Abstract

The paper describes some theoretical aspects of borehole sonic signal spectrums interpretation. It contains some remarks to the Biot’s theory of propagation of elastic waves in porous media applying to behavior of real rocks and fluids. There are also formulas for estimation rock physical properties by sonic signal spectrum characteristics. The results of logs interpretation experiments are also provided and discussed. The described approach can be useful for a wide range of sonic measurements in the field of porous media acoustics.

Keywords

sonic signal, interpretation, elastic waves, porous media, spectrum characteristics,

Reference

  •  1) Bulatova Zh. M., Volkova E. A., Dubrov E. F., 1970, Akusticheskiy karotazh: L., Nedra.

  •  2) Dobrynin V. M., GorodnovA. V., Chernoglazoe V. N., 2000, Ocenka kollektora podannym volnovoy akustiki - novye vozmozhnosti interpretacii: Geofizika, 2.

  •  3) Ivanov V. N., Karus E. V., Kuznecov O. L., 1978, Akusticheskiy metod issledovaniya skvazhin: M., Nedra.

  •  4) Kozyar V. F., Belokon D. V., Kozyar N. V., Smirnov N. A., Akusticheskie issledovaniya v neftegazovyh skvazhinah: Karotazh-nik, 63.

  •  5) Nikolaevskiy V. N., 1984, Mehanika poristyh i treschinovatyh sred: M.

  •  6) Uayt Dzh. E., 1986, Vozbuzhdenie i rasprostranenie seysmicheskih voln: M., Nedra.

  •  7) Himmelblau D., 1975, Prikladnoe nelineynoe programmirovanie: M., Mir.

  •  8) Berryman J. G., 1980, Confirmation of Biot’s theory: Appl. Phys. Lett. 37, 382 - 384.

  •  9) Biot M. A., 1956, Theory of propagation of elastic waves in a fluid-saturated porous solid. Low-frequency range: Journal of the Acoustical Society of America, 28(2), 168 - 178.

  •  10) Biot M. A., 1956, Theory of propagation of elastic waves in a fluid-saturated porous solid. Higher-frequency range: Journal of the Acoustical Society of America, 28(2), 179 - 191.

  •  11) Boyle F. A., Chotiros N. P., 1992, Experimental detection of a slow acoustic wave in sediment at shallow grazing angels: J. Acoust. Soc. Am., 91, 2615 - 2619.

  •  12) Cheng S. H. et.al., 1987, Effects of in situ permeability on the propagation of Stoneley (tube) waves in a borehole: Geophysics, 52, 9, 1279 - 1289.

  •  13) Del Rio J. A., De Haro M. L., Whitaker S., 2001, Enhancement in the dynamic response of a viscoelastic fluid flowing in a tube: Phys. Rev. E58, 6323 - 6327.

  •  14) Detournay E., Cheng A., 1993, Fundamentals of Poroelasticity: Comprehensive Rock Engineering, Pergamon Press, 113 - 171.

  •  15) Hashin Z., Shreikman S., 1961, Note on a variational approach to the theory of composite elastic materials: J. Franklin Inst., 271, 336 - 341.

  •  16) Johnson D. L., Hemmic D. L., Kojima H., 1994, Probing porous media with first and second sound: J. Appl. Phys, 76, 104 - 125.

  •  17) Mavko G., Mukerji T., Dvorkin /., 1998, The rock physics handbook: Cambridge Univ. Press.

  •  18) MinearJ. W., Fletcher C. R., 1983, Full-wave acoustic logging: CWLS- SPWLA 24th Annual Symposium in Calgary, June, paper EE, 1-13.

  •  19) Nagy P. B., Adler L., Bonner P. B., 1990, Slow, wave propagation in air-filled porous materials and natural rocks: Appl. Phys. Lett., 56, 25, 2504 - 2506.

  •  20) Plona T., 1980, Observation of a Second Bulk Compressional Wave in a Porous Medium at Ultrasonic Frequencies: Applied Physics Letters, 36, 259 - 251.

  •  21) Stoll R., 1977, Acoustic waves in ocean sediments: Geophys., 42, 4, 715 - 725.

  •  22) Tsiklauri D., 2002, Phenomenological model of propagation of the elastic waves in a fluid-saturated porous solid with non-zero boundary slip velocity: J. Acoust. Soc. Am., 112, 843 - 849.

  •  23) Tsiklauri D., Beresnev /., 2003, Properties of Elastic Waves in a Non-Newtonian Fluid Saturated Porous Medium: Transport in Porous Media, 53, 39 - 50.

  •  24) Williams K. L., Jackson D. R., Thorsos E. /., 2002, Comparison of sound speed and attenuation measured in a sandy sediment to predictions based on the Biot theory of porous media: IEEE J. Oceanic Eng., 27, 413 - 428.

Интерпретация спектров сигналов скважинной волновой акустики

Моисеенко А.С. Муравьев С.А.

