JPH0434706B2 - - Google Patents

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JPH0434706B2
JPH0434706B2 JP58119470A JP11947083A JPH0434706B2 JP H0434706 B2 JPH0434706 B2 JP H0434706B2 JP 58119470 A JP58119470 A JP 58119470A JP 11947083 A JP11947083 A JP 11947083A JP H0434706 B2 JPH0434706 B2 JP H0434706B2
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JP
Japan
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acoustic
casing
transmitter
receiver
signal
Prior art date
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JP58119470A
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Japanese (ja)
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JPS6011188A (en
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Pieeru Eichi Aaru Emu Meison Jan
Eichi Goruitsutsuaa Rii
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Schlumberger Overseas SA
Original Assignee
Schlumberger Overseas SA
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセメントボンドロギングに係るもので
あり、特定的にはボアホール内にセメント固めさ
れたケーシングを横切る音響エネルギの減衰率を
測定する方法及び装置に係るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to cement bond logging, and more particularly to a method and apparatus for measuring the rate of attenuation of acoustic energy across a casing cemented within a borehole.

井戸を完成させるには、一連のケーシング即ち
パイプをボアホール内にセツトし、主として油及
びガス発生地層を互に、及び含水量から分離する
ために、ケーシングとボアホールとの間の環状間
隙内にセメントを注入する。明らかに、もしこの
セメント固めによる1つのゾーンと別のゾーンの
分離に失敗すれば、1つのゾーンからの加圧され
た流体が隣接する別の産出ゾーンに浸入し、汚染
するようになる。特に水が浸入すると産出ゾーン
に望ましくないウオーターカツテイングを生じ、
井戸を非経済的なものとする恐れがある。
To complete a well, a series of casings or pipes are set within the borehole and cement is placed within the annular gap between the casing and the borehole, primarily to separate the oil and gas producing formations from each other and from the water content. inject. Clearly, if this cementation fails to separate one zone from another, pressurized fluid from one zone will enter and contaminate another adjacent production zone. In particular, water intrusion can cause undesirable water cutting in the production zone.
There is a risk of making the well uneconomical.

ケーシング壁を通して信号を伝播させることが
困難であるために、ケーシング背後の状態の正し
い描写を得ることが問題となつている。ケーシン
グ背後のセメントの分離効果(即ち阻止或は密封
特性)を決定するために従前から種々の提案がな
されて来たが、ケーシングと地層との間の環状間
隙内のセメントの効果的な存在を明白に決定する
のに完全に成功した例はない。更にケーシングと
セメントとの間のセメントボンドの質を信頼でき
るように測定することは不可能であつた。
Obtaining a correct depiction of the conditions behind the casing is problematic because of the difficulty in propagating signals through the casing walls. Various previous proposals have been made to determine the separation effect (i.e., blocking or sealing properties) of cement behind the casing, but the effective presence of cement in the annular gap between the casing and the formation has been There has never been a complete success in determining an unambiguous decision. Furthermore, it has not been possible to reliably measure the quality of the cement bond between the casing and the cement.

単にケーシングと地層との間の環状間隙内にセ
メントが存在している或は欠けているということ
だけでも価値ある情報ではあるが、これはセメン
トの状態を完全に描写するものではない。セメン
トが環状間隙内に存在していても、チヤンネル即
ち不充分なシールが隣接地層間に流体の流通を可
能ならしめるものである。
Although the mere presence or absence of cement within the annular gap between the casing and the formation is valuable information, it does not completely describe the condition of the cement. Even though cement is present within the annular gap, channels or insufficient seals allow fluid communication between adjacent formations.

セメントとケーシング或は地層との関係に関連
して「ボンド」という語を用いることはやゝあい
まいである。何故ならば、隣接する多孔性ゾーン
間の流体流通を防ぐのにケーシングとセメントと
の間或はセメントと地層との間の全境界に沿つて
接着させる必要がないからである。ボンドに必要
なことは、流体の浸入を防ぐような関係が全てな
のである。以下の説明においてボンドとは、セメ
ントによるゾーンの分離が、これらのゾーン間の
流体の浸入を防ぐのに充分であることを意味する
ものと解釈されたい。
The use of the term "bond" in connection with the relationship between cement and casing or formation is somewhat ambiguous. This is because it is not necessary to bond along the entire boundary between the casing and the cement or between the cement and the formation to prevent fluid communication between adjacent porous zones. All that is required of the bond is a relationship that prevents fluid ingress. In the following description, bond should be taken to mean that the separation of zones by cement is sufficient to prevent fluid ingress between these zones.

ケーシングに対するセメントボンドの質を測定
するために開発された先行技術例としては、例え
ば米国特許第3291274号、同3291248号及び同
3292246号がある。これらのシステムは一般に音
響原理を用いており、音響信号は送信器と受信器
との間に伝送される。受信器に早目に到達する信
号(平均状態の下では、一般に音響エネルギは周
囲のセメント或は地層よりもケーシング内を速く
走行するから、この早目に到達する信号は通常ケ
ーシング信号である)の振巾は、ケーシングへの
セメントのボンドの質を決定するものとして測定
される。もしボンドが良好であれば、エネルギは
ケーシングからセメント及び周囲地層に消散する
から、ケーシング信号は減衰することが見込まれ
る。一方ボンドが存在していないか或は弱けれ
ば、ケーシング信号は比較的減衰が少なくなる。
Examples of prior art developed to measure the quality of cement bonds to casings include, for example, U.S. Pat.
There is number 3292246. These systems generally use acoustic principles, where an acoustic signal is transmitted between a transmitter and a receiver. Signals that arrive early at the receiver (this early arriving signal is usually a casing signal, since under average conditions acoustic energy generally travels faster through the casing than through the surrounding cement or formations) The amplitude of is measured as determining the quality of the bond of the cement to the casing. If the bond is good, the casing signal is expected to be attenuated as energy dissipates from the casing into the cement and surrounding formations. On the other hand, if the bond is absent or weak, the casing signal will be relatively less attenuated.

ケーシングと地層との間の環状間隙内のセメン
トの質を決定するためのより精巧な技術がJ.D.シ
ノツトの米国特許3401773号「ケースドボアホ
ールのセメントロギング方法及び装置」に開示さ
れている。この技術では、反響した早目の(ケー
シング)信号の振巾を記録し、更に、音波信号の
選択された遅目の部分の合計エネルギを積分によ
つて求めてセメントボンドの質の第2の表示とす
る。弱いケーシング信号が得られない場合でさえ
も、このようにして信号の遅目の部分を積分する
ことによつて得られる合計エネルギを観測する附
加段階によつて、ケーシング・環状間隙・地層系
内のセメントの存在を確認することができる。F.
P.コケツシユの米国特許3401772号「ケースドボ
アホールのロギング方法」に関連方法の詳細が開
示されている。
A more sophisticated technique for determining the quality of cement in the annular gap between the casing and the formation is disclosed in J.D. Synot, US Pat. This technique records the amplitude of the echoed early (casing) signal and then integrates the total energy of a selected late portion of the acoustic signal to obtain a second measure of cement bond quality. Display. Even when a weak casing signal is not available, this additional step of observing the total energy obtained by integrating the slow part of the signal allows the detection within the casing, annular gap, and formation system. The presence of cement can be confirmed. F.
Details of related methods are disclosed in US Pat.

上述の方法及び装置は極めて有用な情報を提供
するものであるが、セメントボンドの質をより精
密に決定することが望ましい。受信器に到達する
音響ロギング信号のエネルギ含有率が、ケーシン
グへのセメントボンドの質即ちセメントコラムの
一体性(セメントの質と呼ばれることがある)以
外の要因に依存することが知られている。次のよ
うな要因が到達信号に相当な効果を有しているこ
とが解つた。即ち、受信機感度、地層の硬さ、音
響ロギングツールの偏心、井戸孔内の高温環境及
び温度変化、ケーシングの型、及びボアホールと
ケーシングの直径並びにそれらの形状即ちジオメ
トリである。
Although the methods and apparatus described above provide extremely useful information, it is desirable to more precisely determine the quality of cement bonds. It is known that the energy content of the acoustic logging signal reaching the receiver depends on factors other than the quality of the cement bond to the casing, ie the integrity of the cement column (sometimes referred to as cement quality). It was found that the following factors have a considerable effect on the arriving signal. receiver sensitivity, formation hardness, acoustic logging tool eccentricity, hot environment and temperature variations within the wellbore, casing type, and borehole and casing diameters and their shapes or geometries.

従つて、上記要因の有害効果を減少させたケー
ス付きボアホール内のセメントボンドの質を決定
する方法及び装置が強く望まれていたことは明白
である。
It is therefore clear that a method and apparatus for determining the quality of cement bonds in cased boreholes that reduced the deleterious effects of the above factors would be highly desirable.

本発明の一般的な目的は、ケース付きボアホー
ルをセメントボンドロギングするための改良され
た方法及び装置を提供することである。
A general object of the present invention is to provide an improved method and apparatus for cement bond logging of cased boreholes.

この、及び他の目的を達成する本発明の方法に
よれば;長手方向に間隔をおいた2つの音響送信
器、及び測定可能な信号対雑音比が得られ且つ地
層信号の到達よりも前にケーシング信号が到達す
るように、そして7.62mm(0.3インチ)に等しい
偏心を許容するような送信器・受信器間隔をもつ
て音響送信器の間に長手方向に間隔をおいて配置
されている少なくとも2つの音響受信器を有する
ツールを井戸内に配置し;音響送信器を繰返し付
勢して井戸ツールを取巻くケーシング内に音響エ
ネルギを供給し;前記第1の送信器からケーシン
グを通して受信器に到達するエネルギを受信器に
よつて検出し;第1の送信器の付勢に続く前記第
2の送信器からケーシングを通して到達する音響
エネルギを受信器によつて検出し;前記各付勢及
び検出の度に各受信器によつて検出される音響ケ
ーシング信号の選択された部分のピーク振巾を測
定し;第1の送信器の付勢に伴なうピーク振巾の
比を求め;第2の送信器の付勢に伴なうピーク振
巾の比を求め;これらの比を組合わせてケーシン
グを通つて走行する音響エネルギの減衰を表わす
関数を発生させ;そしてボアホール内のツール位
置の関数として減衰を記録する諸段階によつてボ
アホール内のケーシングに対するセメントボンド
の質の尺度を得るようになつている。
The method of the present invention achieves this and other objects by: two longitudinally spaced acoustic transmitters, and a measurable signal-to-noise ratio and prior to the arrival of the formation signal. The casing is spaced longitudinally between the acoustic transmitters with a transmitter-receiver spacing such that the signal reaches and allows an eccentricity equal to 7.62 mm (0.3 inches). placing a tool in the well having two acoustic receivers; repeatedly energizing the acoustic transmitter to provide acoustic energy into a casing surrounding the well tool; from the first transmitter through the casing to the receiver; detecting by a receiver acoustic energy arriving through the casing from said second transmitter subsequent to activation of said first transmitter; measure the peak amplitude of the selected portion of the acoustic casing signal detected by each receiver at a time; determine the ratio of the peak amplitudes with energization of the first transmitter; Determine the ratio of the peak amplitudes with transmitter energization; combine these ratios to generate a function representing the attenuation of acoustic energy traveling through the casing; and as a function of tool position within the borehole. The steps of recording attenuation provide a measure of the quality of the cement bond to the casing within the borehole.

