JPH0551875B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に井戸式地層測定に係り、特に、
音響せん断波による井戸式地層測定に係る。

発明の背景 音響による井戸式地層測定においては、穴のま
わりの地層における圧力波の速度を測定するのが
一般的である。従来の圧力波速度測定システム
は、穴内の流体中に懸架するのに適した円筒状の
測定ゾンデと、このゾンデに接続されていて穴内
の流体に圧力波を発生するソースと、上記ゾンデ
に接続されそして圧力波ソースから離間されてい
て穴内流体圧力波を検出する１つ以上の検出器と
を備えている。上記ソースによつて発生された穴
内流体の圧力波は穴の周りの地層へと屈折され
る。この圧力波は地層の１部分に伝搬し、検出器
付近の位置において穴内流体への屈折されて戻さ
れ、そして検出器によつて検出される。ソースと
検出器との間の距離と、圧力波の発生時と検出時
との間の時間との比によつて、地層の圧力波速度
が求められる。ソースと検出器との間の距離は通
常は固定されていて既知であり、従つて圧力波速
度を決定するには、圧力波の発生時と検出器との
間の時間を測定すれば充分である。精度を上げる
ために、上記の距離は通常はソース又は検出器の
寸法より相当に大きくされる。地中の地層からオ
イルやガスを産出するのに重要な情報は、このよ
うな地層の圧力波速度から導出される。

圧力波ソースによつて発生された穴内流体の圧
力波が穴の壁に達すると、前記したようにその周
りの地層に屈折圧力波が形成される。これに加え
て、その周りの地層には屈折せん断波が形成され
ると共に、穴内の流体中及び穴に隣接した地層の
１部分中を進み被きよう導波も形成される。せん
断波の１部分は圧力波の形態で穴内の流体中へ屈
折されて戻されそして測定ゾンデの検出器に達す
る。被きよう導波もこの検出器によつて検出され
る。検出器で検出される３つの形式の波のいずれ
の波もその到着で呼称され、即ち地層中の圧力波
の屈折により生じる穴内流体の圧力波は圧力波到
着と称され、地層中のせん断波の屈折により生じ
るものはせん断波到着と称され、そして被きよう
導波によつて生じるものは被きよう導波到着と称
される。従つて、検出器によつて検出される信号
は、圧力波到着、せん断波到着及び被きよう導波
到着を含む合成信号である。地層中では、圧力波
がせん断波より速く進み、そしてせん断波が通常
は被きよう導波より速く進む。それ故、検出器で
検出される合成信号においては、圧力波が最初の
到着波であり、せん断波が第２番目の到着波であ
り、そして被きよう導波が最後の到着波である。
地層の圧力波速度を測定する際には、圧力波の発
生時と、検出器で検出される最初の到着波の検出
時との間の時間インターバルにより、地層中の屈
折圧力波のおおよその進行時間が与えられる。従
つて、その後に到着するせん断波や被きよう導波
は地層の圧力波速度の測定には役立たない。

圧力波は、ソースと検出器との間の距離にほぼ
等しい垂直方向の地層距離を進むのに加えて、流
体中の短い距離も進む。このような短い距離を進
むのに必要とされる余計な時間により速度の測定
にエラーが介入する。このようなエラーを減らす
ために、従来の測定装置では、少なくとも２つの
検出器が穴に沿つて互いに垂直方向に離間されて
用いられている。これら２つの検出器による検出
時と検出時との間の時間インターバルが、送信時
と検出時との間の時間インターバルに代つて測定
される。２つの検出器間の距離とこのような時間
インターバルとの比によつて圧力波速度が与えら
れる。圧力波は２つの検出器に達する前に穴内流
体中のほぼ等しい短い距離を進むので、２つの検
出器による検出時と検出時との間の時間インター
バルは地層中の実際の進行時間の正確な尺度とな
る。それ故、２つの検出器を用いて、これら２つ
の検出器による検出時と検出時との間の時間を測
定することにより、より正確な圧力波速度が求め
られる。これらの従来装置では、その他のスプリ
アス作用、例えば穴の大きさの変動やゾンデの傾
斜の影響が減少される。このような装置の１つが
Log Interpretation、第１巻−原理、
Schlumberger Limited、New York、N.
Y.10017、1972年版、第37頁〜38頁に説明されて
いる。

せん断波速度を測定する場合にも、地中の地層
からオイルやガスを産出するための重要な情報が
得られることが知られている。せん断波速度と圧
力波速度との比をとることにより、地中の地層が
岩石学的に明らかになる。又、せん断波速度を測
定する場合には、地震せん断波の時間区分を深度
区分に変換することもできる。又、せん断波の測
定は、地層に関するその他の重要な特性、例えば
多孔度、流体飽和度及び断層の存在、を判断する
のにも有用である。

従来の圧力波測定ソース及びこれにより発生さ
れる圧力波は測定ゾンデの軸に対して対称的であ
る。このような圧力波が周囲の地層へと屈折され
た時には、屈折せん断波と圧力波との相対的な振
巾は、後で到着するせん断波を、先に到着する圧
力波と区別することが困難であると共に、地層中
の圧力波の屈折により生じる穴内の反射と区別す
ることも困難であるような相対振巾となる。それ
故、従来の対称的な圧力波ソースをせん断波速度
の測定に使用することは困難である。記録された
全音波列から到着せん断波を取り出すために相関
技術が用いられている。然し乍ら、このような技
術では、コンピユータを用いることによつてデー
タを処理することが通常必要とされ、せん断波速
度をオンラインで測定できない。又、せん断波の
到着が圧力波の到着と時間的に接近している場合
には、せん断波を取り出すことも困難である。

せん断波速度を測定する非対称の圧力波ソース
が提案されている。このようなソースを用いた場
合には、到着せん断波の振巾が到着圧力波の振巾
よりも相当に大きくなる。到着圧力波と区別する
ように検出及び記録装置のトリガレベルを調整す
ることにより、せん断波が最初の到着波として検
出される。これにより、地層中のせん断波の進行
時間、ひいてはせん断波の速度を測定することが
できる。このような非対称のソースの場合には、
このソースが穴内流体中に一方向に正圧力波を発
生すると同時に逆方向に負圧力波を発生する。２
つの圧力波の干渉により、地層中の屈折せん断波
の振巾が地層中の屈折圧力波の振巾よりも相当に
大きくされる。この形式の非対称のソースが、
Angona氏等のヨーロツパ特許出願第31989号、
White氏の米国特許第3593255号、並びに
Kitsunezahi氏の米国特許第4207961号に開示さ
れている。

