FR2826401A1

FR2826401A1 - Outil de diagraphie acoustique a source quadripolaire

Info

Publication number: FR2826401A1
Application number: FR0207503A
Authority: FR
Inventors: Mandal Batakrishna
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2002-12-27
Anticipated expiration: 2022-06-18
Also published as: FR2826401B1; NO20022943D0; BR0202329A; AU774087B2; NO20022943L; GB0213892D0; GB2378757B; CA2390981A1; US20030002388A1; GB2378757A; CA2390981C; AU4442202A; US7099810B2; BR0202329B1; NO334982B1

Abstract

Un outil acoustique, qui propose un mode outil réduit et une précision améliorée pour estimer la lenteur de la propagation d'une onde de cisaillement dans des formations lentes, est décrit. Dans un mode de réalisation, l'outil acoustique comprend : une source acoustique (42), un réseau de récepteurs acoustiques et un contrôleur interne. La source acoustique (42) excite des ondes qui se propagent dans un mode quadripolaire. Le contrôleur interne traite les signaux issus du réseau de récepteurs acoustiques afin de déterminer un pic d'apparence de phase ayant une valeur de lenteur qui varie avec la fréquence. La valeur de lenteur minimale associée au pic d'apparence de phase procure une estimation précise de la lenteur de propagation de l'onde de cisaillement. La source acoustique (42) comprend de préférence quatre éléments sources. Les éléments situés à 90degre l'un de l'autre sont de préférence commandés en opposition de phase.

Description

OUTIL DE DIAGRAPHIE ACOUSTIQUE A SOURCE QUADRIPOLAIRE Contexte de l'invention Champ de l'invention
La présente invention concerne généralement des systèmes et des procédés pour déterminer les caractéristiques d'une formation entourant un sondage. Plus particulièrement, la présente invention concerne un outil d'enregistrement acoustique ou (de diagraphie acoustique) qui offre des performances améliorées à travers l'utilisation d'une configuration de source quadripolaire.

Description de l'art connexe
La diagraphie acoustique de sondage est un art bien développé, et des détails de techniques et d'outils de diagraphie acoustique sont exposés dans les publications de A. Kurkjian et al., Slowness Estimation from Sonic Logging Waveforms , Geoexploration, Vol. 277, pp. 215-256 (1991), de C. F.

Morris et al., A New Sonic Array Tool for Full Waveform Logging , SPE-13285, Society of Petroleum Engineers (1984), de A. R. Harrison et al.,

Acquisition and Analysis of Sonic Waveforms From a Borehole Monopole and Dipole Source... , SPE-20557, pp.

267-282 (septembre 1990), et de C. V. Kimball et T. L. Marzetta, Semblance Processing of Borehole Acoustic Array Data , Geophysics, Vol. 49, pp. 274-281 (mars 1984), chacune de ces publications étant par la présente incorporée par référence ci-incluse.

Un outil de diagraphie acoustique comprend typiquement une source acoustique (émetteur), et un ensemble de récepteurs qui sont espacés à quelques centimètres ou mètres l'un de l'autre. Un signal acoustique est transmis par la source acoustique et est reçu au niveau des récepteurs de l'outil de sondage, lesquels sont espacés de la source acoustique. Des mesures sont répétées tous les quelques centimètres à mesure que l'outil passe dans le sondage.

Le signal acoustique issu de la source se propage à travers la formation adjacente au sondage vers le réseau de récepteurs et les temps d'arrivée ainsi que d'éventuelles autres caractéristiques des réponses des récepteurs sont enregistrés. Typiquement, les arrivées et les formes d'onde des ondes de compression (onde P), des ondes de cisaillement (onde S) et des ondes de Stoneley sont détectées par les récepteurs et sont traitées. Le traitement des données est souvent accompli en haut du trou, ou il peut être effectué en temps réel dans l'outil lui-même. Quoi qu'il en soit, les informations qui sont enregistrées sont typiquement utilisées pour trouver des caractéristiques relatives à une formation, telles que la lenteur de la formation (l'inverse de la vitesse acoustique), à partir

desquelles la pression interstitielle, la porosité et autres déterminations des propriétés de la formation peuvent être effectuées. Dans certains outils, les signaux acoustiques peuvent même être utilisés pour procéder à une mise en image de la formation.

