NL8303578A - METHOD FOR SOIL EXAMINATION AND APPARATUS FOR APPLYING THIS METHOD - Google Patents
METHOD FOR SOIL EXAMINATION AND APPARATUS FOR APPLYING THIS METHOD Download PDFInfo
- Publication number
- NL8303578A NL8303578A NL8303578A NL8303578A NL8303578A NL 8303578 A NL8303578 A NL 8303578A NL 8303578 A NL8303578 A NL 8303578A NL 8303578 A NL8303578 A NL 8303578A NL 8303578 A NL8303578 A NL 8303578A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- sectors
- shear wave
- probe
- pole
- earth
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 239000002689 soil Substances 0.000 title description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 47
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 39
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 28
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 7
- 238000011160 research Methods 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 37
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 22
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 8
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 3
- 206010017076 Fracture Diseases 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000010392 Bone Fractures Diseases 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/40—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
- G01V1/44—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging using generators and receivers in the same well
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Description
* » * , VO 5155* »*, VO 5155
Betr.: Werkwijze voor "bodemonderzoek en inrichting voor het toepassen van deze werkwijze.Re .: Method for "soil investigation and installation for applying this method.
De uitvinding heeft "betrekking op boorputonderzoek in het algemeen en meer in het "bijzonder op boorputonderzoek onder gebruik van akoestische afschuifgolven.The invention relates to "wellbore surveys in general and more particularly" to wellbore surveys using acoustic shear waves.
Bij akoestisch boorputonderzoek is het gebruikelijk de drukgolf -5 snelheid van aardformaties, welke boorputten omgeven, te meten. Een gebruikelijk drukgolfsnelheidsonderzoekstelsel omvat een cilindrische onder zoeksonde voor ophanging in een boorputvloeistof, een bron, welke met de sonde is verbonden om in de boorputvloeistof drukgolven op te wekken, en een of meer detectoren, welke met de sonde zijn verbonden en zich op 10 een afstand van de drukgolfbron bevinden voor het detecteren van de golven in de boorputvloeistof. Een drukgolf in de boorputvloeistof, welke door de bron wordt opgewekt, wordt in de, de boorput omgevende aardforma-tie gebroken. De golf plant zich door een gedeelte van de formatie voort en wordt naar de boorputvloeistof teruggebroken in een punt bij de detec-15 tor en daarna door de detector gedetecteerd. De verhouding van de afstand tussen de bron en de detector tot de tijd'tussen het opwekken en detecteren van de drukgolf levert de drukgolf snelheid van de formatie. De afstand tussen de bron en de detector is gewoonlijk constant en bekend, zodat een meting van de tijd tussen het opwekken en detecteren van de 20 drukgolf voldoende is om de drukgolf snelheid van de formatie te bepalen.In acoustic well surveying, it is common to measure the pressure wave velocity of earth formations surrounding wells. A typical pressure wave velocity survey system includes a cylindrical well probe suspension probe, a well connected to the probe to generate pressure waves in the well fluid, and one or more detectors coupled to the probe and spaced apart of the pressure wave source for detecting the waves in the wellbore fluid. A pressure wave in the wellbore fluid generated by the well is broken in the earth formation surrounding the wellbore. The wave propagates through a portion of the formation and is broken back to the wellbore fluid at a point near the detector and then detected by the detector. The ratio of the distance between the source and the detector to the time between the generation and detection of the pressure wave provides the pressure wave velocity of the formation. The distance between the source and the detector is usually constant and known, so that a measurement of the time between generation and detection of the pressure wave is sufficient to determine the pressure wave velocity of the formation.
Voor een betere nauwkeurigheid is deze afstand gewoonlijk veel groter dan de afmetingen van de bron en de detector. Informatie, welke van belang is voor de productie van olie en gas uit onder het aardoppervlak gelegen formaties, kan uit de drukgolfsnelheden van dergelijke formaties worden 25 verkregen.For better accuracy, this distance is usually much larger than the dimensions of the source and detector. Information of interest for the production of oil and gas from subsurface formations can be obtained from the compression wave rates of such formations.
Wanneer een drukgolf, opgewekt door een drukgolfbron, in de boorputvloeistof de wand van de boorput bereikt, wekt de golf in de omgevende aardformatie een gebroken drukgolf op, zoals boven is beschreven. Bovendien wekt de golf in de omgevende aardformatie een gebroken afschuif-30 golf op en geleidegolven, welke zich in de boorputvloeistof en het deel van de formatie bij de boorput bewegen. Een deel van deze afschuifgolf wordt naar de boorputvloeistof teruggebroken in de vorm van een drukgolf en bereikt de detector van de onderzoeksonde. De geleidegolven worden ook door deze detector gedetecteerd. Een golf, welke behoort tot een van 35 de drie typen golven, welke door de detector worden gedetecteerd, kan een 0303578When a pressure wave generated by a pressure wave source in the wellbore fluid reaches the wellbore wall, the wave in the surrounding earth formation generates a fractured pressure wave, as described above. In addition, the wave in the surrounding earth formation generates a broken shear wave and guide waves moving in the wellbore fluid and the portion of the formation at the wellbore. Part of this shear wave is broken back into the wellbore fluid in the form of a pressure wave and reaches the detector of the survey probe. The guide waves are also detected by this detector. A wave, which belongs to one of the three types of waves detected by the detector, can be 0303578
VV
- 2 - , * aankomst worden genoemd: de drukgolven in de boorputvloeistof, veroorzaakt door breking van drukgolven in de formatie, worden de drukgolf aankomsten genoemd, die, veroorzaakt door breking van afschuifgolven in de formatie, de af schuif golfaankomsten, en die, veroorzaakt door geleidegolven, de 'ge-5 leide-golfaankomsten. Derhalve is het door de detector gedetecteerde signaal een samengesteld signaal, dat de drukgolf aankomst, de afschuif-golfaankomst en de geleide-golfaankomsten omvat. Drukgolven bewegen zich sneller dan afschuifgolven en afschuifgolven bewegen zich normaliter sneller dan de geleidegolven. Derhalve is in het door de detector gedetecteer-10 <16* samengestelde signaal de drukgolfaankomst de eerste aankomst, de af schuif golf aankomst de tweede aankomst en de geleide -golf aankomst en de laatste aankomsten. Bij het meten van de drukgolf snelheid van de formatie geeft het tijdinterval tussen het opwekken van drukgolven en het detecteren van de eerste aankomst, gedetecteerd door de detector, de benaderde 15 looptijd van de gebroken drukgolf in de formatie. Derhalve beïnvloeden de latere afschuifgolf- en geleide-golfaankomsten de meting van de drukgolf snelheid van de formatie niet op een schadelijke wijze.- 2 -, * arrivals are called: the pressure waves in the wellbore fluid caused by refraction of pressure waves in the formation are called the pressure wave arrivals, which are caused by refraction of shear waves in the formation, the shear wave arrivals, and which causes by guide waves, the 'guided wave arrivals. Therefore, the signal detected by the detector is a composite signal, comprising the pressure wave arrival, the shear wave arrival and the guided wave arrivals. Pressure waves move faster than shear waves, and shear waves normally move faster than the guide waves. Thus, in the composite signal detected by the detector, the pressure wave arrival is the first arrival, the shear wave arrival is the second arrival and the guided wave arrival and the last arrivals. When measuring the pressure wave velocity of the formation, the time interval between generating pressure waves and detecting the first arrival detected by the detector gives the approximate transit time of the fractured pressure wave in the formation. Therefore, the later shear wave and guide wave arrivals do not adversely affect the measurement of the compression wave velocity of the formation.