Angona氏等は、２枚の圧電プレートを互いに
接合して測定ゾンデに取り付けたものを含む屈曲
型ソースについて開示している。２枚の圧電プレ
ート間に電圧がかかると、これらのプレートは屈
曲する。これらのトランスジユーサプレートが屈
曲すると、一方向に正圧力波が形成されると同時
に逆方向に負圧力波が形成される。White氏は、
各々が半中空円筒の形状をした２つの圧電セグメ
ントより成る圧力波ソースについて開示してい
る。２つの圧電セグメントは分割円筒を形成する
ように組立てられる。２つのセグメントは極性が
互いに逆にされ、各セグメントに電圧が印加され
ると、一方のセグメントが半径方向に膨張される
と同時に他方のセグメントが半径方向に収縮さ
れ、これにより、一方向に正圧力波が発生される
と同時に逆方向に負圧力波が発生される。
Kitsunezaki氏の場合には、ボビン組立体に取り
付けられたコイルが永久磁石の磁界内に配置さ
れ、ボビン組立体を駆動する電流がコイルに通さ
れる。ボビン組立体が動くと、或る量の水が一方
向に放出されると同時にこれと同量の水が逆方向
に吸引され、これにより、一方向に正圧力波が発
生されると同時に逆方向に負圧力波が発生され
る。

穴内流体である媒体を介してソースを穴壁に接
続するものに代る別の形式のせん断波測定ソース
においては、ソースが穴壁に直結されるか又は取
り付けパツドのような機械的な手段を介して接続
される。このようなせん断波測定ソースが、
Erickson氏等の米国特許第3354983号並びに
Vogel氏の米国特許第3949352号に開示されてい
る。

発明の概要 本発明の方法及び装置は、井戸もしくは穴の周
りの地層におけるせん断波の速度を測定するもの
である。本発明の方法は、井戸に沿つて地中に４
極せん断波を送信し、井戸に沿つて送信点から長
手方向に離間された点においてせん断波の到着を
検出し、そして送信時と検出時との間の時間経過
を測定して、地層を通るせん断波の速度を決定す
ることを含む。本発明の装置は、井戸内へ下げら
れたり上げられたりするハウジングと、このハウ
ジング内にあつて４極せん断波を井戸の周りの地
層へ送信する信号発生手段と、上記ハウジング内
にあつて上記信号発生手段から井戸に沿つて長手
方向に離間されていて上記４極せん断波の到着を
検出する信号検出手段とを備えている。

好ましい実施例では、４つの圧力波、即ち第１
及び第２の正圧力波と第１及び第２の負圧力波と
を実質的に同時に流体中に発生することにより、
この流体を含む井戸の周囲の地中に４極せん断波
が送り込まれる。第１及び第２の負の圧力波は流
体内の第１及び第２の点において各々発生され、
そして第１及び第２の正圧力波は流体内の第３及
び第４の点で各々発生される。第１、第２、第３
及び第４の点は、第１、第２及び第３の点と、こ
れら第１、第２及び第３の点で画成されてこれら
の点を含むような平面に対する第４の点の直角投
影点とによつて４隅が定まるような四辺形におい
て、この四辺形の４つの角度が各々180°未満とな
るような位置である。第１及び第２の点は上記四
辺形の対向した隅を定める。４つの圧力波の各々
の周波数レンジは、４つの圧力波の周波数に対し
て共通の周波数レンジとして定められた重畳する
周波数部分を含んでいる。４つの圧力波の各々は
４つの全圧力波に共通した成分波を含んでおり、
この成分波は上記重畳部分の周波数を有してい
る。このように発生された４つの圧力波は干渉
し、穴の周囲の地層に４極せん断波を発生する。

４極せん断波ソースによつて形成された波を検
出するのに４極型の検出器を用いた場合には、単
極及び２極信号により形成されるノイズを減少す
ることができる。４極検出器は、４極せん断波ソ
ースから離間されてこれに整列される。このソー
ス及び検出器は、上記した最初の測定記録を形成
するように用いられる。次いで、上記ソースは、
このソースと検出器とを通る線に対して実質的に
90°回転される。次いで第２の測定記録が形成さ
れる。次いで上記ソースは、第１の測定記録の形
成中のその位置から実質的に180°回転されるよう
に、更に実質的に90°回転される。次いで第３の
測定記録が形成される。上記ソースは、次いで、
第２の測定記録の形成中のその位置から実質的に
180°回転されるように、実質的に90°回転される。
次いで第４の測定記録が形成される。次いで第２
及び第４の測定記録の和を第１及び第３の測定記
録の和から減算することによつて単極及び２極の
せん断波ノイズが減少される。

好ましい実施例の説明 第１Ａ図は本発明による音響測定システムの概
略図である。測定ゾンデ２０は井戸内に下げられ
たり上げられたりする。このゾンデは、４極せん
断波ソース２２と、２つの検出器２４，２５とを
備えている。測定を開始するために、ゾンデ２０
は、地層３０で取り巻かれた穴２８に満たされた
流体２６中に懸架される。検出器２４，２５は、
穴２８に沿つて互いに長手方向に離間されると共
にソース２２からも離間されるようにゾンデ２０
に接続される。ソース２２はトリガ・記録制御ユ
ニツト３２に接続される。第１Ａ図には、トリ
ガ・記録制御ユニツト３２が測定ゾンデとは別の
ユニツトとして示されているが、４極せん断波ソ
ースを作動するユニツトの部分は、操作が便利な
ように、測定ゾンデに収容されてもよい。検出器
２４，２５によつて記録される信号は、帯域フイ
ルタ３６、増巾器３８及び時間インターバルユニ
ツト４０へ送られる。

後述するように、トリガ・記録ユニツトはソー
ス２２をトリガするのに用いられ、ソース２２は
４極せん断波を地層３０に発生する。４極せん断
波の到着は検出器２４及び２５によつて検出され
る。井戸の軸は４極放射に対する圧力波の節であ
る。それ故、４極せん断波の到着を検出するため
には、検出器２４，２５が井戸の軸上にあつては
ならない。又、ゾンデ２０は、検出器２４，２５
によつて検出された４極の到着せん断波を増巾す
る前置増巾器（第１Ａ図には図示せず）を備えて
いる。増巾された信号はフイルタ３６によつてフ
イルタされそして増巾器３８によつて再び増巾さ
れる。検出器２４による到着検出時と検出器２５
によるその検出時との間の時間インターバルが時
間インターバルユニツト４０によつて測定され
る。このような時間インターバルは必要に応じて
記憶されてもよいし表示されてもよい。

第１Ｂ図は、本発明の好ましい実施例を示す４
極測定せん断波ソースの簡単な斜視図である。第
１Ｂ図に示されたように、４極測定せん断波ソー
ス５８は、測定ゾンデ６０と、４つの部材６１，
６２，６３及び６４とを備えている。第１Ｂ図に
示された好ましい実施例においては、測定ゾンデ
６０が軸６６をもつ中空円筒であり、４つの部材
の各々は圧電材料で作られた中空円筒の区分であ
る。４つの部材は、ゾンデと実質的に同軸的であ
つて且つ６１，６３，６２，６４という循環的な
順序でゾンデの軸６６を取り巻くようにゾンデ６
０に接続される。４つの部材は選択された方向に
極性付けされる。好ましい実施例においては、４
つの部材が半径方向に極性付けされるが、後述す
るように円周方向に極性付けされた部材も使用さ
れる。

