Способ акустической локации стенок скважины

/2 5,916.93. Бюл, й. 24союзный ндо-конструкттитут геолоических инфТиэяев, С,А.нецоврское свидетельство СССР5, кл, 6 01 Ч 1/40, 1976.нт США М 4524433,Ч 1/40, 1985,ОСОБ АКУСТИЧЕСКОЙ ЛОКАЦСКВАЖИНЫ Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и предназначено для определения формы и размеров скважин и подземных полостей, заполненных жидкостью.Цель изобретения - повыщение точности определения размеров скважины за счет уверенного выделения сигнала в направлении оси чувствительности акустического преобразователя,На фиг.1 изображен поперечный разрез скважины с направлениями сканирования А-Е. На фиг.2 изображены временные трассы для отраженных сигналов, принятые по каждому из направлений сканирования А - Е, На фиг,3 изображена диаграмма направленности акустического локатора в плоскости сканирования.Сущность изобретения заключается в следующем. Акустический локатор 1 (фиг.1) в горизонтальной плоскости сканирования ов определяовым времеуппа может(21) 4935 (22) 15,0 (46) 30,0 (71) Все проектн ский инс и геохим (72) Г,А. О,Л.Куз (56) Авто В 69330Пате кл,601 (54) СП СТЕНОК ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ учно-исследовательскии орский и технологичегических, геофизических ормационных систем Чеканов, А,П.Осадчий и(57) Использование: в геофизических исследованиях скважин при определении формы и размеров скважин и подземных полостей, Сущность изобретения: скважинный локатор осуществляет сканирование поверхности скважины по заданным направлениям. Фиксируют время прихода отраженных волн, а также направление прихода сигнала с максимальной амплитудой среди сигналов, имеющих одинаковое время, По выявленному направлению сканирования определяют расстояние до стенки скважины с учетом времени прихода сигнала с.максимальной амплитудой, 3 ил.(плоскость рисунка) на определенной глубине в скважине 2 создает в известном направлении акустические сигналы 3 в жидкости 4. Эти сигналы 3 распространяются в жидкости и отражаются от стенки скважины 2. Отраженные сигналы 5 принимает акустический локатор 1, Сканирование стенки скважины в горизонтальной плоскости происходит при создании акустических сигналов 3 акустическим локатором 1 в различных известных направлениях. Каждая из временных трасс отраженных сигналов (фиг.2) соответствует известному направлению А-Е. Определяют время прихода и амплитуду всех отраженных сигналов, Время прихода определяют между излучаемым сигналов в начале каждой трассы и отраженным сигналом,Среди отраженных сигналют группы сигналов с одинакнем прихода К-П (фиг,2). Гр40 45 50 55 состоять иэ нескольких сис налов с различной амплитудой (К, Л, П) или одного отраженного сигнала (М, Н, 0). В каждой изгрупп определяют сигнал с максимальнойамплитудой и в соответствующем ему направлении определяют расстояния до стенки скважины по формулеР=С Т/2,где Р - расстояние от акустического локатора до стенки скважины в соответствующемнаправлении сканирования,С - скорость распространения акустических сигналов в скважинной жидкости,Т - время прихода соответствующегоотраженного сигнала.В группе К сигнал максимальной амплитуды пришел с направления Б, в группе Л -с направления А. В группах М, Н, О выборсигналов однозначен и для них, соответственно, направления - В. Е, Г. В группе Псигнал максимальной амплитуды пришел снаправления Д. По выбранным отраженнымсигналам и соответствующим им расстояниям со стенок построен контур горизонтального сечения скважины 2 (фиг,1).Перемещая прибор по скважине, проводятизмерения на различных глубинах для определения размеров.На примере выбора отраженного сигнала с направления Г показано, что амплитудаискомого сигнала, принимаемого с направления главной акустической оси. (группа О)может быть равна или меньше амплитудысигнала помехи (сигнал иэ группы П в направлении Г). Способ позволил однозначно определять отраженные от стенки скважинысигналы, принимаемые акустическим локатором с направления главной акустической осидиаграмм и направленности.В известных решениях (1, 2) рассматривали идеализированные акустические преобразователи, когда не учитывалидиаграмму направленности или ограничивались главным лепестком диаграммы, пренебрегая небольшим уровнем боковых изаднего лепестка, которые формируют отраженные сигналы - помехи от стенки скважины. Каждой конкретной конструкцииакустического преобрэзователя присущасвоя диаграмма направленности, Главныйлепесток 7 на фиг.