JP2003155886A - ボアホール流体音響特性の自己較正超音波現場測定方法 - Google Patents
ボアホール流体音響特性の自己較正超音波現場測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】坑井の掘削の際におけるダウンホールでの実際
の流体特性を測定する方法及びツールを提供する。 【解決手段】本発明の方法では、金属円板(220)からの
反射を用いて掘削流体(210)の音響インピーダンスを求
め、それをもとに掘削流体(210)の密度を求める。音波
の残響特性は音波形状にある程度依存するので、金属円
板(220)からの第１反射(260)は測定を較正するために使
用される。本発明の方法は(i)ボアホール流体内で音響
信号を生成することと、(ii) 流体からの音響信号の反
射を受信することと、 (iii) 音響信号の残響部分(271
〜276)を分析して特性を決定することとを含む。残響部
分の分析は、理論的残響信号を取得することと、ボアホ
ール流体特性を決定するために測定された残響信号を理
論的残響信号と関係づけることとを含み得る。
の流体特性を測定する方法及びツールを提供する。 【解決手段】本発明の方法では、金属円板(220)からの
反射を用いて掘削流体(210)の音響インピーダンスを求
め、それをもとに掘削流体(210)の密度を求める。音波
の残響特性は音波形状にある程度依存するので、金属円
板(220)からの第１反射(260)は測定を較正するために使
用される。本発明の方法は(i)ボアホール流体内で音響
信号を生成することと、(ii) 流体からの音響信号の反
射を受信することと、 (iii) 音響信号の残響部分(271
〜276)を分析して特性を決定することとを含む。残響部
分の分析は、理論的残響信号を取得することと、ボアホ
ール流体特性を決定するために測定された残響信号を理
論的残響信号と関係づけることとを含み得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は油井の検層および監
視に関する。より詳しくは、本発明は、ボアホール流体
の音響特性の決定に関する。
視に関する。より詳しくは、本発明は、ボアホール流体
の音響特性の決定に関する。
【０００２】
【従来の技術】地表下の地層から石油やガスを回収する
ために、ドリルストリングの端に取り付けられたドリル
ビットを回転させることによって坑井またはボアホール
が掘削される。ドリルストリングは、そのダウンホール
端にドリルビットを、そしてドリルビットの上にボトム
ホールアセンブリ（ＢＨＡ）を有するドリルパイプまた
はコイルドチューブを含む。坑井は、チューブを回転さ
せてドリルビットを回転させることによって、および／
またはＢＨＡに配設された泥水モータによって掘削され
る。一般に「泥水」と呼ばれる掘削または坑井流体が、
坑井の掘削の間に圧力下で地上供給源からチューブに供
給される。掘削流体は、泥水モータ（使用される場合）
を動作させ、ドリルビット底部で発射される。掘削流体
はその後、ドリルストリングと坑井の壁または内面との
間の環状空間（アニュラー）を通じて地上に戻る。地上
に戻る流体は、岩石を崩壊させ坑井を掘削する際に、ド
リルビットによって生じる岩石片（掘屑）を運んでく
る。
ために、ドリルストリングの端に取り付けられたドリル
ビットを回転させることによって坑井またはボアホール
が掘削される。ドリルストリングは、そのダウンホール
端にドリルビットを、そしてドリルビットの上にボトム
ホールアセンブリ（ＢＨＡ）を有するドリルパイプまた
はコイルドチューブを含む。坑井は、チューブを回転さ
せてドリルビットを回転させることによって、および／
またはＢＨＡに配設された泥水モータによって掘削され
る。一般に「泥水」と呼ばれる掘削または坑井流体が、
坑井の掘削の間に圧力下で地上供給源からチューブに供
給される。掘削流体は、泥水モータ（使用される場合）
を動作させ、ドリルビット底部で発射される。掘削流体
はその後、ドリルストリングと坑井の壁または内面との
間の環状空間（アニュラー）を通じて地上に戻る。地上
に戻る流体は、岩石を崩壊させ坑井を掘削する際に、ド
リルビットによって生じる岩石片（掘屑）を運んでく
る。
【０００３】地層圧より掘削流体柱圧が大きい場合、坑
井は負荷過剰（overburdened）になる。負荷過剰になっ
た坑井では、掘削流体の一部が地層に侵入し、それによ
り、掘削流体の損失を生じ、坑井の周囲に浸入領域を形
成する。地層への流体の損失は低減することが望まし
い。なぜなら、閉じ込められた炭化水素の存在および回
収可能性を決定するために必要となる、処女地層の性質
を測定しにくくするからである。アンダーバランス掘削
においては、流体柱圧は地層圧より小さく、それにより
地層流体が坑井に入る原因となる。この侵入は掘削流体
の効果を低減させ得る。
井は負荷過剰（overburdened）になる。負荷過剰になっ
た坑井では、掘削流体の一部が地層に侵入し、それによ
り、掘削流体の損失を生じ、坑井の周囲に浸入領域を形
成する。地層への流体の損失は低減することが望まし
い。なぜなら、閉じ込められた炭化水素の存在および回
収可能性を決定するために必要となる、処女地層の性質
を測定しにくくするからである。アンダーバランス掘削
においては、流体柱圧は地層圧より小さく、それにより
地層流体が坑井に入る原因となる。この侵入は掘削流体
の効果を低減させ得る。
【０００４】現在の掘削活動の大部分は、地表下の地層
からより大量の炭化水素を回収し、かつまた、これまで
回収不可能であった炭化水素を回収するために、傾斜ボ
アホール（傾斜および水平ボアホール）および／または
高深度のボアホールを伴う。そうしたボアホールの掘削
は、掘削流体が複雑な物理的および化学的性質を有する
ことを要求する。掘削流体は、水または合成物質といっ
た主材料より構成され、さらに特定用途に応じて多くの
添加物を含み得る。掘削工事の成功の重大な要素は、特
に深い坑井、水平坑井および厳しい条件（高温高圧）の
環境における坑井を掘削するための掘削流体の性能であ
る。こうした環境は、掘削流体に多くの性能項目におけ
る卓越さを要求する。掘削オペレータおよび泥水エンジ
ニアは、その掘削工事に最も適した掘削流体のタイプを
決定した後、粘度、密度、ゲル化またはチキソトロピー
的性質、機械的安定性、化学的安定性、潤滑特性、掘削
中に掘屑を地上に運搬できる能力、流体循環が停止した
時に当該掘屑を浮遊したまま保持できる能力、環境的調
和、掘削構成要素への非腐食作用、適正な静水圧の付
与、ドリルビットおよびＢＨＡ構成要素への冷却および
潤滑効果といった所要の性能特性を得るために、各種添
加物を利用する。
からより大量の炭化水素を回収し、かつまた、これまで
回収不可能であった炭化水素を回収するために、傾斜ボ
アホール（傾斜および水平ボアホール）および／または
