JP4356856B2 - 地球物理エネルギを検出する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は地球物理地震受信機に関し、特にダウンホールの地球物理受信機アレイに関する。
【０００２】
(発明の背景)
地震学分野における緊急の領域はさく井孔の地震学の領域である。従来の地震学においては、発信源とセンサとは地表に位置されるか、あるいは受信機がダウンホールに、一方発信源が地表に位置されるかのいずれかであった。さく井孔地震学においては、発信源はさく井孔に、一方受取り装置は地表か、あるいは好ましくはこれもさく井孔に位置させうる。後者の方法は「交差さく井孔地震学」として知られている。さく井孔地震学は産出中の油田の履歴に続いて既存の油田の状況を検査し、潜在的な新しい油田を探査する上で特に有用である。さく井孔地震学は、また油やガス油田の岩石組成をマッピングしうるようにするS波を日常的に記録出来るようにする。
【０００３】
さく井孔地震学における制限的な要素は固まった地質形成物によって可能にされる高い震動周波数を利用するのに必要な蜜集した空間サンプリングを提供するさく井孔用受取り装置アレイが欠如していたことである。例えば、S波（Ｓ）は圧縮波（Ｐ）の波長の半分しかなく、更に蜜集した空間サンプリングの必要性を高める。圧縮波並びに両極端に集中したS波の記録によって油およびガス油田の機械的特性のマッピング並びに種々の流体と岩質との間のマッピングおよび区別を可能にする。この情報は、また油井における浸透性の差異の主要源である地面応力の差をマッピングするために使用可能である。更に、高いSN比、並びに密な空間サンプリングによって油とガスの油田を特徴化する圧縮およびS波の減衰を直接使用可能にする。この震度測定の組み合わせによって油およびガス油田の真正な特性についてのはるかに多い情報を抽出可能にする。
【０００４】
ボーリング震動からこのように必要な多量の測定値を記録し、かつ収集するために、必要なことはさく井孔内に配置可能であり、かつ圧縮波およびS波の双方を検出し、かつこの情報をさく井孔から、それが更に収集および（または）処理されうる表面まで伝達しうる震動受信機アレイである。しかしながら、さく井孔の環境はさく井孔の地震学に有用な震動データを記録することが困難にする。水中聴音器の配列をさく井孔中へ単に降下させるだけでは典型的に有用なさく井孔の地震学に必要なデータを記録するには不十分である。水中聴音器はチューブの波ノイズからのエネルギを記録するのに敏感であり、そのため有用な地震信号を不明瞭にしうる。更に、ガスを充填した油井においては、さく井孔内のガス状流体はさく井孔から水中聴音器までエネルギを導かないので、水中聴音器は有用でない。
【０００５】
従って、必要なものはさく井孔の地震に使用可能な受信機である。特に、必要なものはさく井孔内に配置可能であり、油田を特徴化するのに有用なS波および圧縮波を記録し、かつ受信したデータをそれを利用可能な地表位置まで伝達する受信機アレイである。
【０００６】
(発明の要約)
地球物理エネルギを検出する装置が開示されている。本装置は地球物理エネルギと関連したある特性を有する地球物理エネルギを受取るように形成された受信機を有する。前記受信機は地球物理エネルギを該地球物理エネルギの少なくとも一つの特性を表わす信号に変換する。本装置はさらに、前記受信機から信号を受け取り、該信号を遠隔位置まで中継するように構成された信号搬送装置を含む。本装置はさらに、加圧された流体を入れるように構成された流体導管を含む。流体導管は前記受取り装置の近傍に位置した膨張可能部分を有する。膨張可能部分は流体導管内の圧力の増大に応答し、前記膨張可能部分を膨張させ、前記受信機を押圧する。このように、受信機はさく井孔の内側に対して押圧され該受信機とさく井孔との間の有用な結合を達成することが出来る。
【０００７】
本明細書で述べるシステムは１）小型の受信機ポッドと、２）前記受信機ポッドの小重量と、３）膨張可能要素によって提供される強い固定力と、４）重量に対する固定力の高い比を提供する。
【０００８】
（発明の好適実施例の詳細説明）
地球物理エネルギを検出する装置が本明細書において説明されている。本装置は受信機と、信号搬送装置と、前記受信機の近傍に位置した膨張可能部分を有する流体導管とを含む。前記流体導管内の流体圧力の増大によって膨張可能部分を膨張させ、前記受信機が固い面に対する該受信機の結合度を増し、前記受信機による信号受信度を向上させうるようにする。膨張可能部分はさく井孔内で使用される場合パッカ要素(ｐａｃｋｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔｓ)と見なすことが可能である。
【０００９】
