26 Вопрос

АКУСТИЧЕСКИЙ КАРОТАЖ НА ОТРАЖЕННЫХ

ВОЛНАХ

Метод ГИС, основанный на изучении поля упругих волн, отразившихся от стенки скважины или неоднородности прискважинной зоны, называют акустическим каротажем на отраженных волнах (АКОВ). В зарубежной литературе его часто называют ультраакустическим. Основные модификации этого метода — акустическая кавернометрия и профилеметрия, акустическое телевидение, акустическая цементометрия на отраженных волнах.

Акустическая кавернометрия основана на принципе импульсной эхолокации, заключающемся в измерении времени t распространения упругих волн от излучателя до стенки скважины и обратно. Диаметр скважины определяют из очевидного соотношения

dc = Vot,

где Vo — скорость упругой волны в промывочной жидкости.

Для регистрации только отраженных волн, распространяющихся к стенке скважины по кратчайшему пути (последнее важно ввиду существенного затухания колебаний в ПЖ), точки излучения и приема совмещают. В связи с этим обеспечивают

работу преобразователя в режиме приема—излучения. В акустических каверномерах применяют пьезопреобразователи. Частоту генерируемых колебаний B00—500 кГц) выби-

рают так, чтобы длина волны была меньше характерного размера преобразователя. Этим обеспечивают излучение и прием узконаправленного акустического луча, позволяющего измерить диаметр скважины с высокой точностью. Использование короткого импульса высокой частоты исключает интерференцию отраженного и излученного сигналов. В ряде случаев для непрерывного контроля меняющейся при изменении температуры и

давления скорости v0 в ПЖ размещают дополнительный преобразователь, позволяющий измерить время распространения импульсов упругих колебаний на фиксированной базе вдоль оси скважины. Используя несколько преобразователей, изучают

форму стенки скважины по нескольким вертикальным профилям.

Акустическая профилеметрия в принципе аналогична кавернометрии. Ее назначение — изучить профили сечений скважины, перпендикулярные ее оси, в связи с чем в современных акустических профилемерах обеспечивают вращение луча. Этого достигают, вращая акустический преобразователь с помощью электродвигателя или применяя матричный излучатель, собранный из большого числа расположенных по окружности преобразователей. Достоинство акустических каверномеров и профилемеров —

принципиальная возможность исключить сложные кинематические узлы, характерные для рычажных приборов (см. гл. 28, § 2). Их недостаток — большое затухание высокочастотных волн в вязкой ПЖ.

Скважинное акустическое телевидение (CAT) предназначено для детального исследования стенок обсаженных и необсажен-ных скважин. По физическому принципу оно близко к акустической профилеметрии. Обзор стенок (сканирование) осуществ-

ляют с помощью вращающегося или матричного преобразователя. Амплитуда отраженного сигнала определяется отношением волновых сопротивлений стенки скважины (Урб, где б — плотность материала стенки) и ПЖ (^обо, где бо — плотность

промывочной жидкости). В случае проницаемых пород на их границе возникает продольная волна второго рода (см. гл. 8, § 3), снижающая коэффициент отражения. Это обстоятельство создает предпосылки для выделения с помощью CAT прони-

цаемых интервалов. Детальность исследования с помощью CAT приближается

к длине излучаемых волн. Поэтому применяемая в CAT рабочая частота достаточно высока и заключена в интервале 1—2 МГц. Большое затухание волн в ПЖ, характерное для таких частот, является серьезным недостатком скважинного телевидения.

На рис. 75 показан участок стенки скважины, визуализированный с помощью CAT. Отчетливо видны трещины и другие особенности породы.