高深度のボアホールを伴う。そうしたボアホールの掘削
は、掘削流体が複雑な物理的および化学的性質を有する
ことを要求する。掘削流体は、水または合成物質といっ
た主材料より構成され、さらに特定用途に応じて多くの
添加物を含み得る。掘削工事の成功の重大な要素は、特
に深い坑井、水平坑井および厳しい条件（高温高圧）の
環境における坑井を掘削するための掘削流体の性能であ
る。こうした環境は、掘削流体に多くの性能項目におけ
る卓越さを要求する。掘削オペレータおよび泥水エンジ
ニアは、その掘削工事に最も適した掘削流体のタイプを
決定した後、粘度、密度、ゲル化またはチキソトロピー
的性質、機械的安定性、化学的安定性、潤滑特性、掘削
中に掘屑を地上に運搬できる能力、流体循環が停止した
時に当該掘屑を浮遊したまま保持できる能力、環境的調
和、掘削構成要素への非腐食作用、適正な静水圧の付
与、ドリルビットおよびＢＨＡ構成要素への冷却および
潤滑効果といった所要の性能特性を得るために、各種添
加物を利用する。
【０００５】安定したボアホールは一般に、掘削流体の
化学的および／または機械的バランスの結果である。機
械的安定性に関して、オーバーバーデンの坑井において
掘削流体により行使される静水圧は通常、地層圧を上回
るように設計される。これは一般に、地上で流体密度を
制御することによって制御される。掘削中の流体密度を
決定するために、オペレータは、事前の知識、応力下の
岩石の挙動およびそれらの関連する変形特性、地層の傾
斜、流体の速度、掘削している地層のタイプなどを考慮
する。しかし、流体の実際の密度は、ダウンホールで連
続的に測定されず、それはオペレータが前提とする密度
と異なり得る。さらに、ダウンホールでの流体密度は動
的であり、すなわちそれは、ダウンホールの温度および
圧力を含む実際の掘削およびボアホール状態に依存して
絶えず変化する。従って、掘削工事の間にダウンホール
での坑井流体の密度を決定し、所要の密度を得るため
に、かつ／または当該測定に基づき他の補正措置を取る
ために、地上で掘削流体の組成を変更することが望まし
い。
化学的および／または機械的バランスの結果である。機
械的安定性に関して、オーバーバーデンの坑井において
掘削流体により行使される静水圧は通常、地層圧を上回
るように設計される。これは一般に、地上で流体密度を
制御することによって制御される。掘削中の流体密度を
決定するために、オペレータは、事前の知識、応力下の
岩石の挙動およびそれらの関連する変形特性、地層の傾
斜、流体の速度、掘削している地層のタイプなどを考慮
する。しかし、流体の実際の密度は、ダウンホールで連
続的に測定されず、それはオペレータが前提とする密度
と異なり得る。さらに、ダウンホールでの流体密度は動
的であり、すなわちそれは、ダウンホールの温度および
圧力を含む実際の掘削およびボアホール状態に依存して
絶えず変化する。従って、掘削工事の間にダウンホール
での坑井流体の密度を決定し、所要の密度を得るため
に、かつ／または当該測定に基づき他の補正措置を取る
ために、地上で掘削流体の組成を変更することが望まし
い。
【０００６】上述のように、掘削流体の重要な機能は、
掘削が進行する際に坑井から掘屑を輸送することであ
る。ドリルビットがドリル切屑を生じた場合、それはビ
ット下から除去されなければならない。掘屑がビット下
に残ったままでいると、それはさらに小片に切削され、
食込み速度、ビット寿命および泥水の性質に悪影響を及
ぼす。アニュラー速度は、掘屑がアップホールに移動す
るように、スリップ速度より大きい必要がある。掘屑の
大きさ、形状および重量は、掘削流体中の沈降速度を制
御するために必要な粘度を決定する。低い剪断速度粘度
は掘削流体の運搬能力を抑制する。懸濁流体の密度は、
掘屑に対し関係する浮力効果を及ぼす。密度の増加は通
常、掘削流体の運搬能力に対し好ましい影響を有する。
水平坑井において、流体特性および流体速度が適正でな
い場合、重い掘屑は坑井の底部側に沈降し得る。掘屑は
ウォッシュアウトゾーンに蓄積する可能性もある。ダウ
ンホールでの流体の密度を決定することにより、掘屑が
坑井のいずれかの場所に沈降または蓄積しているかの指
標が得られる。
掘削が進行する際に坑井から掘屑を輸送することであ
る。ドリルビットがドリル切屑を生じた場合、それはビ
ット下から除去されなければならない。掘屑がビット下
に残ったままでいると、それはさらに小片に切削され、
食込み速度、ビット寿命および泥水の性質に悪影響を及
ぼす。アニュラー速度は、掘屑がアップホールに移動す
るように、スリップ速度より大きい必要がある。掘屑の
大きさ、形状および重量は、掘削流体中の沈降速度を制
御するために必要な粘度を決定する。低い剪断速度粘度
は掘削流体の運搬能力を抑制する。懸濁流体の密度は、
掘屑に対し関係する浮力効果を及ぼす。密度の増加は通
常、掘削流体の運搬能力に対し好ましい影響を有する。
水平坑井において、流体特性および流体速度が適正でな
い場合、重い掘屑は坑井の底部側に沈降し得る。掘屑は
ウォッシュアウトゾーンに蓄積する可能性もある。ダウ
ンホールでの流体の密度を決定することにより、掘屑が
坑井のいずれかの場所に沈降または蓄積しているかの指
標が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】石油・ガス産業におい
て、坑井の掘削の間における多様なダウンホールパラメ
ータを決定するために、各種の装置およびセンサが使用
されている。そうしたツールは一般に、掘削時測定（Ｍ
ＷＤ(measurement-while-drilling)）ツールと呼ばれ
る。産業の一般的重視は、地層、ツールおよびボアホー
ルの物理的状態に関するパラメータを決定するためにＭ
ＷＤツールを使用することであった。掘削流体に関する
測定はほとんど行われない。掘削流体に関連する測定の
大部分は、地上に戻ってくる流体から収集される試料を
分析することによって地上で行われる。そのような測定
に基づき補正措置が取られるが、それは多くの場合、長
時間を要し、ダウンホールでの実際の流体特性を表して
いない。
て、坑井の掘削の間における多様なダウンホールパラメ
ータを決定するために、各種の装置およびセンサが使用
されている。そうしたツールは一般に、掘削時測定（Ｍ
ＷＤ(measurement-while-drilling)）ツールと呼ばれ
る。産業の一般的重視は、地層、ツールおよびボアホー
ルの物理的状態に関するパラメータを決定するためにＭ
ＷＤツールを使用することであった。掘削流体に関する
測定はほとんど行われない。掘削流体に関連する測定の
大部分は、地上に戻ってくる流体から収集される試料を
分析することによって地上で行われる。そのような測定
に基づき補正措置が取られるが、それは多くの場合、長
時間を要し、ダウンホールでの実際の流体特性を表して
いない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の問題の大部分は、
