JPH06281631A - 水力分離決定方法及び装置 - Google Patents
水力分離決定方法及び装置Info
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- JPH06281631A JPH06281631A JP4336085A JP33608592A JPH06281631A JP H06281631 A JPH06281631 A JP H06281631A JP 4336085 A JP4336085 A JP 4336085A JP 33608592 A JP33608592 A JP 33608592A JP H06281631 A JPH06281631 A JP H06281631A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 地層内の種々の層の水力分離を決定する方法
及び装置を提供する。 【構成】 ボアホール１１１内の物質の間の種々の界面
の特性が評価される。ボアホール１１１の半径方向セグ
メントにおいて音響信号を指向させることにより音響検
査が実施される。該信号はケーシング１１５及び充填物
質１１９を介して通過し且つボアホール１１１内の種々
の界面１２１，１２５，１２７に遭遇する経路に沿って
伝搬した信号を発生する。この信号を処理して水力分離
決定を行なう。
及び装置を提供する。 【構成】 ボアホール１１１内の物質の間の種々の界面
の特性が評価される。ボアホール１１１の半径方向セグ
メントにおいて音響信号を指向させることにより音響検
査が実施される。該信号はケーシング１１５及び充填物
質１１９を介して通過し且つボアホール１１１内の種々
の界面１２１，１２５，１２７に遭遇する経路に沿って
伝搬した信号を発生する。この信号を処理して水力分離
決定を行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、油田ケーシングの水力
分離決定用方法及び装置に関するものであって、更に詳
細には、ボアホール即ち穿孔内に存在する種々の物質の
間の界面を超音波エネルギを使用して検査し、該物質及
び該物質の間に形成される結合を特性付ける技術に関す
るものである。
分離決定用方法及び装置に関するものであって、更に詳
細には、ボアホール即ち穿孔内に存在する種々の物質の
間の界面を超音波エネルギを使用して検査し、該物質及
び該物質の間に形成される結合を特性付ける技術に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ウエル即ち油井を完成する場合に、一連
のケーシング乃至はパイプを油井用の穿孔内に設定し且
つセメントと呼称される充填物質を該ケーシングと地層
との間の環状部内に強制的に流入させる。このセメント
の主要目的は、油発生層とガス発生層とを互いに分離し
且つ水を担持する層から分離するためである。セメント
が一つのゾーンから別のゾーンを分離するものではない
場合には、圧力下の流体が一つのゾーンから別のゾーン
へ移動する場合があり、その場合に生産効率が減少され
る。特に、水の移動は、生産ゾーンの不所望の水切りを
発生し、且つウエル即ち油井を商業的に使用可能なもの
でないものとする場合がある。又、帯水層内に炭化水素
が流入すると環境的にも経済的にも不所望な事態が発生
する。従って、セメントがその所定の機能を発揮するも
のであるか否か、即ち炭化水素貯蔵部が水力的に確保さ
れているか否かを決定することが重要である。尚、「良
好なセメント」という用語は、セメントによるゾーン間
の適切な分離を表わしており、ゾーン間での流体の移動
を防止していることを表わしている。
のケーシング乃至はパイプを油井用の穿孔内に設定し且
つセメントと呼称される充填物質を該ケーシングと地層
との間の環状部内に強制的に流入させる。このセメント
の主要目的は、油発生層とガス発生層とを互いに分離し
且つ水を担持する層から分離するためである。セメント
が一つのゾーンから別のゾーンを分離するものではない
場合には、圧力下の流体が一つのゾーンから別のゾーン
へ移動する場合があり、その場合に生産効率が減少され
る。特に、水の移動は、生産ゾーンの不所望の水切りを
発生し、且つウエル即ち油井を商業的に使用可能なもの
でないものとする場合がある。又、帯水層内に炭化水素
が流入すると環境的にも経済的にも不所望な事態が発生
する。従って、セメントがその所定の機能を発揮するも
のであるか否か、即ち炭化水素貯蔵部が水力的に確保さ
れているか否かを決定することが重要である。尚、「良
好なセメント」という用語は、セメントによるゾーン間
の適切な分離を表わしており、ゾーン間での流体の移動
を防止していることを表わしている。
【０００３】セメントの欠陥は多様な態様で発生する。
例えば、ケーシングと地層との間において完全なるセメ
ントの欠落が発生する場合がある。これは、重大なセメ
ント欠陥として特性付けられ、且つ分離させることを意
図したゾーン間での迅速な連通が発生する。別のタイプ
の欠陥は、ケーシングと地層との間においてセメント環
状体内にチャンネルが形成される場合に発生する。一般
的に発生する三つのタイプのチャンネルがある。第一
に、ケーシングと接触するチャンネルは「近いチャンネ
ル」と呼称される。第二に、ケーシングと接触すること
のないチャンネルは「遠いチャンネル」又は「埋設チャ
ンネル」と呼称される。埋設チャンネルの場合、チャン
ネルとケーシングとの間の領域は通常セメントである。
第三に、ケーシングと地層との間の全空間を占有するチ
ャンネルは「完全なチャンネル」又は「伝統的なチャン
ネル」の何れかで呼称される。これら全ての上述したチ
ャンネルは、例えば泥水又はガスなどの流体で充填され
ており、且つこれらの全ては水力分離にとって潜在的な
脅威である。
例えば、ケーシングと地層との間において完全なるセメ
ントの欠落が発生する場合がある。これは、重大なセメ
ント欠陥として特性付けられ、且つ分離させることを意
図したゾーン間での迅速な連通が発生する。別のタイプ
の欠陥は、ケーシングと地層との間においてセメント環
状体内にチャンネルが形成される場合に発生する。一般
的に発生する三つのタイプのチャンネルがある。第一
に、ケーシングと接触するチャンネルは「近いチャンネ
ル」と呼称される。第二に、ケーシングと接触すること
のないチャンネルは「遠いチャンネル」又は「埋設チャ
ンネル」と呼称される。埋設チャンネルの場合、チャン
ネルとケーシングとの間の領域は通常セメントである。
第三に、ケーシングと地層との間の全空間を占有するチ
ャンネルは「完全なチャンネル」又は「伝統的なチャン
ネル」の何れかで呼称される。これら全ての上述したチ
ャンネルは、例えば泥水又はガスなどの流体で充填され
ており、且つこれらの全ては水力分離にとって潜在的な
脅威である。
【０００４】一般的にはセメント欠陥としては考えない