本装置は複数の受信機と共通の流体導管とを含み、前記共通の流体導管は各受信機の近傍に位置した複数の膨張可能部分を有し、流体導管内の圧力の増大が膨張可能部分の全てを基本的に同時に膨張させるようにする。このように、受信機アレイが例えばさく井孔に位置すると、膨張可能部分は全て基本的に共通の瞬間に作動して前記受信機を基本的に同時に油井内で固定されるようにしうる。流体導管４０は例えば生産管材のような管材から製作可能である。流体導管は膨張可能部分の間に配置されるコイル状管材からなることが更に好ましい。コイル状管材は図１に示すようにスプールから配置可能な管材である。このように、本装置はコイル状管材として運ばれるパッカ要素を使用した固定された受信機アレイとして本実施例では説明しうる。
【００１０】
受信機アレイの実施例において、多数の受信機が例えば１０００メートル以上のような長い距離に亘って相互に結合可能である。このようにして、さく井孔に受信機アレイが配置されると、受信機アレイが非結合位置にある間該受信機アレイの重量を支持するために支持機構を設けることが好ましい。本明細書で説明する本発明の一実施例は油井内で本装置の重量を支持するための個別の支持機構の必要性を排除するために引張部材を組み込んでいる。受信機アレイが油井内に配置されると、局部受信機と、該受信機の近傍にある膨張可能部分の外面とが通常さく井孔内の局部圧力に対して露出される。膨張可能部分を膨張させ、受信機をさく井孔の壁に対して接触するように運動させる一方法は流体導管内の圧力をその点でのさく井孔内の圧力よりも高い圧力にまで増大させることである。このように、さく井孔内で受信機を結合させるように本装置を作動させるために差圧を発生させる。一実施例においては、本装置はさく井内の局所圧に応答して膨張可能部分を急速応答させうるようにするためにはさく井孔内に配置された流体導管の端に位置した流量あるいは圧力で融合する弁を含む。
【００１１】
図１は受信機アレイが土地２のさく井孔内５に配置されている環境を示す図において受信機アレイの例を示している。図１に示す実施例において、本装置１００は正しくはさく井孔で固定された受信機アレイと表現することができる。受信機アレイ１００は共通の信号ケーブル３０で接続された受信機２０を有する複数の受信機セクション１０を有する。信号ケーブル３０に対して基本的に平行に流体導管４０がある。流体導管４０は受取り装置２０の近傍に位置した膨張可能部分５０を有する。流体導管４０は本装置を車両６によって支持しうるスプール８上に巻き上げして本装置を搬送し易くしたり、さく井孔内で配置し易くしうるようにコイル状管材からなることが好ましい。好適実施例においては、本装置に複数の受信機と膨張可能部分とが使用されているが、本装置は単に１個の受信機と１個の膨張可能部分とを使用して構成し、かつ配置させることも可能なことが理解される。単なる例示であるが、約０．３メートルから６０メートル間隔で離隔した２０から２０００個の受信機を一本のケーブル３０に設けることも可能である。
【００１２】
図２を参照すると、流体導管４０と関連した単一の受信機２０と膨張可能部分５０とをを有する前記装置の詳細がケーシング５を有するさく井孔内に配置された状態で示されている。前記装置は、更に前記ケーシング５内で前記受信機２０と流体導管４０とを位置決めし、かつ保護する上で有用な位置決め装置７０を含む。受信機２０と流体導管４０とをケーシング５内で求心させることは前記装置１０が前記ケーシング中へ挿入されている間にこれらの要素の間での望ましくなく接触を低減する上で有用である。そのような望ましくない接触は前記装置を損傷させ、従って望ましくないことである。位置決め装置７０は、また信号ケーブル３０と流体導管４０との間の相対運動を低減するためにも該ケーブルを流体導管に接続するのに使用可能である。単一の受信機のみが採用されている本発明の一実施例において、信号ケーブル部分１１４と流体導管部分１１２とは前記位置決め装置１１６の直ぐ下方で終わっている。単一の受信機を有する実施例の第１の変形においては、信号ケーブル部分１１４と流体導管部分１１２とは欠如しているか、あるいはそれぞれ受信機の第２の端部２６と膨張可能部分の第２の端部１１８との直ぐ下方で終わっている。
【００１３】
本装置の更に別な代替実施例においては、数個の受信機２０を膨張可能部分５０の間で信号ケーブル３０に接続可能である。すなわち、ある受信機は専用の膨張可能部分を備えていない受信機アレイを採用可能である。
【００１４】
図３を参照すると、図２に示す装置１０の断面図が示されている。図３に示す装置１０の主要な要素は受信機２０と、信号ケーブル３０と、流体導管４０と、膨張可能部分５０とである。膨張可能部分５０は膨張可能部分の接続装置６０によって流体導管部分４２および１１２に接続されている。図１に示す装置１００は、更にジャイロ方向付け装置から構成しうる方向付け装置１７０を含みうる。方向付け装置１５４はさく井５内の前記装置１００のコンパス方向を検出する上で有用である。各要素を以下詳細に説明する。
【００１５】
受信機