ボアホール流体音響特性の自己較正超音波現場測定方法
によって対処できる。本発明の好適な実施形態におい
て、ボアホール流体特性を決定する方法は、(i) ボアホ
ール流体内で音響信号を生成することと、 (ii)流体か
らの音響信号の反射を受信することと、(iii) 音響信号
の残響部分を分析して特性を決定することとを含む。残
響部分の分析は、理論的残響信号を取得することと、ボ
アホール流体特性を決定するために測定された残響信号
を理論的残響信号と関係づけることとを含み得る。
ボアホール流体音響特性の自己較正超音波現場測定方法
によって対処できる。本発明の好適な実施形態におい
て、ボアホール流体特性を決定する方法は、(i) ボアホ
ール流体内で音響信号を生成することと、 (ii)流体か
らの音響信号の反射を受信することと、(iii) 音響信号
の残響部分を分析して特性を決定することとを含む。残
響部分の分析は、理論的残響信号を取得することと、ボ
アホール流体特性を決定するために測定された残響信号
を理論的残響信号と関係づけることとを含み得る。
【０００９】本発明の別の好適な実施形態において、ボ
アホール流体特性のリアルタイム推定を行うように適応
された処理装置は、入力端子および処理部を含む。入力
端子は、反射された音波に対応するデータ信号を受信す
る。処理部は、データ信号を第１反射部分および共振部
分に分離し、第１反射部分の応答を畳込んで(convolve)
理論的残響応答を得る。
アホール流体特性のリアルタイム推定を行うように適応
された処理装置は、入力端子および処理部を含む。入力
端子は、反射された音波に対応するデータ信号を受信す
る。処理部は、データ信号を第１反射部分および共振部
分に分離し、第１反射部分の応答を畳込んで(convolve)
理論的残響応答を得る。
【００１０】本発明のさらに別の好適な実施形態におい
て、ボアホール流体特性を測定するためのツールは、ボ
ディ、音響変換器および金属円板を含む。ボディは変換
器および金属円板を収容する。ボアホール流体は、ボデ
ィの開口を通じてツールに入り、変換器と金属円板との
間に流れ込みそこで測定されて、ツールを出る。
て、ボアホール流体特性を測定するためのツールは、ボ
ディ、音響変換器および金属円板を含む。ボディは変換
器および金属円板を収容する。ボアホール流体は、ボデ
ィの開口を通じてツールに入り、変換器と金属円板との
間に流れ込みそこで測定されて、ツールを出る。
【００１１】従って、本発明は、従来の装置の様々な問
題を克服可能にする特徴および利点の組合せよりなる。
上述の様々な特徴は、他の特徴とともに、以下の本発明
の好適な実施形態の詳細な説明を読み、添付図面を参照
することによって、当業者には容易に明白となるであろ
う。
題を克服可能にする特徴および利点の組合せよりなる。
上述の様々な特徴は、他の特徴とともに、以下の本発明
の好適な実施形態の詳細な説明を読み、添付図面を参照
することによって、当業者には容易に明白となるであろ
う。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１Ａは、ツール水浸ダウンホー
ルの概略図を示す。ツール１０、流体抜き穴２０、地層
３０および坑井流体２１０が図示されている。流体抜き
穴２０は、坑井流体２１０がツール１０を出入りするた
めの手段となる。ツール１０内にある間に、坑井流体２
１０はその音響特性を測定される。
ルの概略図を示す。ツール１０、流体抜き穴２０、地層
３０および坑井流体２１０が図示されている。流体抜き
穴２０は、坑井流体２１０がツール１０を出入りするた
めの手段となる。ツール１０内にある間に、坑井流体２
１０はその音響特性を測定される。
【００１３】図２は、音響測定構成要素を図示している
ツールの断面図である。流体抜き穴２０が位置するツー
ル１０の内側に、音響変換器２００および金属円板２２
０がある。図示の通り、坑井流体２１０は、ツール１０
に入り、音響変換器２００と金属円板２２０との間を流
れ、ツール１０を出る。
ツールの断面図である。流体抜き穴２０が位置するツー
ル１０の内側に、音響変換器２００および金属円板２２
０がある。図示の通り、坑井流体２１０は、ツール１０
に入り、音響変換器２００と金属円板２２０との間を流
れ、ツール１０を出る。
【００１４】図３は、ダウンホール音波に関する音波の
経路および金属円板残響を例示している。音響トランシ
ーバ２００、坑井流体２１０および金属円板２２０が示
されている。坑井流体２１０および円板２２０は各々、
それぞれＺmおよびＺsで表されるそれ自身のインピーダ
ンスを有する。また、第１反射部分２６０、円板残響部
分２７１〜２７６および、同一坑井流体における円板を
通る透過波部分２８０、２８２、２８４および２８６を
含む、音響信号２５０も示されている。
経路および金属円板残響を例示している。音響トランシ
ーバ２００、坑井流体２１０および金属円板２２０が示
されている。坑井流体２１０および円板２２０は各々、
それぞれＺmおよびＺsで表されるそれ自身のインピーダ
ンスを有する。また、第１反射部分２６０、円板残響部
分２７１〜２７６および、同一坑井流体における円板を
通る透過波部分２８０、２８２、２８４および２８６を
含む、音響信号２５０も示されている。
【００１５】坑井流体の反射係数を測定するために、音
響トランシーバ２００は、好ましくは約５００ｋＨｚの
特性周波数を備える超音波インパルス２５０を送出し、
その後、受信モードに切り換わる。インパルス周波数
は、好ましくは、円板の予想共振周波数に設定される。
音響インパルス２５０は、坑井流体２１０内を進行し、
円板２２０にぶつかる。インパルスのエネルギーの大部
分は反射波２６０として反射され変換器に戻るが、少量
の信号は波２８０として円板に入る。坑井流体２１０が
水である時、反射波形は初期インパルスの約９３％の振
幅を有する。円板に入った信号部分は、波の残響２７１
〜２７６によって例示されるように、円板／流体境界面
と円板／ツール境界面との間で前後に反射される。個々
の反射時に、一部のエネルギーは、音響インピーダンス
コントラストに応じて境界面を透過し、変換器に向けて
戻るかまたはツール中に出るかいずれかに方向づけられ
る。円板内の信号は、このようにして、以下の式１に従
って円板の外側の材料の音響インピーダンスに直接依存
する速度で急速に散逸する。
響トランシーバ２００は、好ましくは約５００ｋＨｚの
特性周波数を備える超音波インパルス２５０を送出し、
その後、受信モードに切り換わる。インパルス周波数
は、好ましくは、円板の予想共振周波数に設定される。
音響インパルス２５０は、坑井流体２１０内を進行し、
円板２２０にぶつかる。インパルスのエネルギーの大部
分は反射波２６０として反射され変換器に戻るが、少量
の信号は波２８０として円板に入る。坑井流体２１０が
水である時、反射波形は初期インパルスの約９３％の振