が別の発生する条件は微小環状部として知られるもので
ある。この条件は、環状部を充填したセメントがケーシ
ングに対して適切に結合されていない場合に発生し、そ
の結果ケーシングの直ぐ外側に非常に幅狭の流体が充填
された環状部が形成される。この環状部は非常に小さく
且つ層間の流体連通に効果的に影響を与えるものではな
く、セメントの水力セキュリティ（安全確保）機能を保
持している。
が別の発生する条件は微小環状部として知られるもので
ある。この条件は、環状部を充填したセメントがケーシ
ングに対して適切に結合されていない場合に発生し、そ
の結果ケーシングの直ぐ外側に非常に幅狭の流体が充填
された環状部が形成される。この環状部は非常に小さく
且つ層間の流体連通に効果的に影響を与えるものではな
く、セメントの水力セキュリティ（安全確保）機能を保
持している。
【０００５】完成したウエル（油井）は、油井穿孔内の
異なった物質の接合部において多数の界面を有してい
る。第一の界面は、ケーシング内の流体とケーシング自
身との接合部に存在している。このケーシングは第一物
質として呼称し且つ典型的にはスチールから構成されて
いる。第二の界面は、ケーシングと該ケーシングの外部
に隣接した第二物質との間に形成されている。セメント
がケーシングと地層との間に適切に設けられている場合
には、水力分離を提供しており、第二の界面はケーシン
グ（第一物質）とセメント（第二物質）との間に存在し
ている。更に、セメントと第三物質（地層）との間に第
三の界面が存在している。
異なった物質の接合部において多数の界面を有してい
る。第一の界面は、ケーシング内の流体とケーシング自
身との接合部に存在している。このケーシングは第一物
質として呼称し且つ典型的にはスチールから構成されて
いる。第二の界面は、ケーシングと該ケーシングの外部
に隣接した第二物質との間に形成されている。セメント
がケーシングと地層との間に適切に設けられている場合
には、水力分離を提供しており、第二の界面はケーシン
グ（第一物質）とセメント（第二物質）との間に存在し
ている。更に、セメントと第三物質（地層）との間に第
三の界面が存在している。
【０００６】不完全なセメント供給動作により、多様な
界面条件が発生することが可能である。ケーシングと接
触するチャンネルは、ケーシング（第一物質）と流体
（第二物質）との間に第二の界面を発生する。この場合
には、第三の界面は流体（第二物質）と地層（第三物
質）との間に形成され、その場合に完全なチャンネルが
存在する。一方、第三の界面が流体（第二物質）とセメ
ント（第三物質）との間に形成されており、その場合に
は近いチャンネルが存在している。ケーシングと接触し
ないチャンネルは、ケーシング（第一物質）とセメント
（第二物質）との間に第二の界面を発生し、且つ第三の
界面はセメント（第二物質）と流体（第三物質）との間
に存在している。セメントと流体との接合部における界
面の存在は、水力分離の欠落を発生させる場合がある。
界面条件が発生することが可能である。ケーシングと接
触するチャンネルは、ケーシング（第一物質）と流体
（第二物質）との間に第二の界面を発生する。この場合
には、第三の界面は流体（第二物質）と地層（第三物
質）との間に形成され、その場合に完全なチャンネルが
存在する。一方、第三の界面が流体（第二物質）とセメ
ント（第三物質）との間に形成されており、その場合に
は近いチャンネルが存在している。ケーシングと接触し
ないチャンネルは、ケーシング（第一物質）とセメント
（第二物質）との間に第二の界面を発生し、且つ第三の
界面はセメント（第二物質）と流体（第三物質）との間
に存在している。セメントと流体との接合部における界
面の存在は、水力分離の欠落を発生させる場合がある。
【０００７】ケーシングの内側に位置させたツール即ち
装置によりケーシング外側の充填物質即ちセメントの状
態を検査することの問題は、音響エネルギを使用した多
様なセメント評価技術を生んでいる。これらの技術は、
音波セメント評価（ＳＣＥ）及び超音波セメント評価
（ＵＣＥ）に分類することが可能である。
装置によりケーシング外側の充填物質即ちセメントの状
態を検査することの問題は、音響エネルギを使用した多
様なセメント評価技術を生んでいる。これらの技術は、
音波セメント評価（ＳＣＥ）及び超音波セメント評価
（ＵＣＥ）に分類することが可能である。
【０００８】現在の音波セメント評価は、更に二つのカ
テゴリに分類することが可能である。第一のカテゴリ
は、セメントボンドインデックス即ちセメント結合指標
（ＣＢＩ）を評価するものであり、それはケーシングに
接着するセメントの円周の百分率を測定するものであ
る。第二のカテゴリは、可変密度ログを発生し、それは
地層内の圧縮波により発生されるヘッドウエーブ即ち先
頭の波を識別することにより環状部内のセメント充填物
を定量的に評価する。両方の音波技術は、非指向性又は
僅かに指向性の発生源及び受信器を使用し且つ基本的に
ケーシングの表面に平行なエネルギ伝搬に依存するもの
である。
テゴリに分類することが可能である。第一のカテゴリ
は、セメントボンドインデックス即ちセメント結合指標
（ＣＢＩ）を評価するものであり、それはケーシングに
接着するセメントの円周の百分率を測定するものであ
る。第二のカテゴリは、可変密度ログを発生し、それは
地層内の圧縮波により発生されるヘッドウエーブ即ち先
頭の波を識別することにより環状部内のセメント充填物
を定量的に評価する。両方の音波技術は、非指向性又は
僅かに指向性の発生源及び受信器を使用し且つ基本的に
ケーシングの表面に平行なエネルギ伝搬に依存するもの
である。
【０００９】ＳＣＥ技術の一つは米国特許第３，４０
１，７７３号（Ｓｙｎｏｔｔ，ＩＩＩ）に記載されてお
り、その特許はシュルンベルジェ・サベーイング・コー
ポレーションへ譲渡されている。この特許は、従来の長
手軸方向に離隔された音波送信器と受信器とを使用する
ツールを使用したセメントロギング（検層）技術を記載
している。ケーシングを貫通して伝搬する信号を処理
し、セメントの有無により影響された信号の一部を抽出
する。抽出されたセグメントを検査して、ケーシング外
側のセメントの有無の表示としてそのエネルギの測定値
を与える。この技術は第二の界面においてのセメント欠
陥に関する有用な情報を与える。
１，７７３号（Ｓｙｎｏｔｔ，ＩＩＩ）に記載されてお
り、その特許はシュルンベルジェ・サベーイング・コー
ポレーションへ譲渡されている。この特許は、従来の長
手軸方向に離隔された音波送信器と受信器とを使用する
ツールを使用したセメントロギング（検層）技術を記載
している。ケーシングを貫通して伝搬する信号を処理
し、セメントの有無により影響された信号の一部を抽出
する。抽出されたセグメントを検査して、ケーシング外
側のセメントの有無の表示としてそのエネルギの測定値
を与える。この技術は第二の界面においてのセメント欠