Behalve, dat de drukgolf zich .over een vertikale afstand in de formatie, bij benadering gelijk aan de afstand tussen de bron en de de-20 tector, beweegt, beweegt de drukgolf zich ook over korte afstanden in de vloeistof. De extra tijd, welke nodig is om deze korte afstanden af te leggen, introduceert fouten in de snelheidsbepaling. Om deze fouten te reduceren, wordt bij de gebruikelijke onderzoekinrichtingen gebruik gemaakt van tenminste twee detectoren, die in vertikale richting langs de 25 boorput op een afstand van elkaar zijn opgesteld. Het tijdinterval tussen de detectie door de twee detectoren wordt gemeten in plaats van het tijdinterval tussen het uitzenden en detecteren. De verhouding tussen de afstand tussen de twee detectoren en dit tijdinterval levert de drukgolf-snelheid. Aangezien de drukgolf zich over bij benadering gelijke, korte 30 afstanden in de boorputvloeistof beweegt voordat de golf de twee detectoren bereikt, is het tijdinterval tussen de detectie door de twee detectoren een meer nauwkeurige maat voor de werkelijke looptijd in de formatie. Derhalve levert het gebruik van twee detectoren en het meten van de tijd tussen de deteetie door de twee detectoren een meer nauwkeurige drukgolf-35 snelheid, Andere storende invloeden, zoals boorputafmetingsveranderingen en kanteling van de sonde kunnen door conventionele inrichtingen worden gereduceerd. Een van deze inrichtingen is beschreven in Log Interpretation, Vol, 1 - Principles, Schlumberger Limited, Hew York, N. Y. 10017 ______ 8303578 * » - 3 - 1972 Edition, pag. 37 - 3Ö.In addition to the pressure wave moving a vertical distance in the formation, approximately equal to the distance between the source and the detector, the pressure wave also moves for short distances in the liquid. The extra time required to cover these short distances introduces errors in speed determination. To reduce these errors, conventional survey devices employ at least two detectors spaced vertically along the wellbore. The time interval between detection by the two detectors is measured instead of the time interval between transmission and detection. The relationship between the distance between the two detectors and this time interval produces the pressure wave velocity. Since the pressure wave travels approximately equally short distances in the wellbore fluid before the wave reaches the two detectors, the time interval between detection by the two detectors is a more accurate measure of the actual transit time in the formation. Therefore, the use of two detectors and measuring the time between detection by the two detectors provides a more accurate pressure wave velocity. Other disturbing influences, such as well bore size changes and probe tilt, can be reduced by conventional devices. One of these devices is described in Log Interpretation, Vol. 1 - Principles, Schlumberger Limited, Hew York, N. Y. 10017 ______ 8303578 * - - 3 - 1972 Edition, p. 37 - 3Ö.
Het is bekend, dat afschuifgolfsnelheidsonderzoek ook informatie kan verschaffen, welke van belang is voor de productie van olie en gas uit onder het aardoppervlak gelegen formaties. De verhouding tussen de 5 afschuifgolfsnelheid en de drukgolfsnelheid kan informatie verschaffen omtrek de rotslithologie van de onder het aardoppervlak gelegen formaties. Het afschuifgolfsnelheidsonderzoek kan het ook mogelijk maken, dat seismische afschuifgolftijdsecties worden omgezet in dieptesecties. Het af-schuifgolfonderzoek is van nut bij het bepalen van andere belangrijke 10 eigenschappen van aardformaties, zoals afschuifbelasting, porositeit, fluidumverzadiging en de aanwezigheid van breuken. Het afschuifgolfonderzoek kan ook van nut zijn voor het bepalen van de belastingstoestand om de boorput, welke van groot belang is bij het ontwerpen van hydraulische breukbehandeling.It is known that shear wave velocity surveys can also provide information of importance for the production of oil and gas from subsurface formations. The relationship between the shear wave velocity and the pressure wave velocity can provide information about the rock lithology of the subsurface formations. The shear wave velocity survey may also allow seismic shear wave time sections to be converted into depth sections. The shear wave study is useful in determining other important properties of earth formations, such as shear loading, porosity, fluid saturation and the presence of fractures. The shear wave survey can also be useful in determining the load condition around the wellbore, which is of great importance in the design of hydraulic fracture treatment.
15 De conventionele drukgolfonderzoekbron en de drukgolven, welke daarmede in de boorputvloeistof worden opgewekt, zijn symmetrisch om de as van de onderzoeksonde. Wanneer deze drukgolven in de omgevende aard-formatie worden'gebroken, zijn de relatieve amplituden van de gebroken afschuif- en drukgolven zodanig, dat het lastig is een onderscheid te 20 maken tussen de latere afschuifgolfaankomst ten opzichte van de eerdere drukgolf aankomst en ten opzichte van trillingen in de boorput, welke worden veroorzaakt door breking van de drukgolf in de formatie. Derhalve is het lastig een conventionele, symmetrische drukgolfbron voor het onderzoek van de afschuifgolfsnelheid te gebruiken. Men heeft correlatiemetho-25 den toegepast om de af schuif golf aankomst te onttrekken uit de volledige, geregistreerde, akoestische golfreeks. Dergelijke methoden vereisen evenwel gewoonlijk een verwerking van informatie door een rekeninrichting, zodat afschuifgolfsnelheden niet direkt kunnen worden bepaald. Het kan ook lastig zijn de afschuifgolfaankomst af te nemen, indien deze naar 30 de tijd dicht bij de drukgolfaankomst is gelegen.The conventional pressure wave survey source and the pressure waves generated therewith in the wellbore fluid are symmetrical about the axis of the survey probe. When these pressure waves are broken in the surrounding earth formation, the relative amplitudes of the fractured shear and pressure waves are such that it is difficult to distinguish between the later shear wave arrival and the previous pressure wave arrival and wellbore vibrations caused by refraction of the pressure wave in the formation. Therefore, it is difficult to use a conventional, symmetrical compression wave source for the investigation of the shear wave velocity. Correlation methods have been used to extract the shear wave arrival from the complete recorded acoustic wave sequence. However, such methods usually require processing of information by a computer so that shear wave rates cannot be determined directly. It may also be difficult to decrease the shear wave arrival if it is close to the pressure wave arrival in time.
Men heeft voor het bepalen van de afschuifgolfsnelheid gebruik gemaakt van asymmetrische drukgolfbronnen. Bij dergelijke bronnen kan de amplitude van de afschuifgolfaankomst aanmerkelijk groter zijn dan die van de drukgolfaankomst. Door het trekkerniveau van het detectie- en re-35 gistratiestelsel zodanig in te stellen, dat ten opzichte van de drukgolf-aankomst wordt gediscrimineerd, wordt de afschuifgolfaankomst als de eerste aankomst gedetecteerd. Het kan derhalve mogelijk zijn de looptijd 8303578Asymmetric pressure wave sources have been used to determine the shear wave velocity. With such sources, the amplitude of the shear wave arrival can be significantly greater than that of the pressure wave arrival. By adjusting the trigger level of the detection and recording system to discriminate against the pressure wave arrival, the shear wave arrival is detected as the first arrival. It may therefore be possible to use the term 8303578
« V«V
- 4 - van afschuifgolven in de formatie en derhalve de afschuifgolfsnelheid te bepalen. Dergelijke asymmetrische golven wekken elk in de boorputvloeistof een positieve drukgolf in êên richting en een gelijktijdige negatieve drukgolf in de tegengestelde riehting op. De interferentie van de twee 5 drukgolven kan veroorzaken, dat de af schuif golf aankomst sterker is dan de drukgolf aankomst. Asymmetrische golven zijn beschreven in de Europese octrooiaanvrage No. 31989 en de Amerikaanse octrooischriften 3-593.255 en 4.207.961.- 4 - to determine shear waves in the formation and therefore the shear wave velocity. Such asymmetric waves each generate a positive pressure wave in one direction and a simultaneous negative pressure wave in the opposite direction in the wellbore fluid. The interference of the two pressure waves can cause the shear wave arrival to be stronger than the pressure wave arrival. Asymmetric waves are described in European Patent Application No. 31989 and U.S. Pat. Nos. 3,559,255 and 4,207,961.
