Способ акустической локации стенок скважины

 

Использование в геофизических исследованиях скважин при определении формы и размеров скважин и подземных полостей. Сущность изобретения, скважинный локатор осуществляет сканирование поверхности скважины по заданным направлениям. Фиксируют время прихода отраженных волн, а также направление прихода сигнала с максимальной амплитудой среди сигналов , имеющих одинаковое время. По выявленному направлению сканирования определяют расстояние до стенки скважины с учетом времени прихода сигнала симальной амплитудой. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЕтЛИК (5!)5 G 01 V 1/40

ГОСУДАРСТВЕН>ЮЕ ПАТЕНТНОу.

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 .-(63МЯ

И и :,:„.Л „уь1И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4935981/25 (22) 15,05.91 (46) 30,06.93. Бюл. ¹ 24 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт геологических, геофизических и геохимических информационных систем (72) Г.А.Тиэяев, С.А.Чеканов, А.П.Осадчий и

О,Л.Кузнецов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 693305, кл. G 01 V 1/40, 1976.

Патент США № 4524433, кл, G 01 V 1/40, 1985, (54) СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОЙ ЛОКАЦИИ

СТЕНОК СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и предназначено для определения формы и размеров скважин и подземных полостей, заполненных жидкостью.

Цель изобретения — повыщение точности определения размеров скважины за счет уверенного выделения сигнала в направлении оси чувствительности акустического преобразователя.

На фиг.1 изображен поперечный разрез скважины с направлениями сканирования

А-Е. На фиг.2 изображены временные трассы для отраженных сигналов, принятые по каждому из направлений сканирования А—

Е. На фиг.3 изображена диаграмма направленности акустического локатора в плоскости сканирования.

Сущность изобретения заключается в следующем. Акустический локатор 1 (фиг.1) в горизонтальной плоскости сканирования... SU, „1824610 А1 (57) Использование: в геофизических исследованиях скважин при определении формы и размеров скважин и подземных полостей.

Сущность изобретения: скважинный локатор осуществляет сканирование поверхно сти скважины по заданным направлениям.

Фиксируют время прихода отраженных волн, а также направление прихода сигнала с максимальной амплитудой среди сигналов, имеющих одинаковое время. По выявленному направлению сканирования определяют расстояние до стенки скважины с учетом времени прихода сигнала с.максимальной амплитудой. 3 ил. (плоскость рисунка) на определенной глубине в скважине 2 создает в известном направлении акустические сигналы 3 в жидкости 4. Эти сигналы 3 распространяются в жидкости и отражаются от стенки скважины 2. Отраженные сигналы 5 принимает 00 ! акустический локатор 1. Сканирование стенки скважины в горизонтальной плоскости происходит при создании акустических,О сигналов 3 акустическим локатором 1 в различных известных направлениях. Каждая из временных трасс отраженных сигналов (фиг.2) соответствует известному направлению д-Е. Определяют время прихода и амплитуду всех отраженных сигналов. Время з прихода определяют между излучаемым сигналов в начале каждой трассы и отраженным сигналом.

Среди отраженных сигналов определяют группы сигналов с одинаковым временем прихода К-П (фиг,2). Группа может г

1824610

45

55 состоять иэ нескольких сигналов с различной амплитудой (К, Л, П) или одного отраженного сигнала (M, Н, 0). В каждой из групп определяют сигнал с максимальной амплитудой и в соответствующем ему направлении определяют расстояния до стенки скважины по формуле

Р=С Т/2, где Р— расстояние от акустического локатора до стенки скважины в соответствующем направлении сканирования.

С вЂ” скорость распространения акустических сигналов в скважинной жидкости, i — время прихода соответствующего отраженного сигнала.

В группе К сигнал максимальной амплитуды пришел с направления 6, в группе Л— с направления А. В группах М, Н, О выбор сигналов однозначен и для них, соответственно, направления — В. Е, Г. В группе П сигнал максимальной амплитуды пришел с направления Д. По выбранным отраженным сигналам и соответствующим им расстояниям со стенок построен контур горизонтального сечения скважины 2 (фиг.1).

Перемещая прибор по скважине, проводят измерения на различных глубинах для определения размеров.

На примере выбора отраженного сигна ла с направления Г показано. что амплитуда искомого сигнала, принимаемого с направления главной акустической оси. (группа О) может быть равна или меньше амплитуды сигнала помехи (сигнал иэ группы П в направлении Г). Способ позволил однозначно определять отраженные от стенки скважины сигналы, принимаемые акустическим локатором с направления главной акустической оси диаграмм и направленности.

