DE3339902A1

DE3339902A1 - Verfahren und vorrichtung zur akustischen vermessung von erdformationen

Info

Publication number: DE3339902A1
Application number: DE19833339902
Authority: DE
Inventors: Sen-Tsuen 77479 Sugar Land Tex. Chen; James Allen 77080 Houston Tex. Rice; Graham Arthur 77036 Houston Tex. Winbow
Original assignee: Exxon Production Research Co
Current assignee: ExxonMobil Upstream Research Co
Priority date: 1982-11-08
Filing date: 1983-11-04
Publication date: 1984-05-10
Also published as: AU2104483A; GB2130725A; FR2535855A1; GB8329560D0; BR8306080A; NO833903L; AU560850B2; MY8700112A; NL8303578A; GB2130725B; CA1204493A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur akustischen Vermessung von Erdformationen

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Bohrlochvermessungen und im besonderen auf Bohrlochvermessungen unter Verwendung von aku&ischen Schubwellen.

Bei der akustischen Bohrlochvermessung ist es üblich, die Druckwellengeschwindigkeit der Formationen zu bestimmen, die das Bohrloch umgeben. Ein herkömmliches Druckwellengeschwindigkeit smeßsystern umfaßt eine zylindrische Meßsonde, die in einer Bohrlochflüssigkeit aufgehängt ist, eine Quelle, die an die Sonde angeschlossen ist, zur Erzeugung der Druckwellen innerhalb der Bohrlochflüssigkeit und einen oder mehrere Detektoren, die an die Sonde angeschlossen sind und einen Abstand von der Druckwellenquelle besitzen, zur Aufnahme der Druckwellen in der Bohrlochflüssigkeit. Die durch die Quelle in der Bohrlochflüssigkeit erzeugte Druckwelle wird in die Erdformation, die das Bohrloch umgibt, reflektiert. Sie pflanzt sich durch einen Teil der Formation fort und wird in die Bohrlochflüssigkeit zurückgeworfen an eine Punkt, angrenzend an den Detektor, wobei sie dann von dem Detektor aufgenommen wird. Das Verhältnis des Abstandes zwischen der Quelle und dem Detektor zu der Zeit zwischen der Erzeugung und der Aufnahme der Druckwelle ergibt die Druckwellengeschwindigkeit der Formation. Der Abstand zwischen der Quelle und dem Detektor liegt normalerweise fest und ist bekannt, so daß die Messung der Zeit zwischen der Druckwellenerzeugung und der Aufnahme ausreicht, um die Druckwellengeschwindigkeit in der Formation zu bestimmen. Zur Erhöhung der Genauigkeit ist dieser Abstand normalerweise wesentlich größer als die Dimensionen der Quelle oder des Detektors. Informationen, die wesentlich

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für die Förderung von öl und Gas aus unterirdischen Erdformationen sind, können von den Druckwellengeschwindigkeiten dieser Formationen abgeleitet werden.

Wenn eine von einer Druckwellenquelle innerhalb der Bohrlochflüssigkeit erzeugte Druckwelle die Bohrlochwandung erreicht, erzeugt sie eine reflektierte Druckwelle in der umgebenden Erdformation, wie dies oben beschrieben wurde. Außerdem erzeugt sie eine reflektierte Schubwelle in der umgebenden Erdformation sowie eine leitungsgebundene Welle, die in der Bohrlochflüssigkeit wandert und in dem Teil der Formation, der an das Bohrloch angrenzt. Ein Teil der Schubwelle wird zurück in die Bohrlochflüssigkeit in Form einer Druckwelle reflektiert und erreicht? den Detektor der Meßsonde. Die leitungsgebundenen Wellen werden ebenfalls von dem Detektor aufgenommen. Jede Welle, d.h. jede der drei Wellentypen, die von dem Detektor aufgenommen wird, kann als Ankunft bezeichnet werden: Die Druckwelle innerhalb der Bohrlochflüssigkeit, verursacht durch die Reflektion der Druckwellen in der Formation, die Druckwellenankunft, diejenige, die verursacht wird durch die Reflektion der Schubwellen in der Formation, die Schubwellenankunft, und diejenige, die verursacht wird durch die leitungsgebundenen Wellen, die Leitungswellenankunft, Somit ist das von dem Detektor aufgenommene Signal ein zusammengesetztes Signal, das die Druckwellenankunft, die Schubwelinankunft und die leitungsgebundene Wellenankunft umfaßt. Die Druckwellen laufen schneller als die Schubwellen,und die Schubwellen laufen normalerweise schneller als die leitungsgebundenen Wellen. Dementsprechend ist in dem zusammengesetzten Signal, das von dem Detektor aufgenommen wird, die Druckwellenankunft die erste Ankunft, die Schubwellenankunft die zweite Ankunft und die leitungsgebundene Wellenankunft die letzte Ankunft. Bei der Messung der Druckwellengeschwindigkeit der Formation gibt das Zeitintervall zwischen der Erzeugung der Druckwelle und der Aufnahme der ersten Ankunft durch

den Detektor die angenäherte Laufzeit der reflektierten Druckwelle in der Formation. Dementsprechend beeinflußt die spätere Schubwellenankunft und die leitungsgebundene Wellenankunft nicht die Messung der Druckwellengeschwindigkeit der Formation.

Zusätzlich zu dem Lauf über einen Vertikalabstand in der Formation, der etwa gleich ist dem Abstand zwischen der Quelle und dem Detektor, läuft die Druckwelle auch über eine kurze Strecke innerhalb der Flüssigkeit. Die Extrazeit, die erforderlich ist, um diesen kurzen Abstand zu durchlaufen, führt zu Irrtümern bei der Geschwindigkeitsmessung. Um derartige Fehler zu vermindern, werden bei herkömmlichen Meßeinrichtungen mindestens zwei Detektoren eingesetzt, die einen Vertikalabstand entlang des Bohrloches voneinander besitzen. Das Zeitintervall zwischen der Aufnahme durch die beiden Detektoren wird gemessen, statt des Zeitintervalls zwischen der Absendung und der Aufnahme. Das Verhältnis zwischen dem Abstand zwischen den beiden Detektoren und dem Zeitintervall ergibt die Druckwellengeschwindigkeit. Da die Druckwelle über eine inetwa gleiche kurze Strecke in der Bohrlochflüssigkeit läuft, bevor sie die beiden Detektoren erreicht, ist das Zeitintervall zwischen der Aufnahme von den beiden Detektoren eine genauere Messung der tatsächlichen Laufzeit in der Formation. Dementsprechend ergibt die Verwendung zweier Detektoren und das Messen der Zeit zwischen der Aufnahme durch die beiden Detektoren einen genaueren Wert für die Druckwellengeschwindigkeit. Andere fälschende Effekte, wie die Änderung der Bohrlochgröße und die Sondenneigung können durch herkömmliche Einrichtungen vermindert werden. Eine derartige Einrichtung ist in Log Interpretation, Band 1 - Principles, Schlumberger Ltd., New York, N.T. 10017, Ausgabe 1972, Seiten 37 - 38 beschrieben.

