CN1043791A - 在井孔中进行声波勘探的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种对井孔所贯穿的地下地质结构进行声波勘探的设备，包括一纵向延伸的实体；一装在所述实体上供发射声能的发信机，该声能的频率选择在该实体所呈现的自然发送衰减带内；以及一装在所述实体上且与该发信机间隔一段距离用于接收具有所选取频率的声能的接收机。该实体包括在发信机和接收机间具有不同声波传播特性的周期性重复排列的一系列分段，从而在所选择的频率下在该实体中产生声波干扰，使沿实体传播的所选频率的声能衰减。

Description

本发明涉及烃源的勘探，特别涉及那种借助于声波勘测对井孔所贯穿的地层性质所进行的勘探。更具体说，本发明提出了一种装置和方法，使声波信号射入地层，当它穿过地层传播之后，以一个相隔一定间距的检测器来检测该声波信号。

井钻好之后，通常可取得许多电缆测井（Wireline    logs）记录，由此可揭示出地层的某些物理特性。一般说来，为取得足够的资料以推算地层的孔隙率和含水饱和度的数值，要进行电阻率、中子和r射线探测，即所谓“三重联合”勘探。如果还需要其它资料，有时就要进行声波勘探，以获得孔隙率、声波在岩层中的传播速度以及有关地层的综合弹性的其他数值。声波记录得出的资料可用于各种不同的用途，包括井与井之间的相互关系，测定孔隙率，测定岩层的力学参数或弹性参数从而测定岩性，检测超压地层区，以及利用所获取的声波在地层中的传播速度的有关资料将地震时间曲线转换成深度曲线等等。

过去，电缆测井是就地获取上述地层资料的唯一方法，目前，随着油田服务业的发展，出现了可代替“三重联合”电缆测量法（即在钻井过程中在钻杆柱上进行的电阻率、中子和r射线密度测量的方法）的方案：“钻探时测量的三重联合”法（MWD    Triple    Combo）。迄今，油田服务业还没有研究出一种“在钻井过程中测量”的可取代这种第四种最通用的测井法的方法。

声波测井的基本原理是，由发信换能器产生声波信号，该信号经地层传播到至少一个收信换能器，然后检测首先到达的声波信号。知道声能的发信时刻和通过地层后第一次到达收信机的时刻，就可以推定信号经地层传播的时间，即所谓传播间隔时间△t，然后将△t应用于怀利（Wyllie）时间平均值方程

△t＝△t_固体（1-φ）+△t_流体（φ），

以求出孔隙率φ。根据声波在各种固体和流体中的传播速度预先测定的数据，且知道要进行勘探的岩层和流体的类型后，就可以知道△t_固体和△t_流体数值。作为代替怀利时间平均值关系式的另一公式，可采用更新的“雷默、享特、加纳”（Raymer，Hunt，Gardner）关系式。

为使声学仪器能检测出首先到达的来自地层的信号，该检测信号必须是真正不含发信机射入仪器本体的、然后沿仪器本体传播到收信机位置的能量。由于声波在仪器本体（通常是钢）中传播的速度可能比在地层岩石中的传播速度高得多，因而仪器本身所传播的信号必然比通过地层传播的先到达。在电缆测井行业中已有人研究出减小和/或放慢经由仪器传播的信号，从而可以检测出由地层传播所到达的信号而不太受由仪器的传播信号干扰的方法。在这种电缆勘测过程中，仪器无需起承载构件的作用，因而历来都可以在仪器外壳侧壁的宽度方向上形成一系列交错排列的孔口。设置这些孔口的目的是用以延长经外壳传播的声波信号的传播路径的总长度，从而不仅延长了频率范围极宽的该信号通过交错排列的孔口的时间，而且由于路径长度的延长和孔口所引起的信号散射，也使信号本身减弱。