受信機２０は地球物理エネルギを受け取り、該エネルギに関連したある特性を記録するように構成された受信機である。地球物理エネルギとは、例えば地球物理エネルギに関連したエネルギ波の周波数振幅、偏向、および伝播方向のような特徴によって特徴付けることが出来る。前記受信機は、３要素からなるジオホンとしても知られている３個の要素からなる、すなわち３次元のジオホンから構成可能なセンサ２２を有する。そのようなジオホンは垂直方向および第１と第２の方向に動いている地球物理地震エネルギを記録する。本発明における受信機に使用されるセンサの一例は周波数範囲が１０Ｈｚから１，０００Ｈｚであり、２ｍｓと１１／４ｍｓを含むそれらの間のサンプル速度でデジタル化されている３０Ｈｚで、３要素からなるジオホンである。前述の３要素からなるセンサの他に、１、２あるいは４要素からなるセンサも使用可能である。
【００１６】
一例においては、受信機２０は直径が７センチメートルで、長さが約３０から３６センチメートルであるポリウレタンのポッドすなわちケーシング１４２を含む。ジオホン２２はケーシング１４２と共軸線関係であることが好ましい。ジオホン２２はジオホンホルダ１４４に対する熱および圧力歪みを吸収するように半剛性のゴム／プラスチック化合物に詰められることが好ましい。ホルダ１４４はアルミニウムから作ることが好ましい。ジオホンホルダ１４４はシェルケミカル社(Shell Chemical Company)から市販されているＲ８２８Ｅｐｏｎエポキシに詰めることが好ましい。
【００１７】
受信機２０は以下説明するように位置決め装置７０によって膨張可能部分５０に対する相対位置に保持される。図３に示す受信機２０は該受信機２０が流体導管４０に対して横方向に動かないようにするように構成された位置決めリング１５６を更に含むことが好ましい。図１０に詳細に示す位置決めリング１５６は受信機２０を受取る開口１６０と、膨張可能部分５０を受取る凹型部分１５８とを含む。
【００１８】
信号ケーブル
センサ２２によって受取られた地球物理エネルギに応答して、受取り装置２０は信号を発生させ、該信号は次に例えば該信号が記録されるか、あるいは更に処理されうる地表の位置のような遠隔位置まで送ることができる。信号を送る装置は図３に示す信号ケーブル３０を含みうる。例えば無線伝送のようなその他の信号伝送装置を使用することも可能である。信号は図１に示す記録装置まで伝達可能である。
【００１９】
信号ケーブル３０は、更に信号導体３６を含む。信号導体３６の例は金属ワイヤあるいは光ファイバである。例えば、データ伝送のための２４０個のチャンネルを提供する８０個の３要素受信機を有する受信機アレイにおいては、２５６個の捩り対のケーブルを信号導体のために使用した。捩り合わせ対のケーブルは束の周りの薄い編成シールドを備えた＃２８ワイヤであった。前記ワイヤは１７６℃（３５０°Ｆ）の割合で複式の共重合体／ポリプロポレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｏｌｅｎｅ）絶縁で被覆した。ケーブルは、各々が２．３ミリメートルの厚さを有する二重押し出しポリウレタンジャケットで被覆した。前記例における信号ケーブルは、更に１６００キロの破壊強度を有する中央のケブラ（Ｋｅｖｌａｒ）強度部材を含んでいた。
【００２０】
信号ケーブル３０は各センサ２２が(例えば地表のような)遠隔位置に直接ハードワイヤで接続されたアナログケーブルでよい。代替的に、センサ２２は局所的にデジタル化可能で、デジタルデータあるいは信号は多重化し、多重化した信号導体３６における遠隔位置まで送ることが出来る。多重化した信号導体の利点は信号導体の数が少なくて済むことである。例えば、２４０個のセンサが使用されている、本明細書で説明している例において、２５６個の捩り合せ対が使用された。しかしながら、センサに信号をデジタル化するためのデジタイザを備えており、４個の信号チャンネルが使用されると、６４個の捩り合せ対の信号導体配置を使用可能である。光ファイバを使用すると信号導体の数を更に減らすことができる。
【００２１】
流体導管
図３に示す流体導管４０は流体を膨張可能部分５０まで送るために使用される。流体は膨張可能部分５０を膨張させ受信機２０をさく井孔のケーシング５の内壁３に対して押圧されるように使用可能である。このことは図６において概略図示され、受信機２０は膨張可能部分５０の一部と流体導管４０とからなる弾性スリーブ５２の膨張によって内側壁３に対して押圧されている。
【００２２】
一実施例において、流体導管４０は膨張可能部分の位置５０において管の外側に亘って位置しているゴム袋のような弾性の膨張可能スリーブを有する連続したコイル状管材からなる。ゴム袋がコイル状管材の上に位置しているような位置において、管材には流体導体内の流体が流体導管の外側に押出され、かくしてゴム袋が膨張し受信機２０をケーシング５中へ押し込むようにするための孔が設けられている。本実施例においては、ゴム袋５２は図４に示す金属製ストラップ１５４によってコイル状管材に固定されている。流体導管４０はある長さの標準的な管材あるいはある長さのコイル状管材でよい。
【００２３】