陥に関する有用な情報を与える。
【００１０】現在の超音波セメント評価技術も、ケーシ
ングと地層との間の環状部においてケーシングに隣接し
ているものはセメントであるか又は泥水であるかを決定
するために第二の界面を中心的に検査する。多数の公知
の技術はパルス・エコー方法を使用している。単一のト
ランスデューサが垂直に近い入力角度でケーシング内に
エネルギを送信し且つエコーを受信する。その信号はケ
ーシング内で共振を励起し、且つ該共振の性質を測定し
且つ解釈して、ケーシングの直ぐ外側にセメントが存在
するか又は置換されなかったマッド即ち泥水が存在する
かを表わす。この様な技術の主な制限は、それらが第二
の界面に集中するものであって、第三又は更にその他の
界面の影響を無視する点である。
ングと地層との間の環状部においてケーシングに隣接し
ているものはセメントであるか又は泥水であるかを決定
するために第二の界面を中心的に検査する。多数の公知
の技術はパルス・エコー方法を使用している。単一のト
ランスデューサが垂直に近い入力角度でケーシング内に
エネルギを送信し且つエコーを受信する。その信号はケ
ーシング内で共振を励起し、且つ該共振の性質を測定し
且つ解釈して、ケーシングの直ぐ外側にセメントが存在
するか又は置換されなかったマッド即ち泥水が存在する
かを表わす。この様な技術の主な制限は、それらが第二
の界面に集中するものであって、第三又は更にその他の
界面の影響を無視する点である。
【００１１】物質の厚さを決定するための超音波パルス
・エコー技術は当該技術分野においてかなりの数が提案
されている。例えば、米国特許第２，５３８，１１４号
（Ｍａｓｏｎ）は、超音波エネルギで物質を照射した場
合に、その共振周波数を調べることにより該物質の厚さ
を測定する装置について記載している。米国特許第４，
００３，２４４号（Ｏ’Ｂｒｉｅｎ，ｅｔ ａｌ．）に
おいては、パルス・エコー技術を使用して物質の厚さを
測定することが記載されている。
・エコー技術は当該技術分野においてかなりの数が提案
されている。例えば、米国特許第２，５３８，１１４号
（Ｍａｓｏｎ）は、超音波エネルギで物質を照射した場
合に、その共振周波数を調べることにより該物質の厚さ
を測定する装置について記載している。米国特許第４，
００３，２４４号（Ｏ’Ｂｒｉｅｎ，ｅｔ ａｌ．）に
おいては、パルス・エコー技術を使用して物質の厚さを
測定することが記載されている。
【００１２】米国特許第４，２５５，７９８号（Ｈａｖ
ｉｒａ）は、セメントがケーシングのちょうど外側に存
在するか否かを決定するためにボアホール即ち穿孔内の
ケーシングを音響的に検査する方法及び装置について記
載している。ケーシングの厚さも決定される。この技術
は、ケーシングの音波が供給された部分において厚さ共
振を励起すべく選択された周波数スペクトルを有する音
響パルス供給源を使用している。この厚さ共振は、ケー
シングの内側壁と外側壁との間の音響的反射として、即
ちトラップされたエネルギとして存在する。この反射の
期間は、隣接する媒体内へリークする音響エネルギの割
合に依存する。ケーシングからの音響的帰還は、二つの
別々の部分において考えることが可能である。第一のも
のは大きな振幅パルスとして表われ、それは第一の流体
・スチール界面、即ちケーシングの内側表面から反射し
たエネルギを表わしている。第二のものは減衰共振とし
て表われ、それはケーシング内の流体内へリークしたケ
ーシング内にトラップされた反射エネルギを表わしてい
る。次いで、受信した音響パルスを処理してケーシング
の厚さを決定するか又はケーシングに対するセメントの
結合の品質を評価する。
ｉｒａ）は、セメントがケーシングのちょうど外側に存
在するか否かを決定するためにボアホール即ち穿孔内の
ケーシングを音響的に検査する方法及び装置について記
載している。ケーシングの厚さも決定される。この技術
は、ケーシングの音波が供給された部分において厚さ共
振を励起すべく選択された周波数スペクトルを有する音
響パルス供給源を使用している。この厚さ共振は、ケー
シングの内側壁と外側壁との間の音響的反射として、即
ちトラップされたエネルギとして存在する。この反射の
期間は、隣接する媒体内へリークする音響エネルギの割
合に依存する。ケーシングからの音響的帰還は、二つの
別々の部分において考えることが可能である。第一のも
のは大きな振幅パルスとして表われ、それは第一の流体
・スチール界面、即ちケーシングの内側表面から反射し
たエネルギを表わしている。第二のものは減衰共振とし
て表われ、それはケーシング内の流体内へリークしたケ
ーシング内にトラップされた反射エネルギを表わしてい
る。次いで、受信した音響パルスを処理してケーシング
の厚さを決定するか又はケーシングに対するセメントの
結合の品質を評価する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、油田ケーシン
グにおける水力分離を決定する方法及び装置を提供して
いる。水力分離決定は、ケーシングと地層との間の環状
部の全体積を考慮し且つケーシング（第一物質）の外側
と接触する第二物質と第二物質に隣接し且つその外側の
第三物質との接合部において形成される第三の界面を特
性付けることにより行なわれる。第三の界面の検査は、
ケーシングのセグメントに音響パルスを指向させること
により実施される。このパルスは該ケーシングを貫通し
且つ第二物質内に通過する。次いで、その信号は第三の
界面から反射され且つ第二の物質及びケーシングを貫通
して逆方向に通過し且つボアホール（穿孔）内に入り、
そこで検知が行なわれる。
グにおける水力分離を決定する方法及び装置を提供して
いる。水力分離決定は、ケーシングと地層との間の環状
部の全体積を考慮し且つケーシング（第一物質）の外側
と接触する第二物質と第二物質に隣接し且つその外側の
第三物質との接合部において形成される第三の界面を特
性付けることにより行なわれる。第三の界面の検査は、
ケーシングのセグメントに音響パルスを指向させること
により実施される。このパルスは該ケーシングを貫通し
且つ第二物質内に通過する。次いで、その信号は第三の
界面から反射され且つ第二の物質及びケーシングを貫通
して逆方向に通過し且つボアホール（穿孔）内に入り、
そこで検知が行なわれる。
【００１４】音響的検査は、ハウジングと、送信手段
と、受信手段と、処理手段とを有する装置により行なわ
れる。送信手段はハウジング内に装着されており、且つ
第一の界面に対し所定の初期角度でケーシング内に音響
エネルギを導入する。この音響エネルギはボアホール即
ち穿孔内の第二の界面及び第三の界面の少なくとも一つ
と遭遇する経路に沿って伝搬する。送信手段から所定の
距離においてケーシング内に装着されている受信手段が
該経路に沿って伝搬し且つ第一の界面に到達した音響エ
ネルギを検知する。処理手段が、音響エネルギが伝搬し
た経路を決定し且つボアホール即ち穿孔内の物質の性質