Les outils de diagraphie en forage (Logging-whiledrilling ou LWD) sont généralement situés le plus près possible du trépan, de façon à minimiser le délai entre l'instant où une formation est atteinte et celui où ses propriétés sont mesurées. Lorsqu'ils sont implémentés comme outils LWD, les outils de diagraphie acoustique doivent surmonter un certain nombre d'obstacles pour fonctionner avec succès. Ces obstacles comprennent le bruit du forage et les propriétés acoustiques de l'épais corps de l'outil. L'opération de forage crée un bruit basse fréquence continu qui peut interférer avec les mesures acoustiques. En majorité, le bruit des opérations de forage se manifeste uniquement dans un intervalle de fréquences situées sous les 2 kHz environ. En conséquence, le bruit de forage peut être efficacement circonscrit dans des outils conçus pour fonctionner dans des intervalles de fréquences plus élevées.

La partie du train de tiges de forage près du trépan est typiquement conçue pour résister à l'importante force de compression créée par le poids du train de tiges de forage reposant sur le trépan. En conséquence, les parois de la colonne de production dans cette région sont beaucoup plus épaisses que l'épaisseur moyenne des parois du train de tiges de forage. Le diamètre externe de la colonne de production

est accru en conséquence, en particulier pour les outils LWD, lesquels doivent contenir le volume des instruments de diagraphie en plus d'un orifice de passage destiné à l'écoulement des fluides.

Dans les outils acoustiques, l'augmentation de la rigidité de l'outil accroît l'amplitude du mode outil , c'est-à-dire, l'amplitude de l'énergie acoustique qui se propage à travers le corps de l'outil entre la source acoustique et le réseau de récepteurs.

Il est souhaitable de minimiser le mode outil car cette énergie peut interférer avec les mesures désirées de la véritable vitesse de l'onde de cisaillement de la formation.

L'augmentation du diamètre externe de l'outil (par rapport au diamètre du sondage) accroît également la dispersion des ondes d'interface. Les ondes d'interface consistent en une énergie acoustique qui se propage le long du bord du sondage. Pour les formations meubles où la vitesse de l'onde de cisaillement est plus lente que la vitesse du son du fluide du sondage, la vitesse de l'onde d'interface offre la meilleure indication mesurable de la véritable vitesse de la formation. La dispersion de ces ondes réduit la précision de la mesure. En conséquence, il est souhaitable de réduire la dispersion des ondes d'interface.

Résumé de l'invention
En conséquence, il est décrit dans la présente un outil acoustique qui propose un mode outil réduit et une précision améliorée pour estimer la lenteur de la propagation d'une onde de cisaillement dans des

formations lentes. Dans un mode de réalisation, l'outil acoustique comprend : une source acoustique, un réseau de récepteurs acoustiques et un contrôleur interne. La source acoustique excite des ondes qui se propagent dans un mode quadripolaire. Le contrôleur interne traite les signaux provenant du réseau de récepteurs optiques afin de déterminer un pic d'apparence de phase ayant une valeur de lenteur qui varie avec la fréquence. La valeur de lenteur minimale associée avec le pic d'apparence de phase offre une estimation précise de la lenteur de propagation de l'onde de cisaillement. La source acoustique comprend de préférence quatre éléments sources. Les éléments qui sont disposés à 90 l'un de l'autre sont de préférence commandés en opposition de phase pour obtenir la figure d'excitation quadripolaire.