Es ist hinläglich bekannt, daß die Vermessung mittels Schubwellen auch zu Informationen führt, die wichtig sind für die

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Förderung von öl und Gas aus unterirdischen Erdformationen. Das Verhältnis zwischen der Schubwellengeschwindigkeit und der Druckwellengeschwindigkeit zeigt die Gesteinslithologie unterirdischer Erdformationen auf. Die Aufzeichnung der Schubwellengeschwindigkeit gestattet auch seismische Schubwellenzeitabschnitte umzusetzen in Tiefenschnitte. Die Schubwellenaufzeichnung ist dienlich bei der Bestimmung anderer wichtiger Charakteristika der Erdfbrmationen, wie der Schubbelastung, der Porosität, der Flüssigkeitssättigung und der Anwesenheit von Frakturen. Die Schubwellenaufzeichnung kann auch hilfreich sein für die Bestimmung des Lastzustandes um das Bohrloch herum, was äußerst wichtig ist für die Auslegung von Bohrlochbehandlungen, bei welchen die Formation hydraulisch aufgebrochen wird.

Die herkömmlichen Druckwellen-Meßquellen und die Druckwellen, die üervon in der Bohrlochflüssigkeit erzeugt werden, sind symmetrisch um die Meßeondenachse. Venn derartige Druckwellen in die umgebende Erdformation reflektiert werden, sind die relativen Amplituden der reflektierten Schub- und Druckwellen derart, daß es schwierig ist, die spätere Schubwellenankunft von der früheren Druckwellenankunft zu unterscheiden und von dem Nachhall in dem Bohrloch, der durch die Reflektion der Druckwelle in der Formation verursacht vM.

Dementsprechend ist es schwierig herkömmliche symmetrische Druckwellen-Quellen zur Messung der Schubwellengeschwindigkeit einzusetzen. Ebrrelationsverfahren sind eingesetzt worden, um die Schubwellenankunft aus dem vollen aufgezeichneten akustischen Wellenzug zu isolieren. Derartige Techniken erfordern Jedoch eine Datenverarbeitung durch einen Rechner, so daß die Schubwellengeschwindigkeiten nicht unmittelbar aufgezeichnet werden können. Es kann außerdem schwierig sein, die Schubwellenankunft zu isolieren, wenn diese zeitlich nahe an der Druckwellenankunft liegt·

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_r. Asymmetrische Druckwellen-Quellen sind entwickelt worden zur Messung der Schubwellengeschwindigkeit. Beim Einsatz derartiger Quellen kann die Amplitude der Schubwellenan-

... _■_.- kunft merklich höher sein als,die der Druckwellenankunft. Durch die Einstellung des Schaltniveaus des Aufnahme- und Aufzeichnungssystems zur Unterscheidung gegenüber der Druckwellenankunft wird die SChUb¹WiIenankunft als erste Ankunft aufgenommen. Somit kann es möglich werden, die Laufzeit der Schubwellen in der Formation zu bestimmen und dementsprechend die Schubwellengeschwindigkeit. Solche asymmetrischen Quellen erzeugen jeweils in der Bohrlochflüssigkeit eine positive Druckwelle in einer Eichtung und gleichzeitig eine negative Druckwelle in der entgegengesetzten Eichtung. Die Ihterf erenz der beiden Druckwellen kann bewirken, daß die Schubwellenankunft stärker ist als die Druckwellenankunft. Asymmetrische Quellen sind beschrieben in der europäischen Patentanmeldung 31989 (Angona'et al), der US-IB 3,593,255 (White) und der US-ES 4,207,961 (ütsunezaki).

Angena et al beschreiben eine Biegetyp-Quelle, die zwei kreisförmige piezoelektrische Platten umfaßt, die miteinander verbunden und an einer Meßsonde angeordnet sind. Wenn eine Spannung über die beiden piezoelektrischen Platten gelegt wird, biegen sich diese Platten. Die Biegung der Wandle

platten erzeugt eine positive Druckwelle in einer Richtung und gleichzeitig eine negative Druckwelle in der entgegen- ~ gesetzten Eichtung. White beschreibt eine Druckwellen-Quelle mit zwei piezoelektrischen Segmenten, die jeweils die Form eines halben Hohlzylinders besitzen. Die beiden Segmente werden so angeordnet, daß sie einen gespaltenen Zylinder bilden. Die beiden Segmente besitzen eine entgegengesetzte Polarisation, unidie elektrische Spannung wird an jedes Segment angelegt, so daß ein Segment radial expandiert, während gleichzeitig das andere Element sich radial zu-

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sammenzieht, so daß eine positive Druckwelle in einer * ' Richtung erzeugt wM und gleichzeitig'eine negative Druckweite in der entgegengesetzten Richtung. Nach ELtsünezaki sind Wicklungen um eine Spulenanordnung vorgesehen," die in das magnetische Feld eines Dauermagneten eingebracht werden, worauf Strom durch die Wicklungen geschickt wird, um die Spulenanordnung zu erregen. Die Bewegung der Spulenanordnung ejiziert ein Wasservolumen in einer Richtung und saugt gleichzeitig ein äquivalentes Volumen an Wasser aus der entgegengesetzten Richtung, wodurch eine positive Druckweilenänderung in* einer Richtung und gleichzeitig eine negative Druckänderung in der entgegengesetzten Richtung erfolgt.