В известных решениях (1, 2) рассматривали идеализированные акустические преобразователи, когда не учитывали диаграмму направленности или ограничивались главным лепестком диаграммы, пренебрегая небольшим уровнем боковых и заднего лепестка, которые формирую- отраженные сигналы — помехи от стенки скважины. Каждой конкретной конструкции акустического преобрэзователя присуща своя диаграмма направленности. Главный лепесток 7 на фиг.3 характеризуется углом раскрыва А1 и в несколько раэ большим уровнем, чем боковые лепестки 8 с углами раскрыва А2, АЗ и т,д. Стремление конструктора получить более узкий главный лепесток приводит к возрастанию уровня и числа боковых лепестков, Акустические свойства различных элементов конструкции преобразователя изменяются по действием гидростатического давления в скважине. Эти

35 изменения вызывают отклонения параметров диаграммы направленности от паспортных значений. Названные факторы усиливают влияние помех на информативность отраженных сигналов и на результаты интерпретации данных акустической локации подземных объектов, что приводит к значительным погрешностям при определении размеров скважин.

Стенка скважины имеет замкнутую поверхность. В общем случае, при излучении импульса акустических колебаний вся поверхность стенки скважины участвует в формировании отраженного сигнала.

Отраженный сигнал представляет собой непрерывный сигнал, который начинается через время двойного пробега минимального расстояния от скважинного прибора до стенки скважины и заканчивается спустя время всех переотражений с учетом затуха.ния сигналов. На практике, при регистрации непрерывный отраженныи сигнал выглядит как совокупность отдельных отраженных сигналов (фиг.2). Это связано с тем, что большая часть сигнала сравнима по амплитуде с уровнем шума, и регистрируется только та часть, которая превышает этот уровень. Основной вклад в отраженный сигнал определяется главным лепестком диаграммы направленности, что обеспечивается конст. руктивно, как это видно на фиг.3. Тем самым отраженный сигнал, формируемый главным лепестком, превышает по уровню отраженные сигналы-помехи, формируемые задним и боковым лепестками. Предлагаемое изобретение позволяет определить интересующий отраженный сигнал среди сигналов-помех с равным временем прихода, используя параметр амплитуды

В отличие от прототипа предложенный метод позволяют исключить влияние сигналов-помех, образующихся вследствие переотражения, когда отраженный сигнал приходит на акустический преобразователь, отразившись от стенки скважины или скважинного прибора не менее двух раз, Как показала практика применения аппаратуры акустической локации, сигналы-помехи вследс вие переотражения либо значительно меньше по амплитуде интересующего отраженного сигнала, либо возникают не ранее чем через время, необходимое для пробега двойного диаметра скважины. Отраженные сигналы. в соответствии с предложенным методом, по которым определяют конфигурацию сечения скважины. могут быть определены либо по параметру амплитуды отраженного сигнала, либо по параметру времени, т.к. приходят раньше сигналов-помех.

1824610

Уверенное выделение отраженного сигнала в направлении оси чувствительности акустического преобразователя локатора с помощью описанного способа акустической локации позволило повысить точность опре- 5 деления размеров скважины. Применение известных методик (1, 2) приводит к большим погрешностям измерений при наличии сигналов-помех. 8 качестве примера на фиг.1 приведен один из возможных конту- 10 ров 6 горизонтального сечения скважины 2.

Формула изобретения

Способ акустической локации стенок скважины, заключающийся в перемещении 15 акустического локатора по скважине, заполненной жидкостью, создании акустических сигналов в скважине, определении их скорости распространения в скважинной жидкости, сканировании акустическими 20 сигналами стеноь скважины, приеме отраженных от стенок скважины сигналов и определении расстояний до стенок скважины по скорости распрострянения и времени прихода отраженных сигналов в плоскости сканирования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения размеров скважины, эа счет уверенного выделения сигнала в направлении оси чувствительности акустического преобразователя, дополнительно фиксируют амплитуду сигналов, иэ зарегистрированных по направлениям, сканирования сигналов отбирают группы сигналов с одинаковым временем прихода отраженных волн, для выделенных групп определяют сигнал с максимальной амплитудой и соответствующее ему направление сканирования, а расстояние до стенки скважины в укаэанном направлении определяют с учетом времени прихода сигнала с максимальной амплитудой.

+и2. 2

СоставителЬ С, Чеканов

Техред М.Моргентал Корректор И. Муска

Редактор

Заказ 2224 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государствунного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производ-.твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарин, 1824610

;С:,. ЗП З,.; I,0 Т / г 3