Способ определения углов наклона акустических отражающих границ

ОПИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликЭ-Д ЧВТ. МЫ Зависимое от авт. свидетельстваКл 42.5 а, 18,30 Заявлено 08.11.1965с присоединением за945435/26-2 ки МПК 6 01 с Е 21 Ь УДК 550.839:550,834ПриоритетОпубликовано 11.Х.1966. Бюллетень2Дата опубликования описания 12.Х 1.196 б Комитет по делам зобретеиий и открытий при Совете Мииистров СССРАвтор изобретен Я, Рабинов Всесоюзный научно-исследовательский институтгеофизики дочно аявнтель ОСОБ 011 РЕДЕЛЕ 11 ИЯ УГЛО КУСТИт 1 ЕСКИХ ОТРАЖА 1 ОЩИ Изобретение относится к способам акустического исследования скважин.При акустическом каротаже (АК) скважин излучатели и приемники размещаются в одном скважинном зонде, который с некоторой скоростью перемещается вдоль ствола исследуемой скважины. Излучатель возбуждает в окружающих скважину горных породах упругие колебания. Эти колебания, дойдя до приемника, воспринимаются им, преобразуются в электрические сигналы, которые затем по каротажному кабелю передаются на поверхность, где регистрируются с помощью специальных устройств,Наибольшее распространение в настоящее время получил метод импульсного АК, при котором излучатели работают в импульсном режиме с частотой следования импульсовпорядка нескольких десятков герц. До настоящего времени основнос внимание при АК уделялось изучению упругих колебаний, пришедших от излучателя к приемнику по пути с наименьшим временем распространения колебаний данного типа (продольных и поперечных колебаний в горной породе, слагающей стенки скважины, продольных колебаний в буровом растворе, заполняющем скважину, и поьерхностных колебаний на границе раздела горной породы и бурового раствора).Предложено, наряду с колебаниями. указаннымн выше, прослеживать прп АКупругие ко.чебания, приходящие и приемнику скважинного зонда после отражения от границ раздела горных пород, пересеченных исследуемой скважиной. Отраженные упругие колебания несут в себе информацию, характеризуюшую отражающую границу. В частности, по кажущейся скорости;рихода к приемнику отраженных колебаний мокино определить угол наклона отражающей границы,Предлагаемый способ должен расширить возможности скважинных геофизических методов исследования геологического разреза, В осадочном разрезе обычно наблюдается соответствие акустических границ геологическим границам раздела горных пород, поэтому результаты определения углов наклона отражающих границ по данным АК должны дать дополнительные сведения об исследуемом гсологическом разрезе,На фиг. 1 показана схема, иллюстрирующая условия образования отраженных упругих колебаний на границе М и регистрации их приемником П скважинпого акустического зонда. На фиг, 2 показана диаграмма с записями отраженных продольных упругих колебаний отраженной волны РР в осадочном разрезе скважины, справа приведена кривая записи аппаратурой ЛАК, зарегистрированная при растянутом масштабе времени, позво 18733610 15 20 1 1 иили а =агсз 1 пг 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ляющем определять скорость распространения продольных упругих колебаний Рп в пластах горных пород по первым поступлениям принятых сигналов.Для определения углов наклона отражающих границ по данным АК может быть выведена следующая формула. (Будем рассматривать лишь продольные упругие колебания, распространяющиеся в горных породах. Для поперечных упругих колебаний все рассуждения аналогичны).Допустим, что скважинный акустический зонд, содержащий один излучатель и один приемник упругих колебаний, подходит к исследуемой границе со стороны однородного пласта, обладающего достаточной мощностью. Считается, что отражающая граница плоская и угол наклона ее относительно оси скважины остается постоянным в некоторой окрестности скважины. Все рассмотрение проводится в плоскости, перпендикулярной линии простирания отражающей границы, так как приходящие к приемнику отраженные упругие колебания распространяются только в этой плоскости. Уравнение годографа отраженных колебаний может быть записано в виде:"игде Рп - скорость распространения упругихколебаний в пласте,а - угол наклона отражающей границыотносительно оси скважины.- расстояние от излучателя до приемника в скважинном зонде, которое берется со знаком плюс или минус в зависимости от направления отсчета расстояния 1, от излучателя до точки пересечения скважины с исследуемой границей раздела./ берется со знаком плюс, если оно не входит в /.Т, и со знаком минус, если входит в него, Предполагается, что скважина может считаться прямолинейной в пределах расстояния / Т, Уравнение годографа является уравнением гиперболы, переходящей в прямую линию при а= - .2В случае применения в скважинном акустическом зонде направленных излучающих и приемных систем, интенсивность регистрируемых отраженных колебаний зависит от косинуса угла, измеренного в плоскости диаметрального сечения прибора между направлением главного максимума характеристики направленности систем и линией простирания отражающей границы.