またボアホール内のケーシングに対するセメン
トボンドの質の尺度を得るための本発明による装
置は;長手方向に間隔をおいた2つの音響送信
器、及び各送信器からそれぞれ約73.15cm(2.4フ
イート)及び103.63cm(3.4フイート)の間隔を
おいて音響送信器の間に長手方向に間隔をおいて
配置されている少なくとも2つの音響受信器を有
する井戸ツール;音響送信器を繰返し付勢して井
戸ツールを取巻くケーシング内に音響エネルギを
供給する手段を具備し;前記受信器は第1の送信
器からケーシングを通して受信器に到達するエネ
ルギを検出し、第1の送信器の付勢に続く第2の
送信器からケーシングを通して到達するエネルギ
も検出するようになつており;更に装置は、各受
信器において検出される音響ケーシング信号の選
択された部分のピーク振巾を測定する手段;第1
の送信器の付勢に伴なうピーク振巾の比を求める
手段;第2の送信器の付勢に伴なうピーク振巾の
比を求める手段;これらの比を組合わせてケーシ
ングを通して走行する音響エネルギの減衰を表わ
す関数を発生する手段;及びボアホール内のツー
ル位置の関数としてこの減衰率を記録する手段を
も具備している。
Also, an apparatus according to the invention for obtaining a measure of the quality of a cement bond for a casing in a borehole includes: two longitudinally spaced acoustic transmitters, and approximately 2.4 feet and 103.63 cm from each transmitter, respectively. A well tool having at least two acoustic receivers spaced longitudinally between the acoustic transmitters at a spacing of 3.4 feet (cm); the acoustic transmitters are repeatedly energized to means for supplying acoustic energy within a surrounding casing; said receiver detecting energy reaching the receiver from a first transmitter through the casing; and transmitting a second transmission following activation of the first transmitter. the apparatus is also adapted to detect energy arriving from the receiver through the casing; the apparatus further includes means for measuring the peak amplitude of a selected portion of the acoustic casing signal detected at each receiver;
Means for determining the ratio of the peak amplitudes upon activation of the second transmitter; Means for determining the ratio of the peak amplitudes upon activation of the second transmitter; Combining these ratios and driving the transmitter through the casing. and means for recording the rate of attenuation as a function of tool position within the borehole.

別の面として、高速地層を横切るケース付きで
セメント固めされたボアホール内のセメントボン
ドの質を決定する装置は;ボアホールからケーシ
ング及び取巻いている地層内へ音響エネルギを送
信する少なくとも1つの送信器;この送信器から
30.48cm(1フイート)以下の距離の間隔をおき、
送信されたエネルギの屈折した部分を受けてそれ
を表わす電気信号を発生する少なくとも1つの受
信器;受信したエネルギの最初の半サイクルのピ
ーク振巾を表わす信号を発生する手段;及び深さ
の関数としてこのピーク振巾を記録する手段を具
備している。
In another aspect, an apparatus for determining the quality of a cement bond in a cased, cemented borehole that traverses a high-velocity formation includes: at least one transmitter that transmits acoustic energy from the borehole into the casing and surrounding formation; ;From this transmitter
Spaced at a distance of no more than 30.48 cm (1 foot),
at least one receiver for receiving and generating an electrical signal representative of the refracted portion of the transmitted energy; means for generating a signal representative of the peak amplitude of the first half cycle of the received energy; and a function of depth. The apparatus is equipped with means for recording this peak amplitude.

更に別の面として、ケース付きでセメント固め
された斜めボーリング孔内のセメントボンドの質
を決定するのに用いられるロギングツールは;音
響送信器及び音響受信器を含む複数のトランスジ
ユーサを収容する堅固な下側部分;エレクトロニ
クスカートリツジを含む堅固な上側部分;下側部
分をケース付きボアホールの中心に維持するため
に下側部分の間隔において該部分に結合されてい
る心出し器;下側部分を上側部分から機械的に減
結合して下側部分の重量を斜めボアホール内の心
出し器によつて支えられている重量だけとする手
段を具備している。
In yet another aspect, a logging tool used to determine cement bond quality in a cased cemented diagonal borehole; houses a plurality of transducers including an acoustic transmitter and an acoustic receiver. a rigid lower portion; a rigid upper portion containing the electronics cartridge; a centering device coupled to the lower portion at intervals to maintain the lower portion centered in the cased borehole; a lower portion; and means for mechanically decoupling the lower portion from the upper portion so that the weight of the lower portion is solely that supported by the centering device in the diagonal borehole.

本発明の新規な特色は特許請求の範囲に詳細に
記載した。本発明の動作並びに他の目的及び長所
は以下の添付図面を参照しての説明から完全に理
解できるであろう。
The novel features of the invention are pointed out with particularity in the claims. The operation of the present invention as well as other objects and advantages will be more fully understood from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.

第1図に示す本発明を遂行するためのロギング
システムは、細長いロギングツール10を含み、
ツール10にはツールをできる限り効果的にボア
ホール12内に維持するための心出し器11を設
けてある。ボアホール12は流体13が満ちてい
るように示してある。ツール10は、ツール10
の上端から地表まで伸びているケーブル15によ
つて井戸孔内に吊下げられている。典型的にはモ
ノケーブル15であるケーブルはウインチ上に巻
かれている。ウインチは図示してないが、公知の
ようにその操作によつてツール10を井戸孔12
内で昇降させるものである。ボアホール12内に
吊り下げられているツール10の深さの表示は、
ケーブル15の長さを測定する手段(図示せず)
によつて得ることができる。この情報は、典型的
な井戸ログ内の関数の1つを得るのに利用され
る。
A logging system for carrying out the invention shown in FIG. 1 includes an elongated logging tool 10;
The tool 10 is provided with a centering device 11 for keeping the tool in the borehole 12 as effectively as possible. Borehole 12 is shown filled with fluid 13. Tool 10 is Tool 10
It is suspended in the wellbore by a cable 15 extending from the top end to the ground surface. The cable, typically a monocable 15, is wound onto the winch. Although the winch is not shown, its operation moves the tool 10 into the wellbore 12, as is well known in the art.
It is intended to be raised and lowered within the building. The display of the depth of the tool 10 suspended in the borehole 12 is as follows:
Means for measuring the length of cable 15 (not shown)
It can be obtained by This information is utilized to derive one of the functions in a typical well log.

ツール10自体は幾つかの区分に分割されてい
る。心出し器11の間の下側区分は、送信器T1
及びT2並びに3つの音響受信器R1,R2及び
R3を含む複数の音響トランスジユーサを含んで
いる。音響トランスジユーサの上方は、音響トラ
ンスジユーサからのデータ並びにカラー検出器2
1及びガンマ線検出器22からのデータを処理す
るのに必要なエレクトロニクスを収容している音
響カートリツジ20である。ロギングツール10
の上側部分は、情報を地上へ伝送するのに用いら
れ、また制御情報を地中の機器へ伝える受信器と
しても働らくテレメトリモデム23を含んでい
る。
The tool 10 itself is divided into several sections. The lower section between the centerers 11 is connected to the transmitter T1
and T2 and a plurality of acoustic transducers including three acoustic receivers R1, R2 and R3. Above the acoustic transducer are data from the acoustic transducer as well as a color detector 2.
1 and an acoustic cartridge 20 containing the necessary electronics to process the data from the gamma ray detector 22. Logging tool 10
The upper part contains a telemetry modem 23 that is used to transmit information to the surface and also serves as a receiver for transmitting control information to underground equipment.

ロギングシステムは、地表に配置されていて適
切にプログラムされたデイジタルコンピユータ3
0の制御の下に動作する。コンピユータのための
プログラム即ち指令は初めはテープトランスポー
ト31に記憶されており、端末器32から命令さ
れるとコンピユータ30内にロードされる。端末
器32は、端末器32からコンピユータ30への
指令を監視したり、操作者がコンピユータ30に
質問できるようにするモニタとなるプリンタを含
んでいる。システムの動作準備が整うと、コンピ
ユータ30は、バス33、テレメトリモデム34
及びケーブル15を介して地中の機器に命令を送
る。ツール10内のテレメトリモデム23は、タ
イミング及び制御器35へ制御データ即ち命令を
供給し、順次に遂行させる特定の作業に対する状
態を確立させる。例えば、コンピユータ指令下の
タイミング及び制御器35は、送信器T1を送信
器付勢器36及び導体37によつて付勢するの
か、或は送信器T2を送信器付勢器36及び導体
38によつて付勢するのかを決定する。またタイ
ミング及び制御器35は、受信器選択及び増巾手
段40に命令してどの受信器出力を選択し、増巾
するのかをも決定する。さて、遂行させる作業と
して、テレメトリモデム23及び導体41によつ
てコンピユータ30からハンドシエイク即ち同期
信号をタイミング及び制御器35に供給し、受信
器に現われるケーシング信号の最初の半サイクル
のピーク即ち振巾の測定を含む動作シーケンスの
サイクルを開始させるようになつているものとす
る。
The logging system consists of a properly programmed digital computer located on the ground.
It operates under the control of 0. Programs or instructions for the computer are initially stored on the tape transport 31 and loaded into the computer 30 when commanded from the terminal 32. The terminal device 32 includes a printer that serves as a monitor that monitors commands from the terminal device 32 to the computer 30 and allows an operator to ask questions to the computer 30. When the system is ready for operation, computer 30 connects bus 33, telemetry modem 34
and send commands to underground equipment via cable 15. Telemetry modem 23 within tool 10 provides control data or instructions to timing and controller 35 to establish conditions for particular tasks to be performed in sequence. For example, timing and controller 35 under computer command may cause transmitter T1 to be energized by transmitter energizer 36 and conductor 37, or transmitter T2 to be energized by transmitter energizer 36 and conductor 38. Determine whether to energize by. Timing and controller 35 also instructs receiver selection and amplification means 40 to determine which receiver outputs to select and amplify. Now, the task to be accomplished is to provide a handshake or synchronization signal from the computer 30 to the timing and controller 35 by means of the telemetry modem 23 and conductor 41, and to adjust the peak or amplitude of the first half cycle of the casing signal appearing at the receiver. It is assumed that the cycle of the operating sequence including the measurement is to be started.