４つの部材の各々の円筒内面と外面との間に電
気パルスが与えられ、各部材を半径方向に膨張又
は収縮させる。電気パルスとしては方形パルスが
受け入れられる。４つの部材全部が第１Ｂ図に示
されたように半径方向外方に極性付けされ、そし
て部材６１及び６２の円筒内面が円筒外面より高
電位になるように電気パルスが部材６１，６２に
与えられた場合には、部材６１及び６２が最初に
半径方向に収縮する。収縮の方向が第１Ｂ図に矢
印で示されている。部材６３及び６４への電気パ
ルスは、これら部材の円筒外面がその円筒内面よ
り高電位になるように与えられる。部材６３及び
６４は第１Ｂ図に示すように最初半径方向に膨張
する。４つの部材に実質的に同時に電気パルスが
与えられた場合には、４つの部材が実質的に同時
に４つの圧力波を発生し、即ち、部材６３，６４
の膨張によつて正の圧力波が発生され、そして部
材６１及び６２の収縮によつて負の圧力波が発生
される。４つの部材に与えられる電気パルスが重
畳した周波数を有しそして更にこのような重畳し
た周波数内の周波数をもつ共通成分を有している
場合には、発生された４つの圧力波が干渉して、
４極ソース５８の周りの地層３０に入り込み、こ
の地層に４極せん断波を形成する。４つの部材に
与えられる電気パルスは、実質的に同様に波形で
あるのが好ましい。測定ゾンデ６０は４つの部材
に隣接して４つの窓を有しており、４つの部材に
よつて発生された圧力波はこれらの窓を経て穴内
の流体へと半径方向に伝搬することができる。

４極ソース５８によつて地層３０に発生された
４極せん断波は、第４図を参照して後述するよう
に、穴に沿つてソース５８から長手方向に離間さ
れた位置で検出される。

前記したように、４極せん断波ソース５８を用
いて穴内の流体に４つの圧力波が発生され、これ
により生じる合成圧力波がその周囲の地層へと屈
折することにより、地層に４極せん断波が形成さ
れる。又、このような合成圧力波の屈折により、
地層には屈折圧力波も形成されるのが、このよう
な屈折圧力波の振巾は屈折４極せん断波の振巾よ
り相当に小さい。従つて、検出及び記録装置のト
リガレベルを調整することにより、４極せん断波
の到着が、検出器で検出される最初の到着とな
る。

発生された２つの負の圧力波の共通成分は実質
的に同相であるのが好ましいと共に、発生された
２つの正の圧力波の共通成分に対して実質的に逆
位相であるのが好ましい。これにより４極ソース
の効率が改善される。従来の圧力波測定では、パ
ルス波の形式の圧力波が使用されている。第１Ｂ
図について述べた４つの圧力波は圧力波パルスで
もよいが、長い波列を用いてもよい。４つの圧力
波は実質的に同じ波形の圧力波パルスであるのが
好ましい。このような波形では、本発明の方法が
より効率的である。というのは、４つの圧力波の
共通成分のみが互いに干渉することにより地層に
４極せん断波が形成されるからである。

４極せん断波ソースによつて発生される４つの
圧力波の重畳周波数をもつた共通成分は、或るレ
ンジ内の周波数を有するのが好ましい。このよう
な好ましい周波数レンジは、せん断波の進み速度
が異なる地層の種類によつて変化する。従つて、
せん断波速度のおおよそのレンジが分つている場
合には、好ましい周波数レンジを選択することが
できる。直径10インチ（25cm）の井戸の場合、
種々のレンジのせん断波速度に対する重畳周波数
の好ましい周波数レンジは次の表に示した通りで
ある。

せん断波速度の 重畳周波数の好ましいおおよそのレイジ 周波数レンジ 5000−6000ft／sec ３−14KHz 6000−7000ft／sec 3.5−18KHz 7000−8000ft／sec 3.7−21KHz 8000−9000ft／sec ４−25KHz ４つの圧力波の重畳周波数の周波数レンジが
4KHzないし14KHzである場合には、４極せん断
波ソースは、5000ft／秒ないし9000ft／秒の全せ
ん断波速度レンジに対し、好ましい周波数レンジ
で作動する。地層のせん断波速度のおおよそのレ
ンジは、地層の圧力波速度を測定するような一般
の方法によつて推定される。せん断波速度は圧力
波速度のほぼ半分である。測定された圧力が波速
度から、せん断波速度のおおよそのレンジが推定
される。

好ましい周波数は井戸の直径に対して逆に変化
する。それ故、井戸の直径が10インチ（25cm）で
はなくてｄインチの場合には、上記の表にリスト
された値に係数10／ｄを乗算することによつて好
ましい周波数レンジが与えられる。

４極せん断波ソースの作動周波数は、本出願人
の知つている他のオンライン測定装置の作動周波
数よりも相当に大きい。４極せん断波ソースの作
動周波数がこのように高いことにより、地層のせ
ん断波速度をより正確に測定することができる。

好ましい実施例においては、４つの部材が中空
円筒の４つの区分であり、これらはゾンデの軸と
実質的に同軸的であり且つこの軸から等距離にあ
る。半径の異なる別々の円筒の区分を用いてもよ
い。このような４つの区分は、たとえこれらがゾ
ンデの軸と同軸的でなくても、これら区分の軸が
ゾンデの軸と実質的に平行であり且つゾンデの軸
が各区分の凹面側にあるようにこれら区分が方向
付けされているならば、このような区分を使用で
きることが明らかである。このような形態は、第
１Ｂ図の４つの部材６１ないし６４を軸６６から
半径方向に別々の距離離すことによつて得られ
る。第１Ｂ図の４つの部材の循環的な順序６１，
６３，６２，６４は４つの部材の相対的な位置を
定める。この順序は循環的であるから、次のよう
な循環順序のいずれを用いても同じ相対位置に達
する：６３，６２，６４，６１；６２，６４，６
１，６３；６４，６１，６３，６２。４つの部材
は、第１Ｂ図に示すように、軸６６のまわりで実
質的に均一に離間されるのが好ましいが、４つの
部材が軸６６のまわりで均一に離間されないよう
な構成も使用でき、これらも本発明の範囲内であ
ることが理解されよう。対向して配置された２つ
の部材、例えば６１，６２、又は６３，６４を取
り替えても第１Ｂ図のソースの作動には影響な
い。

４つの部材６１，６２，６３及び６４は第１Ｂ
図に示すような中空円筒の区分である必要はな
く、それらの重心が後述するように互いに配置さ
れそして前記した第１Ｂ図の区分と同様に圧力波
を発生する限り、いかなる形状又は大きさの本体
であつてもよい。重心は、1978年、米国マサチユ
ーセツツ州、ボストンのHoughton Mifflin Co.
のAmerican Heritage Dictionary of ilu
English Languageでは、一定（即ち均一）の密
度をもつた物体が重質の中心と定義されている。
物体の密度が均一でない場合、このような物体の
重心は、このような物体が一定密度のものであつ
た場合にこのような物体の重心となるであろう点
として定められる。部材６２の重心が第１Ｂ図に
６２ａで示されている。

