2014-04-18

1

Profilowanie akustyczne PA

PROFILOWANIE AKUSTYCZNE

PODSTAWY METODY:

Wyniki pomiarw zale od prdkoci fal i ich tumienia w orodku skalnym.

Drgania emitowane przez nadajnik wprawiaj w ruch czsteczki orodka, ktre przenosz powstajce odksztacenia w postaci fali sprystej.

Fale trafiajc do odbiornika zamieniane s na sygnay elektryczne, odpowiednio wzmocnione i przesane do aparatury powierzchniowej.

Pomiary akustyczne wykonywane s w otworach niezarurowanych wypenionych puczk (lub wod). Rejestracj w otworach zarurowanych wykonuje si w celu zbadania stanu zacementowania otworu.

Standardowe profilowanie akustyczne zasada rejestracji Profilowanie akustyczne prdkoci moemy przeprowadzi sond:

jednoodbiornikow, rejestrowanym parametrem moe by prdko rozchodzenia si fali lub czas przejcia fali od nadajnika do odbiornika. dwuodbiornikow, pomiar polega na okreleniu czasu przejcia fali do dwch odbiornikw. Wyznaczany jest czas interwaowy T obliczany jest jako rnica T2 T1, okrelajcy prdko fali P w formacji skalnej. kompensacyjna, wyposaon w kila nadajnikw i odbiornikw. Rejestrowane krzywe: T1, T2, T3, T4 oraz Tr (rednia warto z dwch T ).

Przy pomiarach akustycznych rejestracji podlega czas pierwszego wstpienia fali podunej.

Krzywe profilowania PA

Krzywe profilowania akustycznego s symetryczne, a na wynik pomiaru nie maj wpywu skay znajdujce si poza badanym odcinkiem.

W przypadku warstw o duej miszoci mierzony czas jest poprawny, a punkty przegicia na krzywej wyznaczaj granice warstw.

Czas interwaowy Przyczyny wyznaczenia bdnych wartoci czasu interwaowego

Rejestracja czasw interwaowych czsto obarczona jest bdem. Zwizane jest to z wieloma czynnikami zakcajcymi pomiar. Bdne wartoci czasu interwaowego mog by zwizane z:

nachyleniem sondy w otworze, obecnoci kawern wystpieniem zjawiska przeskoku fazy, tzw. cycle skipping,

(gdy amplituda pierwszego wstpienia fali P jest zbyt maa, drugi nadajnik zostaje uruchomiony przez kolejna faz fali). Zjawisko to prowadzi do wyduenia czasu interwaowego.

2014-04-18

2

Profilowanie akustyczne z penym obrazem falowym

Polega na rejestracji rnych typw fal,

przychodzcych do odbiornika w

okrelonym przedziale czasowym.

Wykonuje si je sondami

wieloodbiornikowymi, np.:

wyposaonymi w jeden nadajnik i cztery

odbiorniki (sonda FWS)

wyposaonymi w dwa nadajniki i dwa

odbiorniki (sonda LSS).

Zastosowanie takiego rozwizania

umoliwia rejestracj czterech par

obrazw falowych

Profilowanie akustyczne z

penym obrazem falowym

Podczas profilowania akustycznego z penym obrazem falowym rejestrowane s wszystkie fale przychodzce do odbiornikw w zadanym przedziale czasowym.

Interpretacja akustycznych obrazw falowych polega na: wydzieleniu i identyfikacji fal

zarejestrowanych w okrelonym interwale czasowym dla poszczeglnych kanaw pomiarowych;

kolejno okrela si czasy przebiegu poszczeglnych typw fal, od wysania impulsu do pierwszego wstpienia fali i wyznacza si czasy interwaowe okrelajce prdkoci poszczeglnych typw fal w formacji skalnej.

Falami uytecznymi, dla ktrych okrela si czas interwaowy (prdko) s: fala poduna (P), fala poprzeczna (S) fala Stoneleya

Ryc. 1.Przykadowy obraz falowy zarejestrowany sond FWS, dla pierwszego odbiornika O1

FALA PODUNA Jest to fala sprysta o najwikszej prdkoci i niskich amplitudach, rozchodzca si

we wszystkich rodzajach orodkw. Przemieszczanie si elementw orodka odbywa si w kierunku propagacji fal w postaci cyklicznych zagszcze i rozrzedze.

Znaczna prdko propagacji fal podunych oraz niska amplituda jest charakterystyczna dla tzw. szybkich orodkw skalnych (zbudowanych ze ska zwizych o niskiej porowatoci).