ケーシングを通して走行し、受信された信号の
振巾に関する情報を用いてありふれたセメントボ
ンドログを作成することも可能であるが、本発明
においては、振巾情報をコンピユータ処理してケ
ーシングに対するセメントのボンドの状態即ち度
合いをより正確に表わす減衰率ログを発生させ
る。受信した信号の振巾を深さの関数としてプロ
ツトするありふれたセメントボンドログには、信
号に影響を及ぼし且つ得られたログ内に誤りを導
入しやすい複数の状態或は要因が存在している。
これらの状態には、受信器感度、送信器出力、ボ
アホール温度変化、ドリリング流体状態、地層の
硬さ或は速度、及びロギングツールの偏心が含ま
れる。
Although it is possible to create a conventional cement bond log using information about the amplitude of the signal traveling through the casing and received, the present invention uses computer processing of the amplitude information to determine the bond of cement to the casing. generate a decay rate log that more accurately represents the state or degree of . In a common cement bond log that plots the amplitude of the received signal as a function of depth, there are multiple conditions or factors that can affect the signal and tend to introduce errors in the resulting log. .
These conditions include receiver sensitivity, transmitter power, borehole temperature variations, drilling fluid conditions, formation hardness or velocity, and logging tool eccentricity.

これらの種々のパラメータ即ち状態の効果は、
第1図及び第2図に示す送信器及び受信器配列、
及び物理的関係と、本発明の方法及び装置とを併
用することによつて大巾に減少乃至除去すること
が可能である。便宜上、ドリリング流体に起因す
る減衰を単一の減衰係数Mにまとめることにす
る。このMはケーシングとそれぞれの送信器及び
受信器との間の音響エネルギ波通路の側方部分に
も有効であるものとする。第2図においては、送
信器T1及びT2とケーシングとの間のまとめた
減衰係数をM1及びM4で示し、受信器R1及び
R2とケーシングとの間の減衰係数M2及びM3
で示してある。係数M1,M2,M3及びM4
は、一方の送信器から各受信器において受信され
た音響信号振巾の比を求め、この比に他の送信器
からこれらの受信器において受信された音響信号
振巾の比較から得られた同じような比を乗ずるこ
とによつて除去することができる。各送信器・受
信器対に対応する種々の音響信号振巾をT1R
1,T1R2,T2R1,T2R2と名付ける。
送信器T1と受信器R1との間の長手方向ゾーン
を通る減衰をC1で、また送信器T2と受信器R
2との間の伝送をC2でそれぞれ示す。C3は受
信器R1とR2との間の長手方向ゾーン間に望ま
しい減衰関数である。比較的簡単な数学的な操作
により、望ましくない伝達即ち減衰関数M1,M
2,M3及びM4を、減衰関数C1及びC2と共
に、これら受信器からの信号の振巾の積の比をと
ることによつて望ましい減衰関数C3のみを残し
て除去できることを示すことができる。
The effects of these various parameters or conditions are:
The transmitter and receiver arrangement shown in FIGS. 1 and 2,
By using the method and apparatus of the present invention in combination with the physical relationship and the method and apparatus of the present invention, it is possible to significantly reduce or eliminate the physical relationship. For convenience, we will combine the damping due to the drilling fluid into a single damping coefficient M. This M shall also be valid for the lateral portions of the acoustic energy wave path between the casing and the respective transmitter and receiver. In FIG. 2, the combined attenuation coefficients between transmitters T1 and T2 and the casing are designated M1 and M4, and the attenuation coefficients M2 and M3 between receivers R1 and R2 and the casing.
It is shown. Coefficients M1, M2, M3 and M4
determines the ratio of the acoustic signal amplitudes received at each receiver from one transmitter and adds to this ratio the same obtained by comparing the acoustic signal amplitudes received at these receivers from the other transmitter. It can be removed by multiplying by such a ratio. The various acoustic signal amplitudes corresponding to each transmitter/receiver pair are T1R
1, T1R2, T2R1, T2R2.
C1 is the attenuation through the longitudinal zone between transmitter T1 and receiver R1, and C1 is the attenuation through the longitudinal zone between transmitter T1 and receiver R1, and transmitter T2 and receiver R
The transmissions between C2 and C2 are respectively indicated by C2. C3 is the desired attenuation function between the longitudinal zones between receivers R1 and R2. By relatively simple mathematical operations, the undesirable transfer or damping functions M1, M
It can be shown that by taking the ratio of the products of the amplitudes of the signals from these receivers, 2, M3 and M4, together with the damping functions C1 and C2, can be removed leaving only the desired damping function C3.

ケース付き井戸孔を形成している媒体を調査す
る場合、ロギングツールをボアホールの中心に位
置ぎめすることが重要である。この理由は、音響
エネルギが音響送信器と受信器との間を走行しな
ければならない通路の長さ、及び最初に到達する
ケーシング信号の振巾に関係している。音響エネ
ルギがケーシングを通して受信器まで走行する時
間は解つているから、受信器に到達する最初のエ
ネルギ(ケーシング信号)のピーク振巾を測定す
るように適切な時刻にゲートを開くことができ
る。この時刻及び振巾はロギングツールが中心に
ある場合に対して決定されているのである。ロギ
ングツールがボアホール内で偏心していれば、ツ
ールの一方の側から放出されたエネルギのケーシ
ングへの及びケーシングからの通路は短かくな
り、ケーシング信号は予想よりも早く受信器に到
達するようになる。従つて上記ゲートは時間的に
ずれることになり、測定されるケーシング信号振
巾は低くなるのでセメントボンドログに誤りを生
ずることになる。
When investigating the media forming a cased wellbore, it is important to center the logging tool in the borehole. The reason for this is related to the length of the path that the acoustic energy has to travel between the acoustic transmitter and the receiver, and the amplitude of the casing signal that arrives first. Since the time taken for the acoustic energy to travel through the casing to the receiver is known, the gate can be opened at the appropriate time to measure the peak amplitude of the first energy (casing signal) reaching the receiver. This time and amplitude are determined for the case where the logging tool is in the center. If the logging tool is eccentric in the borehole, the energy emitted from one side of the tool will have a shorter path to and from the casing, causing the casing signal to reach the receiver sooner than expected. . The gates will therefore be offset in time and the measured casing signal amplitude will be low, causing errors in the cement bond log.

しかし、第2図に示すトランスジユーサの形状
及び動作によれば、全ての受信器からのケーシン
グ信号の同一の部分が測定されるので、偏心によ
つて誘導される問題は最低になる。
However, with the transducer geometry and operation shown in FIG. 2, problems induced by eccentricity are minimized because the same portion of the casing signal from all receivers is measured.

本発明による減衰率の決定を第2図を参照して
説明しよう。2つの送信器T1及びT2は2つの
受信器R1及びR2に対して対称的に配置されて
いる。上側送信器T1によつて放出されたケーシ
ング伝播音響波は送信器T1から距離d1のとこ
ろでは減衰して次式によつて表わすことができ
る。
The determination of the attenuation factor according to the invention will now be explained with reference to FIG. The two transmitters T1 and T2 are arranged symmetrically with respect to the two receivers R1 and R2. The casing-propagating acoustic wave emitted by the upper transmitter T1 is attenuated at a distance d1 from the transmitter T1 and can be expressed by the following equation.

ここに、A11は受信器R1の出力(ミリボル
ト)、P1はd1=0に対する圧力の大きさ、S1
受信器の感度であつて単位はミリボルト/バー
ル、aは音響信号の減衰率(デシベル/フイー
ト)である。この関係は、1963年5月のジヤーナ
ル・オブ・ペトロリウム・テクノロジ誌の545ペ
ージに所載の論文「セメントボンドログ−セメン
ト及びケーシング変数の研究」においてパーデユ
ー等によつて確立されている。受信器R2の出力
は次のように表わすことができる。
Here, A 11 is the output of the receiver R1 (millivolts), P 1 is the magnitude of the pressure for d1 = 0, S 1 is the sensitivity of the receiver in millivolts/bar, and a is the attenuation rate of the acoustic signal. (decibel/foot). This relationship was established by Purdue et al. in the article "Cement Bond Log - A Study of Cement and Casing Variables" published on page 545 of the Journal of Petroleum Technology, May 1963. The output of receiver R2 can be expressed as:

同様に、下側送信器T2が付勢された場合、受
信器R1及びR2の出力は次のように表わすこと
ができる。
Similarly, if the lower transmitter T2 is energized, the outputs of receivers R1 and R2 can be expressed as:

式(1)乃至(4)を用いて次の比が得られる。 Using equations (1) to (4), the following ratios are obtained.

式(5)に示された関係はBHC比と呼ばれる。
BHC比(5)から、減衰率aは −10/d2−d1log10[A12A21/A11A22] =a(db/フイート) (6) によつて求めることができる。測定された減衰が
動作のどのシーケンスにおいても受信器感度、送
信器出力、及び流体減衰には無関係であることが
解る。
The relationship shown in equation (5) is called the BHC ratio.
From the BHC ratio ( 5), the attenuation factor a can be determined by -10/d2-d1log10 [A12A21/A11A22 ] = a (db/ feet ) (6). It can be seen that the measured attenuation is independent of receiver sensitivity, transmitter power, and fluid attenuation during any sequence of operation.

本発明によつて確立されたBHC減衰測定は、
標準セメントボンドログ測定法よりも多くの長所
を有しており、以下のように要約することができ
る。第2図から明白なように、R1或はR2に到
達する音響信号はケーシング流体を通る同一通路
を走行したものであるから、その効果は振巾の比
を求める際に除去される。流体減衰効果は重い或
はガスカツトマツドにおいて重要となり得る。ト
ランスジユーサ出力は通常は温度の上昇につれて
低下し、受信器感度も経年的に低下する。主とし
て温度効果に起因する受信器感度の変化に対して
受信器出力を定常的に補正或は較正する必要がな
いので、これは先行システムに対して大きな前進
となつている。これらの温度効果は比技術を用い
ることによつて効果的に打消されるのである。前
述のように、BHC減衰或は比技術は信号レベル
の絶対値には無関係である。信号対雑音比の値に
よつて測定範囲が20db/フイートまでに制限さ
れるだけである。更に、7.6mm(0.3インチ)まで
の偏心も測定の精度に重大な効果を与えることが
ない。
The BHC decay measurement established by the present invention is
It has many advantages over the standard cement bond log measurement method, which can be summarized as follows. As is clear from FIG. 2, since the acoustic signals reaching R1 or R2 have traveled the same path through the casing fluid, their effects are removed when determining the amplitude ratio. Fluid damping effects can be important in heavy or gas cylinders. Transducer output typically decreases as temperature increases, and receiver sensitivity also decreases over time. This is a significant advance over previous systems since there is no need to constantly correct or calibrate the receiver output for changes in receiver sensitivity primarily due to temperature effects. These temperature effects are effectively counteracted by using ratio techniques. As mentioned above, BHC attenuation or ratio techniques are independent of the absolute value of the signal level. The value of the signal-to-noise ratio only limits the measurement range to 20 db/ft. Furthermore, eccentricity of up to 7.6 mm (0.3 inches) does not have a significant effect on the accuracy of the measurements.