З характеризуется угломраскрыва А 1 и в несколько раэ большимуровнем, чем боковые лепестки 8 с угламираскрыва А 2, АЗ и т,д. Стремление конструктора получить более узкий главный лепестокприводит к возрастанию уровня и числа боковых лепестков, Акустические свойстваразличных элементов конструкции преобразователя изменяются по действием гидростатического давления в скважине. Эти 5 10 15 20 25 30 35 изменения вызывают отклонения параметров диаграммы направленности от паспортных значений Названные факторы усиливают влияние помех на информатив. ность отраженных сигналов и на результаты интерпретации данных акустической локации подземных объектов, что приводит к значительным погрешностям при определении размеров скважин.Стенка скважины имеет замкнутую поверхность. В общем случае, при излучении импульса акустических колебаний вся поверхность стенки скважины участвует в формировании отраженного сигнала. Отраженный сигнал представляет собой непрерывный сигнал, который начинается через время двойного пробега минимального расстояния от скважинного прибора до стенки скважины и заканчивается спустя время всех переотражений с учетом затуха.- ния сигналов. На практике, при регистрации непрерывный отраженныи сигнал выглядит как совокупность отдельных отраженных сигналов (фиг.2). Это связано с тем, что большая часть сигнала сравнима по амплитуде с уровнем шума, и регистрируется только та часть, которая превышает этот уровень, Основной вклад в отраженный сигнал определяется главным лепестком диаграммы направленности, что обеспечивается конст руктивно, как это видно на фиг,З. Тем самым отраженный сигнал, формируемый главным лепестком, превышает по уровню отраженные сигналы-помехи, формируемые задним и боковым лепестками, Предлагаемое изобретение позволяет определить интересующий отраженный сигнал среди сигналов-помех с равным временем прихода, используя параметр амплитуды В отличие от прототипа предложенный метод позволяют исключить влияние сигналов-помех, образующихся вследствие переотражения, когда отраженный сигнал приходит на акустический преобразователь, отразившись от стенки скважины или скважинного прибора не менее двух раз, Как показала практика применения аппаратуры акустической локации, сигналы-помехи вследс вие переотражения либо значительно меньше по амплитуде интересующего отраженного сигнала, либо возникают не ранее чем через время, необходимое для пробега двойного диаметра скважины. Отраженные сигналы, в соответствии с предложенным методом, по которым определяют конфигурацию сечения скважины. могут быть определены либо по параметру амплитуды отраженного сигнала,либо по параметру времени, т,к, приходятраньше сигналов-помех.уверенное выделение отраженного сигнала в направлении оси чувствительности акустического преобразователя локатора с помощью описанного способа акустической локации позволило повысить точность опре деления размеров скважины. Применение известных методик (1, 2) приводит к большим погрешностям измерений при наличии сигналов-помех. 8 качестве примера на фиг.1 приведен один из возможных конту О ров 6 горизонтального сечения скважины 2. Ф о р мул а изобретенияСпособ акустической локации стенок скважины, заключающийся в перемещении 15 акустического локатора по скважине, заполненной жидкостью, создании акустических сигналов в скважине, определении их скорости распространения в скважинной жидкости, сканировании акустическими 20 сигналами стеною скважины, приеме отраженных от стенок скважины сигналов и определении расстояний до стенок скважины по скорости распрострянения и времени прихода отраженных сигналов в плоскости сканирования, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения размеров скважины, эа счет уверенного выделения сигнала в направлении оси чувствительности акустического преобразователя, дополнительно фиксируют амплитуду сигналов, иэ зарегистрированных по направлениям, сканирования сигналов отбирают группы сигналов с одинаковым временем прихода отраженных волн, для выделенных групп определяют сигнал с максимальной амплитудой и соответствующее ему направление сканирования, а расстояние до стенки скважины в укаэанном направлении определяют с учетом времени прихода сигнала с максимальной амплитудой., г. Ужгород, ул,Гагари Производ твенно-издательский комбинат "Пат акаэ 2224 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5