美国专利3，191，143、3，190，388、3，271，733、3，493，921、3，381，267和3，213，415都曾试图解决信号沿仪器本体传播所带来的问题。这些现有技术提出的方法都是依靠使信号经仪器传播的路径长度弯曲或延长而促使该信号在地层传播的信号到达之后才到达检测器。它们之中没有一个提到使用声能无需偏离的具有“直通”声波传播路径的仪器本体。因此，以上列举的专利所教导的都是通过迫使声能沿着延长了的路径传播来使声能（无论其频率多少）衰减下来的原理，但它们都没有认识到通过确定声波“障碍物”的尺寸和间距来设定声波衰减带从而对散射和反射的声波形成破坏性干扰所带来的优点。

美国专利2，757，358公开了一种应用周期性质量加载的设计，而不是应用长度增加的曲折路径，来使由仪器传播的信号衰减的电缆测井装置。这种结构产生波的干扰，并起一种低通滤波器的作用，它与高通滤波器配合工作，而对收信机所收到的信号起作用。这种联合使用机械式低通滤波器和电子高通滤器的目的是要消除经由仪器传播的信号。

沿构件侧壁厚度方向开设若干孔口或切口的措施对在钻杆柱或钻铤上进行声波勘测来说显然是不能令人满意的。在“钻探时测量”（MWD）的环境中，勘测仪器必须装在能承受钻井过程中所遇到的巨大作用力和加速度的钻铤中。若透过钻铤的侧壁设置大量的孔眼，则钻铤会被削弱到再也承受不了钻井过程中作用于其上的力的程度。此外在钻铤内外侧之间起隔离作用的流体可能会流失。

因此在钻铤侧壁整个厚度方向上开设电缆测井般的孔是不合适的。只通过钻铤宽度一部分而延伸的凹口历来都被认为是起不了作用的，因为以前就认为，钻铤的其余部分形成了声波信号不衰减的“直通”传播路径。此外，现有技术将仪器本体侧壁制成“回旋形”从而使仪器本体厚度均匀但纵向截面曲折的措施也是不能令人满意的，因为这些形状不是不结实就是需要在仪器本来有限的直径上占据太大的部分。再有，专利2，757，358设有多个质量加载杆的方法显然是不容易适应钻井时测井的环境的。

然而，无论是理论上或实验室中试验的结果都表明，仪器本体光滑时，经仪器传播的信号就会在收信机所收到的波形中处于支配地位，因此为了能够进行声波测井，就非抑制这种信号不可。

通过对圆柱形钻铤进行数学模拟发现，由于钻铤的圆柱形几何形状，对于所限定的、预先测定了频率的井来说存在自然的陷波带或衰减带，在此预定频率下，在钻铤中传播的声波自然衰减。这种衰减带出现在由一种缓慢度（slowness）方式到另一种缓慢度方式的缓慢度传播过程的频率过渡段附近。在此频率下，声能与周围的介质耦合良好，因而可传入该介质中。

因此我们提出利用这个自然衰减带的现象在钻井环境中进行声波式的测量。所以本发明的一个目的是优先以衰减带频率传输声能，并在衰减带频率下检测声能，作为鉴别经钻铤传播的声波信号和提高经地层传播的声波信号的可检测性的方法。

此外还发现，在确定自然衰减带频率之后，可以将具有不同于钻铤本身声波传输特性的、轴向重复的、基本上沿圆周方向连续的钻铤的多个分段（例如呈周边环或螺旋形状的沟槽或脊条）配备成使在衰减带频率下的声能能够通过反射和破坏性干扰的联合作用而进一步衰减。周期性分段的钻铤减慢和减弱了声能到达钻铤的速率和强弱，从而可以在钻铤衰减频率下检测经地层传播的声波的到达情况。这些分段只需要有钻铤侧壁半个壁厚不到的厚度。这些分段可以取在钻铤上呈周向质量加载的形式或呈切入钻铤侧壁厚度方向上的周边沟槽形式。这些分段可以在钻铤内部或外部交替形成，而且可以是圆形的或螺旋形的。

另一种对防止声能沿钻铤的长度方向进行干扰传播的有利措施是将声波发信器和声波收信器都与钻铤隔离开来安装。发信机和收信机最好是与钻铤的纵向轴线横交取向，从而使声波信号能优先朝地层方向而不是沿钻铤的长度方向发射。