正確な、そして信頼できるセメントボンドログ
を得るためには、送信器と受信器との間の間隔即
ち物理的距離が微妙であることが解つた。もしこ
の間隔が長過ぎると、ケーシング信号が雑音内に
埋もれて検出できなくなるような信号対雑音比に
なつてしまう。ケーシング信号を検出できるよう
に間隔を調整したとしても、検出した信号がケー
シング信号を表わしていないような状態が存在す
る。これは、取巻いている地層の速度がケーシン
グを通る音響の速度よりも高い場合、及び送信器
から受信器までの間隔が大きくて地層信号の方が
ケーシング信号の到達前に受信器に現われるよう
な場合であつて、測定に誤りをもたらすことにな
る。
It has been found that the spacing or physical distance between the transmitter and receiver is critical to obtaining accurate and reliable cement bond logs. If this interval is too long, the signal-to-noise ratio will be such that the casing signal is lost in the noise and cannot be detected. Even if the spacing is adjusted so that the casing signal can be detected, there are situations in which the detected signal does not represent the casing signal. This occurs when the velocity of the surrounding strata is higher than the velocity of sound passing through the casing, and when the distance between the transmitter and the receiver is large so that the strata signal appears at the receiver before the casing signal arrives. In this case, it will lead to an error in the measurement.

一方、もし受信器と送信器との間隔が近過ぎて
も、偏心誘導誤差によつて誤りを生ずるようにな
る。従つて、送信器と受信器との間の間隔は、測
定可能な信号対雑音比が得られ、地層信号の到達
前にセメントボンド信号が到達するように、そし
て7.6mmまでの偏心を許容するように選択すべき
である。この状態は、送信器T1から受信器R1
までの距離を約73.15cm(2.4フイート)とし、同
様に送信器T2から受信器R2までの距離を
73.15cmとすることによつて達成される。受信器
R2は送信器T1から約103.63cm(3.4フイート)
離すべきであり、受信器R1は送信器T2から約
103.63cm離すべきである。主として可変密度ログ
を得るために用いられる受信器R3は、1実施例
では、送信器T2から152.4cm(5フイート)離
してある。
On the other hand, if the spacing between the receiver and transmitter is too close, errors will occur due to eccentricity induction errors. Therefore, the spacing between the transmitter and receiver is such that a measurable signal-to-noise ratio is obtained, the cement bond signal arrives before the formation signal arrives, and allows an eccentricity of up to 7.6 mm. should be selected accordingly. This state is transmitted from transmitter T1 to receiver R1.
Similarly, the distance from transmitter T2 to receiver R2 is approximately 73.15 cm (2.4 feet).
This is achieved by setting it to 73.15cm. Receiver R2 is approximately 103.63 cm (3.4 feet) from transmitter T1
receiver R1 should be separated from transmitter T2 by approximately
Should be 103.63cm apart. Receiver R3, which is used primarily to obtain variable density logs, is in one embodiment 5 feet away from transmitter T2.

先行技術において上側受信器と下側受信器との
間に含まれている1対の間隔をおいた受信器を有
するゾンデからなる音響ロギングシステムを含む
例もあるが、これらのシステムは地層パラメータ
を検出するために開放(即ちケースなしの)井戸
孔内で操作するような形状であつた。これらのツ
ールは測定される信号の真の性質即ち音響走行時
間に基づくセメントボンドロギングの分野にやや
関連している。ゾンデ上の受信器と送信器との間
の距離は、ゾンデと地層との間の音響波の走行時
間に対する調査中の地層媒体を通る音響波の走行
時間を最大ならしめるように選択されている。こ
のためには受信器と送信器との間の間隔を比較的
大きく選ぶ必要がある。これに対して、本発明の
原理に基づくセメントボンドロギングでは、送信
器と受信器との間の間隔は、地層を通る走行時間
を長くするのではなく、受信器の混合出力とセメ
ントボンドとの間の相関を高めるように選択され
ているのである。受信器と送信器との間の間隔を
開放孔ロギング用ツールのものと同程度としてボ
アホールをケーシング付きとすることは、測定の
性質上ケース付き孔内の信号の雑音含有率が受信
器と送信器との間の距離に比例して増加するため
に、ケーシング付き孔用のシステムの動作には全
く不向きである。従つて送信器と受信器との間の
間隔の選択は、本発明の長所を実現する上で厳格
な問題である。
Some examples in the prior art include acoustic logging systems consisting of a sonde with a pair of spaced apart receivers included between an upper receiver and a lower receiver; these systems do not measure formation parameters. It was configured to operate in an open (ie, uncased) wellbore for detection. These tools are somewhat related to the field of cement bond logging, which is based on the true nature of the signal being measured, namely the acoustic transit time. The distance between the receiver and the transmitter on the sonde is selected to maximize the travel time of the acoustic waves through the formation medium under investigation relative to the travel time of the acoustic waves between the sonde and the formation. . For this purpose, it is necessary to choose a relatively large spacing between receiver and transmitter. In contrast, with cement bond logging based on the principles of the present invention, the spacing between the transmitter and receiver is determined by the mixing output of the receiver and the cement bond, rather than increasing the travel time through the formation. They are selected to increase the correlation between them. Using a cased borehole with the spacing between the receiver and transmitter similar to that of an open hole logging tool means that, due to the nature of the measurement, the noise content of the signal in the cased hole will be higher than that between the receiver and the transmitter. This increases proportionally with the distance to the vessel, making it completely unsuitable for operation in systems for cased holes. The choice of spacing between transmitter and receiver is therefore a critical issue in realizing the advantages of the present invention.

さて第1図を参照して、式(6)によつて定義され
る関係に用いられるケーシング信号データを得る
システムを説明しよう。コンピユータ30からタ
イミング及び制御器35への指令の後にハンドシ
エイク即ち同期信号が続く。タイミング及び制御
器35は、これによつて導体42を介して送信器
付勢器36に付勢命令を送り、送信器T1に音響
エネルギを発射させる。音響エネルギはドリリン
グ流体を通して外方へ走行し、ケーシングに沿つ
て屈折し、ドリリング流体を通して受信器R1に
戻る。受信器R1の出力は導体43を通して受信
器選択及び増巾手段40に印加され、手段40か
らのアナログ信号出力は導体44、テレメトリモ
デム23、ケーブル15及びテレメトリモデム3
4を通してモニタオツシロスコープ50に伝送さ
れる。受信器選択及び増巾品手段40からのアナ
ログ出力は振巾及び走行時間検出手段51にも印
加され、手段51においてケーシング信号のピー
ク振号が検出され、信号の走行時間が決定され
る。
Referring now to FIG. 1, a system for obtaining casing signal data used in the relationship defined by equation (6) will now be described. Commands from computer 30 to timing and controller 35 are followed by handshake or synchronization signals. Timing and controller 35 thereby sends an activation command to transmitter energizer 36 via conductor 42 to cause transmitter T1 to emit acoustic energy. The acoustic energy travels outward through the drilling fluid, refracts along the casing, and returns through the drilling fluid to receiver R1. The output of receiver R1 is applied through conductor 43 to receiver selection and amplification means 40, and the analog signal output from means 40 is applied to conductor 44, telemetry modem 23, cable 15 and telemetry modem 3.
4 to the monitor oscilloscope 50. The analog output from receiver selection and amplification means 40 is also applied to amplitude and transit time detection means 51 in which the peak amplitude of the casing signal is detected and the transit time of the signal is determined.

異なるセメントボンド状態の下で受信器に到達
するケーシング信号の典型的波形を第3図に示
す。ケーシングがボンドされていない場合には、
ピークE1,E2及びE3からなる波形の半サイ
クルは、ケーシングがセメントに充分にボンドさ
れている場合の対応ピークの振巾よりも充分に大
きいことが解るであろう。ピークを検出すべき半
サイクルの選択は操作者の随意であり、ケーシン
グを通る音響エネルギの走行時間及び送信器と選
択された受信器との間の距離が解つているので、
コンピータ30によつて効果的なゲート操作を行
なわせることができるのである。このゲート操作
はタイミング及び制御器35によつて行なわれる
ものであり、制御器35は振巾及び走行時間検出
手段51を条件づけてケーシング信号の選択され
た半サイクルのピーク振巾を測定させるようにな
る。典型的にはピークE1の振巾を検出する。
Typical waveforms of the casing signal reaching the receiver under different cement bond conditions are shown in FIG. If the casing is not bonded,
It will be seen that the half cycle of the waveform consisting of peaks E1, E2 and E3 is significantly larger than the amplitude of the corresponding peaks if the casing were fully bonded to the cement. The selection of the half-cycle in which the peak should be detected is at the discretion of the operator, since the travel time of the acoustic energy through the casing and the distance between the transmitter and the selected receiver are known.
Effective gate operation can be performed by the computer 30. This gating is effected by a timing and controller 35 which conditions the amplitude and travel time detection means 51 to measure the peak amplitude of the selected half cycle of the casing signal. become. Typically, the amplitude of peak E1 is detected.

走行時間検出即ち測定は、タイミング及び制御
器35から導体54を介して振巾及び走行時間検
出手段51に印加される制御パルスによつて遂行
される。この制御パルスは送信器T1が付勢され
た時刻を通知するものである。手段51内のあり
ふれたタイミング回路を用いて、送信器T1から
受信器R1まで音響エネルギが走行する走行時間
の値を表わすデイジタル信号が作られる。このデ
イジタル信号は導体55を通して直接テレメトリ
モデム23に印加され、地表に伝送される。
Travel time detection or measurement is accomplished by control pulses applied from timing and controller 35 via conductor 54 to amplitude and travel time detection means 51. This control pulse signals the time when transmitter T1 is activated. Using conventional timing circuitry within the means 51, a digital signal is produced representing the value of the transit time for the acoustic energy to travel from the transmitter T1 to the receiver R1. This digital signal is applied directly to telemetry modem 23 through conductor 55 and transmitted to the earth's surface.

検出されたケーシング信号のピーク振巾を表わ
すアナログ信号は導体56を通してマルチプレツ
クス及びA/Dコンバータ60に印加され、その
デイジタル出力もテレメトリモデム23に印加さ
れて地表に送られる。
An analog signal representing the peak amplitude of the detected casing signal is applied through conductor 56 to a multiplex and A/D converter 60, the digital output of which is also applied to telemetry modem 23 for transmission to the surface.

走行時間信号はコンピユータ30によつて処理
され、アナログ信号に変換され、操作者の随意で
導体61を通してアナログレコーダ62によつて
深さの関数として記録される。この深さ関数は、
前述したように、ありふれた手段によつて発生さ
れたものであり、コンピユータ30によつて処理
され、記録媒体に対してデータを変位させるのに
用いられる。検出されたケーシング信号の振巾の
デイジタル表示は、他のデータと共に本発明によ
つて減衰率を表わす信号を発生するのに用いるた
めに、コンピユータ30に一時記憶される。
The transit time signal is processed by computer 30, converted to an analog signal, and recorded as a function of depth by analog recorder 62 through conductor 61 at the option of the operator. This depth function is
As previously mentioned, the data are generated by conventional means, processed by computer 30, and used to displace data relative to the recording medium. A digital representation of the amplitude of the detected casing signal is temporarily stored in computer 30 for use, along with other data, in generating a signal representative of the attenuation rate according to the present invention.

