Способ определения течения пород в скважине

(Г 9) ( 1),869 А 55 О 01 Ч 1/40 ность ской э траци ыше- личеНаиболее блтся способ изм СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведОчных скважин(56) Курленя М.В. и др. Техника экспериментального определения напряжений в осадочных породах. - Новосибирск, Наука,1975,Константинова А.Г. Сейсмоакустические исследования предвйбросных нарушений угольных пластов. - М.; Наука, 1977.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕЧЕНИЯПОРОД В СКВДжИНЕ(57) Использование: койтроль состоянияствола скважины в процессе бурения. СущИзобретение относится к области контроля состояния ствола скважин в процессебурения.Известен способ определения теченияили ползучести пород в скважинах, основанный на измерениях пластической деформации ствола скважин с помощью сквэжинныхдеформометров,Однако этот способ весьма трудоемок иможет быть использован лишь при установившемся равновесии напряженного состояния пород в околоскважинномпространстве, которое требует несколькихсуток полного покоя скважины после окончания ее бурения,ким к изобретению явл ения акустической эми изобретения; измерение акустичемиссии из кольцевой области концени напряжений в околоскважинном пространстве, рассматриваемой как кольцевой резонатор и полосовой фильтр. Для суждения о наличии или отсутствии течения определяют временной градиент амплитуды акустической эмиссии против пластов пластичных пород до и после установления равновесного напряженного состояния. Измерения акустической эмиссии производят в диапазоне сграничными частотами от 1 н Нр/8 Вски до 1 в = Чр 2 л й где чр - скорость продольных волн в пласте; й - радиус скважины, Положительный градиент интенсивности эмиссии свидетельствует о наличии текучести в пласте, 1 ил,сии в горных выработках для выявления зон напряженности и выбросоопасности пород,Однако используемый в нем диапазон частот 0,2-0,5 кГц не пригоден для обнаружения течения пород в скважинах. В отличие от горных выработок в скважине в указанном частотном диапазоне могут возникать акустические шумы лишь от фильтрации флюида в порах и трещинах проницаемого пласта в гидродинамически неуравновешенной скважине.Целью изобретения является пов ние достоверности способа за счет уве ния помехозащищенности.Указанная цель достигается путем временных измерений интенсивности акустической эмиссии противпластов пластичных пород в диапазоне с граничными частотамиот нижней Ь = Чр/8 л йскв до верхней Ь = Чр/2 л йскв (где Чр - скорость продольных волн в пласте, йскв - радиус скважины в пласте), причем течение пластичных пород устанавливают по положительному градиенту интенсивности акустической эмиссии.На чертеже изображены графики изменения интенсивности акустической эмиссии Авв во времени для двух типов процессов в йластичных породах: при этом кривая 1 характеризует отсутствие текучести, кривая 2 - наличие текучести., В основу оптимизации частотного диапазона, измерений йоложены частотнбфильтрационные свойства 1 околоскважинного пространства, В процес- . се бурения скважины породы в околосквакинном пространстве переходят в новое напряженное состояние, образуя аномальную кольцевую зону упруго-пластического распределения.напрякений и деформаций.Вблизи забоя скважины в ней превалирует упругое перераспределение напряжений в радиальном направлении на расстояние от стенки скважины от одного до двух радиусов скважины (1-2 йскв). Максимум напряжений проходит по среднему радиусу кольца йк =. 