Форма кривой при акустическом каротаже и определение границ пластов
При акустическом каротаже измеряется скорость распространения упругих волн в породе на интервале базы зонда. Породы, залегающие за пределами базы, не влияют на измеряемые величины.
Рассмотрим форму кривых АК для одиночных пластов различной мощности, находящихся в однородной вмещающей среде. Кривые получены для трехэлементного зонда, точка записи отнесена к середине его базы S. В качестве существенных значений на кривых акустического каротажа принимают точки у основания аномалии максимума или минимума и точки прогиба. В целом при акустическом каротаже пласт, залегающий в однородной среде, отмечается на кривых симметричным максимумом или минимумом.
Мощный пласт (мощность пласта h больше базы трехэлементного зонда S) характеризуется симметричной аномалией. Ширина аномалии между точками отклонения кривой равна сумме мощности пласта и базы зонда (h+S). Переходные зоны от вмещающей среды к пласту имеют протяженность кривой, равную базе зонда S, с точками перегиба, расположенными у границы пласта. Расстояние между точками перегиба (серединами наклонных линий) соответствует мощности пласта. Вертикальный участок кривой против пласта характеризует истинное время пробега волны. Для пласта с пониженной скоростью распространения колебаний аномалия времени Δt будет положительной (рис. 78, а).
Тонкий пласт (мощность пласта равна или меньше базы зонда) в однородной толще характеризуется симметричной аномалией. Если мощность пласта h = S, значение Δt в максимуме (минимуме) кривой дает представление об истинной пластовой скорости. Пачка прослоев, в которых скорости распространения колебаний различны, отмечается средним значением скоростей в этих прослоях.
Для тонких пластов, мощность которых меньше длины зонда (h<S), измеренная скорость распространения волн vк меньше их скорости в пласте vп. В этом случае
Ширина аномалии между точками отклонения кривой равна h+S. Расстояние между точками на уровне середин наклонных кривых равно базе зонда (рис. 78, б).
Выбор оптимальной длины зонда ак
Расстояние между приемниками (база S) характеризует разрешающую способность зонда. Чем меньше база, тем более тонкие слои могут быть выделены на диаграмме АК. При необходимости детального расчленения разреза база должна быть меньше мощности самого тонкого из интересующих нас в разрезе слоев. В противном случае кривая интервального времени Δt искажается. Однако уменьшение базы ведет к снижению точности измерения и производительности работ. От длины зонда L зависит радиус (глубинность) исследования. Глубинность исследований при АК на головных волнах по скорости rv и затуханию rα возрастает с увеличением скорости vP, снижением частоты волнового поля f и увеличением длины волны λ. Принято считать, что при частоте колебаний 25 кГц и vP= 1500÷7300 м/с глубинность исследований в различных породах составит 0,12—0,6 м. В одинаковых условиях наблюдений rα/rv≥ 1,5.
Минимальную длину зонда принято рассчитывать по формуле
где г — расстояние от рабочей поверхности элемента зонда до внешней границы зоны проникновения (радиус зоны проникновения); vп и vзп — скорости распространения упругих колебаний в породе и зоне проникновения соответственно.
Если считать, что скорость распространения упругой волны в зоне проникновения и в промывочной жидкости 1600 м/с, радиус зоны проникновения при зонде, прижатом к стенке скважины, 0,5 м, то длина зонда при vп = 6000÷2000 м/с должна составлять 1,25 м.
Увеличение длины зонда вызывает уменьшение разрешающей способности АК и снижение дифференцированности кривой.
Расстояния от излучателя до приемника и между приемниками должны быть согласованы с мощностью источника для обеспечения уверенного выделения первого вступления преломленных волн и точности приема сигналов, поступающих от ближнего и дальнего излучателей. В практике для проведения стандартного АК в нефтегазовых скважинах применяются трехэлементные зонды длиной 1,2—2 и базой 0,1—0,5 м.
Данные АК используют для расчленения разреза, выделения нефтегазовых и водонасыщенных коллекторов, трещиноватых и кавернозных зон, оценки пористости, трещиноватости и физико-механических свойств пород. По диаграммам АК вычисляют средние пластовые скорости, что сокращает объем экспериментальных сейсмических исследований в районе проведения сейсморазведки.
Акустический каротаж нельзя проводить в скважинах, не заполненных жидкостью. При разгазировании промывочной жидкости происходит резкое снижение амплитуд упругих колебаний и ослабление акустического сигнала.