Контрольная работа на тему Акустический каротаж: назначение, виды, условия проведения, техника и аппаратура, интерпретация.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ. 3

1. Характеристика акустичестического
каротажа. 5

2.Применение акустического каротажа. 9

3. Аппаратура акустического каротажа. 14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 16

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. 17

Введение:

Геофизические методы исследования скважин
служат для получения геологической документации разрезов скважин, выявления и
промышленной оценки полезных ископаемых, осуществления контроля за разработкой
месторождений, изучения технического состояния скважин и т. д. С этой целью по
данным ГИС изучают в скважинных условиях физические свойства горных пород.

Методы ГИС подразделяются на
электрические, радиоактивные, акустические, магнитные, термические и т. п.
Геофизические методы позволяют представить разрезы скважин комплексом
физических характеристик, таких как удельное электрическое сопротивление,
радиоактивность, теплопроводность изучаемых сред, скорость распространения
упругих волн в них и т. п. Основным документом для геологической службы
является литолого-стратиграфическая колонка, полученная по результатам
интерпретации материалов ГИС и содержащая сведения о положении границ пластов и
их толщинах, литологической характеристике каждого пласта, о наличии
коллекторов, о характере флюида, заполняющего поровое пространство продуктивных
пластов и др. Окончательный результат геофизических исследований представляется
не теми физическими свойствами, которые изучаются методами ГИС, а такими
параметрами, как пористость, плотность, проницаемость, глинистость пород,
коэффициент насыщения порового пространства. Оценка этих свойств и составляет
один из важнейших этапов процесса интерпретации геофизических данных.

С развитием технических средств акустического
каротажа постоянно увеличивалось количество геологических и технических задач,
решаемых в открытых и обсаженных скважинах, и качество самих решений. При
изучении геологических разрезов — это литологическое расчленение и расчет
упругих (прочностных) свойств пород, локализация трещинных зон, трещин
гидроразрывов и интервалов напряжённого состояния пород, определение
коэффициентов межзерновой и вторичной (трещинно-каверновой) пористости
коллекторов и характера их насыщенности, выделение проницаемых интервалов в
чистых и глинистых породах, расчет синтетических сейсмограмм и интеграция
данных АК с наземными и скважинными сейсмическими данными. Технические задачи в
обсаженных скважинах включают в себя выявление нарушений обсадных колонн
(порывов, смятий, коррозии), оценку заполнения затрубного пространства цементом
и степени его сцепления с колонной и породами, обнаружение в цементном камне
вертикальных каналов и зон вспученного (газонасыщенного) цемента, определение
интервалов поступления в скважину пластовых флюидов и их заколонных перетоков,
интенсификацию дебитов.

Цель работы изучить теоретические аспекты
акустического каротажа.

Задачи работы:

— охарактеризовать акустичестический
каротажа;

— определить применение акустического
каротажа;

— написать заключение и сделать вывод.

Заключение:

В числе геофизических методов
исследований, позволяющих получить данные о свойствах окружающих горных пород,
не последнее место занимает акустический каротаж. Данный метод исследования
нашел применение в рамках мероприятий по поиску и разведке месторождений
полезных ископаемых (например, для определения коллекторских свойств породы), а
также в рамках обследований технического состояния стволов. Кроме того,
акустический каротаж является практической мерой интерпретации данных
сейсмической разведки и средством решения ряда инженерных геологических задач.

Описываемый метод акустического
исследования основывается на определении скорости распространения упругих волн,
а также скорости их затухания. Упругая волна – это возникающее на короткий
промежуток времени нарушение равновесного состояния среды, возникающее в месте
механического воздействия на породу и распространяющееся наружу вследствие
вызываемой деформации и сдвига частиц породы. Имея наибольшие значения в месте
формирования и распространяясь от источника воздействия, упругие волны
постепенно поглощаются окружающими материалами, так как энергия распределяется
на все большие площади, тем самым заметно снижается интенсивность проявления
возмущений среды.

Методом одного лишь акустического
каротажа возможно определение только крупных литологических комплексов, а
потому для получения исчерпывающих данных о наличии каверн, трещиноватых пород,
определения пористости и характера насыщения коллекторов, определения
проницаемых интервалов и других данных метод используется в комплексе с другими
типами геофизических исследований – в частности, радиоактивного и электрического каротажа.

Фрагмент текста работы:

1. Характеристика акустичестического каротажа. Акустический каротаж (англ. sonic log) —
запись измерений прохождения ультразвукового сигнала через горную породу с
целью выяснения литологии и пористости пластовых пород и их насыщения флюидами. Рисунок 1 — Акустический каротаж

Акустический каротаж основан на
разной скорости распространения упругих волн от источника к приемнику прибора
(V м/сек).

Также в данном методе ГИС дополнительно
используются:

· интервальное время — время пробега волны
на единицу длины Δt (мкс/м), определяется по формуле 1/V;

· амплитуда колебаний — энергия волны А1 и
А2 регистрируется на расстоянии L1 и L2, соответственно, от источника (дБ);

· коэффициент поглощения (ослабления) —
величина, показывающая уменьшение амплитуды колебаний волны по мере удаления от
приемника — α (дБ): α=1/ΔL
ln(A1/A2), где ΔL — расстояние между приемниками постоянно и
на каротажных материалах приводится величина ln(A1/A2).

Метод АК обеспечивает высокое вертикальное
расчленение разреза (выделяются контрастные по кинематическим и по динамическим
параметрам прослои 0,4-0,6 м).

