Современные тенденции построения аппаратуры для реализации акустического метода.

Современная аппаратура для реализацииакустического метода содержит несколько измерительных каналов, блоки цифровой регистрации полных волновых картин (ВК) от всех приемников и фазокорреляционных диаграмм (ФКД). Блок ВК позволяет выборочно или заданным шагом по глубине регистрировать полную волновую картину обоих каналов, т.е. зависимости смещений в волне от времени, а также отметку момента срабатывания излучателя и меток времени (рис. 3.26).

 

 

Рис. 3.26. Записи волновых картин:

а – от ближнего излучателя; б – от дальнего излучателя;

в – метки времени (через 100 мкс);

1 – отметка синхроимпульса (момента срабатывания излучателя);

2 и 3 – вступления волн

 

Это, в сочетании с обработкой результатов на ЭВМ и применением широкополосных излучателей, позволяет повысить:

· надежность и полноту выделения различных типов волн («волновой акустический каротаж» – ВАК);

· детальность решения традиционных задач акустических методов (определение пористости, выделение трещинных пород, изучение состояния цементного камня) и дает надежду на решение других, более сложных и тонких задач.

Специальные акустические приборы, регистрирующие время прихода и амплитуду волн, отраженных от стенок скважины (или обсадной колонны), позволяют определять:

· диаметры и профиль скважины с помощью акустических каверномеров – профилемеров (рис. 3.27);

· проходное сечение, толщину стенок и повреждения обсадных колонн (акустические телевизоры).

При исследовании этими приборами на стенку скважины направляют короткий импульс высокочастотной (1,5–3,0 МГц) упругой волны от излучателя, а приемник регистрирует отраженную волну. Так, в акустических телевизорах САТ и САТ-4, разработанных в ООО НПФ «Геофизика» и др., излучатель и приемник непрерывно вращаются с помощью электродвигателя вокруг вертикальной оси. Сигнал приемника передается на поверхность и в наземной аппаратуре создается изображение стенок скважины, где достаточно ясно видны трещины, каверны в породах или обсадной колонне.

Зарубежные приборы «CET» и «Digital CET» фирмы «Schlumberger» позволяют определять 8 радиусов и 8 значений толщины стенки труб с помощью 8 акустических датчиков, расположенных по спирали на корпусе скважинного зонда на базовом расстоянии около 610 мм и под углом 45 градусов друг к другу. (Девятый датчик расположен в нижней части скважинного зонда и служит для коррекции результатов измерений при изменении параметров промывочной жидкости).

Каждый датчик располагается на расстоянии около 50 мм от стенки обсадной колонны и непрерывно излучает и принимает короткие высоко-частотные импульсы. Диаметр ультразвукового пучка датчиков составляет около 20 мм, поэтому дефекты обсадной колонны меньше этого значения редко выявляются на каротажных диаграммах.

 

Рис. 3.27. Схема работы акустического каверномера

 

Данные приборы неработоспособны в «сухих» скважинах, исследования затруднены в буровом растворе, имеющем газовую фазу и в случае значительной шероховатости внутренней поверхности обсадной колонны. Опыт работы показал, что выявление повреждений возможно только при тщательной очистке стенок колонны от коррозии, загрязнений парафином и отложений             солей.

Метод шумометрии

Метод шумометрии непосредственно характеризует движение флюидов (в колонне труб и в заколонном пространстве). Известно, что измерение уровня и анализ спектра скважинных шумов позволяет:

· выделять интервалы перфорации и оценить его эффективно работающую часть;

· обнаружить негерметичные муфтовые соединения и повреждения обсадных колонн;

· оценить характер насыщения невскрытых перфорацией пластов-коллекторов с различной по составу насыщенностью (нефть, газ или вода) на основе анализа амплитудно-частотного состава регистрируемых сигналов геоакустических шумов) и т.п.

Применительно к газовым скважинам, данный метод имеет серьезные ограничения к применению, основным из которых является большое затухание акустических сигналов в жидкостях, содержащих растворенный газ (что весьма часто имеет место на практике). Другим ограничением к применению метода шумометрии являются шумы механического происхождения, которые образуются при движении скважинного прибора. Основными источниками указанных шумов являются центрирующие приспособления и каротажный кабель, причем максимум их спектральной характеристики находится в информативной части спектра (в диапазоне от 100 до 3000 Гц).

В России (в НПО «Бурение – ВНИИКР нефть) разработана аппаратура акустического каротажа, работающая в пассивном режиме (гидрофон-шумоиндикатор), основанная на регистрации интенсивности шума, вызванного потоком флюида через место негерметичности. Данная аппаратура предназначена для поиска малых негерметичностей в эксплуатационных обсадных колоннах и имеет высокую чувствительность к малым утечкам благодаря соответствующей частотной коррекции в приемно-усили-тельном тракте.

Однако в практике шумометрии были установлены случаи отсутствия шумового сигнала даже при наличии циркуляции флюида через место негерметичности. Подобные явления объясняются главным образом тем, что поток через дефект обсадной колонны имеет в этих случаях ламинарный характер.

На основе накопленного опыта установлены некоторые особенности проведения ГИС методом спектральной шумометрии:

· измерение характеристик акустических шумов должно производится по точкам, при полной остановке скважинного прибора (с выдержкой времени, достаточной для успокоения столба жидкости в скважине, колебаний каротажного кабеля и т.п.), поскольку максимум спектральной характеристики шумов механического происхождения находится в рабочем участке диапазона частот;

· при проведении измерений необходимо снизить или по возможности исключить помехи шумового характера (от передвижной электростанции, насосов, агрегатов, компрессора и т.д.);

· время регистрации газо-гидродинамических шумов на каждой точке должно быть не менее 5 минут.

Выбор глубин, на которых производят точечные измерения, должен осуществляется:

· по данным термометрии и кавернометрии (в местах термоаномалий, сужений и расширений открытого ствола скважин);

· по данным акустической и гамма – гамма цементометрии (в зонах дефектов цементирования);

· на границах и в интервалах залегания пластов – коллекторов;

· по данным трубной профилеметрии и дефектоскопии (в местах дефектов обсадных колонн);

· в местах установки характерных элементов конструкции эксплуатационной обсадной колонны (переводников, пакеров ПДМ и т.п.).

· на муфтовых соединениях обсадных труб.