In de Europese octrooiaanvrage is een bron van het buigtype be-10 schreven, welke is voorzien van twee circulaire, piëzo-elektrische platen, welke met elkaar zijn verbonden en aan een onderzoeksonde zijn bevestigd. Wanneer over de twee piëzo-elektrische platen een spanning wordt aangelegd, zullen de platen buigen. Door het buigen van de transducentplaten ontstaat een positieve drukgolf in ëên richting en een gelijktijdige ne-15 gatieve drukgolf in de tegengestelde richting. In het Amerikaanse oc-trooischrift 3.593.255 is een drukgolfbron beschreven, welke is voorzien van twee piëzo-elektrische segmenten, elk in de vorm. van een halve holle cilinder. De twee segmenten zijn zodanig gemonteerd, dat zij een gespleten cilinder vormen, De twee segmenten hebben een tegengestelde polarisatie 20 en aan elk segment wordt een elektrische spanning aangelegd, welke veroorzaakt, dat het ene segment in radiale richting uit zet, terwijl het andere segment tegelijkertijd in radiale richting samentrekt, waardoor een positieve drukgolf in een richting en een gelijktijdige negatieve drukgolf in de tegengestelde richting wordt opgewekt. In het Amerikaanse 25 octrooischrift 4.207.961 zijn spoelen, welke op een spoelstelsel zijn gemonteerd, opgesteld in het magnetische veld van een permanente magneet en wordt door de spoelen een stroom gevoerd om het spoelstelsel aan te drijven. Door de beweging van het spoelstelsel wordt een volume water in één riehting uitgeworpen en wordt tegelijkertijd een equivalent volume 30 water in tegengestelde richting aangezogen, waardoor een positieve drukverandering in ëên riehting en een gelijktijdige negatieve drukverandering in de tegengestelde richting ontstaat,The European patent application discloses a source of the bending type, which is provided with two circular piezoelectric plates, which are connected to each other and attached to a research probe. When a voltage is applied across the two piezoelectric plates, the plates will bend. Bending the transducer plates creates a positive pressure wave in one direction and a simultaneous negative pressure wave in the opposite direction. U.S. Pat. No. 3,593,255 discloses a pressure wave source comprising two piezoelectric segments, each in the form. of a half hollow cylinder. The two segments are mounted to form a split cylinder. The two segments have opposite polarization 20 and an electrical voltage is applied to each segment causing one segment to expand radially while the other segment simultaneously in the radial direction, generating a positive pressure wave in one direction and a simultaneous negative pressure wave in the opposite direction. In U.S. Pat. No. 4,207,961, coils mounted on a coil assembly are disposed in the magnetic field of a permanent magnet and a current is passed through the coils to drive the coil assembly. The movement of the flushing system ejects a volume of water in one direction while simultaneously drawing an equivalent volume of water in the opposite direction, creating a positive pressure change in one direction and a simultaneous negative pressure change in the opposite direction,
De werkwijze en inrichting volgens de uitvinding dienen voor het bepalen van de afschuifgolfsnelheid van een aardformatie, welke een boor-35 put omgeeft. Bij de.werkwijze volgens de uitvinding wordt een 2n-polige afschuifgolf door de aarde langs de put uitgezonden, waarbij n een geheel getal is, dat groter is dan 2, en wordt de 2n-polige af schuif golf aankomst 8303578 * « - 5 - in tenminste één punt, dat in longitudinale richting langs de put op een afstand van het zendpunt is gelegen, gedetecteerd. Indien de afschuifgolf-aankamst in twee punten wordt gedetecteerd, wordt de tijd, welke verstrijkt tussen de detecties in de twee punten, gemeten voor het bepalen 5 van de af schuif golf snelheid van de aarde, welke de put omgeeft. Imdien de afschuif golf aankomst in slechts één punt wordt gedetecteerd, wordt de tijd, verstreken tussen het uitzenden en detecteren van het af schuif golf signaal gemeten om de afschuif golfsnelheid van de aarde te bepalen. De inrichting volgens de uitvinding omvat een huis, dat bestemd is om in de put naar 10 boven en naar beneden te werden bewogen, signaalgeneratororganen in het huis voor het uitzenden van een 2n-polige afschuif golf in de aardformatie, welke de put cangeeft, waarbij n een geheel getal is, dat groter is dan 2, en signaaldetectier-organen in het huis, welke in longitudinale richting langs de put op een afstand van de signaalgeneratororganen zijn gelegen 15 voor het detecteren van de aankomst van een dergelijke af schuifgolf.The method and apparatus according to the invention serve to determine the shear wave velocity of an earth formation surrounding a well borehole. In the method of the present invention, a 2n pole shear wave is emitted through the earth along the well, where n is an integer greater than 2, and the 2n pole shear wave arrives 8303578 * - - 5 - detected in at least one point longitudinally along the well at a distance from the transmission point. If the shear wave crest is detected in two points, the time elapsed between the detections in the two points is measured to determine the shear wave velocity of the earth surrounding the well. If the shear wave arrival is detected in only one point, the time elapsed between transmitting and detecting the shear wave signal is measured to determine the shear wave velocity of the Earth. The apparatus according to the invention comprises a housing, which is intended to be moved up and down in the well, signal generator means in the housing for emitting a 2n-pole shear wave in the earth formation, which the well can provide, whereby n is an integer greater than 2, and signal detector members in the housing longitudinally disposed along the well at a distance from the signal generator members to detect the arrival of such a shear wave.
De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont : fig. 1 een schematisch aanzicht van een akoestisch, onderzoekstel-sel volgens de uitvinding; 20 fig. 2 een vereenvoudigd perspectivisch aanzicht van een voorkeurs uitvoeringsvorm van een achtpolige afschuifgolfonderzoekinrichting volgens de uitvinding; fig. 3 een dwarsdoorsnede van de achtpolige afschuifgolfonderzoek-bron volgens fig. 2 over de lijn III-III; 25 fig. 1* een vereenvoudigd perspectivisch aanzicht van de achtpoli ge afschuifgolfonderzoekinriehting volgens fig. 2 en 3, waarbij de oriëntatie van de detectoren ten opzichte van die van de achtpolige bron en de elektrische verbindingen met de bron en de detectoren zijn aangegeven; fig. 5 «en dwarsdoorsnede van een andere uitvoeringsvorm van een 30 achtpolige afschuifgolfonderzoekbron volgens de uitvinding; fig. 6 een dwarsdoorsnede van een andere uitvoeringsvorm van een achtpolige afschuifgolfonderzoekbron volgens de uitvinding; en fig. T een dwarsdoorsnede van veer een andere uitvoeringsvorm van een achtpolige afschuifgolfonderzoekbron'volgens de uitvinding.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing: Fig. 1 shows a schematic view of an acoustic examination system according to the invention; Fig. 2 shows a simplified perspective view of a preferred embodiment of an eight-pole shear wave research device according to the invention; FIG. 3 is a cross-sectional view of the eight-pole shear wave survey source of FIG. 2 taken along line III-III; FIG. 1 * is a simplified perspective view of the eight-pole shear wave survey apparatus of FIGS. 2 and 3, showing the orientation of the detectors relative to that of the eight-pole source and the electrical connections to the source and detectors; FIG. 5 is a cross-sectional view of another embodiment of an eight-pole shear wave research source according to the invention; FIG. 6 is a cross-sectional view of another embodiment of an eight-pole shear wave survey source according to the invention; and FIG. T is a cross-sectional view of spring another embodiment of an eight-pole shear wave research source according to the invention.
35 Fig, 1 is een schematisch aanzicht van een akoestisch onderzoek- stelsel ter illustratie van de uitvinding. Een onderzoeksonde 10 is bestemd om in een boorput naar boven en naar beneden te worden bewogen.Fig. 1 is a schematic view of an acoustic examination system illustrating the invention. A probe 10 is designed to be moved up and down a wellbore.
8303578 « * - 6 -8303578 «* - 6 -
De sonde "bevat een meerpolige afschuifgolfbron 12 met twee detectoren, 1H, 16. Voor het inleiden van het onderzoek, wordt de sonde 10 opgehangen in een vloeistof 18, die in een boorput 20 aanwezig is, welke laatste door een aardformatie 22 is omgeven. Detectoren 1U, 16 worden 5 zodanig met de sonde 10 verbonden, dat zij in longitudinale richting langs de boorput 20 op een afstand van elkaar en van de bron 12 zijn gelegen.The probe "contains a multipolar shear wave source 12 with two detectors, 1H, 16. To initiate the probe, probe 10 is suspended in a liquid 18 contained in a wellbore 20, which is surrounded by an earth formation 22. Detectors 1U, 16 are connected to probe 10 such that they are longitudinally spaced along wellbore 20 from each other and from source 12.
De bron 12. wordt met een ontsteek- en registratiebesturingseenheid 2k verbonden. Ofschoon de ontsteek- en registratiebesturingseenheid in fig.The source 12. is connected to an ignition and registration control unit 2k. Although the ignition and registration control unit in FIG.
1 is weergegeven als een eenheid, welke gescheiden is van de onderzoek-10 sonde, kan het deel van de eenheid, waarmede de meerpolige afschuifgolfbron wordt gevoed, voor het gemak in de onderzoeksonde worden ondergebracht. Signalen, welke door de detectoren 1^, 16 worden geregistreerd, worden toegevoerd aan een banddoorlaatfilter 26, een versterker 28 en een j tijdintervaleenheid 30.1 is shown as a unit separate from the examining probe, the portion of the unit with which the multipole shear wave source is fed may be conveniently accommodated in the examining probe. Signals recorded by detectors 1, 16 are applied to a bandpass filter 26, an amplifier 28 and a time interval unit 30.
