Ошкин Александр Николаевич
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
|
содержание |
В главе 3 производится сопоставление волнового поля, получаемого в модели с полем, полученным в натуре. Анализ делается на основе качественного сравнения поведения амплитуд в зависимости от расстояния от точки излучения, а также путем сравнения ширины спектра гидроволны. Оказалось, что по этим параметрам гидроволна в лабораторном эксперименте не отличается от гидроволны в реальных скважинах. Отличие наблюдается лишь для продольных волн, однако это объясняется различием принципов действия излучателей, применяемых в лаборатории и в поле. Полоса частот, в которой сосредоточена основная энергия гидроволны составляет 10-45 кГц. Но даже для наиболее высокочастотных составляющих выполняется условие длинноволнового приближения.
Анализ данных в случае с обсаженным стволом производился путем сравнения измеренной в эксперименте скорости гидроволны и рассчитанной по формуле (**). Расчетное значение составило 876 м/сек, в то время как прямые измерения дали цифру 850 м/сек. Разница составила 2.6% что не превышает точности измерений (5%).
Согласно приведенной зависимости, скорость гидроволны в обсаженной скважине не зависит от частоты, что подтвердили измерения скорости в узкой полосе частот при различных центральных частотах.
В случае с открытым стволом и упругой мембраной также сравнивались расчетные и измеренные скорости. Так как согласно (***) и (****) скорость зависит от частоты, были выполнены измерения скорости на записях, к которым применялась узкополосная фильтрация. Полоса частот, в которой сосредоточена энергия гидроволны, составляет 10-45 кГц, поэтому был выбран узкополосный фильтр, шириной 1.5 - 2 кГц, центральная частота которого перемещалась в диапазоне 20-32 кГц с шагом 1 кГц, для разделения отдельных составляющих гидроволны.
Рассчитанные зависимости фазовой скорости и измеренные в узком спектральном окне, представлены на Рис. 6. Для сравнения приводятся расчетные данные для непроницаемой среды.
 |
| Рис. 6 Вычисленные фазовые скорости гидроволны в моделях скважины с открытым стволом и упругой мембраной и сравнение с теоретическими расчетами. Вертикальная пунктирная линия ограничивает область хорошего соответствия с теорией. |
Отклонение измеренных данных от рассчитанных правее частот 20 кГц не превышает 3.7%, что находится ниже точности измерений. Однако левее точки 20кГц разброс достигает 9%. Что, по всей видимости, отчасти связано с ошибками эксперимента, хотя причина столь значительного разброса остается пока неясной. Гипотетической причиной такого поведения могло оказаться влияние изменения фазовой характеристики используемого фильтра. Также может оказывать влияние тот факт, что в той полосе частот, где происходит существенный разброс значений скорости, значения амплитудного спектра составляют менее 50% от значения на максимальной частоте.
Измерения на модели показали, что выбранный для моделирования частотный диапазон оказался слишком высок для уверенного и надежного выявления эффектов, связанных с проницаемостью - полученные значения находятся на участке графика, где значения VT в проницаемой среде всего 2.5-3% отличаются от таковых в непроницаемой среде.
В этом частотном диапазоне обнаружить разницу между открытым стволом и стволом с тонкой резиновой пленкой не представляется возможным.
В данном случае выбор ограничивался возможностями аппаратуры. Однако при большей проницаемости частотный диапазон около 25 кГц оказывается достаточно низким для надежного выявления эффектов, связанных с ней.
 |
| Рис. 7 Поведение графика фазовой скорости при большей проницаемости |
На Рис. 7 представлены зависимости скорости VT от частоты при различных проницаемостях. Из рисунка видно, что при проницаемости 1 Д различие скоростей в пределах частотного диапазона 19-35 кГц велико, и на частоте 25 кГц составляет около 8%. Кроме того, наклон кривой достаточен, чтобы однозначно определить проницаемость по измерениям фазовой скорости гидроволны.
В заключении главы 3 производится вывод поправочного коэффициента за влияние обсадки, а также приводится пример применения этого коэффициента для реальных данных и рекомендации по измерению значения модуля Юнга обсадки.
Из выражения (**) можно вывести значение модуля сдвига затрубного пространства:
 , или в более применимой на практике форме:
 , где h - толщина обсадки, Vƒ - скорость продольных волн в скважинном флюиде.
Определение модуля Юнга материала обсадки возможно с помощью ультразвуковых исследований, через скорости VP и VS.
Здесь следует обратить внимание на следующий факт: измерение необходимо производить на наиболее низких ультразвуковых частотах, в десятки кГц. Лабораторные эксперименты показали, что многие полимерные вещества, к которым также относится полиэтилен, могут проявлять существенно иные упругие свойства на частотах от десятков килогерц и выше.
Учет поправки осуществлялся на примере данных, полученных на геофизическом полигоне Александровка в скважине глубиной 20 м, обсаженной полиэтиленовыми трубами.
Разрез представлен тремя геологическими слоями, являющимися суглинками с различным содержанием песчаных частиц. Разделение на геологические слои производилось по результатам отбора керна и подтверждалось расчленением разреза по данным сейсмоакустических исследований.
Расчет значений модуля сдвига и скорости VS по нему представлен в таблице:
| VT, м/сек по пластам | μбез поправки, МПа | μс поправкой, МПа | VS без поправки, м/сек | VS с поправкой, м/сек |
| 370 | 140 | 80 | 260 | 200 |
| 410 | 180 | 120 | 290 | 240 |
| 370 | 150 | 90 | 260 | 200 |
Приведенные результаты показывают существенное отклонение рассчитанной скорости поперечных волн с обсадкой и без нее, подтверждая таким образом необходимость введения поправки за обсадку.
| 