Brève description des dessins
Pour une description plus détaillée du mode de réalisation préféré de la présente invention, il sera maintenant fait référence aux dessins joints, dans lesquels :
La figure 1 représente un environnement typique de diagraphie en forage ;
La figure 2 représente un mode de réalisation préféré d'outil de diagraphie acoustique ;
La figure 3 représente une vue en coupe transversale de la partie source acoustique de l'outil de diagraphie ;
Les figures 4A à 4C représentent des figures d'excitation monopolaire, bipolaire et quadripolaire ;

Les figures 5A à 5D représentent des résultats de simulation pour une excitation monopolaire ;
Les figures 6A à 6D représentent des résultats de simulation pour une excitation bipolaire ;
Les figures 7A à 7D représentent des résultats de simulation pour une excitation quadripolaire ; et
La figure 8 représente un organigramme d'un procédé pour déterminer la lenteur de propagation d'une onde de cisaillement dans des formations lentes.

Tandis que l'invention est ouverte à diverses modifications et formes alternatives, des modes de réalisation de celle-ci sont représentés à titre d'exemple dans les dessins, et seront décrits en détail dans la présente. Il sera toutefois entendu que les dessins et les descriptions détaillées s'y rapportant n'ont pas pour objet de limiter l'invention à la forme particulière présentée, mais qu'au contraire, l'invention couvre toutes les modifications, les équivalents et les variantes couverts par l'esprit et la portée de la présente invention telle qu'elle est définie par les revendications jointes en annexe.

Vitesse et lenteur sont inversement liées l'une à l'autre, et la détermination de l'une détermine automatiquement l'autre. La description suivante se concentre sur la détermination de la lenteur de propagation de l'onde, mais il est entendu que cela est équivalent à la détermination de la vitesse de propagation de l'onde.

Description détaillée du mode de réalisation préféré
En considérant maintenant les figures, la figure 1 illustre un environnement typique de diagraphie en forage. Une plate-forme de forage 2 est équipée d'un derrick 4 qui supporte un palan 6. Le forage est effectué par un train de tiges de forage connectées les unes aux autres par des raccords de tige 7 de façon à former un train de tiges de forage 8. Le palan 6 supporte une tige d'entraînement 10 qui est utilisée pour descendre le train de tiges de forage 8 à travers une table de rotation 12. Un trépan 14 est connecté au niveau de l'extrémité inférieure du train de tiges de forage 8. Le trépan 14 est mis en rotation et le forage s'effectue en faisant tourner le train de tiges de forage 8 à l'aide d'un moteur de fond situé à proximité du trépan, ou via les deux procédés. Le fluide de forage, appelé boue , est pompé par un équipement de recirculation de la boue 16 à travers une conduite d'amenée 18, à travers la tige d'entraînement 10 et à travers le train de tiges de forage 8 à des pressions et des volumes élevés pour ressortir par des buses ou des gicleurs dans le trépan 14. La boue remonte ensuite du trou via l'espace annulaire formé entre l'extérieur du train de tiges de forage 8 et la paroi du sondage 20, à travers un obturateur (non spécifiquement représenté) et dans un bassin de décantation 24 situé à la surface. A la surface, la boue de forage est nettoyée puis remise dans le circuit par l'équipement de recirculation 16. La boue de forage est utilisée pour refroidir le trépan 14, pour transporter les déblais de la base du sondage à la surface et pour

équilibrer la pression hydrostatique dans les formations rocheuses.

Dans un mode de réalisation préféré, des capteurs de fond 26 sont couplés à un contrôleur/transmetteur de télémesures 28 de fond qui transmet des signaux de télémesure en modulant le flux de boue dans le train de tiges de forage 8. Un récepteur de télémesures peut être couplé à la tige d'entraînement 10 pour recevoir les signaux de télémesure transmis. D'autres techniques de transmission de télémesures sont bien connues et peuvent être utilisées. Un des capteurs 26 est un outil acoustique LWD situé près du trépan 14.

La figure 2 représente un mode de réalisation préféré d'un outil acoustique LWD 40 dans un sondage 20. L'outil comprend une source acoustique 42, un isolateur acoustique 44 et un réseau de récepteurs acoustiques 46. L'isolateur acoustique 44 sert à atténuer et à retarder les ondes acoustiques qui se propagent à travers le corps de l'outil depuis la source 42 vers le réseau de récepteurs 46. N'importe quel isolateur acoustique standard peut être utilisé.