图1是一个钻井装置和带有一个在井眼中的井底声波测井仪的钻杆柱的总示意图。

图2是带内沟槽的设有周期性重复的沟槽的钻铤的一个分段的示意图。

图3是带外沟槽的设有周期性重复的沟槽的钻铤一个分段的示意图，图中示出了横向装配的发信机和收信机。

图4是声波在管形钻铤中传播时频率和传播缓慢度的关系曲线图，图中示出了从较小的缓慢度至较高缓慢度的各过渡区。

图5是一个种钻铤的示意图，该钻铤具有许多无规则分布的伸入钻铤材料中达一段厚度的凹口。

图6是各种钻铤样品（包括光滑的钻铤、在圆周方向上有许多槽的钻铤和具有无规则分布的许多凹口的钻铤）的频率与振幅的关系曲线图。

图1是一个钻井装置和带有一个在井眼中的井底声波测井仪的钻杆柱的总示意图。图中所示的回转式的钻井装置包括一伸出地面2的桅杆式井架1，井架1装有提升装置3，钻杆柱4即挂在提升装置3上，钻杆柱4则由若干用螺钉连接在一起的钻管组成，钻杆柱4的下端有一个供钻凿井6用的钻头5。提升装置3由天车滑轮7、上下游动滑轮8和缆绳10组成。天车滑轮7的轴固定在井架1的顶部，游动滑轮8上装有吊钩9，缆绳10穿过和卷绕着滑轮7和8，并在天车滑轮7一边形成固定在一固定点11上的死绳10a，在另一边形成卷绕在绞车12滚筒上的活动绳10b。

钻杆柱4通过旋转接头13悬挂在吊钩9下，旋转接头13连通软管14，而软管14连到泥浆泵15上。泥浆泵15可以经由钻杆柱4的空心管将钻井泥浆灌入井6中。钻井泥浆可从泥浆池16抽取，泥浆池16则可灌以来自井6的剩余泥浆。用绞车12开动提升装置3即可提升钻杆柱，而钻管可依次从井6中卸下（或加到井6中），松开螺钉则可卸除钻头5。进行钻杆的提升和降低作业时，需要将钻杆柱4暂时从提升装置3的吊钩上卸下来，然后将其用楔块17固定在装于钻杆柱所穿过的平台20的转台19上的锥形凹口18中。钻杆柱的最下面部分可以装一个或一个以上供勘测井下钻探条件或供勘测钻头和井孔6所穿过的地质结构性能所用的仪器，如标号30所示。图中所示的仪器30是具有一发信机和四个与发信机间隔一段距离的收信机的声波测井仪。在钻井的各阶段，钻杆柱4由装在其上端的方钻杆21旋转带动。在钻井阶段的空闲时间内，方钻杆可存放在地下的一个管套筒22中。

在钻杆柱4的提升操作过程中，流动滑轮8的高度变化由传感器23测出，传感器23可以是一种转角传感器，它与天车滑轮7中的较快的滑轮相耦合。加在游动滑轮8的吊钩9上的重量F也可通过用串接在缆绳10的死绳10a中的应变计来测定该死绳的应力而测出来。传感器23和24由导线25和26连接到设有时钟的处理单元27上，该处理单元27对测得的信号进行处理。记录器28与处理单元27相连。处理单元27最好是一个计算机。

图2示出声波测井仪30的基本组件。和钻探操作时的大多数测量一样，声波测井仪30的本体形状也取纵向延伸的形式，以适宜安置在井孔中。在钻井环境中，该仪器本体是个体壁沉重的钻铤32，它基本上是一个厚壁圆筒（图中只示出了其中一部分），其纵向中心线以标号51表示。钻铤上装有一个声波发信机34和一个与声波发信机34间隔一段距离的声波收信机36。虽然图2和图3中只示出了一个收信机36，但应该理解为，它最好包括一系列收信机36（如图1所示），而且可能的话包括一个以上的发信机，如所周知，供井孔补偿之用。还应指出的是，各附图没有必要按比例画出，举例说，实际上发信机34与收信机36之间的距离以及沟槽的数目要比图示的大得多。