幅を有する。円板に入った信号部分は、波の残響２７１
〜２７６によって例示されるように、円板／流体境界面
と円板／ツール境界面との間で前後に反射される。個々
の反射時に、一部のエネルギーは、音響インピーダンス
コントラストに応じて境界面を透過し、変換器に向けて
戻るかまたはツール中に出るかいずれかに方向づけられ
る。円板内の信号は、このようにして、以下の式１に従
って円板の外側の材料の音響インピーダンスに直接依存
する速度で急速に散逸する。
【００１６】
Ｒ1＝（Ｚ1−Ｚ2）／（Ｚ1＋Ｚ2） （１）
【００１７】ここで、Ｒ1は反射係数、Ｚ1およびＺ2は
当該境界面での物質のインピーダンスである。好適な実
施形態において、金属円板の厚さは変換器信号の共振波
長の半分に設定される。
当該境界面での物質のインピーダンスである。好適な実
施形態において、金属円板の厚さは変換器信号の共振波
長の半分に設定される。
【００１８】ここで受信器または変換器として機能する
音響トランシーバ２００は、大きな初期反射に続き指数
関数的に減衰する残響信号よりなる波形を示す。図４
は、トランシーバ２００で受信される測定された音響波
形を例示する。時間ｔ＝０が音響送信器における音波の
生成の時間であれば、時間Ｔtranは遷移時間(transit t
ime)（円板に向かいトランシーバへ戻るその音波の往復
の時間）を表す。距離が一定であるので、遷移時間Ｔ
tranは流体の音響速度の指標を与える。また、図４には
時間偏差(Time Offset) Ｔoffおよび共振窓(Resonance
Window)Ｔwinも図示されており、これらの意義の両方に
ついては後述する。
音響トランシーバ２００は、大きな初期反射に続き指数
関数的に減衰する残響信号よりなる波形を示す。図４
は、トランシーバ２００で受信される測定された音響波
形を例示する。時間ｔ＝０が音響送信器における音波の
生成の時間であれば、時間Ｔtranは遷移時間(transit t
ime)（円板に向かいトランシーバへ戻るその音波の往復
の時間）を表す。距離が一定であるので、遷移時間Ｔ
tranは流体の音響速度の指標を与える。また、図４には
時間偏差(Time Offset) Ｔoffおよび共振窓(Resonance
Window)Ｔwinも図示されており、これらの意義の両方に
ついては後述する。
【００１９】図５は、その和が図４の波形を与える、第
１反射および残響の両方の個別の波形を例示している。
変換器によって受信される波形は、個々の残響波形を伴
う初期反射波形の和であり、ここで個々の残響は円板の
幅に比例する量だけ遅延される。さらに、音響変換器は
完全な送信器ではないので、それは音波の送信時に多少
「リンギングする」("ringing")。この変換器の「リン
ギング」もまた、検出波形に含まれ、本発明によって考
慮され得る。
１反射および残響の両方の個別の波形を例示している。
変換器によって受信される波形は、個々の残響波形を伴
う初期反射波形の和であり、ここで個々の残響は円板の
幅に比例する量だけ遅延される。さらに、音響変換器は
完全な送信器ではないので、それは音波の送信時に多少
「リンギングする」("ringing")。この変換器の「リン
ギング」もまた、検出波形に含まれ、本発明によって考
慮され得る。
【００２０】図６は、好適な実施形態に従って製作され
た装置を例示する。図６には、音響トランシーバ２０
０、ＡＤＣ（アナログ／デジタルコンバータ）５００、
開始時刻およびゲインを記録するダウンホールプロセッ
サ５１０、波形圧縮チップ５２０、マルチプレクサ５３
０が示されている。波形圧縮チップ５２０は、代替的に
プロセッサの一部とすることができる。また、マルチプ
レクサ５３０およびテレメトリケーブル５４５と接続さ
れたダウンホール送信器５４０も示されている。ここで
図７を説明すれば、地上には、アップホール受信器５５
０、デマルチプレクサ５６０、ツール情報をデータログ
５９５のためにアップホールプロセッサ５９０に搬送す
る伝送線５６４、ゲインおよび開始時刻情報をアップホ
ールプロセッサ５９０に搬送する伝送線５７０、および
波形圧縮解除チップ５８０が存在する。圧縮解除チップ
５８０にはアップホールプロセッサ５９０が接続されて
いる。アップホールプロセッサ５９０は、ログ５９５に
適したデータを生成する。
た装置を例示する。図６には、音響トランシーバ２０
０、ＡＤＣ（アナログ／デジタルコンバータ）５００、
開始時刻およびゲインを記録するダウンホールプロセッ
サ５１０、波形圧縮チップ５２０、マルチプレクサ５３
０が示されている。波形圧縮チップ５２０は、代替的に
プロセッサの一部とすることができる。また、マルチプ
レクサ５３０およびテレメトリケーブル５４５と接続さ
れたダウンホール送信器５４０も示されている。ここで
図７を説明すれば、地上には、アップホール受信器５５
０、デマルチプレクサ５６０、ツール情報をデータログ
５９５のためにアップホールプロセッサ５９０に搬送す
る伝送線５６４、ゲインおよび開始時刻情報をアップホ
ールプロセッサ５９０に搬送する伝送線５７０、および
波形圧縮解除チップ５８０が存在する。圧縮解除チップ
５８０にはアップホールプロセッサ５９０が接続されて
いる。アップホールプロセッサ５９０は、ログ５９５に
適したデータを生成する。
【００２１】ここで両図６および図７を説明すれば、音
響トランシーバ２００は、金属円板の反射および残響の
データを収集する。この音響波形はＡＤＣ（アナログ／
デジタルコンバータ）５００によってディジタル化され
ダウンホールプロセッサ５１０に送信され、ダウンホー
ルプロセッサ５１０はディジタル化された音響信号から
第１反射を検出する。ダウンホールプロセッサ５１０は
その後、関連する開始時刻および遷移時間を演算する。
全波形データは伝送線５４５の帯域幅容量より大きいこ
ともあるので、好ましくはディジタル圧縮５２０が実行
される。適当な圧縮は、データをなめらかに変化させる
ために好適に働く、ウェーブレットおよびＡＤＰＣＭ
（適応微分パルスコード変調）(Adaptive Differential
Code Modulation) 手法を含む。ディジタル圧縮チップ
５２０からの圧縮波形はその後、マルチプレクサ５３０
において他のツール情報と多重化される。ダウンホール
送信器５４０はこの多重化データを地上に送る。データ
を地上に送ることによって、より高速で高性能な装置に
よって処理することができる。
響トランシーバ２００は、金属円板の反射および残響の
データを収集する。この音響波形はＡＤＣ（アナログ／
デジタルコンバータ）５００によってディジタル化され
ダウンホールプロセッサ５１０に送信され、ダウンホー
ルプロセッサ５１０はディジタル化された音響信号から
第１反射を検出する。ダウンホールプロセッサ５１０は
その後、関連する開始時刻および遷移時間を演算する。
全波形データは伝送線５４５の帯域幅容量より大きいこ
ともあるので、好ましくはディジタル圧縮５２０が実行