を表わすデータを発生する。
と、受信手段と、処理手段とを有する装置により行なわ
れる。送信手段はハウジング内に装着されており、且つ
第一の界面に対し所定の初期角度でケーシング内に音響
エネルギを導入する。この音響エネルギはボアホール即
ち穿孔内の第二の界面及び第三の界面の少なくとも一つ
と遭遇する経路に沿って伝搬する。送信手段から所定の
距離においてケーシング内に装着されている受信手段が
該経路に沿って伝搬し且つ第一の界面に到達した音響エ
ネルギを検知する。処理手段が、音響エネルギが伝搬し
た経路を決定し且つボアホール即ち穿孔内の物質の性質
を表わすデータを発生する。
【００１５】本発明技術は、超音波セメント評価技術と
比較して幾つかの利点を有している。なぜならば、それ
は、好適にはケーシングにおける圧縮臨界角度と剪断臨
界角度との間において（臨界の中間）、垂直でない伝搬
を使用しており、送信器と受信器とが互いに離隔されて
いるピッチ・キャッチ幾何学的形状、即ち投げて受取る
構成を使用しているからである。この形態は、個別的な
界面からの音響エコーを表わす個別的な到着を包含する
信号を検査する。処理は、ＵＣＥ技術における如く全て
の界面からのエコーを包含するケーシング共振に集中す
るのではなく、他の界面からの到着とは独立的に各到着
したものの解析に集中する。本発明技術は、音波セメン
ト評価と比較すると良好な結果を得ることが可能であ
る。なぜならば、伝搬の強力な半径方向の成分が存在し
ており、且つトランスデューサは高度に指向性だからで
ある。トランスデューサの指向性は、基本的には全方向
トランスデューサを使用する典型的な地表地震技術から
本発明方法を区別している。本発明による水力分離決定
装置及び方法の基本的な利点は、種々の界面に遭遇して
発生する信号が時間及び空間において良好に分離されて
いるということである。このことは、記録された信号の
個別的な成分の正確な解析を行なうことを可能とする。
これらの成分は、ケーシング外側の充填物質即ちセメン
トにより達成される分離の品質の表示を与えるべく特性
付けられる。更に、主にケーシングと相互作用を行なっ
たエネルギが結果的に得られる信号の別の成分として存
在しているので、ケーシングの厚さを決定することが可
能である。これらの成分の分離は、所定距離離隔された
角度位置においてトランスデューサを配置し且つコンパ
クトな励起パルスを使用することにより達成される。
比較して幾つかの利点を有している。なぜならば、それ
は、好適にはケーシングにおける圧縮臨界角度と剪断臨
界角度との間において（臨界の中間）、垂直でない伝搬
を使用しており、送信器と受信器とが互いに離隔されて
いるピッチ・キャッチ幾何学的形状、即ち投げて受取る
構成を使用しているからである。この形態は、個別的な
界面からの音響エコーを表わす個別的な到着を包含する
信号を検査する。処理は、ＵＣＥ技術における如く全て
の界面からのエコーを包含するケーシング共振に集中す
るのではなく、他の界面からの到着とは独立的に各到着
したものの解析に集中する。本発明技術は、音波セメン
ト評価と比較すると良好な結果を得ることが可能であ
る。なぜならば、伝搬の強力な半径方向の成分が存在し
ており、且つトランスデューサは高度に指向性だからで
ある。トランスデューサの指向性は、基本的には全方向
トランスデューサを使用する典型的な地表地震技術から
本発明方法を区別している。本発明による水力分離決定
装置及び方法の基本的な利点は、種々の界面に遭遇して
発生する信号が時間及び空間において良好に分離されて
いるということである。このことは、記録された信号の
個別的な成分の正確な解析を行なうことを可能とする。
これらの成分は、ケーシング外側の充填物質即ちセメン
トにより達成される分離の品質の表示を与えるべく特性
付けられる。更に、主にケーシングと相互作用を行なっ
たエネルギが結果的に得られる信号の別の成分として存
在しているので、ケーシングの厚さを決定することが可
能である。これらの成分の分離は、所定距離離隔された
角度位置においてトランスデューサを配置し且つコンパ
クトな励起パルスを使用することにより達成される。
【００１６】
【実施例】図１は、水力分離を達成するために完成した
ボアホール即ち穿孔内において使用する物質を示した概
略断面図である。ボアホール１１１は典型的にはスチー
ルパイプ１１５である第一物質からなるケースが設けら
れている。第一物質１１５の外側に隣接して第二物質１
１９が存在している。第二物質１１９は、通常、充填物
質であり、通常セメントと呼称され、それはケーシング
１１５と地層１１７との間の環状部内にポンプで入力さ
れる。該セメントは水和してケーシング１１５を所定位
置に堅固に維持する。より重要なことであるが、それ
は、ケーシング１１５と地層１１７との間の環状部を完
全に充填し、炭化水素の層を他の層から密封し、従って
ケーシング１１５及びセメント（第二物質１１９）がそ
の後に孔を開けた場合に、炭化水素がケーシング１１５
内に直接的に流入し且つ隣接する地層の間での流体の移
動が防止される。通常はマッド即ち泥水の形態である流
体１２１がケーシング１１５の内側でボアホール１１１
内にポンプ入力される。この流体１２１はボアホール１
１１内において平衡状態を維持し、従って地層１１７に
より加えられる圧力はボアホール１１１を押し潰したり
崩壊させたりすることはない。
ボアホール即ち穿孔内において使用する物質を示した概
略断面図である。ボアホール１１１は典型的にはスチー
ルパイプ１１５である第一物質からなるケースが設けら
れている。第一物質１１５の外側に隣接して第二物質１
１９が存在している。第二物質１１９は、通常、充填物
質であり、通常セメントと呼称され、それはケーシング
１１５と地層１１７との間の環状部内にポンプで入力さ
れる。該セメントは水和してケーシング１１５を所定位
置に堅固に維持する。より重要なことであるが、それ
は、ケーシング１１５と地層１１７との間の環状部を完
全に充填し、炭化水素の層を他の層から密封し、従って
ケーシング１１５及びセメント（第二物質１１９）がそ
の後に孔を開けた場合に、炭化水素がケーシング１１５
内に直接的に流入し且つ隣接する地層の間での流体の移
動が防止される。通常はマッド即ち泥水の形態である流
体１２１がケーシング１１５の内側でボアホール１１１
内にポンプ入力される。この流体１２１はボアホール１
１１内において平衡状態を維持し、従って地層１１７に
より加えられる圧力はボアホール１１１を押し潰したり
崩壊させたりすることはない。
【００１７】ボアホール１１１の上述した説明に基づ
き、種々の物質の間に多数の界面が形成される。第一の
界面１２３は、流体１２１（通常、泥水）とケーシング
１１５との間の接合部に沿って存在する。理想的には、
セメントの形態での第二物質１１９がケーシング１１５
と地層１１７との間の空間を完全に充填する。この様な