W orodkach sabo skonsolidowanych, silnie porowatych i zailonych, (tzw. wolnych), fale podune maj nisze prdkoci propagacji oraz stosunkowo wysokie amplitudy.

FALA POPRZECZNA Fale te rozchodz si tylko w orodkach staych (modu odksztacenia postaci G wynosi 0 w

cieczach). Elementy orodka przemieszczaj si w kierunku poprzecznym do kierunku propagacji fal.

Fale poprzeczne nie s obserwowane w sabo zwizych i skawernowanych.

Fale te cechuj wysze amplitudy ni fale poprzeczne.

Warunkiem koniecznym tworzenia si fali jest Vs > Vf

Fala Stoneleya

Amplitudy fali Stoneley'a zale od litologii oraz przepuszczalnoci skay, a

take od czstotliwoci sygnau rdowego oraz rednicy efektywnej

otworu (dugo fali jest mniejsza od rednicy otworu). Obecno kawern i

wymy powoduje obnienie amplitudy fali Stoneleya.

Fala ta powstaje w orodkach szybkich oraz wolnych.

Tumienie fali Stoneleya zwizane z obecnoci stref szczelin i spka jest

wykorzystywane do ich identyfikacji.

Prdko fazowa fali VSt jest mniejsza od Vf (Vst = 0,9Vf)

Interpretacja akustycznych obrazw falowych

Interpretacja jakociowa metoda wykresw czasowo-gbokociowo-

amplitudowych

Interpretacja ilociowa okrelenie prdkoci fali podunej VP, prdkoci fali

poprzecznej VS oraz stosunku Vp/Vs

wyznaczenie dynamicznych moduw sprystoci oraz wspczynnika Poissona in situ.

2014-04-18

3

Zastosowane profilowa akustycznych ocena wspczynnika porowatoci ska

okrelanie litologii ska

okrelanie modelu prdkociowego orodka - zmiany VP = f(H)

obliczanie wspczynnikw odbicia (wykorzystywanych w sejsmice)

okrelanie wasnoci sprystych ska ( VP, VS, moduy E, K, , wspczynnik Poissona) AOF

identyfikacja stref spka i szczelin) AOF

okrelanie przepuszczalnoci ska ) AOF

Wasnoci spryste ska Prbki ska po maych odksztaceniach powracaj do pierwotnych

ksztatw i wymiarw; zachowuj si wic jak ciaa spryste, co pozwala na okrelenie ich wasnoci sprystych, takich jak:

wspczynnika sprystoci (moduu Younga);

wspczynnika zwenia poprzecznego (wspczynnika Poissona);

wspczynnika sztywnoci G;

prdkoci rozchodzenia si sprystych fal podunych i poprzecznych;

opornoci falowej.

Spord sprystych wasnoci ska najwiksze znaczenie dla bada geofizycznych ma prdko rozchodzenia si podunych fal sprystych.

Wasnoci spryste ska

Wartoci dynamicznych moduw sprystoci, a take prdkoci fal podunych

i poprzecznych zale od:

skad mineralny (litologia, rodzaj skay)

rozmiar i ksztat ziaren oraz sposb ich uoenia (gsto, struktura i tekstura)

ksztat, rozkad przestrzenny oraz objto porw (porowato)

rodzaj medium nasycajcego pory (warstwy gazonone oraz szczelinowe najbardziej osabiaj fal spryst, w mniejszym stopniu za - warstwy roponone i wodonone).

VP/Vs

Stosunek VP/Vs jest wskanikiem litologii. Najnisz warto osiga dla piaskowcw (1,51 1,88), a

najwysz dla wapieni (1,84 1,95).

Nasycenie przestrzeni porowej gazem powoduje obnienie stosunku VP/ VS (znaczne obnienie VP,

niewielkie VS)

Natomiast zailenie orodka skalnego powoduje wzrost jego wartoci [Jarzyna i in., 1999].

Od czego zaley prdko rozchodzenia si fal w skaach

Litologia a prdko rozchodzenia si fal sejsmicznych w skaach

Litologia

piaskowce 2994 - 5814 1613 - 3289

wapienie 3940 - 6250 2045 - 3226

dolomity 5000 - 6580 3067 - 3550

anhydryty 5180 - 5990 2857 - 3425

muowce 3145 - 4424 1764 - 2674

iowce 3086 - 4348 1613 - 2475

]/[ smp ]/[ sms

Tab. Zestawienie prdkoci fal podunych i poprzecznych wyznaczonych na podstawie obrazw falowych dla ska osadowych [Baa, 1989, Baa, Jarzyna, 1992].