15 Op een wijze, welke later zal worden toegelicht, wordt de ont steek- en registratiebesturingseenheid gebruikt voor het ontsteken van de bron 12, welke een afschuifgolf in de formatie 22 opwekt. De afschuif-golf aankomst wordt gedetecteerd door de detectoren 1¾ en 16. De sonde 10 bevat ook een voorversterker (niet weergegeven in fig. 1), welke de door 20 de detectoren 1U, 16 gedetecteerde af schuif golf aankomst versterkt. De versterkte signalen worden dan door een filter 26 gefilterd en door de versterker 28 opnieuw versterkt. Het tijdinterval tussen de detectie van de aankomst door de detector 1 h- en de detectie door de detector 16 wordt dan door de tijdintervaleenheid 30 gemeten. Dit tijdinterval kan, naar 25 wens, worden opgeslagen of weergegeven.In a manner which will be explained later, the ignition and recording control unit is used to ignite the source 12, which generates a shear wave in the formation 22. The shear wave arrival is detected by detectors 1¾ and 16. Probe 10 also includes a preamplifier (not shown in Figure 1) which amplifies the shear wave arrival detected by detectors 1U, 16. The amplified signals are then filtered through a filter 26 and amplified again by the amplifier 28. The time interval between the detection of the arrival by the detector 1 h and the detection by the detector 16 is then measured by the time interval unit 30. This time interval can be stored or displayed as desired.
Fig. 2 toont een vereenvoudigd, perspectivisch aanzicht van een achtpolige afschuifgolfonderzoekinrichting, welke een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding vormt. Zoals aangegeven in fig. 2, omvat de onderzoeksonde 10 een aantal holle, cilindrische secties. De bovenste 30 sectie 32 bevat een achtpolige afschuifgolfonderzoekbron (niet weergegeven in fig. 2), en bezit zes vensters b2, welke het mogelijk maken, dat de door de bron opgewekte drukgolven zich op een eenvoudige wijze via deze vensters in de boorputvloeistof voortplanten. Secties 3^, 36, die elk een (niet afgebeelde). detector bevatten, bevinden zich onder de bron en 35 bezitten eveneens vensters Mj-, k6, als aangegeven in fig. 2. De door de bron in de sectie 32 opgewekte, gecombineerde drukgolven planten zich via de vensters h2 en de boorputvloeistof 18 voort en bereiken de wand van de 8303578 - 7 - boorput 20. Een gedeelte van deze gecombineerde drukgolven wordt in de aardformatie 22 in de vorm van een af schuif golf gebroken. Nadat deze af schuif golf zich door de formatie over een afstand heeft voortbewogen, worden gedeelten daarvan terug naar de boorput, in de boorputvloeistof 5 18 gebroken, om de detectoren in secties 3^, 36 via de respectieve ven sters Uk en 1*6 te bereiken. Het tijdinterval tussen de detecties door de twee detectoren wordt dan, zoals beschreven, gemeten.Fig. 2 shows a simplified perspective view of an eight-pole shear wave survey device, which is a preferred embodiment of the invention. As indicated in Figure 2, the probe 10 includes a number of hollow, cylindrical sections. The top section 32 includes an eight-pole shear wave survey source (not shown in FIG. 2), and has six windows b2 which allow the pressure waves generated by the source to propagate through these windows in the wellbore fluid in a simple manner. Sections 3 ^, 36, each one (not shown). detector are located below the well and 35 also have windows Mj-, k6, as shown in Figure 2. The combined pressure waves generated by the source in section 32 propagate through windows h2 and wellbore fluid 18 and reach the wall 8303578 - 7 - well 20. Part of these combined pressure waves are broken in the earth formation 22 in the form of a shear wave. After this shear wave has advanced a distance through the formation, portions thereof are broken back into the wellbore in the wellbore fluid 5 18 to detect the detectors in sections 3, 36 through respective windows Uk and 1 * 6. to achieve. The time interval between the detections by the two detectors is then measured as described.
De nomenclatuur voor de meerpoligheid is gebaseerd op opeenvolgende machten van 2, d.w.z., 2n, waarbij n een geheel getal is, en n * 1, 2, 3 10 enz. Derhalve omvatten de meerpolen de dipool (n = 1), de quadrupool (n = 2) en de octopool (n =* 3). De nomenclatuur voor meerpolen van hogere orde is gebaseerd op 2n, waarbij n - k, 5» 6 enz.The multipole nomenclature is based on successive powers of 2, ie, 2n, where n is an integer, and n * 1, 2, 3, 10, etc. Therefore, the multipoles include the dipole (n = 1), the quadrupole ( n = 2) and the octopole (n = * 3). The nomenclature for higher order multipoles is based on 2n, where n - k, 5 »6 etc.
Fig. 3 toont een dwarsdoorsnede van de achtpolige afschuifgolf-bron volgens fig. 2 over dé lijn III-III. Zes in hoofdzaak gelijke sec-15 toren 62, 6k, 66, 68, T0, 72 van een radiaal gepolariseerde, piëzo-elektrische, holle cilinder zijn ruimtelijk zodanig opgesteld, dat zij in hoofdzaak coaxiaal zijn en een gemeenschappelijke as omgeven. Over de cilindervlakken van elke sector wordt in hoofdzaak gelijktijdig in hoofdzaak dezelfde elektrische puls zodanig toegevoerd, dat de aan twee 20 naast elkaar gelegen sectoren toegevoerde pulsen een tegengestelde polariteit hebben. Deze constructie is weergegeven in fig. 3. Bij een dergelijke constructie zal, indien één sector tengevolge van de elektrische puls in radiale richting uitzet, de twee daarnaast gelegen sectoren in radiale richting samentrekken en omgekeerd. Indien de zes dectoren ra-25 diaal naar buiten zijn gepolariseerd, zullen de uitzet- en samentrek- kingsrichtingen zijn, zoals aangegeven door de holle pijlen in fig. 3· Tij-• dens het samentrekken van een sector, zal het gehele binnenste cilindervlak daarvan zich naar binnen bewegen. Tijdens de expansie, zal het gehele buitenste cilindervlak van de sector zich naar buiten bewegen. De 30 op deze wijze door de uitzetting en samentrekking van de zes sectoren opgewekte, gecombineerde drukgolf zal in de omgevende aardformatie worden gebroken voor het opwekken van een achtpolige afschuifgolf. Om de achtpolige afschuifgolf aankomst te detecteren, kunnen de detectoren een constructie hebben, overeenkomende met die van de achtpolige afschuifgolf-35 bronnen, weergegeven in fig. 3 of in fig. 5, welke later zal worden beschreven.Fig. 3 is a cross-sectional view of the eight-pole shear wave source of FIG. 2 taken along line III-III. Six substantially equal sectors 62, 6k, 66, 68, T0, 72 of a radially polarized, piezoelectric, hollow cylinder are spatially arranged to be substantially coaxial and surround a common axis. Substantially simultaneously the same electric pulse is applied across the cylinder surfaces of each sector such that the pulses supplied to two adjacent sectors have opposite polarities. This construction is shown in Fig. 3. In such a construction, if one sector expands radially due to the electrical pulse, the two adjacent sectors will contract radially and vice versa. If the six detectors are polarized radially outward, the expansion and contraction directions will be, as indicated by the concave arrows in fig. 3 · During the contraction of a sector, the entire inner cylinder plane thereof will move inward. During expansion, the entire outer cylinder surface of the sector will move outward. The combined pressure wave generated in this way by the expansion and contraction of the six sectors will be broken into the surrounding earth formation to generate an eight-pole shear wave. To detect the eight-pole shear wave arrival, the detectors may have a construction similar to that of the eight-pole shear wave sources shown in FIG. 3 or in FIG. 5, which will be described later.