いかなる形状又は大きさの４つの部材（第１、
第２、第３及び第４の部材）も、４隅が第１、第
２及び第３の部材の重心と、これら第１、第２及
び第３部材によつて画成されてこれら部材の重心
を含むような平面に対する第４部材の重心の直角
投影点とによつて定められる四辺形において、こ
の四辺形の４つの角度が各々180°未満であるよう
に、ハウジングに接続される。４つの部材は、２
つの対角方向に対向した隅に重心をもつ部材が正
の圧力波を発生しそして他の２つの部材が負の圧
力波を発生し、これら４つの圧力波が共通の成分
波をもつように、振動手段によつて振動される。
このようにして発生された４つと圧力波は互いに
干渉して、地層中に４極せん断波を形成する。４
つの部材の重心は同一平面内にあつて方形の４隅
を形成するのが好ましい。これらの重心を含む平
面は穴の軸に対して垂直であるのが好ましい。４
つの部材が本質的に圧力波の点源となる程小さい
場合には、４つの部材の重心と同様に空間的に置
かれた４つの点において４つの圧力波が実質的に
発生される。

４つの部材は、第１Ｂ図に示されたものとは逆
に、半径方向内方に極性付けされてもよい。この
ような場合には、部材６１，６２が外方に動き、
部材６３，６４が内方に動く。４つの部材に与え
られるパルスの極性が逆にされた場合には、４つ
の部材の動く方向も同様に逆にされる。部材６
１，６２が半径方向外方に極性付けされ、一方、
部材６３，６４が半径方向内方に極性付けされ、
そして最初に４つの部材の内面が外面より高電位
になるように電気パルスが与えられた場合には、
部材６１，６２が最初半径方向に収縮しそして部
材６３，６４が最初半径方向に膨張する。このよ
うな全ての設計はソース５８で４極せん断波を発
生するのに用いられる。４つの部材は形状及び寸
法が実質的に同じでありそして穴内の同じ深さに
おいて軸６６に対して対称的に分布され、軸６６
が穴の軸と一致するようにされるのが好ましい。
このような形状、寸法及び分布の場合には、４極
せん断波ソース５８が効率よく作動する。

第２図及び第３図は本発明の好ましい実施例を
詳細に示している。第２図は、測定ゾンデの軸６
６を含む平面に沿つた第１Ｂ図の４極測定せん断
波ソースの断面図である。第３図は第２図の３−
３線に沿つた図であり、測定ゾンデの軸に垂直は
平面に沿つた４極ソースの断面図である。

４つの圧電部材６１，６２，６３及び６４は、
第２図に示すように、測定ゾンデ６０に接続され
る。ピストン６８及び７０は、測定ゾンデ６０に
ぴつたり嵌着するような寸法のものである。ピス
トン６８及び７０はねじ込りされたへこみ部７２
及び７４を各々有し、２つのピストンはピストン
ロツド７６によつて連結され、ピストンロツドの
両端はねじが切られていて、ピストン６８及び７
０のへこみ部７２及び７４へねじ込まれるような
大きさにされている。ソース５８を組立てるため
には、ピストロツド７６をバツキング材の環状本
体７８に挿入し、４つの部材６１ないし６４を、
ピストンロツド７６と実質的に同軸的になるよう
に本体７８の円筒外面に配置する。

パツキング材の２つの環状リング８０及び８２
を４つの部材及び本体７８にぴつたりと嵌着し、
これら部材を配置保持する。次いで、ピストンロ
ツド７６及びピストン６８，７０を前記したよう
に組立て、全組立体を測定ゾンデ６０に挿入す
る。測定ゾンデ６０の周囲には４つの窓が配置さ
れており、これらの窓は４つのゴム膜８４，８
６，８８及び９０によつてシールするよつて包囲
されている。

４つのゴム膜は、機械的なクリツプのような一
般の手段によつて測定ゾンデに取り付けられるこ
とにより４つの窓をぴつたりと閉じる。４つのゴ
ム膜と４つの圧電部材との間のスペースにはオイ
ル９２が充填される。Ｏリング９４及び９６はピ
ストン６８，７０と測定ゾンデ６０との間の接触
面をシールし、オイル９２が漏れないようにす
る。

電気接続用の通路を形成するため、ピストン６
８及びピストンロツド７６はその中央を貫通する
穴１０２，１０４を各々有している。これらの２
つの穴は互いに連通している。ピストンロツド７
６は、更に、その軸に垂直な通路１０６を有して
おり、これは穴１０４に通じている。ピストン６
８は、更に、４つの通路１０８を有し、その一端
は穴１０２に通じておりそしてその他端は４つの
部材の円筒外面に通じている。電気パルス発生器
１１０は２グループのワイヤによつて４つの部材
に接続され、グループ１１２は４本のワイヤ１１
２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ及び１１２ｄより成
り、グループ１１４はワイヤ１１４ａ，１１４
ｂ，１１４ｃ及び１１４ｄより成る。グループ１
１２のワイヤはパルス発生器の正端子に接続さ
れ、そしてグループ１１４のワイヤはその負端子
に接続される。ワイヤ１１２ｃ及び１１２ｄは穴
１０２に通され、そして通路１０８に通され、部
材６３及び６４の円筒外面に接続される。ワイヤ
１１２ａ及び１１２ｂはピストン６８の穴１０２
及びピストンロツド７６の穴１０４に通され、そ
して穴１０６及び本体７８を経て部材６１及び６
２の円筒内面へ各々接続される。同様に、ワイヤ
１１４ａ及び１１４ｂは穴１０２及び通路１０８
に通され、そして部材６１及び６２の円筒外部へ
各々接続される。同様に、ワイヤ１１４ｃ及び１
１４ｄは穴１０２，１０４、及び１０６に通さ
れ、そして部材６３及び６４の円筒内面に各々接
続される。従つて、電気パルス発生器１１０が２
グループのワイヤ間に電気パルスを与えると、４
つの部材の１つに接続された各対のワイヤ間にパ
ルスが与えられる。このようなパルスにより部材
６１及び６２の円筒内面はその円筒外面より高電
圧にされる。部材６１及び６２が半径方向に極性
付けされている場合には、このような高位により
部材６１及び６２が最初半径方向に収縮させられ
ることが分つている。パルス発生器１１０によつ
て与えられるパルスにより、部材６３及び６４の
円筒外面はその円筒内面より高電位にされる。部
材６３及び６４は半径方向外方に極性付けされて
おり、従つてこのような電位によつて２つの部材
は最初半径方向に膨張させられる。

上記のように接続されると、実質的に同じ電気
パルスがパルス発生器１１０により４つの部材に
実質的に同時に与えられ、４つの部材を実質的に
同時に動かし即ち部材６１及び６２は最初に収縮
して内方に動き、そして部材６３及び６４は最初
に膨張して外方に動く。圧電材が電気パルスによ
つて最初に膨張又は収縮された後は、この最初の
トリガパルスに続いて電気パルスが供給されなく
ても、圧電材は交互に膨張及び収縮することが分
つている。従つて、電気パルスを４つの部材に与
えて、部材６１及び６２を収縮させそして部材６
３及び６４を伸張させた後は、部材６１及び６２
が交互に膨張及び収縮しそして部材６３及び６４
が交互に収縮及び膨張する。４つの部材は交互の
膨張及び収縮中にエネルギを失ない、それらの振
動は結局減衰されるが、膨張及び収縮中には、４
つの部材が４つの圧力波列を形成する。パルス発
生器１１０によつて４つの部材に与えられる４つ
の電気パルスは極性以外は実質的に同じであるの
で、４つの圧力波列は実質的に同じ波形をもつ。
部材６１及び６２によつて形成される波列は実質
的に同相である。部材６３及び６４によつて形成
される波列は互いに実質的に同相であるが、部材
６１及び６２によつて形成される波列とは実質的
に逆位相である。このような圧力波はオイル９２
を経、ゴム膜を経て、穴内の流体２６へと伝達さ
れ、最終的には地層３０へと伝達される。このよ
うに形成された４つの圧力波は互いに干渉し、地
層３０に４極せん断波が形成される。このような
せん断波は各地層に伝搬し、屈折して穴内流体２
６へ戻され、後述するように測定ソース５８から
離れたところで検出される。本体７８は、４つの
部材によつて発生される４つの圧力波列の幅を短
くするように４つの部材の反動を制動する良好な
制動特性を有したパツキング材で作られるのが好
ましい。