される。適当な圧縮は、データをなめらかに変化させる
ために好適に働く、ウェーブレットおよびＡＤＰＣＭ
（適応微分パルスコード変調）(Adaptive Differential
Code Modulation) 手法を含む。ディジタル圧縮チップ
５２０からの圧縮波形はその後、マルチプレクサ５３０
において他のツール情報と多重化される。ダウンホール
送信器５４０はこの多重化データを地上に送る。データ
を地上に送ることによって、より高速で高性能な装置に
よって処理することができる。
【００２２】この多重化データは、アップホール受信器
５５０によって受信され、デマルチプレクサ５６０によ
って各構成部分に分離される。波形圧縮解除チップ５８
０は、再構成された波形をアップホールプロセッサ５９
０に供給し、これは開始時刻の情報も受信する。坑井流
体の反射係数を決定すると、アップホールプロセッサ５
９０は、位置情報と組合せてログ５９５を作成する。
５５０によって受信され、デマルチプレクサ５６０によ
って各構成部分に分離される。波形圧縮解除チップ５８
０は、再構成された波形をアップホールプロセッサ５９
０に供給し、これは開始時刻の情報も受信する。坑井流
体の反射係数を決定すると、アップホールプロセッサ５
９０は、位置情報と組合せてログ５９５を作成する。
【００２３】図６は本発明の一般的方法を例示する。ブ
ロック６００において、観測された波形が処理のために
アップホールに供給される。或る実施形態では、波形を
スタックすることが望ましい場合もある（ブロック６１
０）。波形の遷移時間（Ｔtr an）が、時間窓Ｔoffおよ
びＴwinとともに、ブロック６２０で得られる。遷移時
間の定義は、図４に関連して上述されており、プロセッ
サ５１０の第１反射検出器部分によって容易に測定され
得る。次いでＴoffおよびＴwinが、信頼できる残響情報
を含んでいる時間窓Ｔwinを得るように選定される。初
期反射の受信の時間から測定されるＴoffは、初期反射
を包含する時間窓である。そのため、その持続時間は、
音響トランシーバ２００によって送信された音響インパ
ルスの持続時間および掘削流体特性に依存する。Ｔoff
はまた、好ましくは、音響変換器の実際の欠点のために
導入される誤差（変換器の「リンギング」）も見込んで
おり、従ってＴoffは、理論的に選定した場合よりも若
干長いこともある。それでもやはり、Ｔoffは約１５マ
イクロ秒である。ＴwinはＴoffに対置され、Ｔwinは第
１反射によって汚染されていない残響情報を含んでいる
ので、関連のある時間窓である。Ｔwinの持続時間は、
ツール１０において生起するノイズおよび残響が、受信
された円板残響波形を信頼できないものにさせないよう
に、十分に短くなければならない。それでもやはり、十
分なデータを含んでいる信頼できる波の列が得られるよ
うに、Ｔwinは好ましくは少なくとも４つの残響を含
む。従って、Ｔwinは約１２．８マイクロ秒である。
ロック６００において、観測された波形が処理のために
アップホールに供給される。或る実施形態では、波形を
スタックすることが望ましい場合もある（ブロック６１
０）。波形の遷移時間（Ｔtr an）が、時間窓Ｔoffおよ
びＴwinとともに、ブロック６２０で得られる。遷移時
間の定義は、図４に関連して上述されており、プロセッ
サ５１０の第１反射検出器部分によって容易に測定され
得る。次いでＴoffおよびＴwinが、信頼できる残響情報
を含んでいる時間窓Ｔwinを得るように選定される。初
期反射の受信の時間から測定されるＴoffは、初期反射
を包含する時間窓である。そのため、その持続時間は、
音響トランシーバ２００によって送信された音響インパ
ルスの持続時間および掘削流体特性に依存する。Ｔoff
はまた、好ましくは、音響変換器の実際の欠点のために
導入される誤差（変換器の「リンギング」）も見込んで
おり、従ってＴoffは、理論的に選定した場合よりも若
干長いこともある。それでもやはり、Ｔoffは約１５マ
イクロ秒である。ＴwinはＴoffに対置され、Ｔwinは第
１反射によって汚染されていない残響情報を含んでいる
ので、関連のある時間窓である。Ｔwinの持続時間は、
ツール１０において生起するノイズおよび残響が、受信
された円板残響波形を信頼できないものにさせないよう
に、十分に短くなければならない。それでもやはり、十
分なデータを含んでいる信頼できる波の列が得られるよ
うに、Ｔwinは好ましくは少なくとも４つの残響を含
む。従って、Ｔwinは約１２．８マイクロ秒である。
【００２４】ツール較正は次のようにして行い得る。最
初に、Ｔoffによって定義された反射波形がＤＦＴ（離
散フーリエ変換）を用いて周波数ドメインに変換され
る。図８に戻って、Ｔoffにより定義されるような第１
反射信号２６０に適用される適切なモデリングにより、
Ｔwinに含まれる残響波形がどのように見えるはずであ
るかの理論的予測が与えられる。これを行うために、ブ
ロック６３０において、第１反射信号は高速フーリエ変
換（ＦＦＴ）によってその周波数ドメイン均等値に変換
される。これはＳ（ω）を生じる。モデリングが周波数
ドメインにおいて行われるので、振幅および位相の誤差
は排除される。この誤差の排除は数学的処理を簡素化す
る（それゆえ、より高速な処理が得られる）。
初に、Ｔoffによって定義された反射波形がＤＦＴ（離
散フーリエ変換）を用いて周波数ドメインに変換され
る。図８に戻って、Ｔoffにより定義されるような第１
反射信号２６０に適用される適切なモデリングにより、
Ｔwinに含まれる残響波形がどのように見えるはずであ
るかの理論的予測が与えられる。これを行うために、ブ
ロック６３０において、第１反射信号は高速フーリエ変
換（ＦＦＴ）によってその周波数ドメイン均等値に変換
される。これはＳ（ω）を生じる。モデリングが周波数
ドメインにおいて行われるので、振幅および位相の誤差
は排除される。この誤差の排除は数学的処理を簡素化す
る（それゆえ、より高速な処理が得られる）。
【００２５】代替的に、精度を高めるために、個々の第
１反射を個別に変換する代わりに、複数のファイヤリン
グからの第１反射が最初に平均化され、その結果がＦＦ
Ｔ処理によりブロック６３０において周波数ドメインに
変換されてＳ（ω）を生じる。最も信頼できる第１反射
平均は、先行の第１反射の移動平均から所定の偏差の上
または下に振幅を有する第１反射を切り捨てることによ
って得ることができる。
１反射を個別に変換する代わりに、複数のファイヤリン
グからの第１反射が最初に平均化され、その結果がＦＦ
Ｔ処理によりブロック６３０において周波数ドメインに
変換されてＳ（ω）を生じる。最も信頼できる第１反射
平均は、先行の第１反射の移動平均から所定の偏差の上
または下に振幅を有する第１反射を切り捨てることによ
って得ることができる。
【００２６】ブロック６４０において、残響波の理論的
予測は、残響信号ｘ（ｔ）の周波数ドメインバージョン