Zur Überwindiung der oben aufgezeigten Nachteile wurde gemäß der.Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur ' Messung der Schubwellengeschwindigkeit der Erdformation, die ein Bohrloch oder eine Bohrung umgibt, entwickelt. Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt die Übertragung einer ^-Pol-Schubwelle durch die Erde entlang desBohrloches, wobei η eine ganze Zahl größer als Zwei ist, und die Aufnahme der 2ⁿ-Pol-Schubwellenankunft an mindestens einem Punkt in einem Längsabstand entlang der Bohrung von dem Ausgangspunkt. Wenn die Schubwellenankunft an zwei Punkten aufgenommen wird, mißt man die zeitliche Folge zwischen den Aufnahmen an den beiden Punkten, zur Bestimmung der Schubwellengeschwindigkeit der Erde, die die Bohrung umgibt. Wenn die Schubwellenankunft nur an einem Punkt aufgenommen wird, mißt man den zeitlichen Unterschied zwischen dem Ausgang und der Aufnahme des Schubwellensignals zur Bestimmung der Schubwellengeschwindigkeit der Erde. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt ein Gehäuse, das in einem Bohrloch angehoben und abgesenkt werden kann, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Signals in dem Gehäuse, zur übertragung einer 2ⁿ-Pol-Schubwelle in die Erdformation, die das Bohrloch umgibt, wobei η

eine ganze Zahl größer als Zwei ist, und eine Einrichtung zur Signalaufnahme in dem Gehäuse in einem Längs ab st and entlang der Bohrung von der Einrichtung zur Signalerzeugung, um die Ankunft der Schubwelle zu ermitteln.
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Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sollen nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt im einzelnen:

Pig. 1 Eine schematische Ansicht eines akusti

schen Meßsystems zur Erläuterung der Erfindung,

Fig. 2 eine vereinfachte perspektivische Ansicht

einer Oktopol-Schubwellen-Meßeinrichtung

zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführung sf*rm der Erfindung,

einen Querschnitt der Oktopol-Schubwellen· Meßquelle der Fig. 2 entlang der Schnittlinie 3-3?

eine vereinfachte perspektivische Darstellung der Oktopol-Schubwellen-Meßeinrichtung der Fig. 2 und 3» zur Erläuterun«. der Ausrichtung der Detektoren, relativ zu derjenigen der Oktopol-Quelle, sowie die elektrischen Anschlüsse zu der Quelle und den Detektoren,
30

Pig. 5 einen Querschnitt durch eine Oktopol-

Schubwellen-Meßquelle, gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

	Fig.	3
20
	Fig.
25

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Fig. 6 einen -Querschnitt durch eine Oktopol-

Schubwellen-Meßquelle, zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine Oktopol-

Schubwellen-Meßquelle, zur Erläuterung noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines akustischen Meßsystems zur Erläuterung der Erfindung. Eine Meßsonde 10 kann in einem Bohrloch angehoben und abgesenkt werden. Die Sonde enthält eine Multipol-Schubwellen-Quelle 12 und zwei Detektoren 14 und 16. TJm die Messung einzuleiten, wird die Sonde 10 in einer Flüssigkeit 18 aufgehängt, die in einem Bohrloch 20 enthalten ist, das von einer Erdformation 22 umgeben ist. Die Detektoren 14 und 16 sind so an die Sonde 10 angeschlossen, daß sie einen Längsabstand entlang des Bohrloches 20 voneinander und von der Quelle 12 besitzen.

Die Quelle 12 ist an eine Initiier- und Aufzeichnungssteuereinheit 24 angeschlossen. Obwohl die Initiier- und Aufzeichnungssteuereinheit in Fig. 1 als von der Meßsonde getrennte Einheit dargestellt ist, kann der Teil der Einheit, der die Multipol-Schubwellen-Quelle betreibt, zur Vereinfachung des Betriebes von dem Gehäuse der Meßsonde aufgenommen werden. Die Signale, die von den Detektoren 14 und 16 aufgenommen werden, leitet man einem BaxLpaßfilter 26, einem Verstärker 28 sowie einer Zeitmeßeinheit 30 zu.

in einer nachfolgend noch erläuterten Weise wird die Initiier- und Aufzeichnungssteuereinheit eingesetzt, um die Quelle 12 zu aktivieren, die eine Schubwelle in der Formation 22 erzeugt. Die Schubwellenankunft wird von den Detektoren 14 und 16 aufgenommen. Die Sonde 10 enthält außerdem einen (in Fig. 1 nicht dargestellten) Vorverstärker, der

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die von den Detektoren 14 und 16 aufgenommene Schubwellenankunft verstärkt. Die verstärkten Signale werden dann von dem Filter 26 gefiltert und wiederum verstärkt durch den Vestärker 28. Das Zeitintervall zwischen der Aufnahme der Ankunft durch den Detektor 14 und deren Aufnahme durch den Detektor 16 wird dann mittels der Zeitmeßeinheit 30 gemessen Derartige Zeitintervalle können gespeichert oder aufgezeigt werden, jeweils wie dies gewünscht wird.

Die Fig. 2 ist eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer Oktopol-Sahubwellen-Meßeinrichtung und stellt eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung dar. Wie die fig. 2 zeigt, umfaßt die Meßsonde 10 eine Anzahl hohlzylindrischer Abschnitte. Der obere Abschnitt 32 enthält die (in Fig. 2 nicht dargestellte) Oktopol-Schubwellen-Meßquelle und hat sechs Fenster 42, die es ermöglichen, daß die von der Quelle erzeugten Druckwellen leicht hierdurch in die Bohrlochflüssigkeit übergehen können. Die Abschnitte 34 und 36, die jeweils einen (nicht dargestellten) Detektor enthalten, sind unterhalb der Quelle angeordnet und besitzen ebenfalls Fenster 44 und 46, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Die von der Quelle im Abschnitt 32 erzeugten kombinierten Druckwellen treten durch die Fenster 42 und die Bohrlochflüssigkeit 18 hindurch, um die Wand des Bohrloches 20 zu erreichen. Ein Teil der kombinierten Druckwellen wird in die Erdformation 22 in Form einer Schubwelle reflektiert. Nachdem die Schubwelle eine Strecke durch die Formation durchwandert hat, werden Teile zurück in das Bohrloch reflektiert und erreichen über die Bohrlochflüssigkeit 18 die Detektoren in den Abschnitten 34- und 36 durch die Fenster 44 bzw. 46· Das Zeitintervall zwischen der jeweiligen Aufnahme von den beiden Detektoren wird,wie beschrieben, gemessen.

Die Nomenklatur für den Multipol beruht auf aufeinanderfolgenden Exponenten von zwei, d.h. 2ⁿ, wobei η eine ganze Zahl ist, was bedeutet, η - 1, 2, 3 usw. bis unendlich. Die Multipole umfassen somit den Dipol (n * 1), den Quadrupol (η « 2) und den Oktopol (n » 3)· Die Nomenklatur für Multipole höherer Ordnung beruht auf 2ⁿ mit η ■ 4, 5, 6 usw. bis unendlich.

