Файл: Заворотько Ю.М. Методика и техника геофизических исследований скважин учеб. пособие.pdf

в необсаженных скважинах следует комшіексировать с другими ме­ тодами каротажа.

Применение акустического каротажа для оценки качества цемен­ тирования обсадных колонн основано на различии затухания ультра­ звуковых колебаний при распространении их по свободной колонне и колонне, имеющей сцепление с цементным кольцом. В свободной колонне или при отсутствии сцепления цемента с колонной продоль­ ная волна распространяется по ней с максимальной скоростью (ми­ нимальным временем £к) и имеет максимальную амплитуду колебаний

■^к max-

При хорошем сцеплении цемента с колонной и породой продоль­ ные волны по колонне возбуждают такие же волны в цементе и при­ легающей к ней породе. В результате потери энергии на возбуждение колебаний в цементе и породе резко уменьшается амплитуда А к, т. е. в этом случае колонна как бы отсутствует, и регистрируемое время пробега Тп будет максимальным и характерным для породы

исцепленного с нею цемента. Значения Тп, близкие к tK, характерны для свободной колонны или плохого сцепления. Исключение соста­ вляют случаи, когда скорость распространения волн но породе боль­ ше или близка к скорости распространения их по колонне. Поэтому для более однозначного истолкования результатов цементирования необходимо иметь диаграммы акустического каротажа по необса­ женной скважине.

Амплитуда колебаний волн в породе А п зависит от наличия це­ мента в затрубном пространстве и степени его сцепления с породой

иколонной. Продольная волна имеет малую амплитуду колебания в породе и практически не отмечается приемником цри отсутствии цемента за колонной или при его плохом сцеплении с породой или колонной. При сцеплении цемента с колонной и породой, отлича­ ющейся меньшим поглощением колебаний, чем цемент, амплитуда А п больше амплитуды волн, зарегистрированных в колонне, сцеплен­ ной только с цементом.

Если породы характеризуются более высоким поглощением аку­ стического сигнала, чем цемент, то сигналы А п и Тп от пород выде­ лить трудно. Аналогичная картина наблюдается и в случае частичного цементирования затрубного пространства.

Хорошему сцеплению цемента с колонной и породой обычно соот­

ветствуют максимальное время Т п и минимальная амплитуда А к = = 0,2А к тах, а плохому — минимальное время Тп (равное или близ­ кое к tK) и большая амплитуда А к = 0,8 -f- 0,9 А к тах; при частичном сцеплении А к = 0,2 ч- 0,8АКтах.

Акустический метод контроля цементирования обсадных колонн выгодно отличается от других методов каротажа тем, что позволяет с меньшими затратами средств своевременно и эффективно оценить качество схватывания цементного кольца при использовании как чистых цементов, так и других тампонажных смесей, а также дает возможность изучать процесс формирования цементного кольца во времени. Для метода характерна высокая чувствительность даже

к небольшим изменениям толщішы цементного кольца. Например, при толщине его 30 мм поглощение акустического сигнала достигает почти максимальной величины. При этом на диаграммах обнаружи­ ваются дефекты цементирования интервалов длиной 3—5 м с углом раскрытия более 45°. Акустический метод достаточно четко отмечает незацементированные интервалы скважины, длина которых соизме­ рима с расстоянием между излучателем и приемником.

Зная основные признаки, по которым на скоростных и амплитуд­ ных кривых выделяются различные породы и участки хорошего, частичного и плохого сцепления цементного кольца с колонной и по­ родой, оператор более квалифицированно оценит на скважине ка­ чество диаграмм акустического каротажа.

При акустическом каротаже в необсаженных скважинах приме­ няется аппаратура типа СПАК (трехэлементный зонд — два излуча­ теля и приемник), а в обсаженных скважинах — аппаратура типа АКЦ (двухэлементный зонд — излучатель и приемник). Аппаратура СПАК-2М позволяет регистрировать интервальное время ДТ, времена пробега Т Т 2 и амплитуды А 1г А 2 первых вступлений волн между ближним и дальним излучателями и приемником, а также lg А 1/А 2. В аппаратуре типа АКЦ регистрируются параметры Тп, А к и А п на фиксированной базе 2,5 м. Времена пробега, интервальное время, амплитуды упругих колебаний и логарифм отношения амплитуд измеряются соответственно в микросекундах, микросекундах на метр, вольтах (или милливольтах) и децибелах на метр. В аппаратуре типа СПАК и АКЦ магнитострикционные излучатели посылают в окружающую среду пакеты упругих колебаний частотой / = 25 кГц.

Связь между частотой /, длиной волны X и скоростью распрост­ ранения упругих волн ѵп в изучаемой среде определяется формулой [37]

X —ѵпЦ-

При указанной частоте и скорости упругих волн в породах от 1500 до 7500 м/с длина волны колеблется от 6 до 30 см, что соответствует изменению радиуса исследования в акустическом каротаже от 18 до 90 см (3 X).

Масштаб записи скоростных и амплитудных параметров зависит от литологии и упругих свойств горных пород и выбирается с таким расчетом, чтобы максимальные отклонения кривых находились в

и А 2 = 0,5 -г- 1 В/см, lg А г/А 2 = 2 ч- 4дБ/м-с. Масштабы, записи каждой пары кривых — Т г и Т 2, А г и А 2, Ак и А п устанавливаются одинаковые. Обычно кривые Т г, Т 2и Тп регистрируют со смещением пулевых линий примерно на 200—400 мкс при помощи компенсаторов поляризации и корректоров нуля фоторегистратора. Масштабы изме­ ряемых параметров устанавливают от калибровочных устройств наземных панелей по отклонениям бликов гальванометров. Нулевые

положения бликов, их отклонения в соответствии с установленными масштабами, смещение нулевых линий временных кривых обязатель­ но фиксируются на диаграммных лентах перед началом и в конце измерений.

