АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Теоретичні та експериментальні методи вивчення хвильових полів у свердловинах

Читайте также:
  1. I. Вивчення нового матеріалу
  2. I. Вивчення нового матеріалу
  3. I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
  4. I.ЗАГАЛЬНІ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
  5. II. ПОВТОРЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ, ВИВЧЕННЯ НОВОГО
  6. III. Вивчення нового матеріалу
  7. III. Вивчення нового матеріалу
  8. III. Метод, методика, технология
  9. III. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ СТУДЕНТАМ ПО ПОДГОТОВКЕ К СЕМИНАРУ
  10. III. Общие методические указания по выполнению курсовой работы
  11. III. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА (заочная дистанционная форма обучения)
  12. III. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА (очная форма обучения)

Теоретичні методи вивчення хвильовий полів у свердловинах. Завдання вивчення поширення пружних хвиль в середовищі, пересіченій свердловиною, дуже складна і поки що не піддається аналітичному рішенням в загальному вигляді. Дослідники при вирішенні зазначеної задачі за методами дослідження розбиваються на такі основні групи:

- аналіз хвильового поля у біля свердловинному просторі в променевих наближеннях з використанням уявлень геометричній акустики;

- пошук точних аналітичних розв'язків задач динамічної теорії пружності в стаціонарному та імпульсному режимах;

- рішення динамічної задачі теорії пружності чисельними методами з застосуванням ЕОМ.

В результаті проведених наукових досліджень вченими було отримано ряд формул, які показують залежність кінематичних і динамічних характеристик пружних хвиль від різних властивостей при свердловинного простору. Формула Ю.В. Різніченко:

 

(1.15)

 

де VТВ и VР швидкості поздовжніх хвиль відповідно у твердій

рідкої фазах;

δТВ и δ Р - густина твердої і рідкої фаз;

φ – коефіцієнт пористості середовища.

Формула середнього часу М. Уїлі:

 

(1.16)

 

где VТВ и VР швидкості поздовжніх хвиль відповідно у твердій

рідкої фазах;

φ – коефіцієнт пористості середовища.

 

Формула Добриніна:

 

(1.17)

 

где VТВ и VР - швидкості поздовжніх хвиль відповідно у твердій

і рідкої фазах;

δТВ и δР - густина твердої і рідкої фаз;

φ – коефіцієнт пористості середовища;

g – прискорення сили тяжіння;

βП, βТВ, βР – коефіцієнт стискання відповідно пор, твердої фази

і рідини;

ν – коефіцієнт Пуассона двофазної середовища.

 

Амплітуда об'ємної хвилі в точці, розташованої на відстані l від джерела збудження, виглядатиме так:

:

 

(1.18)

 

де А - амплітуда об'ємної хвилі;

С – постійна, що залежить від потужності джерела

і умов збудження пружних коливань;

n – показник, що залежить від геометрії фронту хвилі;

ω – круговая частота;

g – прискорення сили тяжіння;

Ω – дисипативна характеристика неідеально пружного

середовища, що є функцією частоти, в'язкості

і коефіцієнта Пуассона..

Експеріментальні методи вивчення хвильових полів у свердловинах. Сутність їх полягає у вивченні питань на фізичних моделях, побудованих з урахуванням теорії подібності хвильових явищ. Перевага цього методу полягає у можливості вивчення складно побудованих моделей присвердловинного простору з урахуванням властивостей і конструкцій акустичних перетворювачів, що використовуються при спостереженнях в свердловинах.

Лабораторні вивчення акустичних властивостей пористих середовищ на моделях в умовах наближених до пластових дуже трудомістка справа. Існує велика кількість різних камер високого тиску і спеціальних установок. У камері високого тиску зразки гірських порід досліджуються переважно циліндричної форми діаметром 3 см і довжиною 3-12 см. Для поліпшення акустичних контактів зразків з ультразвуковими датчиками торцеві стінки зразків шліфуються, а також використовуються спеціальні прокладки. У якості детекторів використовуються п'езодатчики у формі дисків з кераміки ЦТС-19 товщиною до 0,3 см з діаметром до 2 см.

Результати досліджень реальних гірських порід показують, що такі геологічні характеристики, як пористість, тріщинуватість, шаруватість, ступінь сцементованості і характер порового флюїду, дуже впливають на їхні акустичні властивості. Тому виявлення параметрів, що реагують найбільш сильно на зміну певних геологічних характеристик, і встановлення зв'язків між ними при різних термодинамічних умовах, має велике практичне значення.