Die Pig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Oktopol-Schubwellen-Quelle gemäß Fig. 2, entlang der Schnittlinie 3-3- Sechs im wesentlichen ähnliche Sektoren 62, 64, 66, 68, 70, 72 radial polarisierter, piezoelektrischer Hohlzylinder sind räumlich so angeordnet, daß sie im wesentlichen koaxial sind und ihre gemeinsame Achse umgeben.

Im wesentlichen der gleiche elektrische Impuls wird über die zylindrische Oberfläche eines jeden Sektors im wesentlichen gleichzeitig gelegt, derart, daß der Impuls der jeweils zwei benachbarten Sektoren zugeführt wird, eine entgegengesetzte Polarität besitzt. Diese Anordnung ist in Fig. 3 erläutert. Wenn bei einer derartigen Anordnung bewirkt wird, daß, ein Sektor sich durch den elektrischen Impuls radial ausdehnt, dann ziehen sich die beiden benachbarten Sektoren radial zusammen und umgekehrt. Wenn sechs Sektoren radial nach außen polarisiert sind, dann ist die Richtung der Expansion und der Eontraktion so, wie sie durch die in Fig. 3 dargestellten hohlen Pfeile angegeben ist. Während der Kontraktion eines Sektors bewegt sich seine gesamte innere zylindrische Oberfläche nach innen. Während seiner Expansion bewegt sich seine gesamte äußere zylindrische Oberfläche nach außen. Die so durch die Expansion und Ebntraktion der sechs Sektoren erzeugte kombinierte Druckwelle wird in die umgebende Erdformation reflektiert, zur Erzeugung einer Oktopol-Schubwelle. IJm die Oktopol-Schubwellenankunft aufzunehmen, können die Detektoren einen ähnlichen Aufbau aufweisen wie die Oktopol-Schubwellen_Quelle, die in

Fig. 3 dargestellt ist, oder, wie in Pig. 5» die später noch näher erläutert werden wird.

Der zentrale Raum zwischen den sechs Sektoren ist mit einem ringförmigen Körper von Stützmaterial 74 ausgefüllt, zur Dämpfung des Nachhalls der Vibrationen der sechs Sektoren, so daß die erzeugte Oktopol-Schulwelle nur von kurzer Dauer ist. Dieser ringförmige Körper 74 kann mittels herkömmlicher Maßnahmen an dem Abschnitt 32 gehalten sein, wie"~etwa durch Einstecken eines Domes 76 durch die Mitte des Körpers 74-* wobei man die beiden Enden des Domes auf zwei Scheiben aufschrauben kann, die genau in den Abschnitt 32 hineinpassen. Die sechs Sektoren werden auf der äußeren zylindrischen Oberfläche des Körpers 74· angeordnet und können mittels zweier (in S"ig. 3 nicht dargestellter) Ringe aus elastischem Stützmaterial an Ort und Stelle gehalten werden, die genau über die sechs Sektoren passen. Die sechs Sektoren sind derart in dem Abschnitt 32 angeordnet, daß jeder Sektor auf eines der sechs Fenster 42 gerichtet ist, wie dies die Fig. 3 zeig Die Sektorräume zwischen den Fenstern und den Sektoren sind mit öl 78 gefüllt. Die Vibrationen der sechs Sektoren erzeugt Druckwellen in dem öl 78, die durch die Fenster 42 übertrage werden, zur Erzeugung einer Oktopol-Schubwelle in der Erde. Die Sektorräume zwischen den ölgefüllten Räumen sind mit Stützmaterial 80 ausgefüllt, um den Nachhall der Vibrationen der sechs Sektoren zu dämpfen.

Fig. 4 ist eine vereinfachte perspektivische Darstellung der Oktopol-Schubwellen-Meßeinrichtung gemäß den Fig. 2 und 3» zur Erläuter-ung der Ausrichtung der Detektoren auf diejenige der Oktopol-Quellß sowie der elektrischen Anschlüsse an die Quelle und die Detektoren. TJm die Druckwelle in der Bohrlochflüssigkeit aufzunehmen, die durch die Reflektion der Oktopol-Schubwelle, erzeugt durch die Quelle 12, gebildet wurde, besitzt der Detektor 14 vorzugsweise ebenfalls

einen Oktopol-Detektor-Aufbau; ähnlich der Quelle 12. Die sechs Sektoren werden derart angeordnet, daß sie im wesentlichen die gleiche Achse "besitzen wie die sechs Sektoren der Quelle 12 und daß sie im wesentlichen die gleiche seitliche Position um die gemeinsame Achse einnehmen, wie die Sektoren der Quelle 12, um die Stärke des aufgenommen Oktopols-Signal zu maximieren. Die äußeren und inneren zylindrischen Oberflächen der sechs Sektoren des Detektors werden an ein Bandpaßfilter 26 in einer ähnlichen Weise angeschlossen wie die Anschlüsse von den jeweiligen Oberflächen der Quelle 12 an die Initiier- und Aufzeichnungssteuereinheit 24. Der Detektor 16 ist dem Detektor 14- ähnlich, jedoch aus Gründen der Vereinfachung in Fig. 5 nicht darstellt. Um zu ermöglichen, daß die sechs Sektoren eines jeden der beiden Detektoren die Oktopol-Schubwellenankunft aufnehmen können, besitzen die Sektoren 34- und 36 der Fig. 2 jeweils vorzugsweise sechs Fenster 44 bzw. 46. Während der Detektor gemäß Fig. 4 einen ähnlichen Aufbau besitzt wie die Quelle gemäß Fig.

ist jedoch anzuführen, daß auch Detektoren eingesetzt werden können, deren Aufbau ähnlich demjenigen der (nachfolgend beschriebenen) Quellen gemäß den Fig. 5» 6 und 7 ist. Die sechs Sektoren oder Platten eines jeden Detektortyps werden vorzugsweise seitlich um die gemeinsame Achse ausgerichtet (d.h. azimutal), wobei die sechs Sektoren der Quelle das aufgenommene Signal maximieren.

