шляху від випромінювача до приймача збуджена хвиля проходить промивною рідиною і глинистою кіркою. Ці відрізки шляху однакові для кожного приймача, віднімаються з часів вступу t2 і t1, що забезпечує виключення впливу свердловини при вимірюваннях триелементним зондом. Швидкість поширення пружної хвилі в пласті, яка визначається при акустичному каротажі, називається пластовою, або інтервальною.
Акустичний каротаж із загасаннязаснований на вивченні характеристик загасання пружних хвиль у породах, що розкриваються свердловинами. Енергія пружної хвилі та амплітуда коливань, що спостерігаються в тій чи іншій точці, залежать від багатьох факторів. Основними з них є: потужність випромінювача, відстань від нього доданої точки та характер гірських порід. В однорідному середовищі при поширенні хвилі зі сферичним фронтом кількість енергії, що припадає на одиницю об'єму, зменшується пропорційно квадрату відстані від точки до випромінювача; амплітуда коливань зменшується обернено пропорційно цій відстані.
На величину згасання пружних коливань сильний вплив мають глинистість, характер насичення, тріщинуватість і кавернозність порід. Швидкість поширення пружних хвиль v залежить від літології (пружних властивостей) мінерального скелета порід, ступеня їх цементації, пористості та характеру рідини, що насичує, а також від різниці гірського і пластового тисків. Максимальні значення v характерні для ангідритів (6000 м/сек) кристалічних порід (4500-6300 м/сек) і кам'яної солі (4500 15500 м/сек); мінімальні - для повітря (330 м/сек) та вуглеводневих газів (метан - 430 м/сек). Низькими швидкостями поширення пружності зол характеризуються також нафта (1400 м/сек), вода та буровий розчин 1(1670-1760 м/сек). Глинам, пісковикам та вапнякам відповідають проміжні значення v, рівні відповідно 1800-2400, 2000-300 Р200-5500 м/сек. Швидкість поширення пружних хвиль у гірських породах зростає зі збільшенням їхньої цементації.
Інтенсивність згасання поздовжніх хвиль особливо залежить від наявності в породах тріщин і каверн, а також від газоносності порід, збільшуючись із підвищенням цих параметрів. Здатність гірських порід до поглинання пружних коливань (αак) оцінюється за допомогою акустичного каротажу за інтенсивністю згасання амплітуди хвиліА. Згасання обумовлено переважно наступними причинами: поглинанням внаслідок неідеально пружного середовища; розходженням енергії у дедалі більший обсяг середовища внаслідок розширенняфронту хвилі під час її руху; розсіянням та дифракцією хвиль на неоднорідностях середовища та внаслідок відображення та заломлення на межах середовищ з різними швидкостями поширення коливань. На величину згасання пружних коливань сильний вплив мають глинистість, характер насичення, тріщинуватість і кавернозність порід.
Виміряне ослаблення поздовжньої хвилі на одиницю довжини пов'язане з амплітудами коливань від ближнього А1 та далекого А2 випромінювачів, що реєструються приймачами глибинного приладу. Амплітуда коливань поздовжньої хвилі, що сприймається приймачем, вимірюється в умовних одиницях, наприклад, в мілівольтах. У деяких випадках користуються відносною амплітудою коливань – ставленням амплітуди А хвилі, що реєструється, до найбільшого значення амплітуди проти опорного пласта Аоп, тобто. А/Аоп. За опорний пласт приймається потужний пласт щільних порід із найбільшою амплітудою Аоп. Ослаблення та згасання пружних коливань особливо сильно проявляється при ультразвуковій частоті 15-35 кГц, що використовується в акустичному каротажі.
Основною перешкодою при акустичному каротажі згасання є наявність акустичного опору при переході пружної хвилі на межах: свердловинний прилад - навколишнє середовище та промивна рідина-порода. Цей опір характеризується сильною мінливістю і значно впливає на величини вимірювань, які не піддаються обліку. Для прийому поздовжньої головної хвилі в однакових умовах по всьому розрізу глибинний прилад акустичного каротажу необхідно центрувати в свердловині або притиснути до її стінки.
Дослідження свердловин акустичними методами практично зводяться до визначення часу проходження поздовжніх хвиль від джерела ультразвукових коливань до їхнього приймача або до визначення часупроходження хвиль між двома приймачами.
На рис.5.1 наведено фактичну криву АК; як видно, підвищення глинистості веде до збільшення Δt і коефіцієнта поглинанняαак,ослаблення амплітуд поздовжніх головних хвиль.
Дані акустичного каротажу в комплексі з іншими геофізичними методами дають можливість визначити пористість порід, виділити зони тріщинуватості та кавернозності в карбонатному розрізі, уточнити літологію розрізу, отримати відомості про технічний стан свердловини.
Мал. 5.1.Вплив глинистості порід на згасання пружних хвиль:
1 - пісковик; 2- глини; 3 піщана глина; 4 - вапняк