コイル状管材は、流体導管が図１に示すように産業において標準的なコイル状管材リグに配置されるので流体導管４０に対する好ましい材料の選択である。そのようなリグは管材を、個々のある長さの直線のパイプを一緒にして束ねるよりもスプールに巻き上げ可能にする。このため、現場での本装置の配置をより簡単にしている。コイル状管材は直径が約２．３センチメートルから９．９センチメートル（０．９インチから３．１インチ）の間であることが好ましい。使用可能なコイル状管材の長さに対する唯一の実用的な制限は、それがさく井孔内に配置されたときコイル状管材によって支持する必要のある重量である。９０００メートル以上のコイル状管材長さを本明細書で説明の装置に採用しうる。
【００２４】
前述の流体導管４０の第１の実施例において、弾性スリーブ５２が連続したコイル状管片の外形の周りに配置される。好適実施例において、コイル状管材の非連続の片が膨張可能部分５０の間に使用される。膨張可能部分は膨らんでいないときの直径がコイル状管材４２の外径と概ね等しい弾性スリーブ５２を設けることが好ましい。このように、流体導管４０に対する一定の直径が守られ、流体導管をスプールに巻き易くし、外形がコイル状管材４２の外径より大きい弾性スリーブ５２が使用されると、流体導管は滑らかな連続した形で
スプールに巻き上げられない。
【００２５】
流体導管４０は膨張可能部分の引張部材５４を含むことが有利である膨張可能部分の接続装置６０を含む。
【００２６】
位置決め装置
本明細書で説明する実施例において使用可能である、図３に示す位置決め装置７０が図９に詳細に示されている。図９は図３に示す位置決め装置７０の平面図を示す。位置決め装置７０はねじを切った結合装置から構成してよい固定具１４８、１５０によって相互に結合された第１の半体１４４と第２の半体１４６とからなる。第１の半体１４４と第２の半体１４６とが相互に結合されると、図６に示す流体導管４０を受け入れうる第１の開口１５２と信号ケーブル３０を受け入れうる第２の開口１５３とを画成する。このようにして、流体導管４０は信号ケーブル３０に対して、すなわち受信機２０に対する相対位置に保持される。このようにして受信機２０は膨張可能部分５０に対して正確に位置させることが出来る。
【００２７】
さく井戸孔において受信機を位置させることに加えて、位置決め装置は、また図１に示すケーシング５によって導かれるさく井内孔のノイズ（「チューブ波」）を緩衝する上で有用である。
【００２８】
膨張可能部分―好適実施例
図４を参照すると、図３に示す流体導管４０の膨張可能部分５０の上端の細部が詳細に示されている。膨張可能部分５０は弾性スリーブであることが好ましい膨張可能スリーブ５２を含む。前記スリーブは差圧がかけられると膨張し、一旦加えられていた圧力が除去されると元のサイズおよび形状に復帰する傾向があるいずれかの材料から作ることが出来る。弾性スリーブ５２は、またゴム袋として説明してもよい。それを構成するための好ましい材料はニトリルエラストマーである。弾性スリーブ５２は硬度がジューロ６０であるニトリルから作られる。弾性スリーブ５２をつくるための代替的な材料は硬度がデュロ６０であるビトンである。
【００２９】
弾性スリーブ５２は膨張可能部分の接続装置６０によって流体導管４０の主要なコイル状管部分４２に結合される。膨張可能部分の接続装置６０はコイル状管材の端部取付け具６２と膨張可能部分の接続装置の端部取付け具６４とを含む。膨張可能部分の接続装置６０は、更に膨張可能部分の引張部材を含むことが好ましく、かつ有利である。コイル状管材の端部取付け具６２は主要なコイル状管材４２としっかりと係合する。そのようなしっかりとした係合のための一方法はコイル状管材の端部取付け具６２上にコイル状管材４２の端をすえ込みすることである。コイル状管材４２を端部取付け具６２に固定する別な方法は溶接による方法である。コイル状管材４２とコイル状管材の端部取付け具６２との間で液蜜なシールを提供するようにＯリング６６および６８を設けることが好ましい。
【００３０】
膨張可能部分の引張部材５４は例えばすえ込み取付け金具によって適当な方法により膨張可能部分の端部取付け具６４に対して適所にしっかりと保持される。Ｏリング６３および６５は膨張可能部分の引張部材５４と膨張可能部分の接続装置の端部取付け具６４との間で液密なシールを提供するように使用される。
【００３１】
コイル状管材の端部取付け具６２は例えばねじ６９のような方法によって膨張可能部分の接続装置の端部取付け具６４によってしっかりと係合する。膨張可能スリーブ５２は膨張可能部分の引張部材５４の外径と、膨張可能部分の接続装置の端部取付け具６４の露出された部分の周りに配置されることが好ましい。膨張可能スリーブ５２はステンレス鋼から作ることが出来る金属ストラップ１５４によってそのような位置に固定される。このように、流体導管４０は例えばさく井内で配置されると本装置を支持するための連続した強力な部材を提供する。図４から判るように、これはまた流体導体４０のための一定の外径を提供する。
【００３２】