４つの圧電部材６１ないし６４は市販の圧電ク
リスタルで容易に作られる。米国、オハイオ州、
ベツドフオードのVernitron Cowpanyによつて
供給される圧電クリスタルで充分である。形式の
市販の圧電クリスタルは、半径方向外方に極性付
けされた中空円筒の形態である。このようなクリ
スタルの円筒内面及び外面の各々には銀のような
導電材の被膜層が形成される。パルス発生器１１
０からの電気パルスは４つの部材の隣接部材に互
いに逆極性で与えられるので、これら隣接部材の
円筒内面及び円筒外面は電気的に絶縁されねばな
らない。このような絶縁は、４つの区分６１ない
し６４を形成するように４つの細い長手方向部分
を切り抜くことによつて達成される。或いは又、
このような細い長手方向部分を切り抜く代りに、
このような部分の内面及び外面上の導電層を削り
落としてもよい。

第４図は、せん断波の速度を測定するように本
発明の好ましい実施例をいかに用いるかを示す簡
単な部分斜視図及び部分概略図である。第４図に
示されたように、測定ゾンデ１４０は、４極せん
断波測定ソース５８と、２つの検出器１４２及び
１４４とを備えている。２つの検出器は、ゾンデ
１４０内での電気接続を簡単にするために、ソー
ス５８よりも地表に接近されている。２つの検出
器は第６図を参照して以下に述べる４極検出器で
あるのが好ましい。４極せん断波測定ソース５８
は、電気パルスによつて作動されると、前記した
ように各地層３０に４極せん断波を形成する。こ
のような４極せん断波の１部分は上方に進む。そ
の１部分は検出器１４２付近の穴内導体２６へ屈
折して戻されて、検出器１４２によつて検出され
る。然し乍ら、このような４極せん断波の１部分
は更に上方へ進み、検出器１４４付近の穴内流体
２８へ屈折されて、検出器１４４で検出される。
それ故、検出器１４２による４極せん断波の屈折
検出時と、検出器１４４によるその検出時との間
の時間インターバルは、４極せん断波が２つの検
出器間の距離を進むのに必要な進行時間を与え
る。２つの検出器を用いるのが好ましいが、１つ
の検出器を用いるだけでも充分であることが明ら
かであろう。１つの検出器しか使用しない時に
は、ソース５８と検出器との間の４極せん断波の
進行時間が、ソース５８による４つの圧力波の発
生時と、検出器による４極せん断波の到着の検出
時との間の時間インターバルによつて与えられ
る。

上記のソース５８によつて発生された４つの圧
力波は互いに干渉して、地層３０に４極せん断波
を形成するだけでなく、２極及び単極せん断波も
形成する。単極及び２極せん断波は４極せん断波
に比べて振幅が非常に小さく、検出信号の記録に
はノイズとして現われる。このようなノイズは以
下に説明するように減少される。

第５図は、２極及び単極波をノイズとして含む
４極波の放射パターンを示している。第５図の２
本の垂直の直線は４極波の対称軸であり、一方の
線は互いに逆の方向１４６，１５０を有し、そし
て他方の線は互いに逆の方向１４８，１５２を有
する。４極波の放射パターンは第５図に１５４と
して示されている。２極及び単極ノイズの放射パ
ターンは第５図に点線で１５６及び１５８として
示されている。ソース５８の４つの部材が円筒の
４つの同じ区分より成りそして第６図に示すよう
に軸６６のまわりに対称的に分布されている場合
には、一方の対称軸は第６図に示すように２つの
対向配置された部材の中心を通り、そして他方の
軸は他の２つの部材の中心を通る。第５図に放射
パターンが１５８で示された単極ノイズは対称的
であり、大きさＭを有する。第５図に放射パター
ンが１５６で示された２極ノイズは４極波の対称
軸に対し何らかの方向を有する。第５図に示され
たように、２極ノイズは方向１４６，１４８，１
５０及び１５２に成分D1、D2、−D1及び−D2を
各々有する。４極波１５４は方向１４６，１４
８，１５０及び１５２に成分Ｑ、−Ｑ、Ｑ及び−
Ｑを各々有する。

第６図に示すように検出器の４つの部材がソー
ス５８の４つの部材と整列され、そしてソース５
８により発生される４極波並びに単極及び２極ノ
イズの放射パターンが第５図に示すようなもので
ある場合には、検出器によつて検出される信号が
Ｍ＋D1＋Ｑであり、この信号は最初の測定記録
として記録される。ソース５８はソース及び検出
器の共通軸のまわりで検出器に対して実質的に
90°回転され、第２測定記録がなされる。この場
合の記録信号はＭ＋D2−Ｑである。この第２の
記録の後にソース５８は更に90°回転され、従つ
て今やソース５８は最初の記録中の位置から180°
回転される。第３の記録がなされ、記録信号はＭ
−D1＋Ｑとなる。ソース５８は第２の記録中の
位置から180°回転されるように更に90°回転され
る。第４の記録がなされ、記録信号はＭ−D2−
Ｑとなる。第２及び第４記録の和を第１及び第３
記録の和から減算すると、ソース５８によつて地
層中に形成される単極及び２極せん断波により生
じるノイズが実質的に減少される。

上記のノイズ減少法は、測定ゾンデの軸のまわ
りに対称的に配置された４つの実質的に同じトラ
ンスジユーサで各々構成された４極せん断波ソー
スと検出器とについて説明したが、この同じ方法
を、他の４極せん断波ソース及び検出器を用いて
実施できることも明らかであろう。ソース及び検
出器が同軸的でない場合、或いはソース及び検出
器が軸を有していない場合には、上記した方法の
ようにソース及び検出器の共通軸のまわりでソー
スを回転するのではなく、ソースはソース及び検
出器の両方を通る線のまわりで回転される。

４極せん断波ソースを検出器に対して物理的に
回転することが不便な場合には、２回の測定記録
間で２グループのワイヤ１１２及び１１４間に与
えられるパルス信号の極性を反転させることによ
り若干の単極せん断波ノイズが減少される。或る
記録信号を他の記録信号から差し引きすることに
より、単極せん断波によつて生じたノイズが減少
される。パルス信号の極性が逆転された場合に
は、４極せん断波ソースが90°回転されたかのよ
うに、発生される４極せん断波の極性が逆転す
る。単極せん断波ノイズの１部分は２回の記録間
に極性が逆転しない。或る測定記録信号を他の測
定記録信号から差し引くことにより、単極せん断
波ノイズのこの１部分が減少される。２グループ
のワイヤ１１２，１１４間に与えられるパルス号
の極性は、第６図に示すようにソース５８とパル
ス発生器１１０との間に接続された極性スイツチ
１６８によつて容易に逆転される。