システムがシーケンスの最初のサイクルを遂行
すると、コンピユータ30は上述のようにして別
の指令をタイミング及び制御器35に送つて再び
送信器T1を付勢させ、今度は受信器R2の出力
を受信器選択及び増巾手段40に接続させる。こ
の場合も受信器R2に到達するケーシング信号の
振巾が検出され、この信号の送信器T1と受信器
R2との間の走行時間が測定される。走行時間は
深さの関数としてアナログレコーダ62に記録す
ることができ、また受信したケーシング信号の振
巾のデイジタル値もコンピユータ30内に記憶さ
れる。
Once the system has completed the first cycle of the sequence, computer 30 sends another command to timing and controller 35 as described above to again energize transmitter T1, this time transmitting the output of receiver R2 to receiver T1. It is connected to selection and amplification means 40. In this case too, the amplitude of the housing signal reaching the receiver R2 is detected and the travel time of this signal between the transmitter T1 and the receiver R2 is measured. The transit time can be recorded as a function of depth on an analog recorder 62, and the digital value of the amplitude of the received casing signal is also stored in the computer 30.

シーケンスの次のサイクルでは、指令がコンピ
ユータ30からタイミング及び制御器35に伝送
され、送信器T2の発射と受信器R2の接続とい
う条件が確立される。導体41によつてハンドシ
エイクされると、送信器T2が発射し、ケーシン
グを走行した音響エネルギが受信器R2において
検出される。最初の半サイクルのピーク振巾E1
が振巾検出器51によつて検出され、導体56を
通してマルチプレツクス及びA/Dコンバータ6
0に印加されてデイジタル信号に変換される。こ
のデイジタル信号はコンピユータ30に送られ、
記憶される。送信器T1と受信器R2との間のエ
ネルギの走行時間も測定され、地表へ伝送され
る。
In the next cycle of the sequence, commands are transmitted from computer 30 to timing and controller 35 to establish the conditions for firing transmitter T2 and connecting receiver R2. Upon handshaking by conductor 41, transmitter T2 fires and acoustic energy traveling through the casing is detected at receiver R2. Peak amplitude E1 of the first half cycle
is detected by amplitude detector 51 and connected to multiplex and A/D converter 6 through conductor 56.
0 and is converted into a digital signal. This digital signal is sent to the computer 30,
be remembered. The transit time of the energy between transmitter T1 and receiver R2 is also measured and transmitted to the earth's surface.

コンピユータ30から別の指令が、次でハンド
シエイク信号が伝送されると、送信器T2が再び
発射し、ケーシングを介して受信器R1に受信さ
れたエネルギは導体43を通して受信器選択及び
増巾手段40に供給される。この信号のアナログ
表示も導体44、テレメトリモデム23を通して
地上のモニタオツシロスコープ50に伝送され
る。前述のようにして、ケーシングを通して到達
したエネルギの最初の半サイクルの振巾が検出さ
れ、コンピユータ30に伝送するためにマルチプ
レツクス及びA/Dコンバータ60に供給され、
検出された走行時間のデイジタル表示は振巾及び
走行時間検出手段51から導体55及びテレメト
リモデム23を介してコンピユータ30に送られ
て、望むならば、アナログレコーダ62で記録さ
れる。
When another command and then a handshake signal are transmitted from the computer 30, the transmitter T2 fires again and the energy received by the receiver R1 through the casing is transmitted through the conductor 43 to the receiver selection and amplification means 40. supplied to An analog representation of this signal is also transmitted through conductor 44 and telemetry modem 23 to a ground-based monitor oscilloscope 50. As previously described, the amplitude of the first half cycle of energy arriving through the casing is detected and provided to multiplex and A/D converter 60 for transmission to computer 30;
A digital representation of the detected travel time is sent from the amplitude and travel time detection means 51 via conductor 55 and telemetry modem 23 to computer 30 and recorded on analog recorder 62, if desired.

さて音響エネルギの発生及びケーシングを通し
て走行後の検出に関連するシーケンスの最終段階
では、送信器T2が再び付勢され、受信器R3の
出力が導体65、受信器選択及び増巾手段40及
び導体44を介してテレメトリモデム23に印加
される。受信器R3からの信号即ち波形列は公知
のようにして可変密度ログを作るのに用いられ
る。
Now, in the final stage of the sequence associated with the generation of acoustic energy and its detection after traveling through the casing, the transmitter T2 is energized again and the output of the receiver R3 is transferred to the conductor 65, the receiver selection and amplification means 40 and the conductor 44. is applied to the telemetry modem 23 via. The signal or waveform train from receiver R3 is used to create a variable density log in a known manner.

レコーダ62はオツシロスコープ及び写真フイ
ルムからなつている。オツシロスコープの面を横
切つて電子ビームを掃引させ、ビーム強度を受信
した音響エネルギ波形で変調させ、そしてフイル
ムをロギングツールの深さの関数としてオツシロ
スコープの面を通して移動させることによつてロ
グが作られる。典型的な可変密度ログは米国特許
3696884号の第4図に示されている。
Recorder 62 consists of an oscilloscope and photographic film. By sweeping an electron beam across the face of the oscilloscope, modulating the beam intensity with the received acoustic energy waveform, and moving the film through the face of the oscilloscope as a function of the depth of the logging tool. A log is created. A typical variable density log is a U.S. patent
It is shown in Figure 4 of No. 3696884.

以上でT1,R1,T1,R2,T2,R2,
T2,R1、及びT2,R3の5サイクルの音響
検出からなる動作シーケンスが完了する。各サイ
クルは、コンピユータ30から地中機器へ制御情
報とそれに続くハンドシエイクの伝送を必要とす
る。ハンドシエイクは地中機器へ指令実行を通知
する同期信号である。各シーケンス毎にケーシン
グ信号振巾を収集した後に、コンピユータ30は
式(6)によつて定義される関係に従つて減衰率信号
aを発生し、この信号はロギングツールの深さの
関数としてレコーダ62によつて記録される。
Above, T1, R1, T1, R2, T2, R2,
The operational sequence consisting of five cycles of acoustic detection, T2, R1 and T2, R3, is completed. Each cycle requires the transmission of control information and a subsequent handshake from the computer 30 to the underground equipment. Handshake is a synchronization signal that notifies underground equipment of command execution. After collecting the casing signal amplitude for each sequence, computer 30 generates an attenuation rate signal a according to the relationship defined by equation (6), which signal is transmitted to the recorder as a function of the depth of the logging tool. Recorded by 62.

地中ツールは、カラー検出器21及び自然ガン
マ線検出器22をも含んでいる。これらの検出器
の出力は、タイミング及び制御器35の制御下に
あるマルチプレツクス及びA/Dコンバータ60
に導体70を介して接続されている。5サイクル
の音響動作モードをトリガするこれらの信号のデ
イジタル表示は、テレメトリモデム23及びケー
ブル15を通してコンピユータ30に送られ、コ
ンピユータ30によつて処理された上で深さの関
数としてアナログレコーダ62によつて記録され
る。自然ガンマ線及びカラー検出器のパラメータ
は、得られたセメントボンドログと開放孔内で先
に得られた他のログとを相関させるのに有用であ
る。
The underground tool also includes a color detector 21 and a natural gamma ray detector 22. The outputs of these detectors are multiplexed and A/D converter 60 under the control of timing and controller 35.
is connected to via a conductor 70. Digital representations of these signals that trigger the 5-cycle acoustic mode of operation are sent through telemetry modem 23 and cable 15 to computer 30, where they are processed and recorded by analog recorder 62 as a function of depth. recorded. Natural gamma ray and color detector parameters are useful in correlating the obtained cement bond log with other logs previously obtained in the open hole.

第1図に示すシステムでは、送信器T1及びT
2はケーシング信号振巾測定の各シーケンスに4
回付勢される。送信器T1の連続発射域は送信器
T2の連続発射の間に、何れかの送信器の出力が
変化する可能性がある。この場合、比決定に誤り
が導入されやすい。送信器出力の突然の変化に起
因するこの誤りは、送信器T1の各発射毎に受信
器R1及びR2から信号を発生させる方法によつ
て避けることができる。即ち送信器T2の発射の
度に、同じような信号が受信器R2及びR1から
得られるようにする。第1図のシステムを、手段
51と同じような第2の振巾及び通過時間検出手
段を含むように変更する。このようにすると、送
信器が発射する度に比関係に用いられる2つの受
信器信号が得られ、従つて送信器出力がどのよう
に変化しても誤りが導入されるのを避けるように
なる。
In the system shown in FIG.
2 is 4 for each sequence of casing signal amplitude measurement.
energized twice. The continuous firing range of transmitter T1 is such that the output of either transmitter may change during the continuous firing of transmitter T2. In this case, errors are likely to be introduced into the ratio determination. This error due to sudden changes in the transmitter output can be avoided by the method of generating a signal from the receivers R1 and R2 for each firing of the transmitter T1. That is, each time the transmitter T2 fires, a similar signal is obtained from the receivers R2 and R1. The system of FIG. 1 is modified to include second amplitude and transit time detection means similar to means 51. In this way, each time the transmitter fires, there are two receiver signals to be used in the ratio relationship, thus avoiding introducing errors no matter how the transmitter output changes. .

第1図のシステムが送信器と受信器との間の音
響走行時間を決定してそれを記録するものである
ことを思い出されたい。走行時間が30.48cm(1
フイート)当り57マイクロ秒以下の地層では、
103.63cm(3.4フイート)振巾測定は無意味であ
る。実際、91.44cm(3フイート)の送信器・受
信器間隔で測定が行なわれることもない。これら
の状態の下では、セメントのシースの背後を走行
する地層信号が先行し、それ自体がケーシング走
行信号に重畳するようになる。そこでこのような
トランスジユーサ間隔ではケーシング・セグメン
トボンドに起因する減衰率を測定することが不可
能である。
Recall that the system of FIG. 1 determines and records the acoustic transit time between transmitter and receiver. Running time is 30.48cm (1
In strata below 57 microseconds per foot,
The 103.63 cm (3.4 ft) width measurement is meaningless. In fact, no measurements are taken at a transmitter-to-receiver spacing of 3 feet. Under these conditions, the formation signal running behind the cement sheath precedes and becomes itself superimposed on the casing running signal. Therefore, with such transducer spacing, it is impossible to measure the attenuation rate due to the casing segment bond.

トランスジユーサ間隔を短かくすると、硬い即
ち高速地層の環境で減衰率を測定するのが容易で
あると思われる。しかし、間隔を短かくすると偏
心による誤りが導入される。TとRとの間隔を短
かくする程、偏心効果が顕著になる。
Shorter transducer spacing appears to make it easier to measure attenuation rates in environments with hard or high-velocity formations. However, shortening the spacing introduces errors due to eccentricity. The shorter the distance between T and R, the more pronounced the eccentricity effect becomes.

