Основы акустического каротажа (АК).

АК-методы изучения свойств горных пород путем измерения в скв характеристик упругих волн как в звуковой так и ультразвуковой частоте. В скв возбуждают упругие колебания, которые распространяются в ней и окружающих породах и воспринимаются приемниками, расположенными в той же скв. По типу регистрируемых параметров:

1) АК по скорости

2) АК по затуханию

3) Широкополостный АК

4) Волновой АК

Каротаж по скорости и затуханию составляют стандартный АК и проводятся одновременно. В естественных условиях все ГП в первом приближании являются упругими телами, в которых под давлением внешнего возбуждения в течении короткого времени возникают напряжения, вызывающие в них перемещение частиц. Это приводит к возникновению 2 типов деформации:

А) деформации объема (растяжения, сжатия)

Б) деформации формы (сдвиг)

Колебательный процесс последовательного распределния деформации называется упругой сейсмической волной, который характеризуется длиной волны (лямбда)-расстояние между ближними точками, колеблющихся в одинаковой фазе.

В природе существует 2 типа волн – продольные и поперечные. Распространение продольной волны представляет собой перемещения зон растяжения и сжатия при котором частицы среды совершают колебания около своего первоначального положения в направлении совпадающим с направлением распространения волны. Продольные волны связаны с деформацией объема среды. Поперечные волны связаны с деформацией формы среды и существуют только, а твердых телах. Распространения поперечной волны представляет перемещения зоны скольжения слоев среды друга относительно друга т.е. частицы совершают колебания около своего первоначального положения плоскости перпендикулярной к направления распространения волны

Основными кинематическими параметрами упругих волн является: скорость распространения по лучу υ (м/с), длина волны λ =υ /f.

Распространение фронта волны изучается с помощью принципа Гюгенса-Френеля. Если упругая волна достигает границы раздела 2-х сред, то часть энергии волны отражается и образуется отраженная волна, а часть – проходит через границу раздела и образуется проходящая волна

В скважине при возбуждении упругих колебаний от некоторого источника падающая волна достигая стенке вызывает образование вторичной: отраженной, проходящей и поперечной. Проходящая волна скользя вдоль раздела образует головную волну, которая первая достигает приемника по следующему пути: датчик – ПЖ – порода – ПЖ – приемник.

При производстве АК используют 3, 4, 6 и многоэлементные зонды. 3-х элементный состоит из приемника (П) и двух излучателей (И1, И2) или наоборот И и П1 П2. Расстояние между излучателя и первого приемника соответствует длине зонд

Точка записи результатов измерений относится к середине расстояния.

4-х и 6-и элементные зонды представляют собой комбинации из 2-х, 3-х элементных. Много элементные зонды содержат 1 или 2 излучатели и набор приемников удаленных от излучателя на различные состояния.

В качестве излучателей используют магнитостиционные преобразователи изменяющие свою форму и размеры под действием переменного тока. Обычно это сплавы кобальта с железом. Расширение сплава при его намагничивании создает в пространстве импульсы упругих колебаний (частота 20-50 кГц). Излучатель отделен от приемника акустическим изолятором для исключения поступления упругой волны по скважинному прибору. В приемнике используется пьезоэлектрический эффект.