Способ акустического каротажа

О П ЫА"НЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сова Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетС 01 Ч 1/40 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА Изобретение относится к области промыслово-геофизических исследований нефтяных и газовых скважин и решает задачу повышения эффективности исследований при установлении интервалов поглощения бурового раствора и притока пластбвого флюида,выявлении газоносных пластов в. разведочных и эксплуатационных скважинах, а также при определении относительной скорости течения флюида из продуктивных пластов и перфорированных зон и по; строении профиля потока в скважине.Известен способ выявления газоносных пластов, установления мест поглощения и притока в скважине, определения дебита отдельных пластов, который основан на измерении температуры в скважинах (1),Однако способ малоэффективен из-эа ийерционности скважинных термометровс иэ"эа большого количества скважинных Факторов, влияющих на температуру бу- рового раствора, не позволяет достаточно четко отбивать верхние границы выявленных интервалов и чрезвычайно трудоемки.Например, методика измерений при установлении мест притоков и поглощений состоит в следующем, При определений методом оттартывания в скваЖине необходимо создать неустановившийся тепловой режим при температуре раствора ниже температуры пород, После каждого оттартывания через определенные промежутки времени записывают термограммы. Время между замерами определяют в опытном порядке, так как возрастание температуры зависит от многих факторов: температуры пород и раствора, диаметра скважины, плотности и уровня раствора и т.д.При определении мест притоков мето дом продавливания скважина должна заполняться сверху раствором, температура которого меньше температуры раствора, находящегося в ней. После закачки раствора и каждого продавливания производят запись термограммы. При свободном поглощении раствора в скважине наблюдают за перемещением контакта двух растворов различной температуры,Длительность, трудоемкость и сложность указанных методов не позволяют оперативно проводить работы, увеличивают время на задалживания скважины, требуют установки на ней допол- нительного оборудования и,следовательно, повышают стоимость промысловогеофизических исследований нефтяных и газовых скважин.Известен также способ акустического каротажа, который основан на просушиваний акустического фона скважин 21. Этотспособ заключается в следующем. В скнажину опускается гидрофон, который регистрирует акустические шумы и преобразует их н электрический сигнал, который, в свою очередь, передается по; кабелю в наземную аппаратуру, где измеряется его уровень. Наличие в скважине перетоков жидкости вызывает увеличение интенсивности акустических шумовНедостатками способа являются следующие, Интенсивность акустического шумового фона в скважине зависит одновременно от многих факторов, напри.мер, от перетока Флюида в затрубном пространстве, от межпластового перетока Флюида, от поглощения или прито О ка из продуктивных зон и т.д.,:поэто" му однозначное решение какой-либо одной задачи крайне затруднено. Прослушивание шумового Фона скважины не позволяет выделить интервалы поглоще-, 25 ния или притока в Функции глубИны скважины. При отсутствии других меша-, ющих факторов интенсивность акустического шума незначительно изменяется при изменении скорости потока ЗО -в реальных скважинах.Эти недостатки позволяют использовать известный способ акустическо" го каротажа только для качественного контроля эа состоянием действующей скважины и не позволяют использовать его для установления интервалов поглощения бурового раствора притоков пластового Флюида, выявления газоносных пластов в разведочных и действующих скважинах, а также при определении относительной скорости течения флюида иэ продуктивных пластов и перфорированных зон.Цель предлагаемого изобретения повышение эффективности промыслово геофизических исследований нефтяных и газовых скважин при установлении интервалов поглощения бурового раст" нора и притока пластового Флюида ныявленйи газоносных пластов в раэ недочных и эксплуатационных скважйнах, а также приопределении относительной скорости течения Флюида из продуктивных пластов и перфорированных зон и построении профиля потока 55 в скважине. Для этого дополнительно измеряют скорость движения гидрофона, например, по магнитным меткам каротажного кабеля, преобразовывают ее в величину пропорциональную частоте вышеуказанного электрического сигнала, вычисляют абсолютнуювеличину приращения частоты, как разности частот сигналов по каналам измерения, регистрируют ее с учетом знака на каротажной диаграмме в Функции глубины скважины и по полученным данным судят о наличии и величине зон поглощения бурового раствора или притока пластоного флюида, а также определяют относительную скорость течения флюида и профиль потока н скважине.Физическая сущность предлагаемого изобретения, заключается в следующем,При обтекании гидрофона потокам жидкости или при его движении в неподвижной жидкости, частота регистрируемого акустического сигнала прямопропорциональна скорости потока (или движения гидрофона), нормированной для данного акустического преобразователя.При этом приращение частоты акустического сигнала по абсолютной величине при движении гидрофона вдольскважины пропорционально абсолютномуприращению скорости потока за счет поглощения или притока жидкости н скважине, а знак изменения частоты указывает на наличие встречного или параллельного йотока скважинной жидкости с движением гидрофона, Таким образом, с учетом направления движения гидрофона вдоль ствола скважины сверху вниз или снизу вверх), по знаку и величине производной б 1 бЬ, где п - глубина скважины, за одну спуско-подъемную операцию можно выделить интервалы притока флюида и поглощения бурового раствора, а по абсолютной величинеЙ - определить относительную скорость течения флюида из продуктивных пластов или перФорированных эон,Физическая сущность выделения .