これらの高速地層状態の下では減衰率測定は実
際的ではないから、データ収集を停止するのでは
なく、受信器R3からの物理的位置を利用してセ
メントボンド状態のある尺度を得ることを続行す
るのである。受信器R3は、標準可変密度ログを
得る目的で送信器T2から152.4cm(5フイート)
のところに配置されている。これは、受信器R3
が送信器T1から約24.38cm(0.8フイート)のと
ころにあることになる。この間隔にすると、最初
に到達する信号は、地層走行時間が47マイクロ
秒/フイートのように低い場合でもケーシング信
号であることを見出した。
Attenuation rate measurements are impractical under these high-velocity formation conditions, so rather than stop data collection, we continue to use the physical location from receiver R3 to obtain some measure of cement bond condition. That's what I do. Receiver R3 is 152.4 cm (5 feet) from transmitter T2 for the purpose of obtaining standard variable density logs.
It is located at. This is receiver R3
will be approximately 0.8 feet from transmitter T1. We have found that with this spacing, the first signal to arrive is the casing signal even when formation travel times are as low as 47 microseconds/foot.

ロギング操作中に操作者は選択された送信器・
受信器対間の走行時間の値を観測していよう。観
測した走行時間がケーシング内の音響エネルギの
走行時間以下に低下した場合には、端末器32を
介して地中動作のシーケンスを変更するようにコ
ンピユータ30に指令する。これによつて、送信
器T1からの音響エネルギに応答して受信器R3
からの信号の最初の半サイクルのピークが振巾検
出手段51に検出され、レコーダ62によつて記
録されるようなありふれたセメントボンドログを
得るようにシステム動作が変更されることにな
る。
During the logging operation, the operator selects the
Let us observe the value of the transit time between the receiver pair. If the observed travel time falls below the travel time of the acoustic energy within the casing, the computer 30 is commanded via the terminal 32 to change the sequence of underground operations. This causes receiver R3 to respond to acoustic energy from transmitter T1.
The peak of the first half cycle of the signal from is detected by the amplitude detection means 51 and the system operation will be modified to obtain a common cement bond log as recorded by the recorder 62.

ありふれたセメントボンドログを得るように上
記動作が遂行されている場合には、送信器出力に
変動があると問題を生ずる。本発明の別の面によ
れば、送信器出力の変動によつて生ずる誤りは避
けられる。即ち、受信器の出力が送信器出力の関
数として変更されるのである。
If the above operations are performed to obtain a common cement bond log, variations in the transmitter output create problems. According to another aspect of the invention, errors caused by variations in transmitter output are avoided. That is, the receiver output is changed as a function of the transmitter output.

地中システムは、送信器T1及びT2が付勢さ
れる度にそれらによつて発生するエネルギの尺度
を発生する送信器エネルギ検出器を含んでいる。
この測定は送信器36から送信器に印加される電
圧によつて行なわれる。例えば、各送信器に印加
される典型的な電圧は約1500ボルトである。送信
器T1が連続して付勢される間に付勢器の電圧出
力が変化して750ボルトまで低下したものとすれ
ば、受信信号の検出されたピーク振巾も低下して
誤りを生ずるようになる。
The underground system includes a transmitter energy detector that generates a measure of the energy produced by transmitters T1 and T2 each time they are energized.
This measurement is performed by means of a voltage applied to the transmitter by the transmitter 36. For example, a typical voltage applied to each transmitter is approximately 1500 volts. If the voltage output of the energizer were to change and drop to 750 volts while transmitter T1 was continuously energized, the detected peak amplitude of the received signal would also drop and cause an error. become.

送信器電圧(TV)の尺度は送信器付勢器36
内で作られ、導体75によつてマルチプレツクス
及びA/Dコンバータ60に印加される。測定さ
れた送信器電圧のデジタル値はコンピユータ30
によつて次式に従つて利用される。
A measure of the transmitter voltage (TV) is the transmitter energizer 36
and is applied to multiplex and A/D converter 60 by conductor 75. The digital value of the measured transmitter voltage is sent to the computer 30.
is used according to the following formula:

A′13=A13/G×1500/TV (7) ここに、A′13は記録その他に使用される信号
の振巾であり、 A13は測定された信号の振巾であり、そしてG
は増巾手段40の利得である。
A′13=A13/G×1500/TV (7) where A′13 is the amplitude of the signal used for recording or otherwise, A13 is the amplitude of the measured signal, and G
is the gain of the amplification means 40.

送信器電圧の関数として受信器信号を上述のよ
うに変更することによつて、より正確なありふれ
た型のセメントボンドログが得られ、またこのよ
うな変更は第1図に示すもの以外のシステムにも
利用可能である。また、任意の送信器の連続発射
間に送信器電圧が変動する可能性があるような比
方法にも有効である。そこで第1図のシステム
も、送信器T1及びT2が発射する度に送信器電
圧の値を検知し、各受信信号を所定の送信器電圧
と測定した送信器電圧との比からなる係数によつ
て変更するように作動させている。
By modifying the receiver signal as a function of transmitter voltage as described above, more accurate common type cement bond logs can be obtained, and such modifications can be applied to systems other than those shown in Figure 1. It is also available. It is also useful for ratio methods where the transmitter voltage may vary between successive firings of any transmitter. Therefore, the system of Fig. 1 also detects the value of the transmitter voltage each time the transmitters T1 and T2 emit, and calculates each received signal by a coefficient consisting of the ratio of the predetermined transmitter voltage and the measured transmitter voltage. It is operated so that it changes accordingly.

以上の検討は、偏心と、偏心が相当に大きくな
つた場合に誘導される問題に関してであつた。本
システムは、偏心が7.62mm(0.3インチ)程度の
大きさでも正確な減衰率ログを発生することがで
きる。この限度のままでは傾斜が20度を超えるよ
うな斜め井戸では問題が生じる。これらの場合、
ロギングツールの重量が心出し器にますます加わ
つてツールを中心位置からケーシングに近い位置
に移動させるようになる。この偏心問題は第4図
のロギングツールを利用することによつて実質的
に減少させることができる。この配列によれば、
井戸傾斜が90度までの大きさであつてもツールを
ケーシング軸の7.62mm以内に維持することが可能
である。ツールの下側部分80は送信器T1及び
T2、及び受信器R1,R2及びR3を収容して
いる。この下側部分80は、ツールをケーシング
に沿つて通し易くするためにそれぞれ車輪84及
び83を有するインライン心出し器81及び82
によつてケーシングの中心に維持されている。
The foregoing discussion has concerned eccentricity and the problems introduced when eccentricity becomes significant. The system is capable of producing accurate attenuation rate logs with eccentricities as large as 7.62 mm (0.3 inches). If this limit is maintained, problems will arise in diagonal wells with an inclination of more than 20 degrees. In these cases,
The weight of the logging tool is increasingly applied to the centerer, causing the tool to move from a centered position to a position closer to the casing. This eccentricity problem can be substantially reduced by utilizing the logging tool of FIG. According to this array,
It is possible to maintain the tool within 7.62mm of the casing axis even with well slopes as large as 90 degrees. The lower part 80 of the tool houses transmitters T1 and T2 and receivers R1, R2 and R3. This lower part 80 has in-line centerers 81 and 82 with wheels 84 and 83, respectively, to facilitate passing the tool along the casing.
is maintained in the center of the casing by

下側部分80は、本質的に且つ自然に、この部
分が水平位置にある場合でも、即ち井戸の傾斜が
90度であつても、心出し器81及び82を大きく
圧縮することがないように充分軽くしてある。こ
の軽量は、下側部分80をロギングツールの残余
から効果的に機械的に減結合することによつて保
たれる。この減結合は、カートリツジ90と下側
部分80との間に配置されている2つのたわみ継
手91及び92によつて与えられる。これらのた
わみ継手によつて与えられる関節によつて、下側
部分80を重力を含む力に起因するカートリツジ
90及びロギングツールの他の上側部分の横方向
運動から自由にしている。
The lower part 80 is essentially and naturally arranged even when this part is in a horizontal position, i.e. when the slope of the well is
Even at 90 degrees, the centering devices 81 and 82 are made sufficiently light so as not to be significantly compressed. This light weight is maintained by effectively mechanically decoupling the lower portion 80 from the rest of the logging tool. This decoupling is provided by two flexible joints 91 and 92 located between the cartridge 90 and the lower part 80. The articulation provided by these flexible joints frees the lower portion 80 from lateral movement of the cartridge 90 and other upper portions of the logging tool due to forces including gravity.

本セメントボンドツールは69.85mm(2 3/4イ
ンチ)サイズのロギングツールで、176.7℃(350
〓)、1476.5Kg/cm2(21000p.s.i)の定格である。
トランスジユーサを収容しているツールの部分は
軽く、約45Kg(100ポンド)で堅固に作られてい
る。送信器・受信器最適間隔は、近い方及び遠い
方の受信器に対してそれぞれ73.15cm(2.4フイー
ト)及び103.63cm(3.4フイート)に設定した。
別の受信器を下側送信器から152.4cm(5フイー
ト)に設定して可変密度ログのためのデータを発
生させた。この別の受信器は上側の送信器から
24.38cm離れており、高速地層を通してロギング
する場合のありふれたセメントボンドログのため
のデータを供給する。1実施例に用いたコンピユ
ータはPDP1134である。
This cement bond tool is a logging tool with a size of 69.85 mm (2 3/4 inches) and a temperature of 176.7℃ (350℃).
〓), rated at 1476.5Kg/cm 2 (21000p.si).
The part of the tool that houses the transducer is light and sturdy, weighing approximately 45 kg (100 lbs). The optimum transmitter-receiver spacing was set at 73.15 cm (2.4 feet) and 103.63 cm (3.4 feet) for the near and far receivers, respectively.
Another receiver was set 5 feet from the lower transmitter to generate data for the variable density log. This other receiver is connected to the upper transmitter.
24.38cm apart and provides data for common cement bond logs when logging through high velocity formations. The computer used in the first embodiment is a PDP1134.

さて第5図は、本発明によつて得られたBHC
減衰ログ、並びに自然ガンマログ、カラーロケー
タログ及び走行時間ログの例を示すものである。
走行時間ログは値が充分に一定であつて検出され
た信号がケーシング内を走行したものであること
を示している。走行時間ログの中で予期しないで
もなかつたのは、誤作動による、一般にはサイク
ルスキツピングとして知られている急激な変化で
ある。この減衰率ログは395m(1296フイート)
の深さにおいて弱いセメントボンドを表わす極め
て低い減衰率を示している。10db/フイート以
上の尺度は何れも良好なセメントボンドを示して
いる。10db/フイート以下の値は受入れ可能な
ものであるかも知れないし、確かにセメントボン
ドの能力に関する問題を提起すべきものである。
Now, Figure 5 shows the BHC obtained by the present invention.
Examples of attenuation logs, as well as natural gamma logs, color locator logs, and travel time logs are shown.
The travel time log shows that the values are sufficiently constant to indicate that the detected signal traveled within the casing. Not unexpected in the trip time log were sudden changes due to malfunctions, commonly known as cycle skipping. This attenuation rate log is 395m (1296 feet)
It shows a very low attenuation rate indicating a weak cement bond at a depth of . Any scale above 10 db/ft indicates a good cement bond. Values below 10 db/ft may be acceptable and should certainly raise questions regarding the capabilities of the cement bond.