Ｘ（ω）を得るために、周波数ドメインの第１反射信号
Ｓ（ω）を周波数ドメイン理論的応答式Ｒ（ω）により
乗算する（時間ドメインにおける畳込み(convolutio
n)）ことによって得られる。平らな金属円板と仮定すれ
ば、理論的周波数ドメイン応答は以下の式２によってモ
デル化され得る。
予測は、残響信号ｘ（ｔ）の周波数ドメインバージョン
Ｘ（ω）を得るために、周波数ドメインの第１反射信号
Ｓ（ω）を周波数ドメイン理論的応答式Ｒ（ω）により
乗算する（時間ドメインにおける畳込み(convolutio
n)）ことによって得られる。平らな金属円板と仮定すれ
ば、理論的周波数ドメイン応答は以下の式２によってモ
デル化され得る。
【００２７】
（２）
【００２８】ここで、
Ｒ（ω）：角周波数ωの反射係数
Ｚm、Ｚs：それぞれ泥水および金属円板のインピーダン
ス Ｖs：金属円板における音の速度 ＣT：金属円板の厚さ
ス Ｖs：金属円板における音の速度 ＣT：金属円板の厚さ
【００２９】上記の式は、変換器が円板に垂直な（すな
わち直角の）入射を有する波を生成することを前提とす
る。Ｖs、ＺsおよびＣTは、金属円板の基本的な物理的
性質として極めて精確に測定できる。
わち直角の）入射を有する波を生成することを前提とす
る。Ｖs、ＺsおよびＣTは、金属円板の基本的な物理的
性質として極めて精確に測定できる。
【００３０】ブロック６４０において、周波数ドメイン
信号Ｘ（ω）は、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用
いて時間ドメインに変換し戻される。それによって、ブ
ロック６４０は、時間ドメインにおける観測された初期
反射波形に関する理論的残響応答ｘ（ｔ）を与える。こ
の理論的残響応答は、ボアホール流体インピーダンスＺ
mの関数でもある。これらの結果が時間ドメインに変換
されると、理論的応答と受信応答との間に関係が確立さ
れる。次に、ブロック６５０においてボアホール流体特
性を決定するための方法が使用される。
信号Ｘ（ω）は、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用
いて時間ドメインに変換し戻される。それによって、ブ
ロック６４０は、時間ドメインにおける観測された初期
反射波形に関する理論的残響応答ｘ（ｔ）を与える。こ
の理論的残響応答は、ボアホール流体インピーダンスＺ
mの関数でもある。これらの結果が時間ドメインに変換
されると、理論的応答と受信応答との間に関係が確立さ
れる。次に、ブロック６５０においてボアホール流体特
性を決定するための方法が使用される。
【００３１】ブロック６４０における理論的応答および
測定された応答を関連づけるための２つの実施形態は、
１）曲線のあてはめ法、および２）非線形波形反転法を
含む。両方法とも、式２に基づく理論的波形応答を演算
するものである。しかし、曲線のあてはめ法は、反転法
より少ない理論的モデリングステップを使用する。
測定された応答を関連づけるための２つの実施形態は、
１）曲線のあてはめ法、および２）非線形波形反転法を
含む。両方法とも、式２に基づく理論的波形応答を演算
するものである。しかし、曲線のあてはめ法は、反転法
より少ない理論的モデリングステップを使用する。
【００３２】図９は、曲線のあてはめ法を例示してお
り、測定式が決定される。初期事項として、関心のある
残響窓Ｔwinについて、残響波形振幅（Ｓw）の和の自然
対数は、坑井流体インピーダンスとともに線形に変化す
る。すなわち、坑井流体インピーダンスとＳwとの間の
線形関係は以下のように表現され得る。
り、測定式が決定される。初期事項として、関心のある
残響窓Ｔwinについて、残響波形振幅（Ｓw）の和の自然
対数は、坑井流体インピーダンスとともに線形に変化す
る。すなわち、坑井流体インピーダンスとＳwとの間の
線形関係は以下のように表現され得る。
【００３３】
Ｚm＝ Ａ＋Ｂ ln (Sw) （３）
【００３４】ここで、Ｓwは残響波形振幅の和であり、
以下の形を有する。
以下の形を有する。
【００３５】
（４）
【００３６】小文字のｘ（ｔ）はＴwinに含まれる残響
波形におけるあらゆる任意の点での振幅である。
波形におけるあらゆる任意の点での振幅である。
【００３７】曲線のあてはめ法の場合、ブロック６４０
はブロック７００〜７６０を含む。ブロック７００にお
いて、初期理論的流体インピーダンスＺmが選択され
る。ブロック７１０では、理論的応答Ｒ（ω）が式２に
従って計算される。ブロック７２０において、第１反射
はブロック７１０で得られた理論的応答により畳込まれ
る (convolved)。ブロック７３０において、逆高速フー
リエ変換（ＩＦＦＴ）が実行されて理論的残響波形を得
る。次に、理論的残響波形振幅の和Ｓwがブロック７４
０において決定される。ブロック７５０で、理論的応答
Ｒ（ω）および残響波形振幅の和Ｓwが記憶される。ブ
ロック７６０において、付加的なデータが必要であるか
どうかが決定される。付加的なデータが必要な場合、別
の理論的流体インピーダンスＺmがブロック７００で選
択されるであろう。この線形関係の係数を決定するため
に、ステップ７００〜７６０が、異なる仮定の流体イン
ピーダンスＺmについて少なくとも２回繰り返される。
各回ごとに、結果として得られる和Ｓwが計算される。
これらの重複点（Ｓw，Ｚm）から、係数Ａ，Ｂは、ブロ
ック７７０で最小２乗曲線のあてはめを用いて決定する
ことができる。その関係により、測定インピーダンスＺ
mは、ブロック７８０において式４を用いて観測された
Ｓwから決定できる。
はブロック７００〜７６０を含む。ブロック７００にお
いて、初期理論的流体インピーダンスＺmが選択され
る。ブロック７１０では、理論的応答Ｒ（ω）が式２に
従って計算される。ブロック７２０において、第１反射
はブロック７１０で得られた理論的応答により畳込まれ
る (convolved)。ブロック７３０において、逆高速フー
リエ変換（ＩＦＦＴ）が実行されて理論的残響波形を得
る。次に、理論的残響波形振幅の和Ｓwがブロック７４
０において決定される。ブロック７５０で、理論的応答
Ｒ（ω）および残響波形振幅の和Ｓwが記憶される。ブ
ロック７６０において、付加的なデータが必要であるか
どうかが決定される。付加的なデータが必要な場合、別
の理論的流体インピーダンスＺmがブロック７００で選
択されるであろう。この線形関係の係数を決定するため
に、ステップ７００〜７６０が、異なる仮定の流体イン
ピーダンスＺmについて少なくとも２回繰り返される。
各回ごとに、結果として得られる和Ｓwが計算される。
これらの重複点（Ｓw，Ｚm）から、係数Ａ，Ｂは、ブロ
ック７７０で最小２乗曲線のあてはめを用いて決定する
ことができる。その関係により、測定インピーダンスＺ
mは、ブロック７８０において式４を用いて観測された
Ｓwから決定できる。