Fig. 5 ist ein Querschnitt durch eine Oktopol-Schubwellen-Quile gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Sechs längliche piezoelektrische, zusammengesetzte Platten 82, 84, 86, 88, 90, 92 sind räumlich'so angeordnet, daß sie im wesentlichen die Parallelogramme eines hexagonalen Prismas bilden. Jede der sechs zusammengesetzten Platten

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umfaßt zwei entgegengesetzt polarisierte,piezoelektrische Platten, die "miteinander verbunden sind. Die sechs zusammengesetzten Platten sind an dem Abschnitt 32' der Meßsonde mit zwei KLemmplatten (in Fig. 5 nicht dargestellt) gehalten. Jede der beiden KLemmplatten besitzt sechs Schlitze, in welche die Enden der sechs zusammengesetzten Platten genau passen. Dann werden die beiden KLemmplatten in den Abschnitt 32' eingesetzt und in einer solchen Position gehalten, daß die länglichen zusammengesetzten Platten im vesentlichen parallel zur Meßsondenachse liegen. Der Teil einer jeden zusammengesetzten Platte zwischen den beiden Enden soll nachfolgend bezeichnet werden als "nicht eingeklemmter Teil¹¹ oder der "nicht gehaltene Teil". Es leuchtet jedoch ein, daß die sechs zusammengesetzten Platten nicht an ihren Enden an der Sonde gehalten werden müssen. Die Halterung eines Endes oder an einer Stelle zwischen den beide: Enden reicht aus. Dann kann der Teil einer jeden Platte, der nicht gehalten ist, als "nicht eingeklemmter Teil" oder der "nicht gehaltene Teil" bezeichnet werden.

Im wesentlichen der gleiche elektrische Impuls wird an die flachen Oberflächen einer jeden der sechs zusammengesetzten Platten im wesentlichen gleichzeitig angelegt. Die an jeweils zwei benachbarte zusammengesetzte Platten angelegten Impulse besitzen eine entgegengesetzte Polarität, so daß, wenn der nichtgehaltene Teil der zusammengesetzten Platte sich biegt, und sich radial nach außen bewegt, dann baiegt sich der nicht gehaltene Teil der beiden benachbarten zusammengesetzte Platten radial nach innen. Die Richtungen der Biegebewegungen der sechs zusammengesetzten Platten sind durch hohle Pfeile in Pig. 5 dargestellt. Die Biegebewegung einer jeden zusammengesetzten Platte erzeugt eine Druckwelle in der Bohrlochflüssigkeit. Die kombinierte Druckwelle, die durch die Oktopol-Quelle erzeugt wurde, wird in die Formation, die das Bohrloch umgibt, reflektiert, um eine Oktopol-Schubwelle zu erzeugen. Zur Aufnahme der Oktopol-Schubwellenankunft in der

Bohrlochflüssigkeit ist der Detektor 14 vorzugsweise ein Oktopol-Typ, der einen Aufbau besitzen kann, der ähnlich der Oktopol-Quelle Bb, wie sie in Pig. 3 oder in Fig. 5 gezeigt ist. Die äußeren Flächen der zusammengesetzten Platten des Detektors 14 sind an ein Bandpaßfilter 26, statt an die Initiier- und Aufzeichnungssteuereinheit 24, angeschlossen. Die sechs Sektoren oder Platten des Detektors sind vorzugsweise azimutal auf die sechs Platten der Schubwellen-Quelle, gemäß Fig. 5» ausgerichtet.

Die zusammengesetzten Platten umfassen ein Paar entgegengesetefc polarisierter, piezoelektrischer Platten, die ohneweiteres handelsüblich verfügbar sind. Die piezoelektrischen, zusammengesetzten Platten, die von der Firma Vernitron Company in Bedford, Ohio, V. St. A., geliefert werden, und als Bender Bimorphs bekannt sind, haben sich als zufriedenstellend erwiesen. Die sechs piezoelektrischen Sektoren des in Fig. 3 dargestellten Typs oder der Typen, wie sie in den Fig. 6 und 7 gezeigt sind, und später noch, beschrieben werden, wurden ebenfalls von der Vernitron Company geliefert.

Fig. 6 ist ein Querschnitt durch eine Oktopol-Schubwellen-Quelle, die eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung darstellt. In den Fig. 3 und 4 sind die Sektoren der Oktopol-Quelle radial polarisiert. Alternativ können die sechs Sektoren in Uniangsrichtung polarisiert sein, wie dies durch die Polarisierung der Sektoren 102, 104, 106, 108, 110 und 112 in Fig. 6 gezeigt ist. Die sechs in Umfangsrichtung polarisierten Sektoren können auch als Ringpolarisierung bezeichnet werden. Man erhält die sechs Sektoren aus einem hohlzylindrischen, piezoelektrischen Zylinder, aus dem man sechs schmale Längssektoren herausschneidet. Ein elektrischer Impuls wird an die Seitenflächen eines jeden der sechs Sektoren gelegt, so daß das sich ergebende

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elektrische Feld in jedem Sektor im wesentlichen parallel zu seiner Polarisation liegt. Der elektrische Puls bewirkt, daß jeder Sektor radial expandiert oder kontrahierten Abhängigkeit von der Polarität des Impulses. Wenn die Sektoren 102, 106, 110 in Umfangsrichtung im Uhrzeigersinn polarisiert wird, während jedoch die elektrischen Felder hierin in Umf angsrichtung gegen den Uhrzeigersinn ausgerichtet sind, wie dies die Fig. 6 zeigt, kontrahieren die drei Sektoren radial. Wenn die Polarisierungen und die - elektrischen Felder in den Sektoren 104, 108 und 112 alle in Umfangsrichtung im Uhrzeigersinn verlaufen, dann expandieren die Sektoren radial.

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, mit einer Oktopol-Schubwellen-Quelle in Reifenform. Die sechs Sektoren 122, 124, 126, 128, 130, 132 sind sechs von zwölf Längssektoren eines piezoelektrischen Hohlzylinders, wobei jeder der zwölf Sektoren in Umfangsrichtung polarisiert ist. Benachbarte Elemente besitzen entgegengesetzte Umfangspοlarisationen. Die sechs Sektoren 122, 124, 126, 128, I30, 132 sind die einzigen Sektoren des Zylinders, die expandieren und kontrahieren und alle in Umfangsrichtung im Uhrzeigersinn polarisiert sind. Die Verbindungskanten benachbarter Sektoren können mit (nicht dargestellten) leitenden Schichten überzogen sein. Die elektrischen Impulse werden so angelegt, daß das elektrische Feld in jedem der sechs Sektoren im wesentlichen parallel zu der Polarisation liegt. Wenn die Polarisationen der Sektoren und die Polaritäten der Impulse, wie in Fig. 7 dargestellt ist, expandieren die Sektoren 122, 126, 130 radial, während die Sektoren 124, 128, 132 radial kontrahieren. Die verbleibenden sechs Sektoren dehnen sich nicht aus und ziehen sich auch nicht zusammen, da keine Potentialdifferenz an diese Sektoren angelegt ist.

