Акустический каротаж — это метод, используемый при буровых работах для анализа подземных горных пород и почвенных образований с помощью звуковых волн. При разведке и добыче нефти или газа используется буровая установка, которая создает глубокую скважину, вращающийся буровой инструмент, закрепленный на длинных участках трубы. Сверлильная головка создает отверстие диаметром, равным размеру сверлильной головки.
Звукоизлучающий инструмент прикрепляется к проводу с питанием и направляется в скважину для построения графика акустического каротажа. Этот инструмент состоит из звукового передатчика и приемника, расположенных в одном месте. на длинной трубке, которая вставляется в скважину. Передатчик посылает серию высокочастотных звуковых импульсов во всех направлениях, которые проникают в окружающие горные породы и возвращаются к приемнику.
Чтобы передатчик и приемник не мешали друг другу, используется ряд различных методов. Передатчик и приемник разделены расстоянием, что создает более длинную цилиндрическую форму. Звукопоглощающие материалы и резиновые прокладки могут помочь уменьшить часть звука от передатчика, достигающего приемника. Самый важный элемент конструкции основан на отключении приемника каждый раз, когда передатчик посылает импульс. Это предотвращает появление ложных сигналов в результатах акустического каротажа и предотвращает повреждение приемника передаваемыми звуками.
Передатчик посылает короткие импульсы звука, которые проникают в породу, окружающую скважину; часть звука быстро отражается обратно к приемнику, а часть проникает в окружающую скалу и дифрагирует, что означает, что он меняет направление исходящего звука. Когда дифрагированный звук возвращается к приемнику, записывается разница во времени между переданным и возвращенным звуком. Еще одним эффектом распространения звука в земле является затухание, то есть ослабление звука за счет поглощения. Когда звук попадает в горную породу вокруг скважины, горная порода и другие материалы поглощают звук, уменьшая количество сигнала, возвращающегося к приемнику; это, в свою очередь, может предоставить информацию о характеристиках грунта».
Акустический каротаж эффективен для определения характеристик ствола скважины, поскольку звук распространяется по-разному в зависимости от породы или почвы, окружающей передатчик. Первыми звуками, которые возвращаются к приемнику, являются p-волны или волны давления, потому что они обычно имеют самую высокую скорость или скорость. P-волны будут двигаться быстрее в горных породах с более высокой плотностью и медленнее в менее плотном песке или почве, которая называется более пористой.
Второй тип звуковых волн, которые возвращаются к приемнику, — это S-волны, или сдвиговые волны. Сила сдвига хочет разорвать что-то на части, поэтому эти волны измеряют пласт на предмет его способности срезать или ломать. Это важно при бурении нефтяных скважин, потому что пласт, содержащий нефть или газ, должен быть разрушен, прежде чем можно будет извлечь продукт; это называется фрекинг. S-волны предоставят информацию, используемую в этой операции.
Когда прибор акустического каротажа направляется в скважину, он обеспечивает визуальное представление характеристик недр. Трещины в горных породах могут помочь в проведении буровых работ, если они происходят в области продукта, но могут вызвать проблемы, если они обнаружены в другом месте скважины, которые, возможно, придется герметизировать трубопроводом или бетоноподобным герметиком, чтобы предотвратить утечку из скважины. Вода также может стать проблемой при бурении, поскольку она будет смешиваться с продуктом; если вода попадает в скважину в больших количествах, позже может потребоваться дополнительная обработка для ее удаления из нефти. Еще одной проблемой является загрязнение грунтовых вод нефтью, поэтому понимание того, где существуют водные слои, может уменьшить экологические проблемы».