状態は半径方向の線Ｒg に沿って示されている。第二の
界面１２５がケーシング１１５とセメントとの間に形成
されており、且つ第三の界面１２７は太線で強調して示
してあり、それはセメントと地層１１７との接合部に存
在している。しかしながら、充填物質即ちセメントは、
必ずしも常にケーシング１１５と地層１１７との間の空
間を完全に充填するものではない。
き、種々の物質の間に多数の界面が形成される。第一の
界面１２３は、流体１２１（通常、泥水）とケーシング
１１５との間の接合部に沿って存在する。理想的には、
セメントの形態での第二物質１１９がケーシング１１５
と地層１１７との間の空間を完全に充填する。この様な
状態は半径方向の線Ｒg に沿って示されている。第二の
界面１２５がケーシング１１５とセメントとの間に形成
されており、且つ第三の界面１２７は太線で強調して示
してあり、それはセメントと地層１１７との接合部に存
在している。しかしながら、充填物質即ちセメントは、
必ずしも常にケーシング１１５と地層１１７との間の空
間を完全に充填するものではない。
【００１８】セメントが完全に該空間を充填するもので
はない場合には、三つの可能な条件が発生する。第一の
条件は半径方向の線Ｒ1 に沿って示してある。近いチャ
ンネル１２９がケーシング１１５とセメントとの間に存
在している。ケーシング１１５とセメントとの間に存在
する第二の界面１２５の代わりに、ケーシング１１５と
近いチャンネル１２９の流体との間にその界面が形成さ
れている。この様な状態においては、近いチャンネル１
２９の流体が第二物質１１９を構成している。更に、セ
メントと地層１１７との間に存在する第三の界面１２７
の代わりに、それは流体（第二物質１１９）とセメント
との接合部に形成されている。別のタイプの近いチャン
ネルが半径方向の線Ｒ2 に沿って示されている。この近
いチャンネルは完全なチャンネル１３３として知られて
いるものである。なぜならば、この場合には、流体が環
状部を完全に横断して地層１１７まで延在しているから
である。近いチャンネル１２９の場合における如く、完
全なチャンネル１３３も第一物質１１５と流体（第二物
質１１９）との間に第二の界面を有している。しかしな
がら、完全なチャンネル１３３に対する第三の界面は流
体と地層１１７との間に形成されている。
はない場合には、三つの可能な条件が発生する。第一の
条件は半径方向の線Ｒ1 に沿って示してある。近いチャ
ンネル１２９がケーシング１１５とセメントとの間に存
在している。ケーシング１１５とセメントとの間に存在
する第二の界面１２５の代わりに、ケーシング１１５と
近いチャンネル１２９の流体との間にその界面が形成さ
れている。この様な状態においては、近いチャンネル１
２９の流体が第二物質１１９を構成している。更に、セ
メントと地層１１７との間に存在する第三の界面１２７
の代わりに、それは流体（第二物質１１９）とセメント
との接合部に形成されている。別のタイプの近いチャン
ネルが半径方向の線Ｒ2 に沿って示されている。この近
いチャンネルは完全なチャンネル１３３として知られて
いるものである。なぜならば、この場合には、流体が環
状部を完全に横断して地層１１７まで延在しているから
である。近いチャンネル１２９の場合における如く、完
全なチャンネル１３３も第一物質１１５と流体（第二物
質１１９）との間に第二の界面を有している。しかしな
がら、完全なチャンネル１３３に対する第三の界面は流
体と地層１１７との間に形成されている。
【００１９】チャンネルが第二物質１１９と地層１１７
との間の空間内に形成される場合、即ちチャンネルが第
一物質１１５と接触することがない場合に第三の条件が
発生する。この条件は半径方向の線Ｒ3 に沿って示して
あり、且つ埋設チャンネル１３１と呼称される。このチ
ャンネルの場合には、ケーシング１１５と第二物質１１
９（セメント）との間に第二の界面１２５が形成され、
且つ第三の界面１２７は第二物質１１９と埋設チャンネ
ル１３１の流体との接合部に形成される。
との間の空間内に形成される場合、即ちチャンネルが第
一物質１１５と接触することがない場合に第三の条件が
発生する。この条件は半径方向の線Ｒ3 に沿って示して
あり、且つ埋設チャンネル１３１と呼称される。このチ
ャンネルの場合には、ケーシング１１５と第二物質１１
９（セメント）との間に第二の界面１２５が形成され、
且つ第三の界面１２７は第二物質１１９と埋設チャンネ
ル１３１の流体との接合部に形成される。
【００２０】図２はロギング（検層）操作状態を示した
概略図である。音響データを採取するためのツール即ち
ゾンデ２１０が地層１１７内に延在するボアホール即ち
穿孔１１１内に位置されている。ゾンデ２１０は、好適
には、外装したマルチ導体ケーブル２１４によりボアホ
ール内に下降され且つ滑車ホイール２１６を介して地表
の装置２１５によりゆっくりと上昇され、その間にデー
タ測定値が記録される。該ツールの深さはケーブルの変
位を測定する深さゲージ２１７により測定される。
概略図である。音響データを採取するためのツール即ち
ゾンデ２１０が地層１１７内に延在するボアホール即ち
穿孔１１１内に位置されている。ゾンデ２１０は、好適
には、外装したマルチ導体ケーブル２１４によりボアホ
ール内に下降され且つ滑車ホイール２１６を介して地表
の装置２１５によりゆっくりと上昇され、その間にデー
タ測定値が記録される。該ツールの深さはケーブルの変
位を測定する深さゲージ２１７により測定される。
【００２１】ゾンデ２１０は、音響パルスを射出し且つ
その帰還波形を検知することにより音響データを採取す
る。該ゾンデは、少なくとも１個の供給源即ち送信器と
少なくとも１個の検知器即ち受信器とを有している。該
送信器は、励起によりパルスを発生する。該パルスはケ
ーシング１１５内に指向され、且つその結果得られる信
号は受信器により検知される。帰還波形は、現場におい
て該ゾンデにより解析するか、地表におけるデータプロ
セサ２１８により解析するか、又は、遠隔した位置にお
いて解析を行なうために該ゾンデ又は地表の何れかにお
いて該波形を記録することが可能である。
その帰還波形を検知することにより音響データを採取す
る。該ゾンデは、少なくとも１個の供給源即ち送信器と
少なくとも１個の検知器即ち受信器とを有している。該
送信器は、励起によりパルスを発生する。該パルスはケ
ーシング１１５内に指向され、且つその結果得られる信
号は受信器により検知される。帰還波形は、現場におい
て該ゾンデにより解析するか、地表におけるデータプロ
セサ２１８により解析するか、又は、遠隔した位置にお
いて解析を行なうために該ゾンデ又は地表の何れかにお
いて該波形を記録することが可能である。
【００２２】図３はゾンデ２１０のハウジング内に装着
されている送信器３１１と受信器３３１を示している。
送信器３１１及び受信器３３１は、音響エネルギを送信
するか又は受信することが可能なトランスデューサ即ち