De centrale ruimte tussen de zes sectoren is gevuld met een ring- 8303578 - 8 - vormig lichaam van ondersteuningsmateriaal 7U om de trillingen van de zes sectoren weg te dempen, zodat de opgewekte achtpolige afschuifgolf een korte duur zal hebben. Dit ringvormige lichaam 7U kan op gebruikelijke wijze aan de sectie 32 worden bevestigd, bijvoorbeeld door het inbrengen 5 van een doorn J6 in het midden van het lichaam 7^, en het schroeven van de twee uiteinden van de doorn op twee schijven, welke nauwsluitend in de sectie 32 passen. De zes sectoren worden op het buitenste cilindervlak van het lichaam 7^ geplaatst en kunnen op hun plaats worden gehouden door twee ringen (niet weergegeven in fig. 3) van elastisch ondersteuningsma-10 teriaal, die nauwsluitend over de zes sectoren passen. De zes sectoren zijn in de sectie 32 zodanig opgesteld, dat elke sector naar een van de zes zenders h2 is gekeerd, als aangegeven in fig. 3. De sectorruimten tussen de vensters en de sectoren zijn gevuld met olie 78. De trillingen van de zes sectoren zullen drukgolven in de olie 78 veroorzaken, die via 15 het venster k2 worden overgedragen om in de aarde aan achtpolige afschuifgolf op te wekken. De sectorruimten tussen de met olie gevulde ruimten worden gevuld met een ondersteuningsmateriaal 80 om de trillingen van de zes sectoren weg te dempen.The central space between the six sectors is filled with an annular body of support material 7U to damp the vibrations of the six sectors so that the generated eight-pole shear wave will have a short duration. This annular body 7U can be attached to section 32 in a conventional manner, for example by inserting a mandrel J6 into the center of body 7 ^, and screwing the two ends of the mandrel onto two discs, which fit snugly in the section 32 fit. The six sectors are placed on the outer cylinder surface of the body 7 ^ and can be held in place by two rings (not shown in Figure 3) of elastic support material that fit snugly over the six sectors. The six sectors are arranged in section 32 such that each sector faces one of the six transmitters h2, as shown in Fig. 3. The sector spaces between the windows and the sectors are filled with oil 78. The vibrations of the six sectors will cause pressure waves in the oil 78, which are transmitted through the window k2 to generate eight-pole shear wave in the earth. The sector spaces between the oil-filled spaces are filled with a support material 80 to dampen the vibrations of the six sectors.
Fig. U is een vereenvoudigd perspectivisch aanzicht van' de acht-20 polige af schuif golf onder zoekinrichting volgens fig. 2 en 3, waarbij de oriëntatie van de detectoren ten opzichte van die van de achtpolige bron, en de elektrische verbindingen met de bron en de detectoren zijn aangegeven. Om de drukgolf in een boorputvloeistof, veroorzaakt door breking van de door de bron 12. opgewekte achtpolige afschuifgolf te detecteren, is de 25 detector 1H bij voorkeur ook een achtpolige detector met een constructie, overeenkomende met die van de bron. 12. De zes sectoren zijn zodanig opgesteld, dat zij in hoofdzaak dezelfde as hebben als de zes sectoren van de bron 12, en dat zij in hoofdzaak dezelfde laterale posities om de gemeenschappelijke as innemen als de sectoren van de bron 12 om de intensiteit 30 van het gedetecteerde achtpolige signaal maximaal te maken. De buitenste en binnenste cilindervlakken van de zes sectoren van de detector zijn met het banddoorlaatfilter 26 verbonden op een wijze, overeenkomende met de verbindingen van de respectieve oppervlakken van debron 12 met de ontsteekt en registratiebesturingseenheid 2k, De detector 16 komt overeen 35 met de detector .lU, doch is in fig. 5 terwille van de eenvoud niet weergegeven. Om het mogelijk te maken, dat de zes sectoren van elk van de twee detectoren de achtpolige afschuifgolfaankomst detecteren, zullen de 8303578 - 9 - secties 3^, 3β van fig. 2 elk bij voorkeur zes respectieve vensters hk, k6 bezitten. Ofschoon de detector volgens fig. U is weergegeven als met eenzelfde constructie als de bron volgens fig. 3, is het duidelijk, dat detectoren met een constructie, overeenkomende met die van de bronnen 5 volgens fig- 5» 6» 7 (later te beschrijven) ook kunnen worden toegepast.Fig. U is a simplified perspective view of the eight-20 pin shear wave under examination apparatus of Figures 2 and 3, showing the orientation of the detectors relative to that of the eight-pole source, and the electrical connections to the source and detectors are indicated. To detect the pressure wave in a wellbore fluid caused by refraction of the eight-pole shear wave generated by the source 12. detector 1H is preferably also an eight-pole detector having a construction similar to that of the source. 12. The six sectors are arranged so that they have substantially the same axis as the six sectors of the source 12, and that they occupy substantially the same lateral positions about the common axis as the sectors of the source 12 to maintain the intensity of maximize the detected eight-pole signal. The outer and inner cylinder faces of the six sectors of the detector are connected to the bandpass filter 26 in a manner corresponding to the connections of the respective surfaces of the source 12 to the ignition and recording control unit 2k. The detector 16 corresponds to the detector. 1U, but is not shown in FIG. 5 for the sake of simplicity. To enable the six sectors of each of the two detectors to detect the eight-pole shear wave arrival, the 8303578-9 sections 3 ^ 3β of Figure 2 will each preferably have six respective windows hk, k6. Although the detector of FIG. U is shown as having the same construction as the source of FIG. 3, it is clear that detectors having a construction similar to that of the sources 5 of FIG. 6 »7 (to be described later) ) can also be applied.
De zes sectoren of platen van elk type detector zijn bij. voorkeur lateraal cm de gemeenschappelijke as (d.w.z. in azimuth) met de zes sectoren van de bron gecentreerd cm het gedetecteerde signaal maxim aal te maken.The six sectors or plates of each type of detector are with. preferably laterally to maximize the common axis (i.e. in azimuth) with the six sectors of the source centered to maximize the detected signal.
Fig. 5 toont een dwarsdoorsnede van een aehtpolige afschuif-10 golfbron bij een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding. Zes langwerpige, piëzo-elektrische, samengestelde platen 82, 8U, 86, 88, 90, 92 zijn ruimtelijk zodanig opgesteld, dat zij in hoofdzaak de parallellogrammen van een zeshoekig prisma vormen. Elk van de zes samengestelde platen omvat twee tegengesteld gepolariseerde, piëzo-elektrische platen, 15 die met elkaar zijn verbonden. De zes samengestelde platen zijn aan de sectie 32' van de onderzoeksonde bevestigd door twee klemplaten (niet weergegeven in fig. 5). Elk van de twee klemplaten bezit zes gleuven, waarin de uiteinden van de zes samengestelde platen nauwsluitend passen.Fig. 5 shows a cross-sectional view of a postpole shear wave source in another embodiment of the invention. Six elongated piezoelectric composite plates 82, 8U, 86, 88, 90, 92 are spatially arranged to form substantially the parallelograms of a hexagonal prism. Each of the six composite plates comprises two oppositely polarized piezoelectric plates connected together. The six composite plates are attached to section 32 'of the examination probe by two clamping plates (not shown in Figure 5). Each of the two clamping plates has six slots in which the ends of the six composite plates fit snugly.
De twee klemplaten worden dan zodanig in de sectie 32' ingebracht en be-20 vestigd, dat de langwerpige samengestelde platen in hoofdzaak evenwijdig zijn aan de as van de onderzoeksonde.. Het gedeelte van elke samengestelde plaat tussen de twee uiteinden zal hierna het "niet-ingeklemde gedeelte" of het "niet-bevestigde gedeelte" worden genoemd. Het is evenwel duidelijk, dat de zes samengestelde platen niet aan hun uiteinden aan de son-25 de behoeven te worden bevestigd. Een bevestiging aan één uiteinde of in een punt tussen de twee uiteinden is voldoende. In dat geval kan het gedeelte van elke plaat, dat verschilt van het bevestigde gedeelte, het "niet-ringeklemde gedeelte" of het "niet-bevestigde gedeelte" worden genoemd.The two clamping plates are then inserted and fixed in section 32 'such that the elongated composite plates are substantially parallel to the axis of the probe. The portion of each composite plate between the two ends will hereinafter not be -clamped part "or the" unattached part ". It is clear, however, that the six composite plates do not need to be attached to the son at their ends. An attachment at one end or at a point between the two ends is sufficient. In that case, the portion of each plate different from the attached portion may be referred to as the "non-clamped portion" or the "un-attached portion".