象这类体壁沉重的钻铤构件保证了存在一系列声波导向传播方式，它们之间具有缓慢度过渡区，其实例如图4所示。对一般的外径为8.5英寸内径为4英寸的光滑钻铤来说，第一种方式是以杆速（barvelocity）（延伸波）传播，在低频下的缓慢度约为60微秒/英尺，在10千赫以上时则变为150微秒/英尺左右。如图4所示，过渡频率在大约10千赫的点（a）处出现，这时该延伸波的波长约等于钻铤的平均直径。缓慢度接近55微秒/英尺（板波缓慢度）的第二种传播方式在大约10千赫的频率处开始，频率在15千赫以上时变为140微秒/英尺左右。性能类似的第三种传播方式在15千赫以上的频率时出现。

在此实例中，第一种传播方式在10千赫时高度衰减，因为在该频率下，钻铤的各个振动与流体耦合得非常好。因此，在各过渡区的频率下存在声波衰减带，这时，耦合到周围介质的声波增强。第一种传播方式的第一和第二缓慢度之间的过渡频率（图4中的（a）点）出现在延伸波的波长等于钻铤平均周长时的频率左右，即

f＝KV/（d₁+d₂），

其中K＝2/π，

V＝钻铤的杆延伸波速度，

d₁＝钻铤的内径，

d₁＝钻铤的外径。

中心频率可以处于3至30千赫的范围，由制造钻铤所用材料的性能和钻铤的尺寸而定。

因此，在这里利用了衰减带（或陷波带），具体的作法是设置在衰减带频率区域内工作的发信机和收信机。如此，在钻铤中以衰减带频率传播的声能得以衰减，使收信机36有机会检测出发射入地质结构中的、并沿毗邻仪器30的该地质结构传播的声能。

尽管经光滑的钻铤以衰减带频率传播的信号的衰减在某些情况下足以使收信检测器能获得适当的经地层传播的信号，但仍有可能进一步提高衰减带的陷波效果，其方法是在发信机与收信机之间设一些中间装置，使在预定的衰减带频率下的声波进一步衰减。这可通过将钻铤制成具有轴向不连续而在圆周方向实质上连续的部分48，这些部分在声波传播性能方面与钻铤材料本身不一样。

“轴向不连续、圆周方向上基本连续的部分”一词用在本专利中不仅包括圆环即环形带，也包括连续环绕钻铤带有螺旋形间隔的螺旋状结构。此外，这个用语旨在表明这些环带遍及围绕着除钻铤周边很小部分外的钻铤的所有部分，只要能提高所要求的衰减带的声学效应即可。

这样，这些部分48就起到反射器的作用，促使声能反向反射。这些部分的边沿最好面对轴向，并且基本上垂直钻铤的纵轴。此外还发现，这种以适当间距彼此交叉排列的部分不仅可以起到反射和散射经钻铤传播的声能的部件作用，而且还能产生进一步减小声波信号在衰减带范围内的幅值的破坏性的波干扰。

图2中这些部分是以隆起部分即扁平部分42所隔开的矩形槽40表示，这些矩形槽最好设置在钻铤32的内部。在钻铤内部设置槽40比在钻铤外部设置槽具有一系列优点：可防止它与井孔壁的研磨接触;使钻铤更刚硬;应力集中减少约一半;以及使沟槽能制成方角而不是圆角。

这些部分（间隙）48的传声性能与钻铤材料的传声性能差别越大越好。或者也可以这样选取该部分的材料，使声波在其中传播的速度与在钻井液中相差不大，从而使从该部分材料与钻井液之间的界面反射回钻铤的能量最小。间隙48可充以环氧树脂、橡胶、空气、油或其它适当的材料。在所示的实施例中，所选用的材料是空气或油，由套管50保持住。套管50用来将油封信，并将其与循环在钻铤32内的钻井液隔开。还可以用例如具有弹性的O形环49密封住套管两端，使其不渗漏液体。O形环49还可对发信机所发射的声能量起到阻抗作用。

槽40的各内角隅编号为46。槽40设置在钻铤外部时（如图3所示），其内角隅最好取圆角，以使因形成沟槽所产生的应力集中减小到最低限度。当槽40设置在钻铤内部时（如图2所示），这时应力集中就无关大局，因此其内角隅最好尽可能做成方角，以便使钻铤与槽的界面所反射的声波信号尽可能大。