変換器である。好適には、該トランスデューサのうちの
少なくとも一つがビームの形態での音響エネルギで動作
するタイプのものである。送信器３１１がビーム型のも
のである場合には、受信器３３１はビーム型か又は点源
トランスデューサの何れかとすることが可能である。そ
の理由は、ビームの形態で送信器３１１により送信され
る音響エネルギは、それが適宜の位置に配置されている
限り、ビームの形態で受信器３３１に到達するからであ
る。一方、送信器３１１が点源である場合には、受信器
３３１がビーム型である限り、それは関心のある経路に
沿って伝搬した音響エネルギのビームを検知する。勿
論、送信器３１１と受信器３３１の両方がビーム型トラ
ンスデューサである場合には、その装置は本発明に従っ
て機能する。
されている送信器３１１と受信器３３１を示している。
送信器３１１及び受信器３３１は、音響エネルギを送信
するか又は受信することが可能なトランスデューサ即ち
変換器である。好適には、該トランスデューサのうちの
少なくとも一つがビームの形態での音響エネルギで動作
するタイプのものである。送信器３１１がビーム型のも
のである場合には、受信器３３１はビーム型か又は点源
トランスデューサの何れかとすることが可能である。そ
の理由は、ビームの形態で送信器３１１により送信され
る音響エネルギは、それが適宜の位置に配置されている
限り、ビームの形態で受信器３３１に到達するからであ
る。一方、送信器３１１が点源である場合には、受信器
３３１がビーム型である限り、それは関心のある経路に
沿って伝搬した音響エネルギのビームを検知する。勿
論、送信器３１１と受信器３３１の両方がビーム型トラ
ンスデューサである場合には、その装置は本発明に従っ
て機能する。
【００２３】受信器３３１において検知される音響エネ
ルギ信号の成分の種々の経路も図３に示してある。送信
器３１１は音響エネルギ３１３のパルスを送信する。送
信器３１１がビームの形態で音響エネルギ３１３を送信
すると、それは、送信器３１１とほぼ同一の幅でもっ
て、第一の境界１２３に対して所定の角度で送信を行な
う。パルス３１３がケーシング１１５に衝突すると、そ
のエネルギＤのうちの幾分かは反射され、その残りは第
一の境界１２３から良好に画定された角度θでケーシン
グ１１５内に継続して進行する。好適には、この角度θ
は、ケーシング１１５に対する圧縮臨界角度と剪断臨界
角度との間の角度であり、ケーシング１１５内に送信さ
れる強い剪断成分を与えるが圧縮成分を与えることはな
い。剪断成分３１５はケーシング１１５を貫通して通過
し且つケーシング１１５の裏側において第二の境界１２
５に衝突する。そのエネルギ３１７の一部は反射され、
一方その残りは第二物質１１９内に送信される。第二物
質１１９がセメントである場合には、剪断成分３１５の
残りの部分は二つのセメント成分に分割される。第一の
セメント成分は剪断成分３１９である。第二のセメント
成分は圧縮成分３２１である。これらの成分の各々はセ
メントを横断して伝搬し且つ第三の界面１２７において
部分的に反射される。この点において、各成分は再度第
三界面エコー（ＴＩＥ）と呼称される二つの反射成分に
分割され、該エコーはケーシング１１５に向かって逆方
向に伝搬する。
ルギ信号の成分の種々の経路も図３に示してある。送信
器３１１は音響エネルギ３１３のパルスを送信する。送
信器３１１がビームの形態で音響エネルギ３１３を送信
すると、それは、送信器３１１とほぼ同一の幅でもっ
て、第一の境界１２３に対して所定の角度で送信を行な
う。パルス３１３がケーシング１１５に衝突すると、そ
のエネルギＤのうちの幾分かは反射され、その残りは第
一の境界１２３から良好に画定された角度θでケーシン
グ１１５内に継続して進行する。好適には、この角度θ
は、ケーシング１１５に対する圧縮臨界角度と剪断臨界
角度との間の角度であり、ケーシング１１５内に送信さ
れる強い剪断成分を与えるが圧縮成分を与えることはな
い。剪断成分３１５はケーシング１１５を貫通して通過
し且つケーシング１１５の裏側において第二の境界１２
５に衝突する。そのエネルギ３１７の一部は反射され、
一方その残りは第二物質１１９内に送信される。第二物
質１１９がセメントである場合には、剪断成分３１５の
残りの部分は二つのセメント成分に分割される。第一の
セメント成分は剪断成分３１９である。第二のセメント
成分は圧縮成分３２１である。これらの成分の各々はセ
メントを横断して伝搬し且つ第三の界面１２７において
部分的に反射される。この点において、各成分は再度第
三界面エコー（ＴＩＥ）と呼称される二つの反射成分に
分割され、該エコーはケーシング１１５に向かって逆方
向に伝搬する。
【００２４】第三の界面１２７から反射されると、剪断
成分３１９は反射性剪断−剪断成分３２３と反射性剪断
−圧縮成分３２５とに分割される。更に、圧縮成分３２
１は、第三の界面１２７から反射されると、圧縮−剪断
成分３２７と圧縮−圧縮成分３２９とに分割される。
成分３１９は反射性剪断−剪断成分３２３と反射性剪断
−圧縮成分３２５とに分割される。更に、圧縮成分３２
１は、第三の界面１２７から反射されると、圧縮−剪断
成分３２７と圧縮−圧縮成分３２９とに分割される。
【００２５】これら四つのＴＩＥ３２３，３２５，３２
７，３２９の各々は、第二物質１１９を介して第二の界
面１２５へ向けて逆方向に伝搬する。第二の界面１２５
に到達すると、これら四つのＴＩＥは継続してケーシン
グ１１５を介して伝搬し、第一の界面１２３から流体１
２１内へ進行する。ボアホール１１１内に位置決めされ
且つ適宜の角度を持って配設された受信器３３１が、こ
れらの成分が流体１２１を介して伝搬する場合に、該成
分の一つ又はそれ以上を検知する。上述した説明は、送
信器３１１が点源受信器か又はビーム型受信器の何れか
により受信される音響エネルギのビームを送信する場合
に適用される。送信器３１１が点源トランスデューサで
ある場合には、受信器３３１はビーム型トランスデュー
サであり、それは所定の予測経路に沿って伝搬したエネ
ルギのみを受信する。
７，３２９の各々は、第二物質１１９を介して第二の界
面１２５へ向けて逆方向に伝搬する。第二の界面１２５
に到達すると、これら四つのＴＩＥは継続してケーシン
グ１１５を介して伝搬し、第一の界面１２３から流体１
２１内へ進行する。ボアホール１１１内に位置決めされ
且つ適宜の角度を持って配設された受信器３３１が、こ
れらの成分が流体１２１を介して伝搬する場合に、該成
分の一つ又はそれ以上を検知する。上述した説明は、送
信器３１１が点源受信器か又はビーム型受信器の何れか
により受信される音響エネルギのビームを送信する場合
に適用される。送信器３１１が点源トランスデューサで
ある場合には、受信器３３１はビーム型トランスデュー
サであり、それは所定の予測経路に沿って伝搬したエネ
ルギのみを受信する。
【００２６】これら四つのＴＩＥは、各々、ケーシング