30 Over de platte vlakken van elk van de zes samengestelde platen wordt in hoofdzaak gelijktijdig in hoofdzaak dezelfde elektrische puls aangelegd, De aan twee naast elkaar gelegen samengestelde platen toegevoerde pulsen hebben een zodanige tegengestelde polariteit, dat, indien het niet-bevestigde gedeelte van één samengestelde plaat buigt en zich 35 radiaal naar buiten beweegt, de niet-bevestigde gedeelten van de twee naastgelegen samengestelde platen zullen buigen en zich radiaal naar binnen zullen bewegen. De richtingen van de buigbewegingen van de zes 8303578 t - 10 - samengestelde platen zijn in fig. 5 aangegeven door de holle pijlen. De buigbeweging van elke samengestelde plaat leidt tot een drukgolf in de boorputvloeistof. De gecombineerde drukgolf, -welke door de achtpolige bron wordt opgewekt, zal in de formatie, welke de boorput omgeeft, worden ge-5 broken en tot een achtpolige afschuifgolf leiden. Om de achtpolige af-schuifgolfaankomst in de boorputvloeistof te detecteren, is de detector 1U- bij voorkeur van het achtpolige type en heeft deze een constructie, overeenkomende met de in fig. 3 of in fig. 5 af geheelde achtpolige bronnen. De buitenvlakken van de samengestelde platen van de detector zijn in 10 plaats van met de ontsteek*· en registratiebesturingseenheid 2k met het banddoorlaatfilter 26 verbonden. De zes sectoren of platen van de detector zijn bij voorkeur in azimuth gecentreerd met de zes platen van de afschuif golfbr on volgens fig. 5·Across the planar faces of each of the six composite plates substantially the same electrical pulse is applied substantially simultaneously. The pulses applied to two adjacent composite plates have an opposite polarity such that, if the unattached portion of one composite plate bends and moves radially outward, the unattached portions of the two adjacent composite plates will bend and move radially inward. The directions of the bending movements of the six 8303578 t - 10 composite plates are indicated in FIG. 5 by the concave arrows. The bending movement of each composite sheet creates a pressure wave in the wellbore fluid. The combined pressure wave generated by the eight-pole source will break in the formation surrounding the wellbore and lead to an eight-pole shear wave. To detect the eight-pole shear wave arrival in the wellbore fluid, the detector 1U- is preferably of the eight-pole type and has a construction corresponding to the eight-pole sources separated in FIG. 3 or in FIG. The outer surfaces of the detector composite plates are connected to the band pass filter 26 instead of the ignition and recording control unit 2k. The six sectors or plates of the detector are preferably centered in azimuth with the six plates of the shear wave source shown in FIG.
De samengestelde platen, welke een paar tegengesteld gepolariseer-15 de, piëzo-elektrisehe platen, omvatten, zijn in de handel gemakkelijk verkrijgbaar. Piëzo-elektrisch samengestelde platen, geleverd door de Vernitron Company of Bedford, Ohio, bekend als Bender Bimorphs, voldoen goed. De zes piëzo-elektrisehe sectoren van het in fig.. 3 af geheelde type en de in de later te beschrijven fig. 6, J af geheelde typen, worden 20 eveneens geleverd door de Vernitron Company.The composite plates, which include a pair of oppositely polarized piezoelectric plates, are readily available commercially. Piezoelectric composite plates, supplied by the Vernitron Company of Bedford, Ohio, known as Bender Bimorphs, work well. The six piezoelectric sectors of the type healed in Figure 3 and the types healed in Figure 6, J to be described later are also supplied by the Vernitron Company.
Fig. 6 toont een dwarsdoorsnede van een andere uitvoeringsvorm van een achtpolige af schuif golfbr on volgens de uitvinding. In de fig. 3 en U zijn de zes sectoren van de achtpolige bron radiaal gepolariseerd. De zes sectoren kunnen ook in omtreksrichting worden gepolariseerd, zoals 25 aangegeven door de polarisaties van de seetoren 102, 10^, 106, 108, 110 en 112 in fig. 6.. De zes in omtreksrichting gepolariseerde sectoren bevinden zich in hetgeen bekend staat als de duigmodus. De zes sectoren kunnen worden verkregen uit een holle, cilindrische, piëzo-elektrisehe cilinder door zes smalle longitudinale sectoren uit te snijden. Over de zijvlakken 30 van elk van de zes sectoren wordt een elektrische puls aangelegd, zodat het resulterende elektrische veld in elke sector in hoofdzaak evenwijdig aan de polarisatie daarvan is. De elektrische puls veroorzaakt, dat elke sector in radiale richting, afhankelijk van de polariteit van de puls uitzet of samentrekt, Indien de sectoren 102, 106, 110 in een in omtreks-35 richting rechtse richting zijn gepolariseerd, doch de elektrische velden daarin een in omtreksrichting linkse richting hebben, als aangegeven in fig, 6, zullen de drie sectoren in radiale richting samentrekken. Indien 8303578 Λ -Tide polarisaties van en de elektrische velden in de sectoren 104, 108, 112 alle in omtreksriehting een rechtse richting hebben, dan zullen de drie sectoren in radiale richting uitzetten.Fig. 6 shows a cross section of another embodiment of an eight-pole shear wave source according to the invention. In Figs. 3 and U, the six sectors of the eight-pole source are radially polarized. The six sectors may also be circumferentially polarized, as indicated by the polarizations of the sensors 102, 106, 106, 108, 110 and 112 in FIG. 6. The six circumferentially polarized sectors are in what is known as the stave mode. The six sectors can be obtained from a hollow, cylindrical, piezoelectric cylinder by cutting six narrow longitudinal sectors. An electrical pulse is applied across the side faces 30 of each of the six sectors, so that the resulting electric field in each sector is substantially parallel to its polarization. The electric pulse causes each sector to expand or contract radially, depending on the polarity of the pulse, if sectors 102, 106, 110 are polarized in a circumferentially right direction, but the electric fields therein are in a circumferential left direction, as shown in Fig. 6, the three sectors will contract in radial direction. If 8303578 T -ide polarizations of and the electric fields in sectors 104, 108, 112 all have a right-hand direction in circumferential direction, then the three sectors will expand in radial direction.
Fig. T toont een dwarsdoorsnede van weer een andere uitvoerings-5 vorm, welke een achtpolige afschuifgolfbron volgens de duigmodus toont.Fig. T shows a cross section of yet another embodiment, showing an eight-pole shear wave source according to the stave mode.
De zes sectoren, 122, 124, 126, 128, 130, 132 zijn zes van de twaalf longitudinale sectoren van een piëzo-elektrische holle cilinder, waarbij elk van de twaalf sectoren in cmtreksriehting zijn gepolariseerd. Naast elkaar gelegen onderdelen bezitten tegengestelde omtrekspolarisaties.The six sectors, 122, 124, 126, 128, 130, 132 are six of the twelve longitudinal sectors of a piezoelectric hollow cylinder, each of the twelve sectors being polarized in circumferential direction. Side-by-side components have opposite circumferential polarizations.
10 De zes sectoren 122, 124, 126, 128, 130, 132 zijn de enige sectoren van de cilinder, welke zullen uitzetten en samentrekken en zijn alle in de omtreksrichting in rechtse richting gepolariseerd. De verbindingsranden van naast elkaar gelegen sectoren kunnen worden bekleed met geleidende lagen (niet aangegeven). Elektrische pulsen worden zodanig toegevoerd, 15 dat het elektrische veld in elk van de zes sectoren in hoofdzaak evenwijdig aan de polarisatie daarvan is. Bij de polarisaties van de sectoren en polariteiten van de pulsen, als aangegeven in fig. T, zullen de sectoren 122, 126, 130 in radiale richting uitzetten, terwijl de sectoren 124, 128, 132 in radiale richting zullen samentrekken. De resterende 20 zes sectoren zullen niet uitzetten of samentrekken aangezien over deze sectoren geen potentiaalverschil wordt aangelegd.The six sectors 122, 124, 126, 128, 130, 132 are the only sectors of the cylinder that will expand and contract and are all circumferentially polarized in the right direction. The joining edges of adjacent sectors can be coated with conductive layers (not shown). Electric pulses are applied such that the electric field in each of the six sectors is substantially parallel to its polarization. At the polarizations of the sectors and polarities of the pulses, as shown in Fig. T, the sectors 122, 126, 130 will expand in the radial direction, while the sectors 124, 128, 132 will contract in the radial direction. The remaining 20 six sectors will not expand or contract as no potential difference is applied to these sectors.
Bij zowel de voorkeursuitvoeringsvorm als. de bovenbeschreven drie andere uitvoeringsvormen, worden piëzo-elektrische materialen gebruikt voor het opbouwen van de achtpolige afschuifgolfbron, en wordt de bron 25 gevibreerd door elektrische pulsen. Het is evenwel duidelijk, dat men andere constructies van de bron en andere vibratiemiddelen kan toepassen. Derhalve kunnen zuiver mechanische middelen worden gebruikt otl de zes sectoren van de voorkeursuitvoeringsvorm en de zes platen of sectoren van elk van de drie andere uitvoeringsvormen te vibreren. Een achtpolige 30 afschuifgolf zal worden opgewekt zolang als de sectoren of de platen op dezelfde wijze vibreren als bij de voorkeurs- en andere uitvoeringsvormen.In both the preferred embodiment and. in the three other embodiments described above, piezoelectric materials are used to build the eight-pole shear wave source, and the source 25 is vibrated by electric pulses. It is clear, however, that other constructions of the source and other means of vibration can be used. Thus, purely mechanical means can be used to vibrate the six sectors of the preferred embodiment and the six plates or sectors of any of the three other embodiments. An eight-pole shear wave will be generated as long as the sectors or plates vibrate in the same manner as in the preferred and other embodiments.