作動時、流体導管４０内の流体はコイル状管材の端部取付け具６２に配置された流体通路１０１を介して膨張可能部分の接続装置６０内へ入ることが出来る。膨張可能部分の接続装置の端部取付け具６４は同様に流体を膨張可能部分の引張部材５４内へ入るようにしうる流体通路１２４が設けられている。膨張可能部分の引張部材５４はコイル状管材の一部であることが好ましい。一例として、コイル状の管部分４２は直径が３．８ミリメートル（呼称は１．５インチ）のコイル状管材であり、膨張可能部分の引張部材５４は直径が２．５センチメートル(呼称１インチ)のコイル状管部分である。
【００３３】
膨張可能部分の引張部材５４用に使用する中空管には流体が流体導管から膨張可能部分の引張部材５４の外径と弾性スリーブ５２との間の空間１１０内へ入りうるようにする孔５６が設けられることが好ましい。流体導管内の流体圧力は膨張可能スリーブ５２の外径における圧力を越えて増大すると、膨張可能スリーブは外方へ膨張するようにされ、そのため図３に示す受信機２０に対して押圧され、受信機２０がケーシング５の内壁３に対して動くようにする。
【００３４】
図５を参照すると、図４に示す膨張可能部分の接続装置６０の完全な側面図が示されている。上端１２２と下端１２４とは図３の上端および下端と同様に示されている。膨張可能部分の接続装置６０は第１の膨張可能部分の接続装置の端部取付け具６４と第２の膨張可能接続装置の端部取付け具６１とを有する。ここでは、２．５センチメートル（呼称１インチ）の直径の中空のコイル状管部分５４からなる膨張可能部分の引張部材５４が膨張可能部分の接続装置の端部取付け具６１の各々の周りにすえ込み、あるいは溶接されている。代替的に、第１の膨張可能部分の接続装置の端部取付け具６４のねじ６９が第１の方向に設けられ、一方第２の膨張可能部分の接続装置の端部取付け具６１のねじ１０６が第２の方向に設けられている。例えば、ねじ６９は右きねじであり、ねじ１０６は左ねじである。この例において、膨張可能部分の接続装置６０は膨張可能部分の接続装置６０の各端においてコイル状管材の端部取付け具と係合するように一方向に回転しうる。膨張可能な部分の接続装置６０が反対方向に回転すると、膨張可能部分の接続装置６０の各端におけるコイル状管材の端部取付け具は接続装置から外される。このことは膨張可能部分５０が流体導管４０の一端あるいは他端を膨張可能部分５０に対して回転させる必要なく流体導管４０から外せるようにし得るという有利な効果を有する。この有利な特徴は、例えば使用時損傷したり、あるいは摩耗した膨張可能スリーブ５２を交換するために利用しうる。
【００３５】
外側スリーブ
更に別な実施例において、信号ケーブル３０、受信機２０および流体導管４０は二次コイル状管材１３０内で受取られうる。このことは図７の側面図と図８の平断面図とに示されている。流体導管４０内の膨張可能部分５０が膨張すると、受信機２０は二次コイル状管材１３０から押し出されケーシング５の内壁と接触する。この実施例において、二次コイル状管材１３０は基本的に、本装置がさく井孔内で作動するような時に至るまで本装置がその中で保護される保護用の外側スリーブとして作用する。一旦膨張可能部分５０内の圧力が低下すると、受信機２０および信号ケーブル３０とは二次コイル状管材１３０内へ後退する。
【００３６】
作動
図１に戻れば、前述のように、本装置は膨張部分５０を膨らませて受信機２０をケーシング５に対して押圧させることによって作動することが好ましい。このことは流体導管４０内の圧力をさく井孔４内の圧力を越えた圧力まで増大させ根かくして膨張可能部分を膨張させることによって達成可能である。第１の実施例において、静的流体が、ポンプあるいはコンプレッサから構成しうる図１に示す圧力源を有する流体導管４０内に保持しうる。
【００３７】
流体は流体導管４０内で循環することが好ましい。この実施例において、流体導管４０の最下端１２６には流量抑制装置１５が設けられている。この流量抑制装置は流体導管内の圧力がある所定の圧力まで上昇すると閉鎖するように構成された弁から構成可能である。流量抑制装置１５は流体導管４０とさく井４との内部の流体の圧力の間の所定の差圧で閉鎖するように構成された融合弁から構成されることが好ましい。本装置１００は例えば流体圧力源７によって流体導管４０内の流体の圧力を増大することによって作動可能である。融合弁１５は流体導管４０内の圧力の増大に応答して急速に作動するようにすることが有利である。膨張可能部分５０が作動すると、受信機は図６に示すようにケーシング５に向かって運動するようにされる。流体導管４０内の圧力が一旦さく井孔４内の圧力に対する所定の差圧以下に低下すると、融合弁１５は開放して、流体が流体導管４０を循環しうるようにする。
【００３８】
本装置が、さく井孔が流体で充填されている油井に配置されると、膨張可能部分を膨張させるための作業流体として流体導管内の同じ流体を使用することが好ましい。このことによって弁を閉鎖する前に圧力が均衡したシステムを提供する。このことはパッカの適正な機能に対して重要である。その他の用途において、本装置は例えば天然ガス油田においてガス状流体が含まれているさく井孔内に配置させることも可能である。このような用途においては、膨張可能部分を膨張させる作業流体として流体導管内のガス状流体を使用することが好ましい。