【００３８】最後に、ブロック６５０（図８）におい
て、Ｓwが式３に代入され、坑井流体インピーダンスＺm
が決定される。流体の音響速度はブロック６５０でも計
算され得る。変換器と円板との間の離間が既知であるの
で、速度は測定された遷移時間Ｔtranから計算できる。
インピーダンス（ρ）および速度（ｖ）から、流体密度
（Ｚm）は、関係式Ｚm＝ρｖにより計算することができ
る。
て、Ｓwが式３に代入され、坑井流体インピーダンスＺm
が決定される。流体の音響速度はブロック６５０でも計
算され得る。変換器と円板との間の離間が既知であるの
で、速度は測定された遷移時間Ｔtranから計算できる。
インピーダンス（ρ）および速度（ｖ）から、流体密度
（Ｚm）は、関係式Ｚm＝ρｖにより計算することができ
る。
【００３９】上述の通り、第２の実施形態では、理論的
残響と測定された残響との間の関係を決定するために非
線形波形反転がブロック６４０において使用され得る。
波形反転法は、上述の曲線のあてはめ法より低速である
が、振幅および位相の両方を用いて全体の残響波形窓を
一致させるので、より正確な結果を生じる。結果とし
て、密度および減衰を含む多くの流体の音響特性が同時
に計算できる。好ましい方法はLevenberg-Marquardt
（レーベンベルグ・マルカート）法を使用する。概要に
ついては、参照により本願に導入される、以下の文献を
参照されたい。W. Press et al, Levenberg-Marquardt
Method, p. 542 (Numerical Recipes in C,1988)。
残響と測定された残響との間の関係を決定するために非
線形波形反転がブロック６４０において使用され得る。
波形反転法は、上述の曲線のあてはめ法より低速である
が、振幅および位相の両方を用いて全体の残響波形窓を
一致させるので、より正確な結果を生じる。結果とし
て、密度および減衰を含む多くの流体の音響特性が同時
に計算できる。好ましい方法はLevenberg-Marquardt
（レーベンベルグ・マルカート）法を使用する。概要に
ついては、参照により本願に導入される、以下の文献を
参照されたい。W. Press et al, Levenberg-Marquardt
Method, p. 542 (Numerical Recipes in C,1988)。
【００４０】図１０に示された非線形波形反転の実施形
態では、速度、密度および減衰といった流体特性は、最
初にブロック８００で推定される。ブロック８１０にお
いて、理論的応答Ｒ（ω）が式２に従って計算される。
ブロック８２０で、第１反射がブロック７１０で得られ
た理論的応答により畳込まれる(convolved)。ブロック
８３０で、推定残響波形を得るために逆高速フーリエ変
換（ＩＦＦＴ）が実行される。ブロック８４０で、推定
波形と測定波形との間の誤差が決定される。誤差は式５
に従って計算される。
態では、速度、密度および減衰といった流体特性は、最
初にブロック８００で推定される。ブロック８１０にお
いて、理論的応答Ｒ（ω）が式２に従って計算される。
ブロック８２０で、第１反射がブロック７１０で得られ
た理論的応答により畳込まれる(convolved)。ブロック
８３０で、推定残響波形を得るために逆高速フーリエ変
換（ＩＦＦＴ）が実行される。ブロック８４０で、推定
波形と測定波形との間の誤差が決定される。誤差は式５
に従って計算される。
【００４１】
（５）
【００４２】ブロック８５０において、ブロック８４０
で演算された誤差は所定の許容差と比較される。演算さ
れた誤差が所定の許容差より大きければ、ブロック８０
０において、別の推定がLevenberg-Marquardt法を用い
て実行される。このサイクルは、演算誤差が所定の許容
差より小さくなるまで繰り返される。演算誤差が所定の
許容差より小さい場合、推定された流体速度、密度およ
び減衰は測定された特性としてブロック８６０において
受け入れられる。
で演算された誤差は所定の許容差と比較される。演算さ
れた誤差が所定の許容差より大きければ、ブロック８０
０において、別の推定がLevenberg-Marquardt法を用い
て実行される。このサイクルは、演算誤差が所定の許容
差より小さくなるまで繰り返される。演算誤差が所定の
許容差より小さい場合、推定された流体速度、密度およ
び減衰は測定された特性としてブロック８６０において
受け入れられる。
【００４３】本発明の好適な実施形態を図示説明した
が、その変更は、本発明の教示または精神を逸脱するこ
となく当業者によって行うことができる。ここに記載さ
れた実施形態は例示的なものであるにすぎず、限定的な
ものではない。例えば、本発明は坑井の掘削中の使用に
ついて記載したが、完成および生産の際においても使用
することができる。システムおよび装置の多くの変更お
よび変形が本発明の範囲内で可能である。従って、保護
の範囲は、ここに記載された実施形態に限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲によってのみ限定され、その
範囲は特許請求の範囲の主題のあらゆる等価物を含むも
のである。
が、その変更は、本発明の教示または精神を逸脱するこ
となく当業者によって行うことができる。ここに記載さ
れた実施形態は例示的なものであるにすぎず、限定的な
ものではない。例えば、本発明は坑井の掘削中の使用に
ついて記載したが、完成および生産の際においても使用
することができる。システムおよび装置の多くの変更お
よび変形が本発明の範囲内で可能である。従って、保護
の範囲は、ここに記載された実施形態に限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲によってのみ限定され、その
範囲は特許請求の範囲の主題のあらゆる等価物を含むも
のである。
【図１】好適な実施形態におけるツールを示す概略図で
ある。
ある。
【図２】図１の構成要素部分を例示する部分図である。
【図３】波形の反射および残響を示す図である。
【図４】受信音響波形を示すグラフである。
【図５】図４の構成要素部分を例示する線図である。
【図６】好適な実施形態に従って構築された地表下シス
テムの線図である。
テムの線図である。
【図７】好適な実施形態に従って構築された地上システ
ムの線図である。
ムの線図である。
【図８】好適な実施形態の全体のフローチャートであ
る。
る。
【図９】好適な実施形態のフローチャートである。
【図１０】好適な実施形態のフローチャートである。
１０ ツール
２１０ 坑井流体
２００ 音響変換器
２２０ 金属円板
２００ 音響トランシーバ
２６０ 第１反射部分
２７１〜２７６ 円板残響部分
２５０ 音響信号
５１０ ダウンホールプロセッサ
５９０ アップホールプロセッサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０１Ｈ 15/00