従来の検出器は対称的であり、ソース５８の回
転により生じる変化を検出するようには使用でき
ない。このような変化を検出するためには、検出
器１４２及び１４４がソース５８に構造的に類似
した４極検出器であるのが好ましいが、２つの検
出器はパルス発生器に接続されるのではなく、第
６図に示すように波形記録器１６６へ同様に接続
される（第６図には１つの検出器と、記録器１６
６へのその接続のみが示されている）。２つの検
出器の各々の４つの部材は、第６図に示すように
ゾンデの軸６６を基準とし、ソース５８の４つの
部材と方位的に揃えられるのが好ましい。穴の軸
は４極放射に対する圧力波の節であるから、４つ
の部材は穴の軸上にないのが好ましい。最良の結
果を得るためには、４つの部材が穴と同軸的にさ
れる。

第４図を説明すれば、２つの検出器１４２及び
１４４は４極検出器であるのが好ましい。２つの
検出器の各々の４つの部材は第６図に示すように
ソース５８の４つの部材と方位的に揃えられる。
他の形式の検出器を用いてもよい。膜８４，８
６，８８及び９９によつてシールされる第３図の
４つの窓のうち１つ、２つ又は３つが、これら窓
を通しての音波の伝達を実質的に減少するような
物質で覆われる場合には、一般の中空円筒型圧電
検出器を用いてもよい。このような窓のうちの２
つを覆うべき場合には、これらの窓が対向して位
置したものでなければならず、例えば膜８４，８
６によつてシールされた２つの窓、又は膜８８及
び９０によつてシールされた２つの窓でなければ
ならない。

別の実施例 第２図及び第３図に示された好ましい実施例に
おいては、４つの部材が半径方向に極性付けされ
た。これとは別に、４つの部材はフープ（輪）モ
ードとして知られているように周囲方向に極性付
けされてもよい。第７図及び第８図は測定ゾンデ
の軸に対して垂直な平面に沿つた断面図であつ
て、圧電クリスタルをフープモードで用いた別の
実施例を示している。第７図に示すように、４つ
の部材１７１，１７２，１７３及び１７４は周囲
方向に極性付けされる。極性付けの方向及び電気
接続を除くと、この別の実施例の構造は前記の好
ましい実施例と同じである。

各部材に電気パルスが与えられ、これにより部
材に生じる電界はその極性に対して実質的に平行
である。電気パルスはその極性に基いて部材を半
径方向に膨張又は収縮させる。４つの部材は、中
空の圧電円筒から４つの細い長手方向区分を切り
抜くことによつて得られる。これら部材の露出し
た側面はその形状が実質的に長方向であり、銀の
ような導電層が被覆される。次いで、各部材の２
つの導電層にまたがつて電気パルスが与えられ
る。部材１７１の導電層は、第７図に示されたよ
うに層１８４及び１８６である。隣接部材の隣接
エツジに別々の電位を印加できるように隣接部材
の導電層が分離されている。各部材に生じる電界
がその極性付け線に対して実質的に平行になるよ
うに電気パルスが与えられる。部材１７１，１７
２の極性付け及び電界が第７図に示すように周囲
方向の反時計方向である場合には、この２つの部
材は半径方向に膨張する。部材１７３，１７４の
極性付けが周囲方向の時計方向であるが、電界が
第７図のように周囲方向の反時計方向である場合
には、この２つの部材が半径方向に収縮する。こ
の時計方向又は反時計方向は、全て、ゾンデ軸の
同じ端から見たものとする。前記の好ましい実施
例で使用された形式の電気パルスが４つの部材に
実質的に同時に与えられた場合には、４つの部材
によつて発生される圧力波が干渉し、前記の好ま
しい実施例の場合と同様に、周囲の地層に４極せ
ん断波を形成する。前記の好ましい実施例の場合
と同様に、第７図の４つの部材は、それらの軸が
ゾンデの軸の実質的に平行であり且つゾンデの軸
が各部材の凹面の側でここから離間されている限
り、測定ゾンデと同軸的である必要はない。

第８図は、フープモードを用いたせん断波測定
ソースを示す更に別の実施例の簡単な断面図であ
る。４つの部材２０１，２０２，２０３及び２０
４は、中空の圧電円筒の８個の長手方向区分のう
ちの４つであり、８個の区分の各々は周囲方向に
極性付けされる。隣接部材は周囲方向に互いに逆
に極性付けされる。この別の実施例においては、
４つの部材は、全てが周囲方向の時計方向に極性
付けされて膨張及び収縮する中空円筒の区分だけ
である。８個の区分のうちのどの２つの隣接区分
の接続エツジにも導電層が被覆される。各部材に
生じる電界が極性付け線に対して実質的に平行に
なるように電気パルスが与えられる。第８図に示
すように４つの部材が極性付けされそして４つの
部材に第８図のような極性の電気パルスが与えら
れると、部材２０１及び２０２は半径方向に膨張
し、一方、部材２０３及び２０４は半径方向に収
縮する。他の４つの区分は、これら部材に電位差
が与えられないので膨張も収縮もしない。

第９図、第１０図は、本発明の更に別の実施例
を示す４極せん断波測定ソースの断面図である。
中空圧電円筒の円筒区分を用いるのではなく、４
つの部材の各々は、２枚の層、即ち１対の圧電プ
レートをそれらの平らな面によつて互いに貼着し
たものより成る。４つの部材以外は、この別の実
施例の構造は前記の好ましい実施例と同様であ
る。この別の実施例では、各部材の各層即ちプレ
ートがその平らな面に対して実質的に垂直に極性
付けされ、２枚の層即ちプレートの極性付けは実
質的に互いに逆方向である。１対の互いに逆に極
性付けされたプレートより成る部材の２つの平ら
な面にまたがつて電気パルスを与えると、部材が
曲げられることは公知である。音波の発生に用い
られる市販の圧電合成プレートは、通常は、２枚
の圧電プレート間にサンドイツチされた導電層に
よつてこれら２枚の圧電プレートを接続したもの
として販売されている。２枚のプレートの極性付
けは、前記したように実質的に互いに逆方向であ
つてもよいし、実質的に同じ方向であつてもよ
い。極性付けが同じ方向である場合には、２枚の
プレートの電界が実質的に互いに逆の極性になる
ように各プレートに電気パルスが与えられる。上
記の導電層は、２枚のプレートの各々に与えられ
る電気パルスによつてこれらのプレートにより均
一な電界を発生できるようにすると共に、測定ソ
ースの効率を改善する。