【００３９】
産業上の利用可能性
本発明はさく井孔での地震技術分野において、特にエネルギ源が第１のさく井孔に位置し、溜めが第２のさく井孔に位置しているような交差さく井孔震動技術分野に有用であある。さく井孔の地震が、産出している油井の履歴に続いて潜在的な新しい油井を探査する場合の既存の油井の状態を検出する上で特に有用である。また、さく井孔の地震は油およびガス油井の岩質をマッピングしうるようにするS波を定常的に記録出来るようにする。
【００４０】
本発明は多数の受信機をさく井孔に位置させるようにし、併合した地質形成によって可能にされる高い地震周波数を利用するのに必要な密な空間サンプリングを提供する。本発明は圧縮波並びに偏向したS波の記録を支援する上で特に有用であり、油およびガス油田の機械的特性をマッピングし、並びに種々の流体と岩質の影響とをマッピングし、その間の区別を可能にする。この情報は、また油田における浸透性の差の主要な原因である地面の応力の差をマッピングするために使用可能である。本発明はまた受信機のさく井孔の壁に対する結合を向上させることにより受け取られた地震エネルギの信号のノイズに対する比を向上させる。これらの特徴は油およびガス油田を特徴付ける圧縮波とS波との減衰を直接使用できるようにする。地震の測定のこのような組み合わせによって油及びガス油田の真正な特性についてのはるかに多い情報を抽出できるようにする。
【００４１】
本発明をその構造および方法上の特徴に関して多少特定的な言語で説明してきた。しかしながら、本明細書で開示した手段は本発明を実行するための好適形態を含むが、本発明は図示し、かつ説明してきた特定の特徴に限定されないことを理解すべきである。従って、本発明は特許請求の適正な範囲内でその形態あるいは修正のいずれにおいても請求されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 油田のさく井孔内に配置された、本明細書で説明する受信機アレイの一実施例を示す環境図である。
【図２】 さく井孔内に配置された、本明細書で説明する受信機アレイの一部の一実施例を示す側面図である。
【図３】 図２に示す受信機アレイの断面図である。
【図４】 本明細書で説明する受信機アレイにおいて使用可能な膨張可能部分の接続装置の細部の側面図である。
【図５】 本明細書で説明する受取り装置アレイにおいて使用可能な膨張可能部分の接続装置の細部の断面図である。
【図６】 受信機がさく井孔の壁に結合されている作動位置での図２に示す受信機アレイを示す側面図である。
【図７】 図２に示す受信機アレイの代替実施例を示す図である。
【図８】 図７に示す受信機アレイの上断面図である。
【図９】 本明細書で説明する受信機アレイにおいて使用可能な位置決め装置の断面図である。
【図１０】 膨張要素に対する受信機の相対位置を保つために使用される位置決めリングの平面図である。

Claims (36)

1. 複数の特性を有することを特徴とする地球物理エネルギを受け取り、前記地球物理エネルギを該エネルギの少なくとも一つの特性を表示する信号に変換するように構成された受信機と、
   前記信号を受け取り、該信号を遠隔の位置まで中継するように構成された信号搬送装置と、
   前記受信機を支持し、かつ加圧された流体を入れるように構成された流体導管であって、前記受信機の近傍に位置した膨張可能部分を含み、前記膨張可能部分が外側の寸法によって画成され、かつ前記導管内の流体の圧力の増大に応答して前記外側寸法を増大させ、前記受信機に対して押圧するように構成されている流体導管とを含み、前記導管は、前記膨張可能部分内に配置される引張部材をさらに含み、
   前記流体導管がさく井孔内に受け入れられるように形成された第１の端部と、流体が提供されうる第２の端部とを有し、前記流体導管が更に前記第１の端部に接続された弁を含むことを特徴とする地球物理エネルギを検出する装置。
2. 前記信号搬送装置が信号導体を含む信号ケーブルであって、前記受信機に接続された信号ケーブルを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記信号導体が光ファイバからなることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記受信機が３要素からなるジオホンからなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記流体導管がコイル状管材からなり、前記膨張可能部分が弾性材料からなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 前記流体導管が流体導管の外径によって画成され、前記膨張可能部分が該膨張可能部分の外径によって画成され、前記流体導管の外径が基本的に前記膨張可能部分の外径と等しいことを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記弾性材料がニトリルエラストマおよびビトン(ｖｉｔｏｎ)から構成される群から選択されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