Bei den beiden bevorzugten Ausführungsformen sowie den drei alternativen Ausführungsformen, die oben beschrieben wurden, wird piezoelektrisches Material benutzt, zum Aufbau der Oktopol-Schubwellen-Quelle, und die Quelle wird durch elektrische Impulse in Vibration versetzt. Es leuchtet jedoch ein, daß auch ein anderer Aufbau der Quelle oder der Einrichtung zur Erzeugung der Vibration eingesetzt werden kann. So kann eine rein mechanische Einrichtung verwendet werden, um die sechs Sektoren der bevorzugten Ausführungsform in Vibration zu versetzen, wie auch die sechs Platten oder Sektoren der drei alternativen Ausführungsformen. Eine Oktopol-Schubwelle wird erzeugt, wenn die Sektoren oder HLatten zur Vibration gebracht werden, in der gleichen Weise wie bei den bevorzugten und den alternativen Ausführungsformen.

Die Oktopol-Schubwellen-Quelle gemäß der Erfindung kann eingesetzt werden, um die Schubwellengeschwindigkeiten unmittelbar aufzuzeichnen (d.h. die Schubwellengeschwindigkeiten können ohne Datenverarbeitung bestimmt werden), wenn die Schubwellenankunfc eine merklich größere Amplitude besitzt als die Druckwellenankunft. Die Schubwellenankunft besitzt nur dann eine größere Amplitude als die Druckwellenankunft, wenn die Frequenzen der Oktopol-Schubwelle, die in der Bohrlochumgebung erzeugt wird, in bestimmten Frequenzbereichen liegt. Für jede Erdformation gibt es einen bevorzugten Frequenzbereich für die Messung der Schubwellengeschwindigkeit, so daß die Schubwellenankunft merklich stärker ist als die Druckwellenankunft. Der bevorzugte Frequenzbereich variiert mit der Schubwellengeschwindigkeit der zu messenden Formation. Wenn somit der angenäherte Bereich der Schubwellengeschwindigkeiten der Formation !gekannt ist, kann ein bevorzugter Frequenzbereich ausgewählt werden. Für ein Bohrloch mit einem Durchmesser von 10 Zoll (25»4 cm) sind die bevorzugten Frequenzbereiche in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

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Angenäherter Bereich der Bevorzuter Frequenz-

Schubwellengeschwindigkeiten bereich (kHz) (m/Sek.)

1524 - 1829 3,7 - 12,6

1829 - 2134 3,8 - 20

2134 - 2438 3,9 - 26,5

2438 - 2743 4,1-33

„jQ Der angenäherte Bereich der Schubwellengesfchwindigkeiten einer Formation kann mittels herkömmlicher Verfahren geschätzt werden, wie etwa durch die Messung der Druckwellengeschwindigkeiten der Formation. Die Schubwellengeschwindigkeit beiaägt etwa die Hälfte der Druckwellengeschwindigkeit.

,•ε Von den gemessenen Druckwellengeschwindigkeiten kann der angenäherte Bereich der Schubwellengeschwindigkeiten geschätzt werden. Die bevorzugten Frequenzen verändern sich umgekehrt zum Durchmesser der Bohrung. Dementsprechend liegen für eine Bohrung mit einem Dur^mggggr.jvon d Zoll anstelle von 10 Zoll die bevorzugten/Bereiche bei denjenigen wie sie in der obigen Tabelle angegeben sind, multipliziert mit einem Faktor 10/d.

Die Fig. 3, 4, 6 und 7 zeigen Oktopol-Schubwellen-Quellen OC unter Verwendung von sechs Sektoren, die radial in Vibration versetzt werden, zur Erzeugung von Oktopol-Schubwellen in den Erdformationen. Die Frequenzen der so erzeugten Oktopol-Schubwellen verändern sich umgekehrt zu den Radien der ^q Sektoren. Damit die Frequenzen in den oben angegebenen bevorzugten Frequenzbereichen liegen, bevorzugt man,daß die Radien der Sektoren groß sind. Dementpsrechend sind ihre Radien vorzugsweise nur wenig kleiner als der Radius der Meßsonde. Es leuchtet ein, daß die Fig. 3, 4, 6 und 7 nicht je maßstabsgerecht gezeichnet sind.

Die Multipol-Quellen höherer Ordnung können in einer ähnlichen Weise aufgebaut sein, wie die vier Ausführungsformen der Oktopol-Schubwellen-Qtielle, wie sie in den Fig. 3, 5, 6 und 7 dargestellt ist. So kann die 16-Pol-Quelle aufgebaut sein, indem man acht längliche piezoleketrische, zusammengesetzte Platten räumlich in der Form anordnet, daß acht Parallelogramme eines oktagonalen Prismas gebildet werden. Im wesentlichen der gleiche elektrische Impuls wird an jede der acht Platten angelegt, mit einer solchen Polaritat, daß benachbarte Platten in im wesentlichen entgegengesetzten Phasen schwingen. Eine alternative Ausführungsform der 16-Pol-Quelle wird aufgebaut, wenn man die acht zusammengesetzten Platten ersetzt durch acht im wesentlichen identische Sektoren, radial- oder umfangspolarisierter piezoelektrischer Hohlzylinder. Im wesentlichen der gleiche elektrische Impuls wird an jeden Sektor angelegt, so daß benachbarte Sektoren in im wesentlichen entgegengesetzten Phasen vibrieren. Andere Wege hinsichtlich des Aufbaues und des Vibrierens der Platten und Sektoren können eingesetzt werden, solange die Platten und Sektoren in der gleichen Weise zum Schwingen gebracht werden. Andere Multipole höherer Ordnung können in einer Weise aufgebaut werden, die dem Oktopol und idem 16-Pol ähnlich ist. Vorzugsweise sind die Detektoren, die verwendet werden, um Schubwellenankünfte höherer Ordnung aufzunehmen, von einer Ordnung, die der Ordnung der Quelle angepaßt ist.