За результатами досліджень багатьох авторів встановлені наступні закономірності:

- зі збілішенням пористості пісковиків від 0 до 20% швидкість поздовжніх і поперечних акустичних хвиль у них зменшується більш ніж на 20%;

- швидкість прямих поперечних хвиль, що розповсюджуються в поперек нашарування, зменшується майже в два рази, загасання збільшується майже в три рази.

На підставі теоретичних і експериментальних досліджень встановлюють зв'язки між акустичними характеристиками і геологічними властивостями гірських порід. Аналіз теоретичних даних про залежності швидкостей поширення та загасання об'ємних хвиль дає можливість з'ясувати також інші фактори і ступінь їх впливу на акустичні характеристики. У процесі зіставлення розрахункових та експериментальних даних встановлюється придатність теоретичних формул для інтерпретації акустичних вимірювань в свердловинах.

1.2.2 Аналіз хвильової картини при акустичному каротажі на головних хвилях. Акустичний каротаж (АК) по заломлених (головних) хвилях є найбільш розповсюдженим. При інтерпретації отриманих даних визначаються характеристики (швидкість поширення, амплітуда, затухання, спектральний склад та ін.) пружних хвиль, які поширюються від випромінювача до приймача, що розташовані на певній відстані у свердловині.

Акустичні дослідження у свердловинах можуть здійснюватися в широкому діапазоні співвідношення λ/RС, де λ - довжина випромінюваної хвилі в рідині, RС - радіус свердловини.

Свердловини, для яких λ/RС <<1, називають свердловинами великого діаметра, а свердловини, для яких λ/RС = 1 - малого діаметру. З фізичної точки зору, поширення хвиль у свердловинах великого діаметра аналогічно хвильовому процесу у твердо-рідинному середовищі з плоским кордоном, а у свердловинах малого діаметра - процесу в твердо-рідинному середовищі з циліндричним кордоном.

Хвилі в твердо-рідинному середовищі з плоским кордоном (свердловини великого діаметру). Якщо в такому середовищі за умови VP1> VS1> VP0 (де VP1, VS1, – відповідно швидкості повздовжніх і поперечних хвиль у твердому середовищі; VP0 - швидкість повздовжніх хвиль у рідині) діє джерело акустичних деформацій, то в рідині виникає велика кількість об'ємних хвиль (індекс 0 відноситься до рідини, індекс 1 - до твердої фази): прямі поздовжні Р0, відбиті - Р0Р0, багаторазово-відбиті Р0Р0Р0., заломлені (головні Р0Р1Р0 і Р0S1Р0.).

Аналіз поля головних хвиль, проведений для твердо-рідинної моделі показав наступне:

- хвиля Р0Р1Р0 має відносно малу амплітуду;

- період хвилі Р0Р1Р0 нижче періоду Р0;

- хвиля Р0S1Р0 інтенсивніше хвилі Р0Р1Р0.

Хвилі в твердо-рідинному середовищі з циліндричним кордоном (свердловини малого діаметра). У цих свердловинах імпульсне джерело, що знаходиться в рідині, збуджує хвилю тиску, яка реєструється на деякій відстані приймачем тиску в функції часу. Аналіз рішення рівнянь методом інтегральних перетворень, а також аналіз результатів фізичного моделювання показує, що в циліндричній порожнині поширюються хвилі декількох типів: головні поздовжні Р0Р1Р0, поперечні (обмінні) Р0S1Р0, прямі гідроволни і трубні поверхневі хвилі типу Стоунлі, Лемба, Релея.

Основними хвилями, що використовується в акустичному каротажі, є об'ємні головні хвилі типу Р0Р1Р0 і Р0S1Р0. Пряма хвиля, падаючи на стінку свердловини під кутом повного внутрішнього відбиття, утворює повздовжню або поперечну хвилю, яка ковзає паралельно стінки свердловини і потім виходить у вигляді преломленої або дифрагованої хвилі в рідину, де і реєструється приймачем. Також, як і в свердловинах великого діаметру, реєстрація головних хвиль Р0Р1Р0 і Р0S1Р0 можлива, коли VP1> VS1> VP0.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.)