8. 前記ニトリルエラストマあるいはビトンが約デュロ６０の硬度を有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 離隔した関係の複数の受取り装置を更に含み、前記流体導管が更に離隔した関係の複数の膨張可能部分を含み、前記個々の受取り装置が前記個々の膨張可能部分の近傍に位置していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
10. 前記流体導管が、更に複数のコイル状管部分を含み、個々のコイル状管部分が個々の前記膨張可能部分の間に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記受信機をさく井孔内に位置させるように前記流体導管に装着された位置決め装置を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
12. さく井孔内で前記装置を位置させるための複数の位置決め装置を更に含み、前記個々の位置決め装置が前記個々のコイル状管部分に装着されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
13. 複数の膨張可能部分の接続装置を更に含み、個々の膨張可能部分の接続装置が前記個々の膨張可能部分を前記個々のコイル状管部分と接続するために前記個々の膨張可能部分と隣接する個々の前記コイル状管部分との間に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
14. 前記個々の膨張可能部分の接続装置が個々の第１の膨張可能部分と個々の第１のコイル状管部分とに接続された第１の端部と、前記個々の第１の膨張可能部分と個々の第２のコイル状管部分とに接続された第２の端部とを含み、前記個々の膨張可能部分の接続装置の前記第１の端部が第１の回転方向における前記個々の膨張可能部分の接続装置の回転に応答して前記第１のコイル状管部分と係合するように第１のねじ方向にねじが切られており、前記個々の膨張可能部分の接続装置の前記第２の端部が第１の回転方向における前記個々の膨張可能部分の接続装置の回転に応答して前記第２のコイル状管部分と係合するように前記第１のねじ方向とは反対のねじ方向にねじが切られていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 複数のコイル状管の端部取付け具を更に含み、個々の前記コイル状管の端部取付け具が個々の前記膨張可能部分の接続装置とねじ係合するように構成された第１の端部と、前記個々のコイル状管部分と係合するように構成された第２の端部とを含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記個々のコイル状管部分が前記個々のコイル状管の端部取付け具の前記第２の端部に圧嵌めされていることを特徴とする請求項１５に載の装置。
17. 複数のコイル状管材の端部取付け具シールを更に含み、前記コイル状管材の端部取付け具シールは前記個々のコイル状管材の端部取付け具の前記第２の端の周りに配置され前記個々のコイル状管材の端部取付け具と前記コイル状管部分との間でシールを形成することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. 複数の膨張可能な伸長可能部材を更に含み、前記個々の伸長可能部材が、個々の膨張可能部分が間に配置されている個々のコイル状管部分に取付けられており、そのため前記個々のコイル状管部分に引張荷重がかけられると、前記個々の伸長可能部材が少なくとも前記引張荷重の一部を支承することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
19. 前記膨張可能部分の接続装置が更に膨張可能部分の引張部材を含み、前記第１のコイル状管部分と前記第２のコイル状管部分とに共通の引張荷重がかけられると前記引張部材が前記引張荷重の少なくとも一部を支承するように前記膨張可能部分の引張部材が前記膨張可能部分の接続装置の第１の端部と前記膨張可能部分の接続装置の第２の端部との間に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
20. 前記個々の引張部材が更に前記第１のコイル状管部分と前記第２のコイル状管部分との間での流体の連通を許容する中空の管を含むことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 前記膨張可能部分が更に前記中空管の周りに配置された弾性スリーブを含み、前記弾性スリーブが前記外径を画成する外面を有し、かくして前記弾性スリーブが前記導管内の流体圧力の増大に応答して前記外径を増すように膨張することを特徴とする請求項２０に記載の装置。