La source acoustique 42 et le réseau de récepteurs 46 sont de préférence constitués d'éléments piézoélectriques conçus pour fonctionner dans des conditions de fond. Toutefois, de nombreuses autres sources et de nombreux autres détecteurs sont adaptés à un fonctionnement au fond et peuvent être utilisés.

L'outil LWD 40 comprend de préférence un contrôleur interne (non spécifiquement représenté) qui communique avec le contrôleur de fond 28. Lorsque le contrôleur de fond 28 autorise le fonctionnement de

l'outil LWD 40, le contrôleur interne contrôle le déclenchement et la synchronisation de la source acoustique 42 et il enregistre et traite les signaux provenant du réseau de récepteurs 46. Le contrôleur interne déclenche la source acoustique 42 périodiquement, produisant des ondes de pression acoustique qui se propagent à travers le fluide dans le sondage 20 et dans la formation l'entourant. Au niveau de la bordure du sondage, une partie de l'énergie acoustique est convertie en ondes de cisaillement qui se propagent le long de l'interface entre le fluide du sondage et la formation. Comme ces ondes d'interface se propagent au-delà du réseau de récepteurs 46, elles entraînent des variations de pression qui peuvent être détectées par les éléments du réseau de récepteurs. Les signaux du réseau de récepteurs sont traités par le contrôleur interne afin de déterminer la véritable vitesse de cisaillement de la formation. Le contrôleur interne peut ensuite communiquer la vitesse de cisaillement de la formation au contrôleur/transmetteur de télémesures de fond 28 pour communication vers la surface. En variante, le contrôleur de fond peut entretenir une diagraphie des vitesses de cisaillement de la formation au fond.

La figure 3 représente une vue en coupe transversale de l'outil LWD 40. La source acoustique 42 est de préférence constituée de quatre éléments qui sont espacés à intervalles égaux sur la circonférence de l'outil. Le réseau de récepteurs comprend de préférence une rangée d'éléments espacés suivant l'axe le long de la surface de l'outil. Le réseau de

récepteurs peut également comprendre des rangées supplémentaires d'éléments espacés suivant la circonférence à partir de la première rangée. Dans un mode de réalisation préféré, le réseau de récepteurs est constitué de quatre rangées d'éléments qui sont alignés suivant la circonférence avec les quatre éléments sources.

Les éléments sources peuvent typiquement être excités individuellement et simultanément. Lorsqu'ils sont excités simultanément, les éléments peuvent être excités en phase ou en opposition de phase. Une excitation en phase signifie que le même signal de déclenchement est appliqué simultanément aux éléments.

Une excitation en opposition de phase signifie que lorsqu'un élément reçoit un signal de déclenchement, un autre reçoit un signal de déclenchement inversé, c'est- à-dire, l'inverse additif (négatif) du signal de déclenchement. Cette flexibilité de l'excitation permet de varier la figure d'excitation de la source acoustique.

La figure 4A représente les quatre éléments sources excités en phase. Cela produit une figure d'excitation monopolaire. Cette figure monopolaire est un mode de propagation d'onde. D'autres modes de propagation d'onde sont représentés sur la figure 4B (dipolaire) et la figure 4C (quadripolaire). La source produit une figure d'excitation dipolaire si des éléments situés sur des côtés opposés de l'outil sont excités en opposition de phase. Une figure d'excitation quadripolaire est produite lorsque des éléments

disposés à 90 l'un de l'autre sont excités en opposition de phase.

Les figures 5 à 7 représentent des résultats de simulation pour ces trois figures d'excitation de source. Les simulations ont été effectuées à l'aide d'un modèle en couches symétriques concentriques. Dans ces simulations, la formation est supposée être une formation lente typique, avec une lenteur de propagation de l'onde de compression de 110 us/ft et une lenteur de propagation de l'onde de cisaillement de 230 ps/ft. Le diamètre du sondage est supposé être de 8,5 pouces. Le diamètre interne de l'outil est de 1,9 pouce, et son diamètre externe de 7,25 pouces.