Die Zahl der zusammengesetzten Platten oder Sektoren bei den oben beschriebenen Oktopolquellen und den 16-Pol-Quellen stimmt nicht mit der Nomeklatur der Oktopolquellen und der 16-Pol-Quellen überein. So umfaßt die Oktopolquelle sechs Platten oder Sektoren, und die 16-Pol-Quelle acht Platten oder Sektoren. Die 32-Pol-Quelle umfaßt 10 Platten oder Sektoren. Während die Nomenklatur der Iftiltipol-Quellen auf

BAD ORlGfNAL

2¹¹ beruht, wobei η eine ganze Zahl ist, mit η » 1, 2, 3

ist die entsprechende Zahl der Platten oder Sektoren 2n. Somit umfaßt eine Dipol-Quelle (n « 1) zwei mal 1 oder 2 Platten oder Sektoren. Eine Quadrupol-Quelle (n « 2) umfaßt 2x2 oder 4 Platten oder Sekteren. Eine Oktopol-Quelle (n ■ 3) eine 16-Pol-Quelle (n « 4) und eine 32-Pol-Quelle (n « 5) umfaßt 6, 8 bzw. 10 Platten oder Sektoren. Dementsprechend umfaßt allgemein eine 2^^--PoI-QUeIIe 2n Platten oder Sektoren, wobei η eine ganze Zahl ist, bei η * 1, 2, 3 usw., bis unendlich.

Es soll an dieser Stelle noch .einmal ausdrücklich angeführt werden, daß es sich bei dem beschriebenen Verfahren und bei dem Aufbau nur um eine beispielhafte Erläuterung handelt, und daß Änderungen der Form, Größe oder Materialien oder

andere Details möglich ist, ohne dabei den Eahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Verfahren und Vorrichtung zur akustischen Vermessung von Erdformationen

Patentansprüche

Verfahren zur Schubwellenvermessung der Umgebung von Bohrlöchern mittels akustischer Multipoleinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß man von dem Bohrloch eine 2ⁿ-Pol-Schubwelle durch die das Bohrloch umgebende Erde entlang des Bohrloches absendet, wobei η eine ganze Zahl größer als Zwei bedeutet, und die Ankunft der 2ⁿ-Schubwelle an mindestens einem Punkt in einem Längsabstand entlang des Bohrloches von dem Ausgangspunkt aufnimmt.

*■■ te la b H W * tf # ** * · ^H ♦

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man den zeitlichen Abstand zwischen der Absendung und der Aufnahme der 2ⁿ-Pol-Schubwellen mißt, zur Bestimmung der Schubwellengeschwindigkeit der das Bohrloch umgebenden Erde.

5. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß man die Ankunft der 2ⁿ-Schubwelle an zwei Punkten aufnimmt, die einen bekannten Abstand voneinander besitzen, wobei die beiden Punkte in einem Längsabstand entlang des Bohrloches voneinander angeordnet sind, und den zeitlichen Abstand der Aufnahme der beiden Punkte mißt, zur Bestimmung der Schubwellengeschwindigkeit der das Bohrloch umgebenden Erde.

4·. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrloch eine Flüssigkeit enthält, und daß man die 2^-PoI-ScIiUbWeIIe in die Erde absendet, indem man in der Flüssigkeit eine Anzahl von Druckwellen erzeugt, die miteinander interferieren und eine 2ⁿ-Pol-Schubwelle in der die Flüssigkeit umgebenden Erde erzeugen.

5. Verfahren nach Anspruch 1., dadurch g e kennzeichnet, daß die Multipol-Schubwelle eine Oktopol-Schubwelle ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5>dadurch gekenn ze ichnet , daß man den angenäherten Bereich der Schubwellengeschwindigkeit der die Flüssigkeit umgebenden Erde bestimmt, bei welchem die Frequenzen der Oktopol-Schubwelle in dem bevorzugten Bereich liegen, der dem angenäherten Bereich der Schubwellengeschwindigkeiten der die Flüssigkeit umgebenden Erde entspricht, gemäß der nachfolgenden Tabelle

Angenäherter Bereicli der Bevorzugter Frequenz-

Schubwellengeschwindigkeiten bereich (kHz)

(m/Sek.)

1524 - 1829 10/d (3,7 - 12,6)

- 2134 10/d (3,8 - 20")

- 2438 10/d (3,9 - 26,5)

- 2743 10/d (4,1 - 33)

>IQ mit dem Bohrlochdurchmesser d in Zoll.

7· Vorrichtung zur akustischen Vermessung einer Erdformation, die ein mit Flüssigkeit gefülltes Bohrloch umgibt, gekennzeichnet durch

eine Meßsonde (10), die in der Flüssigkeit (18) innerhalb des Bohrloches (20) aufhängbar ist,

eine Schubwell en-Qiwlle (12) mit 2n Elementen, die an die Meßsonde (12) angeschlossen sind, wobei η eine ganze Zahl größer als Zwei ist und jedes Element einen Sektor (62 - 72) umfaßt, wobei die 2n Sektoren so an die Meßsonde (10) angeschlossen sind, daß sich eine koaxiale Anordnung ergibt und sie eine gemeinsame Achse umgeben,

eine Einrichtung (24), die an die Meßsonde (10) angeschlossen ist, um die 2n Sektoren (62 - 72) in radiale Vibrationen zu versetzen, und zwar im wesentlichen gleichzeitig und im wesentlichen in der gleichen Weise, so daß benachbarte Sektoren in im wesentlichen entgegengesetzter Phase schwingen, unter Erzeugt Schubwelle in der Erdformation, sowie

setzter Phase schwingen, unter Erzeugung einer 2ⁿ-Pol-

eine Einrichtung (14, 16), die an die Meßsonde (10) angeschlossen ist, zur Aufnahme der reflektierten Druckwelle in der Flüssigkeit, die durch die Reflektion der 2ⁿ-Pol-Schubwelle verursacht wurde, an mindestens einer vorbestimmten Stelle in der Flüssigkeit in einem Längsabstand

entlang des Bohrloches von den 2n Elementen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß η gleich 3 ist und die Vibrationen der sechs Sektoren eine Oktopol-Schubwelle in der Formation erzeugen,

9. Vorrichtung nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet , daß die Aufnahme einrichtung 2n Sektoren eines Hohlzylinders umfaßt, wobei 2n Sektoren der Aufnahmeeinrichtung im wesentlichen koaxial angeordnet sind und die gemeinsame Achse der Sektoren der Schubwellen-Quelle umgeben, während die 2n Sektoren der Aufnahmeeinrichtung seitlich ausgerichtet sind um die gemeinsame Achse mit den sechs Sektoren der Schubwellenquelle·