１１５内へ指向された元の音響エネルギ信号の個々の成
分であり、第一ＴＩＥはパルス３１３の剪断−剪断成分
３２３でありＳＳの符号を付してあり、第二ＴＩＥはパ
ルス３１３の剪断−圧縮成分３２５でありＳＣの符号を
付してあり、第三ＴＩＥはＣＳの符号を付した圧縮−剪
断成分３２７であり、且つ第四ＴＩＥはＣＣの符号を付
した圧縮−圧縮成分３２９である。これらの記号の各々
に関して、最初の文字は第二の界面から第三の界面への
伝搬に関しての極性（即ち、剪断か又は圧縮）を表わし
ており、一方第二の文字は第三の界面から第二の界面へ
の伝搬の極性を表わしている。ＴＩＥ３２３−３２９を
受信すると、処理が行なわれて、ケーシング１１５の正
面において最初に導入した音響エネルギの経路の関数と
してボアホール内の物質の特性付けが行なわれる。ケー
シングの厚さ、トランスデューサ３１１及び３３１のス
タンドオフ（トランスデューサと第一の界面との間の距
離）及びオフセット（トランスデューサ間の距離）位
置、及び流体１２１及び第二物質１１９の性質などのパ
ラメータが既知である場合には、第二物質１１９の厚さ
がＴＩＥの伝搬時間から決定される。更に、地層の性質
は、ＴＩＥの振幅及び極性から特性付けられる。
１１５内へ指向された元の音響エネルギ信号の個々の成
分であり、第一ＴＩＥはパルス３１３の剪断−剪断成分
３２３でありＳＳの符号を付してあり、第二ＴＩＥはパ
ルス３１３の剪断−圧縮成分３２５でありＳＣの符号を
付してあり、第三ＴＩＥはＣＳの符号を付した圧縮−剪
断成分３２７であり、且つ第四ＴＩＥはＣＣの符号を付
した圧縮−圧縮成分３２９である。これらの記号の各々
に関して、最初の文字は第二の界面から第三の界面への
伝搬に関しての極性（即ち、剪断か又は圧縮）を表わし
ており、一方第二の文字は第三の界面から第二の界面へ
の伝搬の極性を表わしている。ＴＩＥ３２３−３２９を
受信すると、処理が行なわれて、ケーシング１１５の正
面において最初に導入した音響エネルギの経路の関数と
してボアホール内の物質の特性付けが行なわれる。ケー
シングの厚さ、トランスデューサ３１１及び３３１のス
タンドオフ（トランスデューサと第一の界面との間の距
離）及びオフセット（トランスデューサ間の距離）位
置、及び流体１２１及び第二物質１１９の性質などのパ
ラメータが既知である場合には、第二物質１１９の厚さ
がＴＩＥの伝搬時間から決定される。更に、地層の性質
は、ＴＩＥの振幅及び極性から特性付けられる。
【００２７】該処理は、トランスデューサ３１１からの
音響エネルギ３１３の送信時に存在し且つ受信器３３１
において検知されるある「ケーシング」信号を考慮に入
れねばならない。送信器３１１から射出される大部分の
音響エネルギ３１３は、それがケーシング１１５に入る
前に、第一の界面１２３において反射される。このエネ
ルギは直接反射Ｄとして示してある。残りの部分は、好
適には、角度θでケーシング１１５内に入る。尚、該角
度は、圧縮臨界角度よりも小さく、第一物質１１５を介
して剪断エネルギ３１５のみが伝搬することを可能とし
ている。ケーシング１１５内で反射する支配的なケーシ
ング信号は第二の界面１２５を超えて伝搬することはな
い。それらは第二の界面１２５においてケーシング１１
５内に逆方向に反射される。この反射されたエネルギは
ケーシング１１５を介して進行し、第一の界面１２３に
到達し、そこでその一部がケーシングエコーＳ１を形成
する。その残りはケーシング１１５内に反射して戻り、
該サイクルを繰返し行なって、ケーシングエコーＳ２，
Ｓ３などを形成する。
音響エネルギ３１３の送信時に存在し且つ受信器３３１
において検知されるある「ケーシング」信号を考慮に入
れねばならない。送信器３１１から射出される大部分の
音響エネルギ３１３は、それがケーシング１１５に入る
前に、第一の界面１２３において反射される。このエネ
ルギは直接反射Ｄとして示してある。残りの部分は、好
適には、角度θでケーシング１１５内に入る。尚、該角
度は、圧縮臨界角度よりも小さく、第一物質１１５を介
して剪断エネルギ３１５のみが伝搬することを可能とし
ている。ケーシング１１５内で反射する支配的なケーシ
ング信号は第二の界面１２５を超えて伝搬することはな
い。それらは第二の界面１２５においてケーシング１１
５内に逆方向に反射される。この反射されたエネルギは
ケーシング１１５を介して進行し、第一の界面１２３に
到達し、そこでその一部がケーシングエコーＳ１を形成
する。その残りはケーシング１１５内に反射して戻り、
該サイクルを繰返し行なって、ケーシングエコーＳ２，
Ｓ３などを形成する。
【００２８】角度Ｃで音響エネルギをケーシング１１５
内に送信するためのトランスデューサ３１３及び３３１
の動作は、到着点Ｄ及びケーシングエコーＳ１，Ｓ２，
Ｓ３などをケーシング１１５に沿って送信器３１１から
空間的に次第に離した位置に位置させている。適切に位
置決めされると、受信器３３１はケーシングエコーのす
べてではなく、ケーシングエコーＳ１，Ｓ２，Ｓ３など
のうちの制限した数のものを受信する。図３において、
受信器３３１は、Ｓ１とＳ２とを受信するが、Ｓ３，Ｓ
４などを受信するものではない。興味のある成分、即ち
ＴＩＥはＳ１とＳ２との間に到着し且つ図３に示した如
く受信器３３１により検知される。これらの成分は、受
信器３３１に対する受信範囲の外側に到着する第一の界
面１２３と第二の界面１２５との間で継続して反射する
場合に発生される後のケーシング反射を解釈したり又は
差し引くことなしに、解析される。
内に送信するためのトランスデューサ３１３及び３３１
の動作は、到着点Ｄ及びケーシングエコーＳ１，Ｓ２，
Ｓ３などをケーシング１１５に沿って送信器３１１から
空間的に次第に離した位置に位置させている。適切に位
置決めされると、受信器３３１はケーシングエコーのす
べてではなく、ケーシングエコーＳ１，Ｓ２，Ｓ３など
のうちの制限した数のものを受信する。図３において、
受信器３３１は、Ｓ１とＳ２とを受信するが、Ｓ３，Ｓ
４などを受信するものではない。興味のある成分、即ち
ＴＩＥはＳ１とＳ２との間に到着し且つ図３に示した如
く受信器３３１により検知される。これらの成分は、受
信器３３１に対する受信範囲の外側に到着する第一の界
面１２３と第二の界面１２５との間で継続して反射する
場合に発生される後のケーシング反射を解釈したり又は
差し引くことなしに、解析される。
【００２９】図４は二つの異なった第三の界面条件から
受信した波形を示している。各波形は幾つかの別個のエ
コー到着を包含しており、それらに付けた符号は図３に
関して説明したものに対応している。図４から明らかに
理解される如く、ＴＩＥはケーシングエコー到着と時間
的に別個である。各場合において、ＴＩＥのうちの三つ
を見ることが可能である。ＣＣ３２９は透過係数が低い
ために低い振幅を有している。更に、それは受信器３３