以上に本発明の好ましい実施例を説明したが、
本発明の範囲から逸脱することなく種々の変化及
び変更を行なうことができることを理解された
い。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above,
It should be understood that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の原理を用いたロギングシステ
ムの実施例をブロツクの形状で示すものであり、
第2図は第1図の一部の拡大図であつて、ドリリ
ング流体及びケーシングを通る音響波通路を示す
ものであり、第3図は異なるセメントボンド状態
下におけるセメント固めされたケーシングを通つ
て走行する音響信号の形状を示すものであり、第
4図は井戸の傾斜状態が大きい場合でも偏心を最
小にする地中ゾンデの変形を示すものであり、そ
して第5図は本発明によつて作られた典型的なセ
メントボンド減衰率ログを第1図のシステムを用
いて作られた他の型のログと共に示す図である。 10…ロギングツール、11…心出し器、12
…ボアホール、13…流体、15…ケーブル、2
0…音響カートリツジ、21…カラー検出器、2
2…ガンマ線検出器、23,34…テレメトリモ
デム、30…デイジタルコンピユータ、31…テ
ープトランスポート、32…端末器、33…バ
ス、35…タイミング及び制御器、36…送信器
付勢器、37,38,41,42,43,44,
54,55,56,61,65,70,75…導
体、40…受信機選択及び増巾手段、50…モニ
タオツシロスコープ、51…振巾及び走行時間検
出手段、60…マルチプレツクス及びA/Dコン
バータ、62…アナログレコーダ、80…ツール
下側部分、81,82…インライン心出し器、8
3,84…車輪、90…カートリツジ、91,9
2…たわみ継手、T…音響送信器、R…音響受信
器。
FIG. 1 shows an embodiment of a logging system using the principles of the present invention in the form of a block.
FIG. 2 is an enlarged view of a portion of FIG. 1 showing the acoustic wave path through the drilling fluid and casing, and FIG. 3 shows the acoustic wave path through the cemented casing under different cement bond conditions. Figure 4 shows the shape of the traveling acoustic signal, Figure 4 shows the deformation of the underground sonde that minimizes the eccentricity even when the well slope is large, and Figure 5 2 is a diagram illustrating a typical cement bond decay rate log made, along with other types of logs made using the system of FIG. 1; FIG. 10...Logging tool, 11...Centering device, 12
...Borehole, 13...Fluid, 15...Cable, 2
0...Acoustic cartridge, 21...Color detector, 2
2... Gamma ray detector, 23, 34... Telemetry modem, 30... Digital computer, 31... Tape transport, 32... Terminal, 33... Bus, 35... Timing and controller, 36... Transmitter energizer, 37, 38, 41, 42, 43, 44,
54, 55, 56, 61, 65, 70, 75...Conductor, 40...Receiver selection and amplification means, 50...Monitor oscilloscope, 51...Amplitude and transit time detection means, 60...Multiplex and A/ D converter, 62... Analog recorder, 80... Tool lower part, 81, 82... In-line centering device, 8
3,84...Wheel, 90...Cartridge, 91,9
2...Flexible joint, T...Acoustic transmitter, R...Acoustic receiver.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 縦方向に間隔をあけた2台の音響送信器と、
測定可能な信号対雑音比が得られ、且つ地層信号
の到達前に到達するケーシング信号を受け、7.62
mm(0.3インチ)に等しい偏心を許容するよう送
受信器間の間隔を決めて上記の音響送信器の間に
縦方向に間隔をあけ配置された2台の音響受信器
とを有する井戸ツールを用意し、 このツールをボアホールを通して動かし、 反復して上記の音響送信器を付勢し、音響エネ
ルギを井戸ツールを包囲しているケーシングに加
え、 上記の送信器の中の第1の送信器からケーシン
グを介して上記の受信器に到達した音響エネルギ
を受信器で検出し、 第1の送信器の付勢に続いて、ケーシングを介
して上記の送信器の第2の送信器から上記の受信
器に到達した音響エネルギを受信器で検出し、 音響エネルギの発生と検出毎に、各受信器にお
いて検出され、各受信器において予期される最初
の音響エネルギ到達に基礎を置いて選択された音
響ケーシング信号の一部分のピーク振幅を測定
し、 上記の第1の送信器の付勢に関連して各受信器
で測定されたピーク振幅の比を求め、 上記の第2の送信器の付勢に関連して各受信器
で測定されたピーク振幅の比を求め、 これらの比を乗じてケーシングを通る音響エネ
ルギの減衰を表す関数を発生し、そして ボアホール内のツール位置の関数としてその減
衰を記録する 諸段階を備えることを特徴とする、ボアホール
内のケーシングに対するセメントの固着程度を測
定する方法。 2 各送信器を2度付勢して4つの音響パルスを
発生し、そしてその結果生じる4つのケーシング
信号のピーク振幅を受信器により検出する特許請
求の範囲1に記載の方法。 3 各送信器を1度付勢して2つの音響パルスを
発生し、そしてその結果生じる各ケーシング信号
を両方の受信器により検出する特許請求の範囲1
に記載の方法。 4 付勢電圧を加えて送信器を付勢し、 付勢電圧の値を測定し、 この測定した値を電圧の所定値と比較して変更
関数を発生し、そして この変更関数を送信器の付勢から生じるケーシ
ング信号のピーク振幅へ加えて上記の付勢電圧の
値の変動を修正する特許請求の範囲2に記載の方
法。 5 変更関数は付勢電圧の測定値に対する電圧の
所定値の比である特許請求の範囲4に記載の方
法。 5 井戸ツールが第1の送信器と隣接受信器との
間に第3の音響受信器を含み、 送信器とこの第3の音響受信器を除く受信器の
中の少なくとも1つの受信器との間の音響エネル
ギの走行時間を測定し、 この測定した走行時間とケーシングを通る音響
エネルギの既知の走行時間とを比較し、 上記の測定した走行時間が既知の走行時間より
も小さい所定値まで低下した場合、第1の送信器
の励振に伴つて上記の第3の受信器に現われる音
響エネルギの最初の半サイクルのピーク振幅を検
出し、そして ボアホール内のツール位置の関数としてこのピ
ーク振幅を記録する、 諸段階をも含んでいる特許請求の範囲1に記載
の方法。 7 所定値が57マイクロ秒/フイートである特許
請求の範囲6に記載の方法。 8 付勢電圧を印加して第1の送信器を励振し、
この付勢電圧の値を測定し、 この測定した値と電圧の所定値とを比較して変
更関数を発生させ、そして この変更関数をピーク振幅に適用して付勢電圧
値の変動を補正する、 諸段階をも含んでいる特許請求の範囲6に記載
の方法。 9 縦に間隔を置いて配置した2つの音響送信器
と各送信器からそれぞれ約73.15cm(2.4フイー
ト)及び103.63cm(3.4フイート)の間隔をおい
て音響送信器の間に縦に間隔をおいて配置した少
なくとも2つの音響受信器を有する井戸ツール、 音響送信器を繰返し付勢して井戸ツールを取巻
くケーシング内に音響エネルギを供給する手段、 を具備し、上記の受信器が上記の送信器の中の第
1の送信器からケーシングを通して受信器に到達
するエネルギを検出し、また第1の送信器の付勢
に続く上記の送信器の中の第2の送信器からケー
シングを通して到達するエネルギをも検出するよ
うになつており、各受信器において予期される最
初の音響エネルギ到達に基礎を置いて選択された
音響部分のピーク振幅を測定する手段、 第1の送信器の付勢に伴ない各受信器で測定し
たピーク振幅の比を求める手段、 第2の送信器の付勢に伴ない各受信器で測定し
たピーク振幅の比を求める手段、 これらの比を乗じてケーシングを通して走行す
る音響エネルギの減衰を表わす関数を発生する手
段、及び ボアホール内のツール位置の関数としてこの減
衰率を記録する手段 を具備していることを特徴とするボアホール内の
ケーシングに対するセメントの固着程度を測定す
る装置。 10 送信器の1つと少なくとも2つの間隔をお
いた送信器の1つとの間に配置されている第3の
受信器、 上記の受信器の少なくとも1つに到達する音響
エネルギの走行時間を測定する手段、 この測定した走行時間の調査中のケーシングを
通る音響エネルギの既知の走行時間と比較する手
段、 上記の測定した走行時間が上記の既知の走行時
間の値以下に低下した場合、上記の一つの送信器
の付勢に続いて上記の第3の受信器に現われる音
響エネルギの最初の半サイクルのピーク振幅を得
る手段、及び ボアホール内のツール位置の関数としてこのピ
ーク振幅を記録する手段 をも具備している特許請求の範囲9に記載の装
置。 11 第3の受信器が、一方の送信器から約
24.38cm(0.8フイート)、他方の送信器から約
152.4cm(5フイート)のところに配置されてい
る特許請求の範囲10に記載の装置。 12 ボアホール内の第1の位置において音響信
号を発生し、 ボアホール内の第2の位置において音響信号を
発生し、 これらの第1と第2の音響信号発生位置の中間
で、地層信号の到達前にケーシングを介するセメ
ントボンド信号が到達するように選択された間隔
だけ第1の音響信号発生位置から離したボアホー
ル内の第3の位置と第2の音響信号発生位置から
離したボアホール内の第4の位置とで各音響信号
発生位置からの音響信号を検出し、そして第3の
音響信号検出位置で検出した第1と第2の音響信
号発生位置からの音響信号のピーク振幅の比と、
第4の音響信号検出位置で検出した第1と第2の
音響信号発生位置からの音響信号のピーク振幅の
比との積から第3と第4の音響信号検出位置の間
の減衰を求め、それによりボアホール内のケーシ
ングに対するセメントの固着程度を測定すること
を特徴とした、ボアホール内のケーシングに対す
るセメントの固着程度の測定方法。 13 前記の選択された間隔が91.4cm(3フイー
ト)以下であり、第3と第4の音響信号検出位置
の間隔が約30.48cm(1フイート)である特許請
求の範囲12に記載の方法。 14 第1と第2の位置からの音響信号発生が同
時ではない特許請求の範囲12に記載の方法。 15 信号発生位置の中の1つから伝播した音響
信号の反射部分を第3の位置で検出し、そして 第3の位置で転出し上記の反射部分からケーシ
ングを包囲する地層の特性の指示を引き出す特許
請求の範囲12に記載の方法。 16 信号検出位置の一つとその信号検出位置に
最も近い信号発生位置との間にある第3の位置
で、上記の信号発生位置から伝播した音響信号の
反射部分を検出し、そして 上記の第3の位置で受けた上記の反射部分から
ケーシングに対するセメントの固着程度を決定す
る 特許請求の範囲12に記載の方法。 17 第3位置で、信号発生位置の他方から伝播
した音響信号の反射部分を検出し、そして これらの反射部分から、ケーシングを包囲する
地層の特性の指示を引き出す特許請求の範囲16
に記載の方法。 18 長い支持体、 この支持体に相互に離して配置した第1と第2
の音響信号発生手段、 これらの第1と第2の音響信号発生手段の間に
相互に離して、地層信号の到達前のケーシング信
号の受信を保証する距離だけ上記の第1と第2の
音響信号発生手段から離して上記の支持体に配置
した第1と第2の音響信号検出手段、及び 上記の第1と第2の音響信号発生手段が発生
し、そして上記の第1の音響信号検出手段が検出
した音響信号の振幅の比と、上記の第1と第2の
音響信号発生手段が発生し、そして上記の第2の
音響信号検出手段が検出した音響信号の振幅の比
との積から検出位置間で生じた音響信号の減衰を
決定して、ボアホール内のケーシングに対する固
着程度を測定する手段 を備えたことを特徴とするボアホール内のケーシ
ングに対するセメントの固着程度を測定する装
置。 19 地層信号の到達前のケーシング信号の受信
を保証する距離が91.44cm(3フイート)以下で
あり、そして2つの検出位置間の間隔が約30.48
cm(1フイート)である特許請求の範囲18に記
載の装置。 20 第1と第2の音響発生手段が同時に付勢さ
れない特許請求の範囲18に記載の装置。 21 支持体上に配置され、音響信号発生手段の
一つから送られる音響信号を検出する第3の音響
信号検出手段、及び この第3の音響信号検出手段の出力から、ケー
シングを包囲する地層の特性を表す指示を取り出
す手段 を更に備えた特許請求の範囲18に記載の装置。 22 支持体上に配置され、音響信号発生手段の
一つとこれに最も近い音響信号検出手段との間に
あつて音響信号を検出する第3の音響信号検出手
段、及び この第3の音響信号検出手段の出力から、ケー
シングに対するセメントの固着程度を決定する手
段 を更に備える特許請求の範囲18に記載の装置。 23 ケーシングを包囲する地層の特性の支持を
第3の音響検出手段の出力から取り出す手段を更
に備える特許請求の範囲22に記載の装置。 24 2つの音響信号検出手段の間隔が約30.48
cm(1フイート)であり、そして第3の音響信号
検出手段と音響信号発生手段の一つとの間の間隔
が約152.40cm(5フイート)である特許請求の範
囲21に記載の装置。
[Claims] 1. Two acoustic transmitters spaced apart in the vertical direction;
If a measurable signal-to-noise ratio is obtained and the casing signal arrives before the formation signal arrives, 7.62
Prepare a well tool with two acoustic receivers spaced vertically between the acoustic transmitters and the transmitter-receiver spacing to allow an eccentricity equal to mm (0.3 inches). moving the tool through the borehole and repeatedly energizing said acoustic transmitters to apply acoustic energy to a casing surrounding the well tool and transmitting acoustic energy from a first of said transmitters to a casing surrounding said well tool; detecting in a receiver the acoustic energy reaching said receiver via a second transmitter of said transmitter through a casing, following energization of said first transmitter; an acoustic casing selected on the basis of the first expected arrival of acoustic energy at each receiver; measuring the peak amplitude of a portion of the signal; determining the ratio of the peak amplitudes measured at each receiver relative to the activation of said first transmitter; and determining the ratio of the peak amplitudes measured at each receiver relative to said activation of said second transmitter; determine the ratio of the peak amplitudes measured at each receiver, multiply these ratios to generate a function representing the attenuation of acoustic energy through the casing, and record that attenuation as a function of tool position within the borehole. A method for measuring the degree of adhesion of cement to a casing in a borehole, comprising steps. 2. The method of claim 1, wherein each transmitter is energized twice to generate four acoustic pulses, and the peak amplitudes of the four resulting casing signals are detected by the receiver. 3. Activating each transmitter once to generate two acoustic pulses, and each resulting casing signal being detected by both receivers.