На показания АК практически не влияют
диаметр скважины, наличие и свойства глинистой корки, тип и характеристики
промывочной жидкости, свойства вмещающих пород, температура в интервалах
замеров, что переводит АК в разряд эффективных методов с минимальным числом
поправок при определении пористости. [2]

Акустический каротаж (АК) основан на
изучении характеристик упругих волн ультразвукового и звукового диапазона в
горных породах. При АК в скважине возбуждаются упругие колебания, которые
распространяются в ней и в окружающих породах и воспринимаются приемниками,
расположенными в той же скважине. В естественном залегании горные породы
практически являются упругими телами. Если в элементарном объеме некоторой
упругой среды в течение короткого времени действует внешняя возбуждающаяся
сила, в среде возникают напряжения, вызывающие относительное перемещение
частиц. Это ведет к возникновению двух типов деформации: деформации объема
(растяжения, сжатия) и деформации формы (сдвига). Процесс последовательного
распространения деформации называется упругой сейсмической волной, которая,
распространяясь во все стороны, захватывает все более удаленные области.
Поверхность, отделяющая в данный момент времени область среды, в которой уже
возникло колебание частиц, от той, где колебания еще не наблюдаются, называется
фронтом волны. Линии, нормальные к волновым поверхностям, носят название
лучей. В однородной среде лучи прямолинейны, а в неоднородной они имеют
криволинейную форму. Распространение фронта волны изучается при помощи
известного в геометрической сейсмике принципа Гюйгенса–Френеля, согласно
которому каждая точка фронта рассматривается как источник элементарных волн, а
понятие луча связывают с направлением переноса энергии волны. Различают два
типа волн – продольные Р и
поперечные S.

Продольная волна несет с собой только
деформации объема. Распространение продольной волны представляет собой
перемещение зон растяжения и сжатия; частицы среды совершают колебания около
своего первоначального положения в направлении, совпадающем с направлением
распространения волны. Поперечная волна связана с деформацией формы;
распространение ее сводится к скольжению слоев среды относительно друг друга;
частицы среды совершают колебания около своего первоначального положения в
направлении, перпендикулярном направлению распространения волны. Поперечные
волны могут существовать только в твердых телах.

Если упругая волна достигает границы
раздела двух сред с различными упругими свойствами, часть энергии волны
отражается – образуется отраженная волна, а часть проходит через границу –
проходящая волна. Отраженная волна возникает в том случае, если волновое
сопротивление (произведение плотности на скорость) у одной среды больше, чем у
другой. Волна, проходящая через границу раздела, изменяет свое направление –
луч преломляется.

Акустический каротаж в основном варианте
сводится к определению скорости распространения упругих колебаний в
пересеченных скважиной породах (АК по скорости); могут также определяться
поглощающие свойства горных пород (АК по затуханию). Скорость распространения
упругих волн в горных породах зависит от их минералогического состава,
пористости и формы порового пространства и, следовательно, тесно связана с их
литологическими и петрографическими свойствами. Поглощающие свойства горных
пород различаются еще больше, чем скорости распространения в них упругих волн,
и зависят от геологического характера пород. Среди горных пород выделяются по
большому ослаблению ими упругих колебаний газоносные, трещинные и кавернозные
породы. Сильное влияние на затухание оказывает глинистость пород.

Акустический каротаж по скорости основан
на изучении скорости распространения упругих волн в горных породах, вскрываемых
скважинами путем измерения интервального времени ∆t = (t2 – t1)/S (мкс/м).

Акустический каротаж по затуханию основан
на изучении характеристик затухания упругих волн в породах, вскрываемых
скважиной. Энергия упругой волны и амплитуда колебаний, наблюдаемых в той или
иной точке, зависят от многих факторов – мощности излучателя, расстояния от
него до данной точки и характера горных пород. В однородной среде при
распространении волны со сферическим фронтом количество энергии, приходящейся
на единицу объема, уменьшается пропорционально квадрату расстояния от
рассматриваемой точки до излучателя; амплитуда колебаний уменьшается обратно
пропорционально этому расстоянию.

При акустическом каротаже измеряется
скорость распространения упругих волн в породе в интервале базы зонда. Породы,
залегающие за пределами базы, не влияют на измеряемые величины. Рассмотрим
форму кривых АК для одиночных пластов различной мощности, размещенных в
однородной вмещающей среде. Кривые получены для трехэлементного зонда, точка
записи отнесена к середине его базы S.

Виды записи при АК. В зависимости
от решаемой задачи и аппаратурных возможностей регистрируют:

1) полные волновые трассы, которые содержат максимальный объем
информации. Каждую волновую трассу записывают с фиксированным шагом по
времени (шаг дискретизации), равным 2,5 или 4 мкс;

2) интервальное время (∆tP1) и затухание (αP1) для головной продольной волны, при
необходимости интервальные времена и затухания головной поперечной волны и волны Лэмба — Стоунли.

По волновым
трассам строят фазокорреляционные диаграммы (ФКД), являющиеся помехозащищенными
и наглядными видами записи. Для их
построения в настоящее время применяют метод переменной плотности (рис.2). Рисунок 2 — Пример диаграммы ФКД

Чем темнее (плотнее) запись, тем выше
амплитуда соответствующей волны, т. е. тем меньше ее затухание.
Фазокорреляционная диаграмма позволяет на качественном уровне судить
о скорости и затухании волн, решая, таким образом, различные геологические
задачи. Так, на рис. 7.26 в интервале ниже линии а залегает плотный пласт, между
линиями б и в, где амплитуда волн падает,
а время до их прихода возрастает, находится, вероятно, наиболее
проницаемая часть коллектора. [6]