第１１Ａ図は、第９図の１１−１１線に沿つた
断面図であり、部材２１１の両端面がピストン６
８及び７０に取り付けられて固定された場合の第
９図の４極せん断波測定ソースを示す部分断面図
である。部材２１１の平らな面にまたがつて与え
られる電気パルスによりその中央部が曲げられ振
動する。この部材の振動限界位置が破線２１１ａ
及び２１１ｂで示されている。第１１Ｂ図は第９
図の１１−１１線に沿つた断面図であつて、部材
２１１の片端のみがピストン７０に取り付けられ
て位置固定された場合の第９図の４極せん断波測
定ソースを示す部分断面図である。部材２１１の
平らな面にまたがつて与えられる電気パルスによ
り、部材２１１の取り付け端から離れた部分が曲
げられて振動し、その限界位置が破線２１１ｃ及
び２１１ｄで示されている。或る部材が内方に曲
がる時に、これに隣接する２つの部材に外方に曲
がるように、第９図の隣接部材には互いに逆極性
の電気パルスが与えられる。

４つの部材に与えられる電気パルスの極性が第
９図に示すように極性であり、第１１Ａ図に示す
ように４つの部材各々の両端が取り付けられて固
定されている場合には、部材２１１及び２１２の
中央部が外方に動き、一方、部材２１３及び２１
４の中央部が内方に動き、これにより４つの圧力
波が形成され、これらは互いに干渉して周囲の地
層に４極せん断波を形成する。第１１Ｂ図に示す
ように、４つの部材各々の１端のみが測定ゾンデ
に固定されている場合には、部材２１１及び２１
２の非固定端が内方に動き、そして部材２１３及
び２１４の非固定端が外方に動き、これにより２
つの正の圧力波と２つの負の圧力波とが形成さ
れ、地層に４極せん断波を形成する。

第９図及び第１０図に示された４つの部材は、
部材２１１，２１２が立方体の１対の実質的に対
向配置された面を形成しそして部材２１３，２１
４も同様に対向配置面を形成するように、ゾンデ
に接続されるのが好ましい。プレート２１３，２
１４のような対向配置のプレートは互いに平行で
ある必要はなく、そして隣接プレート同志が互い
に垂直である必要もないことが理解されよう。更
に、プレートの形状が四角形である必要もない。
４つの部材が実質的に四辺形プリズムの４つの平
行四辺形を形成するような態様を使用してもよ
く、これは本発明の部分を構成する。

第１２図は、本発明の更に別の実施例を示す４
極せん断波測定ソースの断面図である。４つの一
般型の対称ソースが用いられているが、これらソ
ースは前記の実施例の場合と同様の位相で駆動さ
れる。従つて、４個の半径方向に極性付けされた
中空の圧電円筒２３１，２３２，２３３及び２３
４が４つの部材である。これら４つの部材が半径
方向外方に極性付けされ、そして与えられるパル
スの極性が第１２図に示されたような極性である
場合には、部材２３１，２３２が収縮して２つの
負の圧力波を発生し、そして部材２３３，２３４
が膨張して２つの正の圧力波を発生する。これら
４つの波は前記したように干渉し、地層に４極せ
ん断波が形成される。

第１２図の４つの部材の軸が立方体の平行なエ
ツジを実質的に画成するように４つの部材を対称
的に配置するのがより効率であり、従つて好まし
いが、本発明は他の構成も含む。これら部材の軸
がゾンデの軸に対して実質的に平行であり、そし
てこれら部材が、第１部材（２３１）、第３部材
（２３３）、第２部材（２３２）、そして第４部材
（２３４）という順序でゾンデの軸を取り巻き、
且つ又、これら４つの部材の膨張又は収縮が第１
２図について前記した通りであるような構成も本
発明に含まれることが理解されよう。