22. 前記中空の管が内面と外面とを有する側壁と、該側壁を貫通して配置された孔とを含み、前記弾性スリーブが更に前記中空の管の外面に近接した内面を有し、かくして前記中空の管内の流体圧力が前記弾性スリーブの内面に通されうることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
23. 前記中空の管がコイル状管材からなることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
24. 前記弁が前記流体導管と前記弁が内部に位置しうるさく井孔との間に存在しうる所定の差圧に応答して閉鎖するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
25. 前記弁が融合した弁であることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
26. 複数の地球物理エネルギ受取り装置であって、個々の前記受信機が複数の特性を有することを特徴とする地球物理エネルギを受け取り、前記地球物理エネルギを該地球物理エネルギの少なくとも一つの特性を表わす信号に変換するように構成された地球物理エネルギ受取り装置と、
    前記信号を受け取り、かつ前記信号を遠隔位置まで中継するように構成された信号ケーブルと、
    前記受信機を支持し、かつ加圧された流体を入れるように構成された流体導管であって、個々の前記受取り装置の近傍に位置した膨張可能部分を含み、前記個々の膨張可能部分が外側寸法によって画成され、かつ前記導管内の流体圧力の増大に応答して前記外側寸法を増大し、前記受信機に対して押圧し、前記受信機が該受信機が内部に位置しうるさく井孔の内面と接触する方向に運動するようにさせる流体導管と、
    前記導管内に入れられうる流体の圧力を増大するように構成された流体圧力源とを含み、
    前記導管は、複数の引張部材をさらに含み、個々の引張部材は個々の膨張可能部分内に配置され、
    前記流体導管がさく井孔内に受け入れられるように形成された第１の端部と、流体が提供されうる第２の端部とを有し、前記流体導管が更に前記第１の端部に接続された弁を含むことを特徴とするさく井孔の音響受信機アレイ。
27. 前記流体導管が更に該流体内の流体の流れを制限する流量抑制装置を含むことを特徴とする請求項２６に記載の装置。
28. 前記流量抑制装置が融合した弁からなることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
29. 前記流体導管が更にコイル状管材を含むことを特徴とする請求項２８に記載の装置。
30. 前記個々の膨張可能部分がニトリルあるいはビトンのスリーブからなることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
31. 前記ニトリルのスリーブが前記コイル状管材に接続された端部を含み、
    前記個々の膨張可能部分が更に前記ニトリルのスリーブ内に配置された中空の引張部材からなり、前記引張部材が前記流体導管と流体連通しており、前記引張部材が前記ニトリルのスリーブの前記端部において前記コイル状管材に取り付けられており、
    前記中空の引張部材が前記流体導管内の流体圧力が前記ニトリルのスリーブに連通しうるように貫通配置の孔を含むことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
32. 前記個々のニトリルのスリーブが前記コイル状管材の前記部分が離隔関係であるように前記コイル状管材の前記部分の間に配置され、
    前記コイル状管材の前記部分がねじを切った端部を含み、
    前記個々の中空部材が前記コイル状管材の同様にねじを切った部分と噛み合う左ねじを有する第１の端部と、前記コイル状管材の同様にねじを切った部分と噛み合う右ねじを有する第２の端部とを含むことを特徴とする請求項３１に記載の装置。
33. 前記流体導管が外径によって画成され、前記外径が前記流体導管がスプール状に巻き取りうるようにするのに十分一定であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
34. 前記受信機が前記ケーブルを前記流体導管に固定する結合装置によって前記膨張可能部分に対する位置関係で保持されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
35. 前記結合装置が再使用可能に解放しうることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
36. 前記結合装置が前記受信機をさく井孔内で位置させる位置決め装置を含むことを特徴とする請求項３４に記載の装置。

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