图3是另一实施例的示意图。在此实施例中，槽40设置在钻铤32的外侧，既可以是空的（充以钻井泥浆），也可以充环氧树脂、玻璃纤维或其它一些耐磨性能显著的材料，使之足以承受在钻井过程中由于与井壁的接触而产生的摩擦。从图中可以看到，槽40的深度为“r”，纵向宽度为“L₂”。槽40被宽度为“L₁”的隆起部分即扁平部分42所分隔。通常，槽的宽度L₂（并且轴向间距L₁最好等于L₂）可按以下的关系式确定：

L₁＝L₂＝1/4fs

其中，L₂＝一段的轴向长度＝各段之间的轴向间距;

f＝预先确定的频率;

s＝声波在所述物体中传播的缓慢度。

钻铤32侧壁的厚度用t表示。厚度t的确定应能既满足有效地检测经地层传播到达的信号衰减的要求，又能满足钻铤强度的要求。在一个实例中，钻铤32的内径可取4英寸，外径取8.5英寸，因而钻铤的厚度t为2.25英寸。在此情况下，槽40的深度r可取1.2英寸，宽度L₂取5英寸，而扁平部分42的宽度L₁也取5英寸。我们发现，上面列举的尺寸无论从声学性能看或是从力学性能方面看都是令人满意的。发信机34与收信机36之间相隔得越远，经钻铤传播的信号衰减情况越好。我们发现，在大多数情况下11英尺的间距能满意地检测出经地传播到达的信号。

图5示出在钻铤上形成声波衰减带的另一个实施例。在此实施例中，产生衰减带的方法不是利用在圆周上的连续部分，而是在钻铤的表面（外表面或内表面）上的无规则的多个部位上形成各部分70。在所举的且用1/10缩尺模型实验证实了的具体实例中，各部分70由许多直径和深度均为1/10英寸的小孔组成（充以或不充以如就槽40所述的材料）。1/10缩尺模型的侧壁由0.15英寸厚的材料72构成。和具有等间距配置在整个测井探棒外壳上并能在所有频谱范围使声能衰减的许多孔的电缆测井探棒不一样，各部分70加强了钻铤自然出现的（在一个限定的频率范围内）衰减带。

图6是从三个1/10缩尺模型得出的实验数据的频谱图。实验中所使用的1/10缩尺的钻铤其内径为0.5英寸，外径为0.8英寸。图中，曲线A表示光滑钻铤的频谱，曲线B表示在圆周上具有一些深达钻铤厚度40%的外沟槽的钻铤的频谱，曲线C则为具有许多深达钻铤厚度67%的无规则分布的圆形凹口的钻铤的频谱。可以看出，曲线A的衰减频谱在大约100千赫处出现自然衰减带（足尺比例相当于10千赫），带宽约为20千赫（足尺比例相当于2千赫）。从曲线B可以看到，增设外沟槽的结果不仅加深了衰减带，而且加宽了衰减带。从具有许多无规则分布圆形凹口的1/10缩尺钻铤获得的曲线C，其衰减带有所加宽，同时在深度上曲线A表明的光滑钻铤衰减带有所加深。可以预料具有多种直径的凹口的钻铤其曲线C的衰减带还会进一步加宽。还可以利用其它相同或不同尺寸的内槽和/或外槽和/或无规则凹口的组合产生其它所希望的变型方案。熟悉本技术领域的人知道，具有图6那些模型特点的实物大小的钻铤，其尺寸和频率可利用缩尺比例系数10获得。

图3还分别示出了发信机34和收信机36的一种可能的设计方案以及它们的装配方式。一种有希望的措施是减小发信机（收信机）与钻铤之间的声耦合，使钻铤所传播的信号开始时尽量小。因此将发信机（收信机）横切钻铤的纵向轴线51安装。因此，理想的情况是尽量减小轴向发射的声能，而尽量增强发射入地质结构中的声能。

