Каротажные зонды

Для акустического каротажа применяют трех-, четырех-, шести-и многоэлементные зонды. Трехэлементный зонд содержит один приемник П и два сближенных излучателя И₁ и И₂ или (по принципу взаимности) один излучатель И и два сближенных приемника П₁ и П₂. Расстояние между излучателем и ближним приемником соответствует длине зонда L. Расстояние между двумя приемниками или излучателями в трехэлементном зонде АК является базой S. Точка записи соответствует середине базы зонда (рис. 76). Четырех- и шестиэлементный зонды представляют собой симметричные комбинации из двух трехэлементных зондов, что обеспечивает реализацию встречной системы наблюдений. Многоэлементные зонды содержат один или два излучателя и набор приемников, удаленных от излучателей на различные расстояния, что позволяет составлять из них два и более трех-, четырех- или шестиэлементных зондов с различными длинами и базами.

Каротажный зонд (скважинный прибор) связан кабелем с наземными блоками станции АК, которые обычно выполняют функции усиления и фильтрации сигналов, а также их обработки, регистрации измеряемых данных и питания электроэнергией всей станции в целом.

В используемой при АК установке излучатель посылает импульсы колебаний, состоящие из трех-четырех периодов (6— 8 раз). График колебаний (волновой картины), воспринимаемых приемниками, изображен на рис. 76,6. На графике отмечены колебания трудно разделимых волн: продольной P₀P₁P₀, поперечной P₀S_lP₀ и прямой Р₀, идущей по промывочной жидкости.

В качестве излучателей колебаний используют магнитострикционные преобразователи, изменяющие свою форму и размеры под действием переменного тока. Для приборов АК преобразователи изготовляют из сплава кобальта с железом при небольших добавках других ферромагнитных металлов. Расширение сплава при его намагничивании переменным электрическим током, подаваемым через обмотки намагничивающей катушки, создают импульсы упругих (ультразвуковых) колебаний частотой 20—50 кГц и более.

Излучатель отделен от приемника акустическим изолятором из звукопоглощающего материала. Этим исключается возможность поступления упругой волны по скважинному прибору. В приемнике используется пьезоэлектрический эффект цирконата-титаната свинца (ПТС-19) и др. При каждом импульсе по жилам кабеля на поверхность подаются синхронизирующий электрический сигнал от излучателя и сигнал с выхода усилителя, размещенного в глубинном приборе, к которому подключен приемник. Время между синхронизирующим сигналом и первым вступлением преобразуется в электрическое напряжение, пропорциональное усредненному за несколько импульсов времени пробега упругой волны между приемниками. Напряжение с выхода схемы поступает на регистрирующий прибор, записывающий диаграмму акустического каротажа.

В настоящее время для изучения разрезов скважин методом АК применяется аппаратура различных типов. Наиболее широкое распространение в Советском Союзе получила аппаратура типа СПАК. В аппаратуре СПАК используется трехэлементный зонд с двумя излучателями и одним приемником, обозначаемый сверху вниз И₁0,5И₁1,5П. Расстояния между излучателями и приемником даны в метрах.

Аппаратура АК дает возможность одновременно зарегистрировать: кривые кинематических Δt, t₁, t₂ и динамических α_АК, А₁, А₂ характеристик акустических сигналов; фазокорреляционные диаграммы (ФКД); волновые картины В К дискретно через определенные интервалы (0,25; 0,5; 1 м) по глубине.

В общем случае для интерпретации используют кривые: Δt, А₁ (или А₂) и α_АК. Кривые t₁ и t₂ служат для проверки качества записи Δt, а кривые А₁ и А₂ несут одинаковую информацию. Фазокорреляционные диаграммы (ФКД) и волновые картины (ВК) используют в АК для детальных исследований отдельных интервалов разреза. ФДК и ВК представляют собой графическое отображение электрических сигналов, снятых с электрических преобразователей П₁ и П₂. По ВК удается выделить волны различных типов и найти их кинематические и динамические характеристики для количественных определений параметров пласта. ФКД визуально отображают фазовые линии, соответствующие фазам определенной полярности, воспринимаемым приемником. ФКД являются источником информа

ции о кинематических параметрах волн всех типов. На рис. 77 изображены акустические сигналы, зарегистрированные различными способами.

Во избежание погрешностей в регистрации параметров аппаратура АК подвергается метрологическому контролю посредством измерения Δt, α_АК, А₁ и А₂ в средах с известными значениями скоростей и затухания упругих волн (в стальных или алюминиевых трубах, заполненных водой, или в других переносных приспособлениях). В наклонных скважинах и при наличии каверн происходит перекос прибора АК относительно оси скважины, что ведет к погрешностям в измерении параметров Δt и α_АК. Для получения измерений более точных прибор АК центрируется в скважине.