Ｇ０１Ｎ 29/02
29/16
(72)発明者 バタクリシュナ マンダル
アメリカ合衆国 77459 テキサス，ミズ
ーリ シティー，ブルーウォーター ドラ
イブ 4222
Ｆターム(参考） 2G047 AA01 AA02 BA03 BB01 BB04
BC01 BC02 BC03 CA01 DA01
EA09 EA10 GA03 GF06 GG09
GG12 GG19 GG23 GG35 GG36
GG37 GG38
2G064 AB12 AB16 AB17 CC43 CC46
Claims (22)
- 【請求項１】 ボアホール流体特性を決定する方法であ
って、 ボアホール流体内で音響信号を生成すること、 音響信号を残響信号に変換する既知の物体から音響信号
を反射させること、 受信反射部分および受信残響部分を有している音響反射
信号を流体から受信すること、及び受信残響部分を分析
してボアホール流体特性を決定することを含み、この分
析は、 理論的残響部分を得ることと、 ボアホール流体特性を決定するために受信残響部分と理
論的残響部分とを関連づけることとを含む方法。 - 【請求項２】 ボアホール流体特性は流体密度である請
求項１記載の方法。 - 【請求項３】 ボアホール流体特性は流体インピーダン
スである請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 理論的残響部分を得る行為は受信反射部
分を理論的残響伝達関数により畳込むことを含む請求項
１記載の方法。 - 【請求項５】 理論的残響伝達関数は、 で表される周波数ドメイン表現Ｒ（ω）を有し、 この式中、Ｚmはボアホール流体のインピーダンス、Ｚs
は既知の物体のインピーダンス、Ｖsは既知の物体中の
音の速度であり、ＣTは既知の物体の厚さである請求項
４記載の方法。 - 【請求項６】 前記の関連づける行為は、 理論的残響部分の振幅の和を計算することと、 振幅の和を、理論的な伝達関数を決定するために使用さ
れるインピーダンスと関係づけることと、 異なるインピーダンスについて、取得し計算し関係づけ
る前記行為を繰り返すことと、 記憶された振幅の和に曲線をあてはめることと、 受信残響部分の振幅の和を計算することと、 受信残響部分の振幅の和に対応する曲線の値を決定する
こととを含む請求項４記載の方法。 - 【請求項７】 前記関連づける行為は、 受信残響部分と理論的残響部分との差を決定すること
と、 差を誤差許容差と比較することと、 差が誤差許容差より大きければ、 理論的残響伝達関数を調整することと、 その差が誤差許容差より小さくなるまで、取得し決定し
比較する前記行為を繰り返すこととを含む請求項４記載
の方法。 - 【請求項８】 前記生成と受信との間の時間遅延から音
響速度を決定することをさらに含む請求項１記載の方
法。 - 【請求項９】 既知の物体は所定の場所における所定の
寸法の金属物体である請求項１記載の方法。 - 【請求項１０】 既知の物体は音響信号の中心周波数の
半波長にほぼ等しい厚さを有する円板である請求項１記
載の方法。 - 【請求項１１】 任意の場所におけるボアホール流体特
性に関する値がリアルタイムに得られる請求項１記載の
方法。 - 【請求項１２】 １つ以上の流体特性を測定するツール
であって、 流体が通過し得る関係する容積を有するボディと、 流体と接触するために容積内に固定された表面と、 ボディに固定され、表面からの音響信号の反射および残
響を受信するように構成された音響変換器とを含む、ツ
ール。 - 【請求項１３】 表面は金属である請求項１２記載のツ
ール。 - 【請求項１４】 表面は鋼である請求項１２記載のツー
ル。 - 【請求項１５】 表面は流体と接触するように構成され
た両側部を有する請求項１２記載のツール。 - 【請求項１６】 表面は金属円板である請求項１５記載
のツール。 - 【請求項１７】 当該ツールは、音響信号反射を識別
し、理論的残響を付与するために音響信号反射を処理
し、１つ以上の流体特性を決定するために理論的残響を
受信音響信号残響と関係づける処理装置と結合している
請求項１２記載のツール。 - 【請求項１８】 １つ以上の流体特性は音響インピーダ
ンスを含む請求項１７記載のツール。 - 【請求項１９】 音響変換器はさらに、前記音響信号の
反射および残響を生じるために表面に衝突する音響信号
を生成するように構成されている請求項１２記載のツー
ル。 - 【請求項２０】 当該ツールは、音響速度を決定するた
めに音響信号の生成と音響信号の受信との間の時間遅延
を測定する処理装置と結合している請求項１９記載のツ
ール。 - 【請求項２１】 処理装置はさらに、音響信号反射を識
別し、理論的残響を付与するために音響信号反射を処理
し、１つ以上の流体特性を決定するために理論的残響を
受信音響信号残響と関係づける請求項２０記載のツー
ル。 - 【請求項２２】 １つ以上の流体特性は流体密度を含む
請求項２１記載のツール。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/927,067 US6712138B2 (en) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | Self-calibrated ultrasonic method of in-situ measurement of borehole fluid acoustic properties |
| US09/927067 | 2001-08-09 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003155886A true JP2003155886A (ja) | 2003-05-30 |
| JP2003155886A5 JP2003155886A5 (ja) | 2005-06-16 |
| JP3839376B2 JP3839376B2 (ja) | 2006-11-01 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002234198A Expired - Fee Related JP3839376B2 (ja) | 2001-08-09 | 2002-08-09 | ボアホール流体音響特性の自己較正超音波現場測定方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3839376B2 (ja) |
| AU (1) | AU2002300195B2 (ja) |
| BR (1) | BR0203116A (ja) |
| CA (1) | CA2397171C (ja) |
| FR (1) | FR2828708B1 (ja) |
| GB (1) | GB2379979B (ja) |
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