如图3所看到的那样，换能器56和58通常呈圆筒形。作为发信机的换能器56最好在3-30千赫的频率范围内工作。这些换能器可以由一系列压电材料制成的、经电激发能协调振动或谐振的层叠圆盘构成。圆盘堆的一端或两端可以包括质量负载（图中未示出），以便将其谐振频率调谐到钻铤的衰减带频率。在该最佳实施例中，发信机34是一个可以发送在钻铤的衰减带频率范围内的大多数信号的窄带换能器，而收信机36则是可覆盖钻铤的整个衰减带的频带较宽的换能器。收信机频较宽可以使由发信机34发射而通过地层传播后的声能从邻近的地层被大量吸收。

换能器56可以装在钻铤的横向延伸管52中。管52用以将换能器与仪器30内的钻井流体进行实体隔离和气密性密封。可通过安装弹性O形环60而在换能器与管52边缘之间形成气隙（或充以流体）使换能器56（和58）与安装管52在声学上隔离开来。还可以将管52弹性地安装在钻铤中（图中未示出）而达到换能器与钻铤32之间隔音的目的。

从图中可以看到，发信机34包括沿钻铤宽度方向延伸的单个换能器56，收信机36则包括一对换能器58，它们分别装在钻铤的两边。但显然，发信机和收信机都可以设计成两者中的一种方式。若发信机（或收信机）包括一对换能器时，它可以单极（点源）或双极（点偶极子（point    force））方式工作。

上面谈到的是具有一些内部构形和外部构形以便在衰减带范围内产生声波衰减的钻铤，已发现其它方法也可以取得同样的效果。举例说，在钻铤的外部或内部固定一些材料带以形成质量负载的若干构件部分可能比在钻铤材料中设置机械加工的沟槽更好。可通过热缩法或将螺旋带热绕在钻铤外部将上述带材固定到钻铤上。

虽然这里展示和说明的是一个最佳实施例，但在不脱离本发明精神实质和范围的基础上是可以对其进行各种修改和替换的。因此，尽管这里是结合钻铤说明声波测井仪的，但并不因此限制大部分权利要求，因而所要求保护的本发明同样适用于电缆探杆。此外，虽然在该最佳实施例的设计中，先是确定钻铤的自然声波衰减带，然后在钻铤上开槽以便进一步加深和/或加宽衰减带，但提供一种不考虑自然出现的衰减带（如有的话）的情况下使声能在人造衰减带下衰减的钻铤仍属于本发明的范围。因此应该理解，本发明的说明只是解说性质的，并不是对本发明的限制。

Claims (34)

1、一种对井孔所贯穿的地下地质构造进行声波勘探的设备，其特征在于，该设备包括：

a)一纵向延伸的实体，供在所述井孔中定位之用，所述实体有一个纵轴；

b)一发信机，装在所述实体上，供发送声能之用；

c)一收信机，装在所述实体上，且与所述发信机相隔一段距离，供接收预定频率的声能之用；和

d)声波衰减装置，装在所述实体上的所述发信机与所述收信机之间，供在覆盖所述预定频率的衰减带范围内引起声波衰减之用。

2、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述声波衰减装置包括若干轴向不连续的部分，该部分的声波传播特性与所述实体的声波传播特性不同，所述各部分的尺寸和间距系取得在所述预定频率下会产生破坏性的波干扰。

3、如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述轴向不连续的各部分基本上是周期性重复的。

4、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述实体有一侧壁，所述声波衰减装置包括若干具有一段小于所述侧壁径向厚度的径向延伸的部分。

5、如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述实体呈管状，具有内部和外部，且所述各部分从所述实体外部向内延伸。

6、如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述实体呈管状，具有内部和外部，且所述各部分从所述实体内部向外延伸。

7、如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述各部分是沟槽。

8、如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述各沟槽含有与所述实体不同的材料。

9、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述发信机和所述收集机安装在所述实体上，以发射大体上垂直于所述纵向轴线的声能。

10、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述发信机和所述收信机弹性地装在所述实体上，从而使其实质上与所述实体在声学上隔离。

11、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述发信机优先发送所述声波衰减带频率的声能，而所述收信机则至少能接收所述声波衰减带频率的声能。