Les éléments récepteurs sont situés tous les demi-pieds entre 4,0 pieds et 7,5 pieds. Une simulation de forme d'onde complète a été effectuée à l'aide de techniques existantes (telles que la modélisation numérique tridimensionnelle par la méthode des différences finies) .

La figure 5B représente les signaux simulés reçus par les éléments récepteurs. Chacune des formes d'onde est représentée pour un récepteur correspondant comme une fonction du temps à partir du début de l'excitation de l'émetteur. (On notera le retard croissant pris par l'onde acoustique pour atteindre les récepteurs de plus en plus distants. ) Après avoir enregistré les formes d'onde, l'outil de diagraphie normalise typiquement les formes d'onde de façon à ce qu'elles aient toutes la même énergie de signal. Sur la figure 5B, chaque forme d'onde est marquée d'un pourcentage qui indique

l'amplitude du pic maximal d'origine du signal par rapport à l'amplitude du pic maximal du premier signal.

La figure 5B représente également une série graduée de lignes obliques pour indiquer les retards relatifs des formes d'onde attendus pour des valeurs de lenteur données. Les ondes les plus lentes (celles ayant les valeurs de lenteur les plus importantes) prennent plus de temps pour atteindre les éléments récepteurs les plus distants et, en conséquence, leur effet sur les formes d'onde enregistrées est de plus en plus retardé à mesure que les distances augmentent.

Pour identifier les ondes et leurs valeurs de lenteur, l'outil de diagraphie acoustique peut calculer l'apparence de temps E (t,s) une fonction de la lenteur et du temps pour les données. Ces informations, à leur tour, peuvent être utilisées pour déterminer diverses propriétés de la formation, dont la vitesse de propagation de l'onde et la dispersion des ondes acoustiques. L'apparence de temps E (t,s) donnée par l'équation suivante :

Dans l'équation ci-dessus, N est le nombre d'éléments' récepteurs et représente donc également le nombre de formes d'onde enregistrées, xi(t) est la forme d'onde enregistrée par le ième récepteur, di est la distance du ième récepteur à l'émetteur et s est la lenteur. Dans l'équation 1, la quantité (t-sdl) est le temps relatif au niveau d'un ième récepteur pour une lenteur donnée s.

Les valeurs d'apparence E (t,s) comprises entre 0 et 1. Les valeurs proches de 1 indiquent une forte corrélation entre les différentes formes d'onde enregistrées au temps et à la lenteur donnés, et indiquent donc la présence d'une onde de propagation ayant cette valeur de lenteur. Les valeurs proches de 0 indiquent une faible corrélation entre les différentes formes d'onde au temps et à la lenteur donnés, et ne fournissent donc aucune indication d'une onde de propagation ayant cette valeur de lenteur.

La figure 5A représente le tracé de l'apparence de temps E(t,s) pour les données de la figure 5B. Deux pics accentués sont visibles ainsi que trois pics secondaires. Le pic accentué situé dans le coin inférieur gauche correspond à une onde de compression avec la lenteur correcte (110 us/ft). Le pic accentué situé au milieu du tracé et les pics secondaires situés sous et à droite du pic accentué correspondent à l'onde de cisaillement. La valeur de lenteur correcte (230 s/ft) est fournie par un des pics secondaires, mais la multiplicité et l'intensité relative des pics rend difficile une détection correcte de la vitesse de cisaillement.

Une autre fonction, l'apparence de phase, peut être utile pour analyser les performances des outils de diagraphie acoustique. L'apparence de phase E(f,s) est déterminée comme une fonction de la lenteur et de la fréquence suivant l'équation suivante :

Dans l'équation ci-dessus, N est le nombre de récepteurs et représente donc également le nombre de formes d'onde enregistrées, xi(f) est la transformée de Fourier de la forme d'onde X1(t), dl est la distance du ième récepteur à l'émetteur et le facteur exponentiel e- J(2#f)sdi est l'équivalent de la transformée de Fourier du décalage de temps relatif (t-sdi) . # représente l'opérateur de phase du nombre complexe. Pour un nombre complexe, AeJ#, la phase donnée par l'opérateur de phase est #[AeJ#] = #. (Aucune tentative n'est effectuée pour restreindre la phase à un intervalle de valeurs principales).