газоносного интервала по разрезу скважины заключается в следующем. Припоступлении газовых пузырьков в буровой раствор происходит их расширение, которое нызывает быстроэатухающую пульсацию йузырьков различных размеров на их резонансных частотах.Эти быстрозатухающие пульсации газовых пузырьков различных размеров будут восприниматься гидрофоном в виде хаотичной модуляции частоты регистрируемого сигнала, пропорциональной скорости потока или движения гидрофонаТаким образом, против интервалов газовыделения н скважине величина, определяющая нулевую линию потока скнажинной жидкости на каротажной диаграмме, будет хаотично изменяться за счет модуляции частоты регистрируемого сигнала.Сущность способа акустическогокаротажа для достижения поставленнойцели заключается в следующем,Гидрофон, выполненный, например,н виде сферы или цилиндра, и имеющий широкополосную частотную характеристику, перемещают вдоль ствола" , 717686 Формула изобретения ЦНИИПИ Заказ 9837/63 Тираж 649 Подписное Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,4 скважины от ее устья или забоя на каротажном кабеле. Регистрируют акустический сигнал, возникающий за счет обтекания гидрофона скважиннойжидкостью, преобразовывают его в электрический сигнал, который усиливают и передают по кабелю в наземную измерительную панель, где измеряЮт частоту этого сигнала. Одновременно измеряют скорость перемещения гидрофона вдоль ствола скважины,например, по движению каротажного кабеля, преобразовывают величину скорости в электрический сигнал такой частоты, которая соответствует перемещению данного гидрофона с данной скоростью в неподвижной жидкости (эффект обратный обтеканию гидрофона) . Коэффициент подобного преобразования может быть получен, например, при предварительной калибровке гидрофона на модельной установке. Вычисляют в реальном масш табе времени, т.е. при движении гидро- фона вдоль скважины, абсолютную ве" личину приращения частоты в регистрируемом акустическом сигнале, как раз" ность частот сигналов по обоим кана лам измерения, и регистрируют ее с учетом знака относительно нулевой линии на каротажной диаграмме,зарегистрированной, например, при движении гидрофона от забоя до устья скважины, выделяют места притока по уменьшению частоты (или ер отрицательному значению) регистрируемого акустического сигнала, так как в данном случае направления векторов скоростей потока скважинной жидкости и движения гидро- Фона совпадают, и скорость результирующего потока, обтекающий гидрофон, уменьшается. Места поглощения бурового раствора определяют по увеличению частоты регистрируемого акустического 4 О сигнала, так как вектор скорости потока скважинной жидкости направлей навстречу движению гидрофона и скорость результирующего потока увеличивается. При движении гидрофона от 45 устья скважины до забоя знак эффекта изменяется на противоположный. Интервалы поглощения или притока выделяют по изменению скорости потока (изменению частоты) по абсолютной величи О .не в функции глубины скважины, т.е. выше и ниже интервала возмущения скорость потока (измеряемая частота акус- тического сигнала) будет постоянна. По абсолютной величине изменения час таты регистрируемого сигнала определяют скорость потока скважинной жидкости, дебит отдельных пластов и всей скважины, профиль потока в скважине 1и т,д. Газоносные интервалы выделяютна каротажной диаграмме по хаотичноймоДуляции регистрируемого параметра.Применение предлагаемого способаакустического каротажа позволяет повысить эффективность геолого-геофизических исследований разведочных и эксплуатационных нефтяных и газовыхскважин за счет сокращения сроковисследования, снижения трудоемкостии затрат на подготовку скважины и специального оборудования, повышения однозначности получаемых результатов,а также за счет получения в процессекаротажа новых данных, например, отбивка верхних границ выделяемых интервалов и т.д,1. Способ акустического каротажа,включающий регистрацик акустическогосигнала в скважине, движущимся гидрофоном преобразование его в электрический сигнал, который передаетсяпо каротажномукабелю в наземную па"нель, и измерение параметров этогосигнала, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения эффективности исследований, дополнительноизмеряют скорость движения гидрофона,преобразовывают ее в величину, пропорциональную частоте вышеуказанного,электрического сигнала, вычисляютабсолютную величину приращения частоты как разность частот сигналов,поканалам измерения, регистрируют ее с(учетом знака на каротажной диаграммеЬ функции глубины скважины,и по полученным данным судят о наличии и величине зон поглощения бурового раствора или притока пластового Флюида,а также определяют относительную скорость течения Флюида и профиль потока в скважине.2. Способ акустического каротажапо п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что частоту акустического сигналаи скорость двнжения гидрофона вдольстола скважины преобразовывают в пропорциональные величины постоянногонапряжения или тока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Заворотько Ю. М., Методика итехника геофизических исследованийскважин. М .,Нефтью , 1974, с. 18-23 .2. НоЬ 1 пзоп У. 8. Т 1 еМ гезц 1 загав Ж)е по 1 зеоу 91 п 9 1 есп 19 це3, Ре 1 го 1, Тесппо 1. 1976, 28,р. 1370-1376,