ФКажущаяся скорость распространения отраженных колебаний Рк.о вдоль профиля 1 проходящего по оси скважины, определяется выражением 11 - 1 п Ф Р+4/. (1, - , 1) Мпа к.о. 2 (2/. - /) з 1 п я Если скважина перпендикулярна границекраздела (а - ), то кажущаяся скоростьгравна половине скорости распространения упругих колебаний в пласте. 1 и/1 к.о,/-2 2На достаточно большом удалении от местапересечения границы скважиной, когда /,)/,кажущаяся скорость не зависит от расстояний(практически это выражение справедливо при(1) Таким образом, для определения угла наклона отражающей границы по данным импульсного акустического каротажа необходимо определить кажущуюся скорость прихода отраженных колебаний, прослеженных впределах однородного пласта на достаточном удалении от границы, и скорость распространения упругих колебаний в этом однородном пласте, лежащем непосредственно выше или ниже границы. При рассмотрении продольных колебаний скорость в однородном пласте, с достаточной степенью приближения, может быть принята равной интервальной скорости, вычисляемой для первых вступлений сигналов, принятых при АК.Погрешность определения синуса угла наклона отражающей границы М 1 па зависит от величины кажущейся скорости прихода отраженных колебаний и интервальной скорости распространения колебаний и погрешностей вычисления этих скоростей - бУк.о и 61/,. Эта зависимость выражается следующей формулой: 1 п1 т к о. 1 ко / Чтобы пользоваться формулой (1) для определения синуса угла наклона отражающих границ по данным АК, прежде всего необходима аппаратура, позволяющая регистрировать отраженные волны, возникающие при АК. Такую возможность предоставляет аппаратура ЛАКпри времени развертки сигналов в регистраторе не менее 4 мсек.Кажущиеся скорости прихода отраженных волн в интервалах глубин 313 в 3 м и 385 - 393 м на приведенной диаграмме РР равны 750+ 75 м/сек при значениях интервальных скоростей распространения продольных колеОании в пластах порядка 1 оОО+ зО л 1/еек Определение интервальной скорости производилось по диаграмме ЛАК, записанной для рассматриваемого интервала глубин при более крупном масштабе времени (в 1 сл 250 лксек), что повышает точность вычисления скорости. Эти значения скоростей указывают на почти горизонтальное залегание отражающих границ з 1 па - 1, Погрешность вычисления з 1 пи по формуле (11) близка к О. Благоприятными условиями для выделения отраженных колсбаний является достаточная однородность отложений и отсутствие в принятом сигнале интенсивных поверхностных волн, Последнее приводит к значительному сокращению общей длительности принятых сигналов, что позволяет, в свою очередь, начиная с некоторого времени, выделить отраженные колебания вне зоны интерференции их с другими колебаниями в сигнале. Эти условия наблюдались обычно в пластах глин. В приведенном примере зарегистрированные отраженные волны, обладающие достаточной интенсивностью на расстоянии до 4 - 5 л от границы, возникли при отражении от тонких пластов песчаников, залегающих в мощной и однородной толще глин.Таким образом, предлагаемый способ определения углов наклона отражающих акустических границ может быть применен при интерпретации данных геофизических исследованин буровых скважин методом импульсногоакустического каротажа.Предмет изобретения5 Способ определения углов наклона акустических отражающих границ, путем проведения импульсного акустического каротажа скважин, отличтощийся тем, что, с целью получения полной информации о геологическом И разрезе исследуемой скважины, при акусти-,ческом каротаже скважин наряду с упругими колебаниями, распространяющимися по горным породам от излучателя к приемникам по пути с наименьшим временем распространения, регистрируют упругие колебания, отраженные от акустических границ, пересеченных исследуемой скважиной, и производят вычисление углов наклона каждой отражающей границы по формуле:201 1 пя. = агс з 1 п -2где 1 п - скорость распространения продольных упругих колебаний в однородном пласте, которую определяют по первым вступлениям сигналов, принятых при импульсном акустическом каротаже;- кажущаяся скорость прихода к прием- цику отраженных продольных упругих колебаний, регистрируемых при импульсном акустическом каротаже в пределах того яе однородного пласта.187336 оставптель Э. Тереховаехред Т. П. Курилко Е, Крецетов едак бум. 60 К 90/з Объем 0,41 изд. л. Подписное тений и открытий при Совете Министров СССР нтр, пр. Серова, д. 4 ипография, пр. Сапунова, 2 Заказ 3433,6 Тираж 1270 Форма 1 НИИПИ Комитета по делам изобр Москва, Ц