Правильность установки масштабов записи временных кривых контролируется по измеренной скорости упругих колебаний в неза­ цементированной колонне (V = 5300 м/с ± 5%).

Основным масштабом глубин при записи амплитудных и скорост­ ных кривых является 1 : 500. Дополнительная регистрация кривых производится в масштабе глубин 1 : 200 в интервале залегания про­ дуктивных пластов при условиях записи, соответствующих основ­ ному масштабу глубин.

При определении глубин за точки записи кривых Т г, Т„ и А г, А 2 принимается середина расстояния между ближним и дальним из­ лучателями и приемником, кривых АТ и lg А ^А * — середина рас­ стояния между излучателями, а кривых Тп, А к и А п — середина расстояния между излучателем и приемником.

Скорость подъема скважинного прибора типа СПАК не должна превышать 1200 м/ч, а прибора типа АКЦ — 2500 м/ч. Поскольку в аппаратуре акустического каротажа импульсные сигналы преоб­ разуются в постоянный ток при помощи интеграторов, имеющих фиксированные значения постоянных времени, то скорость выше указанного предела приводит к сглаживанию кривых, уменьшению их амплитуды и смещению в сторону движения скважинного прибора (как в методах РК). К тому же при повышенной скорости подъема прибора нарушается стабильность записи вследствие распростране­ ния упругих колебаний по его корпусу. Скорость спуска скважинных приборов на забой не должна превышать 4000—5000 м/ч. При спуске прибора на забой и в процессе записи контролируют работу аппара­ туры по потреблению тока скважинным прибором, выходным то­ кам, по наблюдению волновых картин на экране осциллоскопа и от­ клонениям бликов гальванометров.

После основной записи с перекрытием в интервале ие менее 50 м ранее проведенных исследований выполняют в таком же объеме контрольную запись всех параметров на участках скважины с наи­ более динамичным изменением кривых. В свободной колонне регист­ рируют кривые (СПАК) в интервале не менее 30 м, а кривые акусти­ ческого цементомера — не менее 200 м. Если цементирование колон­ ны выполнено до устья, то кривые регистрируют до выхода прибора из бурового раствора.

При изучении формирования цементного кольца в случае при­ менения тампонирующих смесей с неизвестными акустическими свой­ ствами измерения выполняют многократно через определенные про­ межутки времени до момента относительной стабилизации процесса образования цементного камня. Если в скважине предполагается проведение работ, связанных с каким-либо воздействием на зацемен­ тированную колонну (например, перфорация), то акустический ка­ ротаж проводят до и после выполнения таких работ.

212

§ 43. ТЕХНИКА РАБОТ С АППАРАТУРОЙ СПАК-2М

Схема подключения

При проверке аппаратуры на базе временную и амплитудную панели (рис. 62, 63) располагают па столе и заземляют. Для подачи на обе панели требуемых напряжений от выпрямителя УВК-1 разъ­ емы Ш1 и Ш2 «Блок ампл.» временной панели соединяют соответ­ ственно с разъемом «Выход» на выпрямителе и разъемом Ш1 «Вр. блок» амплитудной панели. Высокочастотными кабелями гнезда «Синхр. осцил.» (блок II) и «Контроль» (блок III) соединяют соответственно с гнездом «Синхронизация» и входом Y осциллоскопа С1-19Б, а гнез­ до «Блок ампл.» временной панели — с гнездом «Вр. блок» амплитуд­ ной панели.'

Электронные блоки скважинного прибора извлекают из охранных кожухов и готовят его к работе в собранном виде. Определив тесте­ ром назначение жил кабеля подъемника и коллекторного провода, подсоединяют скважинный прибор к кабелю при помощи контроль­ ного переходника, а коллекторные концы —к соответствующим клем­ мам временной панели; при этом жилу III соединяют с клеммой «За­ землить».

Проверка и регулировка временной панели

Перед проверкой и регулировкой отдельных блоков панели (рис. 62, 64) их извлекают из отсеков и включают в схему при по­ мощи контрольных шлангов. Произведя внешний осмотр, убеждаются в отсутствии механических повреждений и в соответствии монтажа принципиальной схеме. Регулятор R6 «Запуск» выводят влево до упора, переключатель Б4 «Режим» устанавливают в положение «Баланс А71» или «1», а переключатели В1 «Питание», В 5 «Контроль» и тумблер В2 «Запуск» — в положение «Выкл.». Включают выпрями­ тель УВК-1, после прогрева его в течение 2—3 мин проверяют вы­ ходные напряжения переключением переключателя «Контроль источ­ ников» (см. рис. 33). Переключатель В1 «Питание» на временной па­ нели переводят в положение «Аппарат, наз.», а затем — в положение «Приб.1скв.».

При помощи тестера и электронного осциллоскопа (ЭО) прове­ ряют режимы работы отдельных каскадов (табл. 20) и наличие в от­ дельных точках схемы импульсов необходимой формы, амплитуды и длительности (рис. 65).

Проверка и регулировка блока I

При подключении осциллоскопа к контакту 6 лампы Л1 (схема фиксации гидроволн) на экране должны наблюдаться положитель­ ные прямоугольные импульсы амплитудой 50 ± 5В и частотой сле­ дования 25 Гц. Длительность импульсов должна изменяться в пре­ делах 200 -г- 2000 мкс (см. рис. 64, 65) при регулировке потенциомет­ ра R8 (находится на блоке).

213