La figure 5C représente le tracé de l'apparence de phase pour les données de la figure 53. L'apparence de phase est représentée comme une fonction de la fréquence (en kHz) et de le lenteur (en us/ft). Une relation d'apparence de phase générale est visible entre la fréquence et la lenteur (pente descendante de gauche à droite), mais aucune indication claire de l'onde de cisaillement n'est visible.

La figure 5D représente un tracé d'un terme dans le calcul analytique de la fonction de dispersion comme une fonction de la fréquence et de la lenteur. Le modèle utilisé pour ce calcul est un modèle axisymétrique Des conditions aux limites de déplacement de contrainte continu standard sont utilisées ainsi qu'une contrainte de cisaillement se dissipant dans le fluide. La fonction de dispersion est trouvée en prévoyant le comportement des différents modes de propagation des ondes comme une fonction de la fréquence. Les techniques pour effectuer ces calculs

peuvent être trouvées dans les références suivantes, lesquelles sont incorporées à titre de référence dans la présente demande : K. M. White, Underground Sound, Elsevier, Amsterdam, 1983;
D. P. Schmitt et M. Bouchon, Full wave acoustic logging : synthetic microseismograms and frequency wavenumber analysis, Geophysics, 50,1756-1778, 1985.

A n'importe quelle fréquence donnée, quatre pics sont visibles. La valeur de lenteur (et la largeur) des pics varie comme une fonction de la fréquence. Les pics sont indicatifs des coupures de branche et des pôles dans la fonction de dispersion. En général, l'effet des coupures de branche sur la forme d'onde est négligeable par rapport à celui des pôles. Deux des pics représentent des coupures de branche. Ceux-ci sont relativement constants à 100 s/ft et à 200 us/ft, respectivement. Le pic situé le plus bas représente la propagation de l'onde le long de .L'interface entre l'outil et le fluide de sondage, et le pic situé le plus haut représente la propagation de l'onde le long de l'interface entre le fluide de sondage et la formation (c'est-à-dire les limites du sondage. ) Plus significativement, la lenteur de la propagation de l'onde aux limites du sondage décroît graduellement comme une fonction de la fréquence de 350 us/ft à environ 280 us/ft. La lenteur de propagation réelle de l'onde de cisaillement étant de 230 us/ft, il y a peu d'espoir de procéder à une mesure précise de la lenteur de l'onde de cisaillement de la formation à l'aide de la configuration de source monopolaire.

La figure 6B représente les signaux reçus par les éléments récepteurs pour la figure d'excitation dipolaire. Ces signaux sont la base du tracé d'apparence de la figure 6A et du tracé d'apparence de phase de la figure 6C. Le tracé d'apparence de la figure 6A présente un pic accentué à environ 800 us et 150 ps/ft, et trois pics secondaires à environ (1320 s, 150 ps/ft), (1900 s, 250 ps/ft) et (2400 s, 150 ps/ft), respectivement. Aucun de ces pics ne fournit la lenteur correcte pour l'onde de cisaillement de la formation.

Le tracé d'apparence de phase de la figure 6C présente deux relations de phase claires qui ont une pente descendante de gauche à droite. La plus basse est indicative de l'onde d'interface de l'outil et la plus haute est indicative de l' onde d'interface du sondage.

La présence de deux ondes dans la région d'intérêt peut entraîner que l'une des ondes d'interface soit masquée par l'autre, ce qui peut compliquer les procédures de mesure.