以上に述べた方法及び構成体は単に本発明を解
説するものに過ぎず、本発明の精神から逸脱せず
に、特許請求の範囲内で、形状、寸法、材質、又
は他の細部に種々の変更がなされ得ることが理解
されよう。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明による音響測定システムの概
略図、第１Ｂ図は本発明の好ましい実施例を示す
４極せん断波測定ソースの簡単な斜視図、第２図
及び第３図は本発明の好ましい実施例を詳細に示
す図、第４図はせん断波速度の測定に本発明の好
ましい実施例をいかに用いるかを示す簡単な部分
斜視図兼部分概略図、第５図は４極波の放射パタ
ーン、単極及び２極波ノイズの放射パターンを示
すと共に、このようなノイズを減少する方法を説
明する概略図、第６図は４極せん断波測定装置の
概略図であり、単極及び２極せん断波によつて生
じるノイズを減少する方法を説明する図、第７図
及び第８図は２つの別々の４極せん断波ソースの
断面図であつて、本発明の２つの別の実施例を示
す図、第９図、第１０図、第１１Ａ図及び第１１
Ｂ図は４極せん断波測定ソースの断面図であつ
て、本発明の更に別の実施例を示す図、そして第
１２図は本発明の更に別の実施例を示す４極せん
断波ソースの断面図である。 ２０……測定ゾンデ、２２……４極せん断波ソ
ース、２４，２５……検出器、２６……流体、２
８……穴、３０……表層、３２……トリガ・記録
制御ユニツト、３６……帯域フイルタ、３８……
増幅器、４０……時間インターバルユニツト、５
８……４極測定ソース、６０……測定ゾンデ、６
１，６２，６３，６４……４つの部材、６６……
軸、６８，７０……ピストン、７２，７４……ね
じ切りされたへこみ部、７６……ピストンロツ
ド、７８……バツキング材の本体、８０，８２…
…パツキング材の環状リング、８４，８６，８
８，９０……ゴム膜、９２……オイル、９４，９
６……Ｏリング、１１０……電気パルス発生器、
１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ……ワ
イヤ、１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄ
……ワイヤ、１４０……測定ゾンデ、１４２，１
４４……検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体を含む穴の周りの地層を音響測定する装
   置において、 前記穴内の流体中に４つの圧力波を発生させて
   前記地層に４極せん断波を形成するための４極せ
   ん断波形成手段と、 前記穴内の流体中に配置され前記４極せん断波
   形成手段によつて形成された４極せん断波の屈折
   により生じる屈折４極せん断波の到着を検出する
   ための検出手段とを備えており、 前記４極せん断波形成手段は、前記穴内の流体
   中に配置される第１部材、第２部材、第３部材お
   よび第４部材と、これら各部材に接続されてこれ
   ら各部材を実質的に同時に振動させるための振動
   手段とを含んでおり、前記第１部材と前記第２部
   材とは互いに対向していて、前記振動手段により
   振動させられるときに、前記穴内の流体中に第１
   の負圧力波および第２の負圧力波を発生させ、前
   記第３部材と前記第４部材とは互いに対向してい
   て、前記振動手段により振動させられるときに、
   前記穴内の流体中に第１の正圧力波および第２の
   正圧力波を発生させ、前記第１の負圧力波および
   第２の負圧力波と前記第１の正圧力波および第２
   の正圧力波との４つの圧力波は、これらの４つの
   圧力波が干渉し合つて前記地層に前記４極せん断
   波が形成されるように、少なくとも、波形および
   周波数の等しい共通の成分波を含むようなものと
   されていることを特徴とする装置。 ２ 前記４極せん断波形成手段および検出手段
   は、前記穴内の流体中に懸架されるハウジングに
   接続されている特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ３ 前記検出手段は、前記穴の軸にそつて前記４
   つの部材から離間され且つその軸から離れた前記
   流体中の少なくとも１つの選択された位置に配置
   されている特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の装置。 ４ 前記４つの部材の各々は、軸を有し、前記振
   動手段は、前記４つの部材のいずれか１つによつ
   て発生される圧力波がその部材の軸に対して対称
   的になるように前記４つの部材を振動させる特許
   請求の範囲第１項または第２項または第３項記載
   の装置。 ５ 前記４つの部材の各々は、前記振動手段によ
   つてある選択された方向に振動され、このような
   振動における最初の動きの間に、前記第１部材お
   よび第２部材は、互いに近づくように動き、前記
   第３部材および第４部材は、互いに離れるように
   動く特許請求の範囲第１項または第２項または第
   ３項記載の装置。 ６ 前記４極せん断波形成手段および検出手段
   は、軸が前記穴の軸と実質的に平行であるように
   して前記穴内の流体中に懸架される測定ゾンデに
   接続されている特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ７ 前記第１部材、第２部材、第３部材および第
   ４部材は、半径方向に極性付けされた中空の圧電
   円筒の区分で各々構成されており、これら４つの
   部材は、それらの軸が前記測定ゾンデの軸に実質
   的に平行であつて、前記測定ゾンデの軸は、これ
   ら４つの部材の各々の凹面側においてそこから離
   間されており、且つこれら４つの部材は、第１部
   材、第３部材、第２部材、そして第４部材という
   循環順序で前記測定ゾンデの軸のまわりに配置さ
   れるように、前記測定ゾンデに接続されており、
   前記振動手段は、前記測定ゾンデに接続されてい
   て、前記４つの部材の各々の円筒外面と内面との
   間に電気パルスを実質的に同時に与える手段を含
   んでおり、前記４つの部材に与えられる４つの電
   気パルスは、実質的に同じ波形を有し、これらの
   電気パルスは、前記第１部材および第２部材が実
   質的に同時に半径方向内方に動いて流体中に２つ
   の負圧力波を形成すると共に、前記第３部材およ
   び第４部材が前記第１部材および第２部材の動き
   と実質的に同時に半径方向に動いて流体中に２つ
   の正圧力波を発生するように与えられ、前記検出
   手段は、前記穴の軸にそつて前記４つの部材から
   離間され且つその軸から離れた前記流体中の少な
   くとも１つの選択された位置に配置されている特
   許請求の範囲第６項記載の装置。 ８ 前記４つの部材は、半径方向外方に極性付け
   され、前記電気パルスは、前記第１部材および第
   ２部材の円筒内面が最初にその円筒外面より高電
   位となり、前記第３部材および第４部材の円筒外
   面が最初にその円筒内面より高電位となるように
   これら部材に与えられる特許請求の範囲第７項記
   載の装置。 ９ 前記第１部材および第２部材は、半径方向外
   方に極性付けされ、前記第３部材および第４部材
   は、半径方向内方に極性付けされ、前記電気パル
   スは、前記４つの部材の円筒内面が円筒外面より
   高電位になるように前記４つの部材に与えられる
   特許請求の範囲第７項記載の装置。 １０ 前記第１部材、第２部材、第３部材および
   第４部材は、周囲方向に極性付けされた中空の圧
   電円筒の区分で各々構成されており、これら４つ
   の部材は、それらの軸が前記測定ゾンデの軸に実
   質的に平行であつて、前記測定ゾンデの軸は、こ
   れら４つの部材の各々の凹面側においてそこから
   離間されており、且つこれら４つの部材は、第１
   部材、第３部材、第２部材、そして第４部材とい
   う循環順序で前記測定ゾンデの軸のまわりに配置
   されるように、前記測定ゾンデに接続されてお
   り、前記振動手段は、前記測定ゾンデに接続され
   ていて、前記４つの部材の各々に電気パルスを実
   質的に同時に与える手段を含んでおり、前記４つ
   の部材に与えられる４つの電気パルスは、実質的
   に同じ波形を有し、これらの電気パルスは、各部
   材の電界がその極性付け線に実質的に平行になる
   ように与えられ、前記４つの部材に与えられる電
   気パルスの極性は、前記第１部材および第２部材
   が実質的に同時に半径方向内方に動いて流体中に
   ２つの負圧力波を形成すると共に、前記第３部材
   および第４部材が前記第１部材および第２部材の
   動きと実質的に同時に半径方向外方に動いて流体
   中に２つの正圧力波を発生するような極性であ
   り、前記検出手段は、前記穴の軸にそつて前記４
   つの部材から離間され且つその軸から離れた前記
   流体中の少なくとも１つの選択された位置に配置
   されている許請求の範囲第６項記載の装置。 １１ 前記第１部材および第２部材は、前記測定
   ゾンデの軸の一端からみて、周囲方向の時計方向
   に極性付けされ、前記第３部材および第４部材
   は、前記測定ゾンデの軸の前記一端からみて、周
   囲方向の反時計方向に極性付けされ、前記電気パ
   ルスの極性は、各部材の電解が前記測定ゾンデの
   軸の前記一端からみた時に、周囲方向の反時計方
   向となるような極性である特許請求の範囲第１０
   項記載の装置。 １２ 前記４つの部材は、全て周囲方向の時計方
   向に極性付けされ、それらのうちの隣接するどの
   ２つの部材も中空圧電円筒の別の区分によつて分
   離され、前記電気パルスの極性は、前記４つの部
   材の極性および電界を前記測定ゾンデの軸の一端
   からみた時に、前記第１部材および第２部材の電
   界が周囲方向の反時計方向となり、前記第３部材
   および第４部材の電界が周囲方向の時計方向とな
   るような極性である特許請求の範囲第１０項記載
   の装置。 １３ 前記第１部材、第２部材、第３部材および
   第４部材は、半径方向に極性付けされた中空の圧
   電円筒の区分で各々構成されており、これら４つ
   の部材は、前記測定ゾンデの軸から離間されるが
   その測定ゾンデの軸に実質的に平行であり且つそ
   の測定ゾンデの軸のまわりに、第１部材、第３部
   材、第２部材、そして第４部材という循環順序で
   配置されるように、前記測定ゾンデに接続されて
   おり、前記振動手段は、前記測定ゾンデに接続さ
   れていて、前記４つの部材の各々に実質的に同じ
   波形の４つの電気パルスを実質的に同時に与える
   手段を含んでおり、前記４つの電気パルスのうち
   の１つは、前記４つの部材のうちの１つの円筒外
   面と円筒内面との間に与えられ、前記電気パルス
   は、前記第１部材および第２部材の各々を収縮さ
   せ、前記第３部材および第４部材の各々を膨張さ
   せて、２つの正圧力波および２つの負圧力波を全
   て実質的に同時に流体中に発生させ、前記検出手
   段は、前記穴の軸にそつて前記４つの部材から離
   間され且つその軸から離れた前記流体中の少なく
   とも１つの選択された位置に配置されている特許
   請求の範囲第６項記載の装置。 １４ 前記４つの部材は、それらの軸が矩形柱の
   ４つの平行なエツジを実質的に定めるように、前
   記測定ゾンデに接続され、前記４つの部材は、実
   質的に同じ直径を有する特許請求の範囲第１３項
   記載の装置。