De achtpolige afschuifgolfbron volgens de uitvinding kan worden gebruikt voor het bepalen van afschuifgolfsnelheden ter plaatse, (d.w.z., 35 dat de af s chuifgolf snelheden kunnen worden bepaald zonder informatieverwerking) indien de afschuifgolfaankomst een aanmerkelijk grotere amplitude heeft flan de drukgolfaankomst, De afschuifgolfaankomst heeft slechts 8303578 it - 12 - een aanmerkelijk grotere amplitude dan de drukgolf aankomst, wanneer de frequenties van de in de aarde om de boorput opgewekte achtpolige afschuif-golf binnen bepaalde frequentiegebieden zijn gelegen. Voor elke aardforma-tie bestaat er een voorkeursfrequentiegebied voor het bepalen van de af-5 schuifgolf snelheid zodanig , dat de af schuif golf aankomst aanmerkelijk sterker is dan de drukgolf aankomst. Het voorkeursfrequentiegebied varieert met de af schuif golf snelheid van de formatie, welke wordt onderzocht. Indien derhalve het benaderde gebied van de afschuifgolfsnelheden van de formatie bekend is, kan een voorkeursgebied van frequenties worden geko-10 zen. Voor een put met een diameter van 25 cm zijn de voorkeursfreqüentie-gebieden aangegeven in de onderstaande tabel.The eight-pole shear wave source according to the invention can be used to determine local shear wave velocities (ie, that the shear wave velocities can be determined without information processing) if the shear wave arrival has a significantly greater amplitude than the pressure wave arrival, The shear wave arrival has only 8303578 it has a considerably greater amplitude than the pressure wave arrival, when the frequencies of the eight-pole shear wave generated in the earth around the well bore are within certain frequency ranges. For each earth formation, there is a preferred frequency range for determining the shear wave velocity such that the shear wave arrival is markedly stronger than the pressure wave arrival. The preferred frequency range varies with the shear wave velocity of the formation being examined. Therefore, if the approximate range of the shear rates of the formation is known, a preferred range of frequencies can be selected. For a 25 cm diameter well, the preferred frequency ranges are shown in the table below.
Benaderd gebied van afschuifgolfsnelheden Voorkeursfrequentiegebied (m/sec) _ (kHz)_ 5000 ^ 6000 3,7 - 12,6 6000 - T00Q 3,8 - 20 15 7000 - 8000 3,9 - 26,5 8000 - 9000 4,1-33Approximate range of shear wave speeds Preferred frequency range (m / sec) _ (kHz) _ 5000 ^ 6000 3.7 - 12.6 6000 - T00Q 3.8 - 20 15 7000 - 8000 3.9 - 26.5 8000 - 9000 4.1 -33
Het benaderde gebied van de afschuifgolfsnelheden van een formatie kan worden geschat door conventionele methoden, zoals het meten van de drukgolf snelheden van de formatie. De af schuifgolf snelheid is bij bena-20 dering de helft van de drukgolf snelheid. Uit de gemeten drukgolf snelheden kan het benaderde gebied van afschuifgolfsnelheden worden geschat.The approximate range of the shear wave velocities of a formation can be estimated by conventional methods, such as measuring the pressure wave velocities of the formation. The shear wave velocity is approximately half the pressure wave velocity. The approximate range of shear wave velocities can be estimated from the measured pressure wave velocities.
De voorkeursfrequenties variëren omgekeerd met de diameter van de put. Derhalve worden voor een put met een diameter cL in plaats van 25 cm de voorkeursfrequentiegebieden gegeven door dié, aangegeven in de boven-25 staande tabel, vermenigvuldigd met een factor 25/d.The preferred frequencies vary inversely with the diameter of the well. Therefore, for a well with a diameter cL instead of 25 cm, the preferred frequency ranges given by those indicated in the above table 25 are multiplied by a factor of 25 / d.
Fig. 3, 4, 6, 7 tonen achtpolige afschuifgolfbronnen, waarbij gebruik wordt gemaakt van zes sectoren, welke in radiale richting worden ...gevibreerd voor het opwekken van achtpolige afschuifgolven in aardfor-maties. De frequenties van de achtpolige afschuifgolven, die op deze wij-30 ze worden opgewekt, variëren omgekeerd met de straal van de sectoren.Fig. 3, 4, 6, 7 show eight-pole shear wave sources using six sectors which are vibrated radially to generate eight-pole shear waves in earth formations. The frequencies of the eight-pole shear waves generated in this manner vary inversely with the radius of the sectors.
Opdat de frequenties binnen de boven opgesomde voorkeursfrequentiegebieden liggen, verdient het de voorkeur, dat de stralen van de sectoren groot zijn. Derhalve zijn hun stralen bij voorkeur slechts iets kleiner dan de straal van de onderzoeksonde. Het is duidelijk, dat de fig. 3, 4, 6, 7 35 niet op schaal zijn getekend.In order for the frequencies to lie within the preferred frequency ranges listed above, it is preferred that the radii of the sectors be large. Therefore, their radii are preferably only slightly smaller than the radius of the examination probe. It is clear that Figs. 3, 4, 6, 7 are not drawn to scale.
De meerpolige bronnen van hogere orde kunnen worden opgebouwd op 8303578 - 13 - een wijze, overeenkomende met de vier uitvoeringsvormen van de achtpoli-ge afschuifgolfbron, weergegeven in de fig. 3, 5» 6 en 7· Derhalve kan de zestienpolige bron worden opgebouwd door acht langwerpige piëzo-elek-trische, samengestelde platen ruimtelijk zodanig op te stellen, dat de 5 acht parallellogrammen van een acht zij dig prisma worden gevormd. Aan elk van de acht samengestelde platen wordt in hoofdzaak dezelfde elektrische puls met een zodanige polariteit aangelegd, dat naast elkaar gelegen platen met in hoofdzaak tegengestelde fazen vibreren. Een andere uitvoeringsvorm van de zestienpolige bron verkrijgt men indien de acht sa-10 mengestelde platen worden vervangen door acht in hoofdzaak identieke sectoren van een radiaal of in de omtreksrichting gepolariseerde piëzo-elektrische holle cilinder. Aan elke sector wordt in hoofdzaak dezelfde elektrische puls zodanig toegevoerd, dat naast elkaar gelegen sectoren met in hoofdzaak tegengestelde fazen vibreren. Men kan andere wijzen 15 voor het opbouwen en vibreren van de platen en sectoren gebruiken zolang als de platen en sectoren op dezelfde wijze worden gevibreerd. Men kan andere meerpolen van hogere orde opbouwen op een wijze, overeenkomende met de achtpool en de zestienpool. Bij voorkeur zullen de detectoren, welke worden gebruikt voor het detecteren 'van de afschuifgolfaankomsten 20 van hogere orde, van een orde zijn, welke is aangepast aan de orde van de bron.The higher order multipole sources can be constructed in 8303578-13 - a mode corresponding to the four embodiments of the eight pole shear wave source shown in FIGS. 3, 5, 6 and 7. Therefore, the sixteen pole source can be constructed by eight elongated piezoelectric composite plates spatially arranged to form the eight eight parallelograms of an eight sided prism. Substantially the same electrical pulse is applied to each of the eight composite plates with a polarity such that adjacent plates vibrate with substantially opposite phases. Another embodiment of the sixteen-pole source is obtained when the eight composite plates are replaced by eight substantially identical sectors of a radially or circumferentially polarized piezoelectric hollow cylinder. Substantially the same electrical pulse is applied to each sector such that adjacent sectors vibrate with substantially opposite phases. Other methods of building and vibrating the plates and sectors can be used as long as the plates and sectors are vibrated in the same manner. Other higher order multipoles can be constructed in a manner corresponding to the eight pole and the sixteen pole. Preferably, the detectors used to detect the higher order shear wave arrivals 20 will be of an order adapted to the order of the source.