12、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述实体的构形为一个能与钻杆柱连接的圆筒形钻铤。

13、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述预定频率在3-30千赫范围内。

14、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述实体是一筒形管，且所述预定频率按下列关系式确定：

f＝kv/（d₁+d₂）

其中：

k＝2/π，

v＝实体的波速度，

d₁＝实体的内径，

d₂＝实体的外径。

15、如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述各部分彼此的轴向宽度和轴向间距相等，它们按下列关系式确定：

L₁＝L₂＝1/4fs，

其中：

L₂＝一个部分的轴向宽度＝各部分之间的轴向间距L₁;

f＝预定频率;和

S＝声波在所述实体中传播的缓慢度。

16、如权利要求7所述的设备，其特征在于，各槽的角隅是圆的。

17、如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述各槽呈螺旋状构形。

18、一种开齿井孔时对地下地质构造进行声波勘探的设备，其特征在于，该设备包括：

a）一圆筒形钻铤，具有一纵向轴线和声频衰减带，沿所述钻铤传播的声波在整个所述声频衰减带范围内受到抑制;

b）一发信机，装在所述钻铤上，供优先以所述衰减带的频率并与所述轴线成一定角度发射声能之用，所述发信机弹性地安装，使之基本上不与所述钻铤有声耦合;

c）一收信机，装在所述钻铤上，且与所述发信机相隔一段距离，供优先接收所述衰减带频率的声能之用，所述收信机弹性地安装，使之基本上不与所述钻铤有声耦合;和

d）若干在所述钻铤内部的所述发信机与所述收信机之间的、轴向周期性重复的、大体上在圆周上连续配置的沟槽，供在所述衰减带的频率范围内产生破坏性的波干扰之用。

19、一种对井孔所贯穿的地下地质构造进行声波勘探的设备，其特征在于，该设备包括：

a）一实体，供在所述井孔内定位之用，具有在给定频率下的声波传播衰减带;

b）一发信机，装在所述实体上，供至少在所述给定频率下发送声能之用;和

c）一收信机，装在所述实体上，用于响应由所述发信机发射的一部分声能。

20、如权利要求19所述的设备，其特征在于，该设备还包括一通过产生破坏性干扰的方式来增强所述实体的衰减带用的装置，该装置装在所述实体上。

21、如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述发信机优先发射所述给定频率的声能。

22、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述声波衰减装置包括多个在所述实体上形成的间距无规则的凹口。

23、如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述衰减带增强装置包括在所述实体上形成的间距无规则的多个凹口。

24、一种对井孔所贯穿的地下地质构造进行声波勘探的设备，其特征在于，该设备包括：

a）一纵向延伸的实体;

b）一声波换能器，装在所述实体上;和

c）一换能器支架装置，装在所述实体上，供减少所述换能器与所述实体之间的声耦合之用。

25、如权利要求24所述的设备，其特征在于，所述换能器横切所述纵向延伸的实体安装。

26、如权利要求24所述的设备，其特征在于，所述换能器支架装置包括：

弹性装置，介于所述换能器与所述实体之间，用于对所述换能器与所述实体进行隔音。

27、如权利要求26所述的设备，其特征在于，所述换能系装在一管中，而所述管装在所述实体中。

28、如权利要求27所述的设备，其特征在于，所述管径向横切所述实体。

29、如权利要求26所述的设备，其特征在于，所述弹性装置使所述换能器与所述实体之间形成充有流体的空隙。

30、一种对井孔所贯穿的地质构造进行声波测井勘探的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

a）在所述井孔中从一物体的第一位置将声能发射入地层中;

b）在所述物体的第二位置上接收来自所述地层的预定频率的声能;和

c）通过破坏性波干扰在所述第一和第二位置之间的位置使声能在覆盖所述预定频率的衰减带范围内衰减。

31、如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述衰减步骤是在所述物体的衰减带特性所确定的能达到增强该衰减带的频率下进行的。

32、如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述发射步骤系为优先发射所述预定频率下的声能而进行的。

33、如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述接收步骤包括接收具有覆盖所述衰减带的频带的声能之步骤。

34、如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述声能大体上是垂直于所述物体的轴线发射和接收的。

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