2 йскв. Являясь источником акустической эмиссии, эта кольцевая зона возбуждается с частотой радиального резонанса, которая определяется по Формуле2 Л йкР 2 ф йк 47 йскв на регистрации находится через максималь 5 ную резонансную частоту кольцевой зонйв 10 возможный радиус йк можно принять рав 20 виде продольньх волн в зону измерений акустической эмиссии кающих в процессе формирования25 кольцевой зоны, а, следовательно, и опти 30 дующим образом мый полосовой фильтр, нижнюю граничнуючастоту пропускания 1 которого выбирают(определяют) по формуле401 = Чр/8 Лйскв,а верхнюю - по фромуле1 в = Чр/2 Л йсквгде за радиус скважины йскв. принимаетсяполовина диаметра скважины Оскв, изме 45 ренного каверномером,Первое измерение амплитуд акустичеСКИХ ЭМИССИОННЫХ ШУМОВ Авз 1 ПРОВОДЯТ Вмоментвремени с 1 прекращения буренияскважины. Эта эмиссия может быть обус 50 ловлена либо процессом затухающего кавернообразования, либо процессомпрогрессирующего, устанавливающегосятечения пород, сопровождающегося вывалообразованием, если при втором измере 55 нии черезнесколько часов т 2 послеустановления равновесия напряженного со. стояния амплитуда акустической эмиссииуменьшится до значения Аез 2, то в пластеидет процесс затухающего кавернообразогде Чр = /Е/р - скорость продольных волн в кольцевой среде;Е и р - модуль Юнга и объемная плотность пород в кольцевом пространстве. В то же время кольцевая зона является акустическим попосовым фильтромполоса пропускания частот 1 п которого определяется его добротностьюС 1 = 1 резЛп = 1 рез/2 Ь ,где Ь- абсолютное отклонение (положительное или отрицательное) от 1 резВолновое сопротивление кольцевой зоны, как источника акустической эмиссии, мало отличается от волнового сопротивления окружающего ее массива как нагрузки, поэтому коэффициент потерь в ней практически равен 1.0. и добротность ее близка к 1,0. А так как Ь = 2 Ь , то О = 1,1 п = рез а Ь=рез/2.Отсюда нижняя граничная частота Ь амплитудного спектра частот кольцевой зоны, а, следовательно, диапазона регистрации равна: н = рез - Ь= рез " рез/2 = рез/2 = Чр/8 Лйскв.Верхняя граничная частота 1 в диапазоначальный период ее формирования. Так как в начальный момейт йеупругих деформаций стенки скважины, рождающих акустическую эмиссик, минимально ным йскв, то максимальная резонансная частота, а, следовательно, и верхняя граничная частота диапазона регистрации:в = Чр/2 Ж йскв.Эта верхняя граничная частота 1 в является оптимальной. по критерию помехоустойчивости (помехозащищенности) предлагаемого способа от акустических шумов различного происхождения, приходящих в Таким образом, полная полоса возможных Ь частот акустйческой эмиссии, вознимальный диапазон их измерения находятсяв пределах: Чр/8 Лйскв1 п (Чр/2 Л йскв. Предлагаемый способ реализуется слеПосле окончания одурения скважины и полного или частичного подъема инструмента из нее выделяют пласты пластичных пород. Затем в выделенных пластах приступают к измерейиям акустической эмиссии через дополнительный регулируе.Ревская орре аказ 2595 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вания, а если увеличится до значения А,З, то в пласте идет процесс течения пород. Таким образом, по знаку градиента Ааэ ДО стоверно определяется текучесть пород"исследуемого пласта или ее отсутствие.Формула изобретения Способ определения течения пород в скважине, включающий временные измерения акустической эмиссии и по изменению ее интенсивноСти; вынесение суждения о напряженном состоянии пород, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности способа за счет увеличения помехозащищенности, после окончания бурения скважины выделяют пласты пластичных пород, измеряют интенсивность акустической эмиссии протйв выделенных пластов В частотном диапазойе от 1 н -- Чр/8 л Вскв 5 до в =.Чр/2; лйске, где 1 н 1 в - нижняя иверхняя измеряемые частоты; Чя - скорость продольных волн в пласте; Й - радиус скважины, до устайовления равновесия напряженного состоянйя повторяют измере н ия акустической эмиссии, оп редел я ютградиент интенсивности акустической эмиссии и по его знаку судят о наличии течения пород в пласте.