The method described in. 4 energize the transmitter by applying an energizing voltage, measure the value of the energizing voltage, compare this measured value with a predetermined value of voltage to generate a modification function, and apply this modification function to the transmitter. 3. A method as claimed in claim 2, in which variations in the value of the energizing voltage are corrected in addition to the peak amplitude of the casing signal resulting from the energizing. 5. The method of claim 4, wherein the modification function is a ratio of a predetermined value of voltage to a measured value of energizing voltage. 5. The well tool includes a third acoustic receiver between the first transmitter and an adjacent receiver, the transmitter and at least one receiver of the receivers other than the third acoustic receiver; measure the transit time of the acoustic energy through the casing, compare this measured transit time with the known transit time of the acoustic energy through the casing, and determine that the measured transit time decreases to a predetermined value that is less than the known transit time. detecting the peak amplitude of the first half cycle of acoustic energy present at said third receiver upon excitation of the first transmitter, and recording this peak amplitude as a function of tool position within the borehole. 2. The method of claim 1, further comprising the steps of: 7. The method of claim 6, wherein the predetermined value is 57 microseconds/foot. 8 applying an energizing voltage to excite the first transmitter;
The value of this energizing voltage is measured, this measured value is compared with a predetermined voltage value to generate a modification function, and this modification function is applied to the peak amplitude to correct for variations in the energizing voltage value. A method as claimed in claim 6, also comprising the steps. 9 Two vertically spaced acoustic transmitters with vertical spacing between the acoustic transmitters approximately 2.4 feet (73.15 cm) and 3.4 feet (103.63 cm) from each transmitter, respectively. a well tool having at least two acoustic receivers disposed in the well tool; means for repeatedly energizing an acoustic transmitter to deliver acoustic energy into a casing surrounding the well tool; detecting energy reaching the receiver through the casing from a first transmitter in said transmitter and energy reaching through the casing from a second transmitter in said transmitter following energization of the first transmitter; means for measuring the peak amplitude of the selected acoustic portion on the basis of the expected first arrival of acoustic energy at each receiver; upon energization of the first transmitter; means for determining the ratio of the peak amplitudes measured at each receiver upon energization of the second transmitter; means for determining the ratio of the peak amplitudes measured at each receiver upon energization of the second transmitter; Measuring the degree of adhesion of cement to a casing in a borehole, comprising: means for generating a function representative of the attenuation of acoustic energy; and means for recording the rate of attenuation as a function of tool position within the borehole. Device. 10 a third receiver located between one of the transmitters and one of the at least two spaced transmitters, measuring the transit time of acoustic energy reaching at least one of said receivers; means for comparing this measured transit time with a known transit time of acoustic energy through the casing under investigation; if said measured transit time falls below the value of said known transit time; means for obtaining the peak amplitude of the first half-cycle of acoustic energy appearing at said third receiver following energization of said third transmitter; and means for recording said peak amplitude as a function of tool position within the borehole. 10. A device according to claim 9 comprising: 11 The third receiver is approximately
24.38cm (0.8 ft) approximately from the other transmitter
11. The apparatus of claim 10, wherein the apparatus is located at 5 feet. 12 generating an acoustic signal at a first location within the borehole; generating an acoustic signal at a second location within the borehole; a third location in the borehole separated from the first acoustic signal generation location by a selected spacing such that the cement bond signal through the casing reaches the location; and a fourth location in the borehole separated from the second acoustic signal generation location. the ratio of the peak amplitudes of the acoustic signals from the first and second acoustic signal generation positions detected at the third acoustic signal detection position;
Determining the attenuation between the third and fourth acoustic signal detection positions from the product of the peak amplitude ratio of the acoustic signals from the first and second acoustic signal generation positions detected at the fourth acoustic signal detection position, A method for measuring the degree of adhesion of cement to a casing in a borehole, the method comprising measuring the degree of adhesion of cement to a casing in a borehole. 13. The method of claim 12, wherein the selected spacing is less than or equal to 3 feet and the spacing between the third and fourth acoustic signal detection locations is about 1 foot. 14. The method of claim 12, wherein the generation of the acoustic signals from the first and second locations is not simultaneous. 15 detecting at a third location a reflected portion of the acoustic signal propagated from one of the signal generating locations and extracting from said reflected portion an indication of the properties of the formation surrounding the casing; The method according to claim 12. 16 detecting a reflected portion of the acoustic signal propagated from the signal generation position at a third position between one of the signal detection positions and the signal generation position closest to the signal detection position; The method according to claim 12, wherein the degree of adhesion of the cement to the casing is determined from the reflected portion received at the position. 17. At a third location, detecting reflected portions of the acoustic signal propagated from the other of the signal generation locations, and deriving from these reflected portions an indication of the properties of the formation surrounding the casing.
The method described in. 18 a long support, on which a first and second
acoustic signal generating means, said first and second acoustic signal generating means separated from each other by a distance which ensures reception of the casing signal before the arrival of the formation signal; first and second acoustic signal detection means arranged on the support body apart from the signal generation means; and the first and second acoustic signal generation means generate and detect the first acoustic signal. the product of the ratio of the amplitudes of the acoustic signals detected by the means and the ratio of the amplitudes of the acoustic signals generated by the first and second acoustic signal generating means and detected by the second acoustic signal detecting means; 1. A device for measuring the degree of adhesion of cement to a casing in a borehole, comprising means for measuring the degree of adhesion of cement to a casing in a borehole by determining the attenuation of an acoustic signal generated between detection positions. 19. The distance to ensure reception of the casing signal prior to the arrival of the formation signal is less than or equal to 3 feet, and the spacing between the two detection locations is approximately 30.48 cm (3 feet) or less.
19. The apparatus of claim 18, which is 1 foot. 20. Apparatus according to claim 18, in which the first and second sound generating means are not energized simultaneously. 21 third acoustic signal detection means arranged on the support and detecting the acoustic signal sent from one of the acoustic signal generation means; 19. The apparatus of claim 18, further comprising means for retrieving an indication representative of the characteristic. 22. A third acoustic signal detecting means arranged on the support and detecting an acoustic signal between one of the acoustic signal generating means and the nearest acoustic signal detecting means; and this third acoustic signal detecting means. 19. The apparatus according to claim 18, further comprising means for determining the degree of adhesion of cement to the casing from the output of the means. 23. The apparatus of claim 22, further comprising means for deriving support for characteristics of the formation surrounding the casing from the output of the third acoustic detection means. 24 The distance between the two acoustic signal detection means is approximately 30.48
22. The apparatus of claim 21, wherein the distance between the third acoustic signal detection means and one of the acoustic signal generating means is about 5 feet.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS52140401A (en) * 1976-05-17 1977-11-24 Schlumberger Overseas Method and device for measuring physical characteristics of underground medium near drilled hole

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