10. Vorrichtung zur akustischenVermessung einer Erdformation, die ein mit Flüssigkeit gefülltes Bohrloch umgibt, nach einem der Ansprüche 7-9» gekennzeichnet durch

eine Meßsonde, die in der Flüssigkeit innerhalb des Bohrloches aufhängbar ist,

eine Schubwellen-Quelle mit 2n Elementen, die an die Meßsonde angeschlossen sind, wobei η eine ganze Zahl größer als Zwei ist und jedes Element eine längliche Platte umfaßt, die an die Meßsonde an einer Stelle angeschlossen ist, in einer solchen Weise, daß die 2n Elemente im wesentlichen die Parallelogramme eines 2n-seitigen polygonalen Prismas bilden,

eine Einrichtung, die an die Meßsonde angeschlossen ist, um die losen Teile einer jeden der 2n Platten in Vibration zu versetzen, in einer Hichtung im wesentliehen senkrecht zur flachen Oberfläche der Platte,

im wesentlichen gleichzeitig und im wesentlichen in der gleichen Weise, so daß die losen Teile benachbarter Platten in im wesentlichen entgegengesetzter Phase Titrieren, unter Erzeugung einer 2ⁿ-Pol-Schubwelle in der Erdformation und

eine an die Meßsonde angeschlossene Einrichtung zur Aufnahme der reflektierten Druckwelle in der Flüssigkeit, die durch die Reflektion der 2ⁿ-Pol-Schubwelle verursacht wurde, an mindestens einer Stelle in der Flüssigkeit in einem Längsabstand entlang des Bohrloches von den 2n Elementen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e kennzeichnet, daß η gleich 3 ist und die Vibrationen der sechs Elemente eine Oktopol-Schubwelle in der Erdformation erzeugen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10,dadurch g e kennzeichnet , daß die Aufnahmeeinrichtung 2n längliche Platten umfaßt, die an einer Stelle der Platte an der Meßsonde in einer solchen Weise gehalten sind, daß sie im wesentlichen die Parallelogramme eines 2n-seitigen polygonalen Prismas bilden und daß sie azimutal mit den 2n Platten der Schubwellen-Quelle ausgerichtet sind.

13· Vorrichtung zur akustischen Vermessung einer Erdformation, die ein flüssigkeitsgefülltes Bohrloch umgibt, gekennzeichnet durch 30

eine Meßsonde, die innerhalb des mit Flüssigkeit gefüllten Bohrloches aufhängbar ist,

2n Sektoren polarisierter, hohler, piezoelektrischer Zylinder, die derart an die Meßsonde angeschlossen

sind, daß die 2n Sektoren im wesentlichen koaxial angeordnet sind und eine gemeinsame Achse umgeben, wobei η eine ganze Zahl größer als Zwei ist,

eine Einrichtung, die an die Meßsonde angeschlossen ist, zur Anlage im wesentlichen der gleichen elektrischen Impulse, im wesentlichen gleichzeitig an jeder der 2n Sektoren, um die 2n Sektoren radial in Vibration zu versetzen, wobei die elektrischen Impulse eine solche Polaritat besitzen, daß benachbarte Sektoren im wesentlichen in entgegengesetzten Phasen vibrieren, unter Erzeugung einer 2ⁿ-Pol-Sohubwelle in der Erdformation und

eine Einrichtung, die an die Meßsonde angeschlossen ist, zur Aufnahme der reflektierten Druckwelle in der Flüssigkeit, die durch die Reflektion der 2ⁿ-Pol-Schubwelle verursacht wurde, an mindestens einer Stelle in der Flüssigkeit in einem Längsabstand entlang des Bohrloches von den 2n Sektoren.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h gekennzeichnet , daß die 2ⁿ-Sektoren radial polarisiert sind und daß die elektrischen Impulse über die äußeen und inneren zylindrischen Oberflächen der Impulse gelegt

2$ werden.

15- Vorrichtung nach Anspruch 13j dadurch gekennzeichnet , daß die 2ⁿ Sektoren umfangspolarisiert sind und daß die elektrischen Impulse an die 2ⁿ Sektoren derart angelegt werden, daß das elektrische Feld in jedem Sektor im wesentlichen parallel zu seiner Polarisstion liegt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, d a d u rc h gekennzeichnet , daß benachbarte Sektoren im entgegengesetzten Umfangsrichtungen polarisiert sind und daß

die Polaritäten der elektrischen Impulse, die angelegt werden, derart sind, daß die elektrischen Felder in den Sektoren die gleiche Umfangsrichtung besitzen.

17· Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die 2ⁿ Sektoren in der gleichen Umfangsrichtung polarisiert sind, wobei jeweils zwei benachbarte Sektoren durch einen anderen Sektor des hohlen piezoelektrischen Zylinders getrennt sind und wobei die Polaritäten der angelegten elektrischen Impulse derart sind, daß die elektrischen Felder in benachbarten Sektoren in entgegengesetzten Umfangsrichtungen liegen.

18. Vorrichtung zur akustischen Vermessung einer Erdformation, die ein mit Flüssigkeit gefülltes Bohrloch umgibt, g ekennzeichnet durch

eine Meßsonde, die innerhalb der Flüssigkeit in dem Bohrloch aufhängbar ist,

2n Paare länglicher piezoelektrischer Platten, wobei tfedes Paar an den flachen Oberflächen miteinander verbunden ist, und η eine ganze Zahl größer als Zwei ist und jedes Paar in einer Richtung polarisiert ist, die im wesentlichen senkrecht auf der flachen Oberfläche des Paares steht, während jedes Paar an einer Stelle mit der Meßsonde verbunden ist und jedes Paar so an der Sonde gehalten ist, daß die 2n Paare im wesentlichen die Parallelogramme eines 2n-seitigen polygonalen Prismas bilden,

eine Einrichtung zum Anigen im wesentlichen der gleichen elektrischen Impulse an jedes Paar im wesentlichen gleichzeitig, um die freien Teile eines jeden der 2n Paare in einer Eichtung in Vibration zu versetzen, die im

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wesentlichen senkrecht zu den flachen Oberflächen liegt, wobei die Impulse derart angelegt werden, daß die freien Teile benachbarter Paare in im wesentlichen entgegengesetzten Phasen schwingen, zur Erzeugung einer 2ⁿ-Pol-Schubwelle in der Erdformation und

eine Einrichtung, die an die Meßsonde angeschlossen ist, zur Aufnahme der durch die Reflektion der 2 -Polschubwelle verursachten Druckwelle an mindestens einer Stelle in der Flüssigkeit in einem Längsabstand entlang des Bohrloches von den 2n Paaren.