La figure 6D représente le terme analytique pour la figure d'excitation dipolaire. Sous 10 kHz, quatre pics sont apparents. (Des pics additionnels apparaissent à des fréquences plus élevées, mais ceuxci sont ignorés dans le cadre de la présente discussion. ) Comme précédemment, deux des pics ont des valeurs de lenteur relativement constantes à 100 us/ft et 200 us/ft, respectivement. L'onde d'interface de l'outil commence à environ 230 us/ft et chute de façon asymptotique à environ 100 ps/ft. L'onde d'interface du sondage varie entre 300 ps/ft et 280 ps/ft. Comme

précédemment, il y a peu d'espoir d'obtenir une mesure précise de la lenteur de l'onde de cisaillement de la formation à partir de l'onde d'interface du sondage.

La figure 7B représente les signaux reçus par les éléments récepteurs pour la figure d'excitation quadripolaire. Ces signaux sont la base du tracé d'apparence de la figure 7A et du tracé d'apparence de phase de la figure 7C. Le tracé d'apparence présente un seul pic accentué à 2000 s et 275 us/ft. Aucune aide n'est manifeste ici. Toutefois, le tracé d'apparence de phase présente une relation de phase claire entre la lenteur et la fréquence. De façon significative, le pic d'apparence de phase présente un minimum aigu à 240 ps/ft. L'utilisation de la figure d'excitation quadripolaire et du tracé d'apparence de phase fournit un procédé amélioré pour déterminer la lenteur de cisaillement de la formation.

La figure 7D offre un support supplémentaire pour l'utilisation de la figure d'excitation quadripolaire.

Le terme analytique pour calculer la dispersion présente les quatre pics familiers. Le pic associé à l'onde d'interface du sondage converge vers la valeur désirée de 230 us/ft à 2 kHz. Pour des fréquences supérieures à 5 kHz, le pic conserve une valeur de lenteur d'environ 280 us/ft.

Il ressort clairement de la discussion ci-dessus que la source quadripolaire offre des résultats plus directs pour déterminer la lenteur de l'onde de cisaillement de la formation lente que les sources monopolaire ou dipolaire. Un second avantage important de la source quadripolaire réside dans le fait que

l'onde d'interface de l'outil est absente de la plage de fréquences intéressante. Cela élimine une source potentielle d'interférence avec les mesures et simplifie la procédure de mesure de la formation.

La figure 8 représente un organigramme du procédé amélioré pour déterminer la lenteur d'une formation.

Dans le bloc 52, le contrôleur interne déclenche la source acoustique dans une figure d'excitation quadripolaire. Dans le bloc 54, le contrôleur interne enregistre les signaux provenant des éléments du réseau de réception. Dans le bloc 56, le contrôleur interne calcule l'apparence de phase comme une fonction de la fréquence et de la lenteur, et dans le bloc 58, le contrôleur interne identifie la valeur de lenteur minimale du pic d'apparence de phase. Le contrôleur interne communique cette valeur au contrôleur de fond comme valeur de la lenteur de l'onde de cisaillement de la formation.

De nombreuses variations et modifications apparaîtront évidentes à l'homme du métier une fois la description ci-dessus pleinement appréciée. Il est intentionnel que les revendications suivantes soient interprétées afin d'englober l'ensemble de ces variations et modifications.

Par exemple, le présent procédé peut être utilisé avec n'importe quelle source acoustique qui excite une propagation d'onde en mode quadripolaire, bien qu'une source quadripolaire (c'est-à-dire, une source qui excite principalement le mode quadripolaire) soit préférée. La configuration du récepteur peut être en plus ou en variante modifiée (ou les signaux du

récepteur traités) afin d'augmenter la réponse du mode quadripolaire et de réduire la réponse des modes monopolaire et dipolaire. Dans un mode de réalisation, la réponse quadripolaire du réseau de récepteurs peut être améliorée en déterminant un signal combiné pour chaque ensemble de quatre récepteurs du réseau. Le signal combiné peut être la somme des signaux inversés de deux récepteurs opposés avec les signaux des deux récepteurs restants de l'ensemble.

Claims

REVENDICATIONS

1. Un outil de diagraphie acoustique qui comprend : une source acoustique configurée pour exciter la propagation de l'onde dans un mode quadripolaire ; un réseau de récepteurs acoustiques ; et un contrôleur interne configuré pour enregistrer des signaux provenant de chacun des récepteurs acoustiques et configuré pour traiter les signaux afin de déterminer une lenteur de propagation d'onde de cisaillement pour une formation entourant l'outil de diagraphie acoustique.