Het aantal samengestelde platen of sectoren van de uitvoeringsvormen van de bovenbeschreven achtpolige en zestienpolige bronnen is niet aangepast aan de nomenclatuur van de achtpolige en zestienpolige 25 bronnen. Derhalve omvat de achtpolige bron zes platen of sectoren en de zestienpolige bron acht platen of sectoren. De twee-en-dertig-polige bron omvat tien platen of sectoren. Ofschoon derhalve de nomenclatuur van de meerpolige bronnen is gebaseerd op 2n, waarbij n een geheel getal is, en waarbij n = 1, 2, 3, ... , is het overeenkomstig aan tal platen of sec-30 toren gelijk aan 2n. Derhalve omvat een dipool (n = l)-bron 2 x 1 of 2 platen of sectoren. Een vierpolige (n = 2)-bron omvat 2 x 2 of U platen of sectoren. Een achtpolige (n = 3), een zestienpolige (n - U) en een tweere-dertog-polige (n = 5)-bron omvat respectievelijk 6, 8 en 10 platen of sectoren. Derhalve zal in het algemeen een 2n-polige bron 2n platen of .. . 35 sectoren omvatten, waarbij n een geheel getal is en waarbij n = 1, 2, 3 enz.The number of composite plates or sectors of the embodiments of the above-described eight-pole and sixteen-pole sources is not adapted to the nomenclature of the eight-pole and sixteen-pole sources. Therefore, the eight-pole source comprises six plates or sectors and the sixteen-pole source eight plates or sectors. The thirty-two-pole source includes ten plates or sectors. Therefore, although the nomenclature of the multipole sources is based on 2n, where n is an integer, and where n = 1, 2, 3, ..., it is corresponding to many plates or sectors equal to 2n. Therefore, a dipole (n = 1) source comprises 2 x 1 or 2 plates or sectors. A four-pole (n = 2) source includes 2 x 2 or U plates or sectors. An eight-pole (n = 3), a sixteen-pole (n - U), and a two-thirty-pole (n = 5) source comprise 6, 8, and 10 plates or sectors, respectively. Therefore, in general, a 2n pole source will have 2n plates or .... 35 sectors, where n is an integer and where n = 1, 2, 3 etc.
83035788303578
Claims (14)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US44014082A | 1982-11-08 | 1982-11-08 | |
| US44014082 | 1982-11-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8303578A true NL8303578A (en) | 1984-06-01 |
Family
ID=23747607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8303578A NL8303578A (en) | 1982-11-08 | 1983-10-17 | METHOD FOR SOIL EXAMINATION AND APPARATUS FOR APPLYING THIS METHOD |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU560850B2 (en) |
| BR (1) | BR8306080A (en) |
| CA (1) | CA1204493A (en) |
| DE (1) | DE3339902A1 (en) |
| FR (1) | FR2535855A1 (en) |
| GB (1) | GB2130725B (en) |
| MY (1) | MY8700112A (en) |
| NL (1) | NL8303578A (en) |
| NO (1) | NO833903L (en) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4774693A (en) * | 1983-01-03 | 1988-09-27 | Exxon Production Research Company | Shear wave logging using guided waves |
| US4649526A (en) * | 1983-08-24 | 1987-03-10 | Exxon Production Research Co. | Method and apparatus for multipole acoustic wave borehole logging |
| US4682308A (en) * | 1984-05-04 | 1987-07-21 | Exxon Production Research Company | Rod-type multipole source for acoustic well logging |
| USRE33837E (en) * | 1984-05-10 | 1992-03-03 | Exxon Production Research Company | Method and apparatus for acoustic well logging |
| US4685091A (en) * | 1984-05-10 | 1987-08-04 | Exxon Production Research Co. | Method and apparatus for acoustic well logging |
| US4703459A (en) * | 1984-12-03 | 1987-10-27 | Exxon Production Research Company | Directional acoustic logger apparatus and method |
| US4832148A (en) * | 1987-09-08 | 1989-05-23 | Exxon Production Research Company | Method and system for measuring azimuthal anisotropy effects using acoustic multipole transducers |
| NO308264B1 (en) * | 1994-03-22 | 2000-08-21 | Western Atlas Int Inc | Well log probe with approximately cylindrical arrangement of piezoelectric acoustic transducers for electronic control and focusing of acoustic signals |
| US6568486B1 (en) | 2000-09-06 | 2003-05-27 | Schlumberger Technology Corporation | Multipole acoustic logging with azimuthal spatial transform filtering |
| US7460435B2 (en) * | 2004-01-08 | 2008-12-02 | Schlumberger Technology Corporation | Acoustic transducers for tubulars |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1193381A (en) * | 1968-01-23 | 1970-05-28 | Marathon Oil Co | Acoustic Borehole Logging Technique |
| US3593255A (en) * | 1969-05-29 | 1971-07-13 | Marathon Oil Co | Acoustic logging tool having opposed transducers |
| US3794976A (en) * | 1972-05-30 | 1974-02-26 | Schlumberger Technology Corp | Methods and apparatus for acoustically investigating earth formations using shear waves |
| DE3067944D1 (en) * | 1979-12-20 | 1984-06-28 | Mobil Oil Corp | Shear wave acoustic well logging tool |
| US4380806A (en) * | 1980-03-19 | 1983-04-19 | Conoco Inc. | Method and apparatus for shear wave logging |
| US4932003A (en) * | 1982-05-19 | 1990-06-05 | Exxon Production Research Company | Acoustic quadrupole shear wave logging device |
-
1983
- 1983-10-14 CA CA000439005A patent/CA1204493A/en not_active Expired
- 1983-10-17 NL NL8303578A patent/NL8303578A/en not_active Application Discontinuation
- 1983-10-26 NO NO833903A patent/NO833903L/en unknown
- 1983-11-04 DE DE19833339902 patent/DE3339902A1/en not_active Withdrawn
- 1983-11-04 BR BR8306080A patent/BR8306080A/en unknown
- 1983-11-04 GB GB08329560A patent/GB2130725B/en not_active Expired
- 1983-11-07 AU AU21044/83A patent/AU560850B2/en not_active Ceased
- 1983-11-07 FR FR8317649A patent/FR2535855A1/en not_active Withdrawn
-
1987
- 1987-12-30 MY MY112/87A patent/MY8700112A/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1204493A (en) | 1986-05-13 |
| GB8329560D0 (en) | 1983-12-07 |
| MY8700112A (en) | 1987-12-31 |
| AU2104483A (en) | 1984-05-17 |
| DE3339902A1 (en) | 1984-05-10 |
| GB2130725A (en) | 1984-06-06 |
| NO833903L (en) | 1984-05-09 |
| AU560850B2 (en) | 1987-04-16 |
| BR8306080A (en) | 1984-06-12 |
| GB2130725B (en) | 1986-04-16 |
| FR2535855A1 (en) | 1984-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4774693A (en) | Shear wave logging using guided waves | |
| US4855963A (en) | Shear wave logging using acoustic multipole devices | |
| US4685091A (en) | Method and apparatus for acoustic well logging | |
| US4951267A (en) | Method and apparatus for multipole acoustic logging | |
| NL8402564A (en) | ACOUSTIC DEVICE. | |
| NL8301455A (en) | Apparatus for the examination of wells. | |
| US5081391A (en) | Piezoelectric cylindrical transducer for producing or detecting asymmetrical vibrations | |
| US5936913A (en) | Acoustic formation logging system with improved acoustic receiver | |
| US4682308A (en) | Rod-type multipole source for acoustic well logging | |
| CA1201523A (en) | Acoustic dipole shear wave logging device | |
| CN101416032B (en) | Fiber Optic Sensor Assemblies | |
| US6568486B1 (en) | Multipole acoustic logging with azimuthal spatial transform filtering | |
| EP0031989B1 (en) | Shear wave acoustic well logging tool | |
| NL8901274A (en) | METHOD AND SYSTEM FOR MEASURING AZIMUTH ANISOTROPY EFFECTS USING ACOUSTIC MULTIPLE TRANSDUCERS. | |
| CA1281117C (en) | Method for driving a bender-type transmitter of a borehole logging tool to sequentially produce acoustic compressional and tube waves | |
| US4899844A (en) | Acoustical well logging method and apparatus | |
| BRPI0215420B1 (en) | acoustic recording tool, and recording method | |
| NL8303578A (en) | METHOD FOR SOIL EXAMINATION AND APPARATUS FOR APPLYING THIS METHOD | |
| USRE33472E (en) | Rod-type multipole source(for) and receiver for acoustic well logging | |
| EP0224350A2 (en) | Borehole logging tool | |
| JPS60222786A (en) | Base rock sound measuring device | |
| WO1993007512A1 (en) | Discrete-frequency multipole sonic logging methods and apparatus | |
| JPH067167B2 (en) | Sonde for measuring underground artificial elastic waves | |
| EP0224372B1 (en) | A method of acoustic well logging | |
| CA1199718A (en) | Shear wave acoustic logging system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
| BA | A request for search or an international-type search has been filed | ||
| BB | A search report has been drawn up | ||
| BV | The patent application has lapsed |