Аннотация

Рассматриваются теоретические вопросы интерпретации спектров акустических сигналов, регистрируемых многоэлементными скважинными зондами. Представлены дополнения к теории М. А. Био распространения акустических волн в насыщенных пористых средах, учитывающие некоторые особенности реальных горных пород и насыщающих их флюидов, а также выражения для оценки физических свойств пород по спектральным характеристикам акустических сигналов. Приводятся результаты предварительного тестирования предлагаемого подхода к интерпретации измерительной информации, причём последний может быть адаптирован для широкого класса задач ультразвуковых измерений параметров пористой среды.

Ключевые слова

интерпретация, акустические сигналы, пористые среды, спектральные характеристики,

Информация об авторах

Библиографическая ссылка

Моисеенко А.С. Муравьев С.А. Интерпретация спектров сигналов скважинной волновой акустики // Геофизика. 2010. № 1. С. 29-37.

Список литературы

  •  1) Булатова Ж. М., Волкова Е. А., Дубров Е. Ф., 1970, Акустический каротаж: Л., Недра.

  •  2) Добрынин В. М., ГородновА. В., Черноглазое В. Н., 2000, Оценка коллектора поданным волновой акустики - новые возможности интерпретации: Геофизика, 2.

  •  3) Иванов В. Н., Карус Е. В., Кузнецов О. Л., 1978, Акустический метод исследования скважин: М., Недра.

  •  4) Козяр В. Ф., Белоконь Д. В., Козяр Н. В., Смирнов Н. А., Акустические исследования в нефтегазовых скважинах: Каротаж-ник, 63.

  •  5) Николаевский В. Н., 1984, Механика пористых и трещиноватых сред: М.

  •  6) Уайт Дж. Э., 1986, Возбуждение и распространение сейсмических волн: М., Недра.

  •  7) Химмельблау Д., 1975, Прикладное нелинейное программирование: М., Мир.

  •  8) Berryman J. G., 1980, Confirmation of Biot’s theory: Appl. Phys. Lett. 37, 382 - 384.

  •  9) Biot M. A., 1956, Theory of propagation of elastic waves in a fluid-saturated porous solid. Low-frequency range: Journal of the Acoustical Society of America, 28(2), 168 - 178.

  •  10) Biot M. A., 1956, Theory of propagation of elastic waves in a fluid-saturated porous solid. Higher-frequency range: Journal of the Acoustical Society of America, 28(2), 179 - 191.

  •  11) Boyle F. A., Chotiros N. P., 1992, Experimental detection of a slow acoustic wave in sediment at shallow grazing angels: J. Acoust. Soc. Am., 91, 2615 - 2619.

  •  12) Cheng С. H. et.al., 1987, Effects of in situ permeability on the propagation of Stoneley (tube) waves in a borehole: Geophysics, 52, 9, 1279 - 1289.

  •  13) Del Rio J. A., De Haro M. L., Whitaker S., 2001, Enhancement in the dynamic response of a viscoelastic fluid flowing in a tube: Phys. Rev. E58, 6323 - 6327.

  •  14) Detournay E., Cheng A., 1993, Fundamentals of Poroelasticity: Comprehensive Rock Engineering, Pergamon Press, 113 - 171.

  •  15) Hashin Z., Shreikman S., 1961, Note on a variational approach to the theory of composite elastic materials: J. Franklin Inst., 271, 336 - 341.

  •  16) Johnson D. L., Hemmic D. L., Kojima H., 1994, Probing porous media with first and second sound: J. Appl. Phys, 76, 104 - 125.

  •  17) Mavko G., Mukerji T., Dvorkin /., 1998, The rock physics handbook: Cambridge Univ. Press.

  •  18) MinearJ. W., Fletcher C. R., 1983, Full-wave acoustic logging: CWLS- SPWLA 24th Annual Symposium in Calgary, June, paper EE, 1-13.

  •  19) Nagy P. B., Adler L., Bonner P. B., 1990, Slow, wave propagation in air-filled porous materials and natural rocks: Appl. Phys. Lett., 56, 25, 2504 - 2506.

  •  20) Plona T., 1980, Observation of a Second Bulk Compressional Wave in a Porous Medium at Ultrasonic Frequencies: Applied Physics Letters, 36, 259 - 251.

  •  21) Stoll R., 1977, Acoustic waves in ocean sediments: Geophys., 42, 4, 715 - 725.

  •  22) Tsiklauri D., 2002, Phenomenological model of propagation of the elastic waves in a fluid-saturated porous solid with non-zero boundary slip velocity: J. Acoust. Soc. Am., 112, 843 - 849.

  •  23) Tsiklauri D., Beresnev /., 2003, Properties of Elastic Waves in a Non-Newtonian Fluid Saturated Porous Medium: Transport in Porous Media, 53, 39 - 50.

  •  24) Williams K. L., Jackson D. R., Thorsos E. /., 2002, Comparison of sound speed and attenuation measured in a sandy sediment to predictions based on the Biot theory of porous media: IEEE J. Oceanic Eng., 27, 413 - 428.