2. Outil de diagraphie acoustique de la revendication 1, dans lequel la source acoustique est une source quadripolaire.

3. Outil de diagraphie acoustique de la revendication 2, dans lequel la source acoustique comprend quatre éléments sources qui sont régulièrement espacés sur toute la circonférence de l'outil de diagraphie, dans lequel des éléments opposés sont excités en phase et des éléments espacés de 90 sont en opposition de phase.

4. Outil de diagraphie acoustique de la revendication 3, dans lequel chaque élément source comprend un transducteur piézo-électrique.

5. Outil de diagraphie acoustique de la revendication 1, dans lequel le réseau de récepteurs acoustiques comprend un ensemble de quatre éléments récepteurs à chacune de la pluralité de positions le long des axes longitudinaux de l'outil de diagraphie,

dans lequel les éléments récepteurs de chaque ensemble sont régulièrement espacés sur toute la circonférence de l'outil de diagraphie.

6. Outil de diagraphie acoustique de la revendication 5, dans lequel la source acoustique comprend quatre éléments sources qui sont régulièrement espacés sur toute la circonférence de l'outil de diagraphie, et dans lequel chacun des éléments sources est aligné avec un élément respectif des éléments récepteurs dans chaque ensemble d'éléments récepteurs.

7. Outil de diagraphie acoustique de la revendication 5, dans lequel le contrôleur interne inverse les signaux de deux éléments récepteurs opposés dans chaque ensemble d'éléments récepteurs et combine les signaux inversés avec des signaux des deux éléments récepteurs restants dans l'ensemble d'éléments récepteurs pour obtenir un signal combiné pour chaque ensemble d'éléments récepteurs.

8. Outil de diagraphie acoustique de la revendication 7, dans lequel chacun des éléments récepteurs comprend un transducteur piézo-électrique.

9. Outil de diagraphie acoustique de la revendication 1, dans lequel le contrôleur interne est configuré pour déterminer une apparence de phase comme une fonction de la fréquence et de la lenteur à partir des signaux des récepteurs.

10. Outil de diagraphie acoustique de la revendication 9, dans lequel le contrôleur interne est configuré pour identifier un pic d'apparence de phase associé à chacune d'une pluralité de fréquences, et dans lequel le contrôleur interne est configuré pour

identifier une plus petite valeur de lenteur associée au pic d'apparence de phase comme la lenteur de propagation de l'onde de cisaillement pour la formation.

11. Outil de diagraphie acoustique de la revendication 1, dans lequel l'outil est configuré pour procéder à une diagraphie pendant le forage.

12. Outil de diagraphie acoustique de la revendication 1, dans lequel la source excite des ondes ayant des fréquences supérieures à 2 kHz.

13. Un procédé de détermination de la lenteur de propagation d'une onde de cisaillement d'une formation, le procédé comprenant les étapes consistant à : exciter des ondes qui se propagent le long d'un sondage en mode quadripolaire ; recevoir des signaux acoustiques au niveau de chacune d'une pluralité de positions le long du sondage ; et calculer, à partir des signaux acoustiques, des valeurs de lenteur associées à un pic d'apparence de phase comme une fonction de la fréquence.

14. Le procédé de la revendication 13, dans lequel le pic d'apparence de phase est associé à une onde d'interface du sondage.

15. Le procédé de la revendication 13, comprenant en outre l'étape consistant à : déterminer une valeur de lenteur minimale associée au pic d'apparence de phase.

16. Le procédé de la revendication 15, comprenant en outre l'étape consistant à :

proposer la valeur de lenteur minimale comme une estimation de la lenteur de propagation de l'onde de cisaillement.

17. Le procédé de la revendication 13, comprenant en outre l'étape consistant à : traiter les signaux acoustiques pour améliorer la réponse quadripolaire d'un réseau de récepteurs avant ledit acte de calcul des valeurs de lenteur.