１の範囲を超えて集中されており且つ何れの波形におい
ても区別することは不可能である。ＳＣ３２５及びＣＳ
３２７は同一の時間及び場所において発生し且つ重畳さ
れており且つ区別することはできない。これは、図４に
おける如く、第二物質１１９の厚さが局所的に一様であ
る場合のケースである。各々の場合において、ＳＣ＋Ｃ
Ｓは二つの理由からＳＳ３２３よりも大きい。第一の理
由は、それが二つの到着部から構成されているというこ
とであり、且つ第二の理由は、第二物質１１９内におい
ては剪断減衰よりも圧縮減衰のほうが少ないからであ
る。
受信した波形を示している。各波形は幾つかの別個のエ
コー到着を包含しており、それらに付けた符号は図３に
関して説明したものに対応している。図４から明らかに
理解される如く、ＴＩＥはケーシングエコー到着と時間
的に別個である。各場合において、ＴＩＥのうちの三つ
を見ることが可能である。ＣＣ３２９は透過係数が低い
ために低い振幅を有している。更に、それは受信器３３
１の範囲を超えて集中されており且つ何れの波形におい
ても区別することは不可能である。ＳＣ３２５及びＣＳ
３２７は同一の時間及び場所において発生し且つ重畳さ
れており且つ区別することはできない。これは、図４に
おける如く、第二物質１１９の厚さが局所的に一様であ
る場合のケースである。各々の場合において、ＳＣ＋Ｃ
Ｓは二つの理由からＳＳ３２３よりも大きい。第一の理
由は、それが二つの到着部から構成されているというこ
とであり、且つ第二の理由は、第二物質１１９内におい
ては剪断減衰よりも圧縮減衰のほうが少ないからであ
る。
【００３０】第一波形Ｗ1 は、波形Ｗ1 の右側の対応す
るボアホール形態ダイヤグラムに示した如く、第二物質
１１９の外側に隣接して埋設チャンネル１３１が存在す
る状態に対応している。波形Ｗ2 は、埋設チャンネルが
存在しない場合にとられたデータを表わしており、第三
の界面１２７が第二物質１１９と地層１１７との間の接
合部に存在している。
るボアホール形態ダイヤグラムに示した如く、第二物質
１１９の外側に隣接して埋設チャンネル１３１が存在す
る状態に対応している。波形Ｗ2 は、埋設チャンネルが
存在しない場合にとられたデータを表わしており、第三
の界面１２７が第二物質１１９と地層１１７との間の接
合部に存在している。
【００３１】特定のＴＩＥ、例えばＳＣ＋ＣＳに対する
三つのファクタが、第二物質の組成及び第三の界面１２
７の特性付けを行なう場合に考慮される。第一のファク
タは遅延である。遅延は、エコーが第二物質を介して伝
搬するのにかかる時間の表示を与える。従って、それ
は、第二物質の厚さを表わしている。
三つのファクタが、第二物質の組成及び第三の界面１２
７の特性付けを行なう場合に考慮される。第一のファク
タは遅延である。遅延は、エコーが第二物質を介して伝
搬するのにかかる時間の表示を与える。従って、それ
は、第二物質の厚さを表わしている。
【００３２】エコーが伝搬する距離が短ければ短いほ
ど、それは速く受信器３３１に到達する。Ｗ1 の場合、
ＴＩＥの各々はＷ2 の場合におけるよりも速い。波形Ｗ
1 における到着が速い理由は、埋設チャンネル１３１が
存在するためである。第二物質１１９と地層１１７との
間の埋設チャンネル１３１の厚さは、波形Ｗ1 に対して
第三の界面１２７をケーシング１１５へ一層近いものと
させている。
ど、それは速く受信器３３１に到達する。Ｗ1 の場合、
ＴＩＥの各々はＷ2 の場合におけるよりも速い。波形Ｗ
1 における到着が速い理由は、埋設チャンネル１３１が
存在するためである。第二物質１１９と地層１１７との
間の埋設チャンネル１３１の厚さは、波形Ｗ1 に対して
第三の界面１２７をケーシング１１５へ一層近いものと
させている。
【００３３】第一のファクタ、即ち特定の受信したＴＩ
Ｅの遅延は第三の界面１２７への距離を表わし、第二及
び第三のファクタは物質の性質に関係した情報を与え
る。第二のファクタであるＴＩＥの極性は、第三の界面
に沿って存在する物質の相対的インピーダンスを決定す
ることにより、埋設チャンネル１３１が存在するか否か
を表わす。反射係数は、第三の界面１２７に対して計算
される。計算された反射係数は、第二物質及び第三物質
のインピーダンス及び透過角度及び反射角度に依存する
その他の三角関数の関数である。しかしながら、簡単化
のために、反射係数は、垂直の入射角度で送信される信
号の反射係数を計算するために使用されるものと同一の
式により近似させることが可能である。即ち、 Ｒ3 ＝（Ｚ3 −Ｚ2 ）／（Ｚ3 ＋Ｚ2 ） （１） Ｚn ＝Ｖn ρn （２） 尚、Ｒ3 ：第三の界面における反射係数 Ｚn ：ｎ番目の物質のインピーダンス Ｖn ：ｎ番目の物質を介しての波の速度 ρn ：ｎ番目の物質の密度 式（１）の近似は、第三物質が第二物質よりも高いイン
ピーダンスを有する場合には、反射係数の符号（極性）
は正（＋）であることを表わす。この符号（極性）は、
その状態が反対の場合には負（−）である。
Ｅの遅延は第三の界面１２７への距離を表わし、第二及
び第三のファクタは物質の性質に関係した情報を与え
る。第二のファクタであるＴＩＥの極性は、第三の界面
に沿って存在する物質の相対的インピーダンスを決定す
ることにより、埋設チャンネル１３１が存在するか否か
を表わす。反射係数は、第三の界面１２７に対して計算
される。計算された反射係数は、第二物質及び第三物質
のインピーダンス及び透過角度及び反射角度に依存する
その他の三角関数の関数である。しかしながら、簡単化
のために、反射係数は、垂直の入射角度で送信される信
号の反射係数を計算するために使用されるものと同一の
式により近似させることが可能である。即ち、 Ｒ3 ＝（Ｚ3 −Ｚ2 ）／（Ｚ3 ＋Ｚ2 ） （１） Ｚn ＝Ｖn ρn （２） 尚、Ｒ3 ：第三の界面における反射係数 Ｚn ：ｎ番目の物質のインピーダンス Ｖn ：ｎ番目の物質を介しての波の速度 ρn ：ｎ番目の物質の密度 式（１）の近似は、第三物質が第二物質よりも高いイン
ピーダンスを有する場合には、反射係数の符号（極性）
は正（＋）であることを表わす。この符号（極性）は、
その状態が反対の場合には負（−）である。
【００３４】典型的に、セメントのインピーダンスはガ
ス又は置換されなかった泥水のものよりも高く、且つ石
のものよりも低い。従って、埋設チャンネルがセメント
と地層との間に存在する場合には、第三の界面の反射係
数の極性は埋設チャンネルが存在しない場合の第三の界
面のものと比較して符号が反対である。実際に、波形Ｗ
1 の成分ＳＣ＋ＣＳ及び波形Ｗ2 の成分ＳＣ＋ＣＳは明
らかに反対の極性を有している。その結果、ＴＩＥ極性
は地層エコーを埋設チャンネルエコーと区別している。
以下の表１は、第二物質１１９がセメントである場合の
可能な解釈を示している。
ス又は置換されなかった泥水のものよりも高く、且つ石
のものよりも低い。従って、埋設チャンネルがセメント
と地層との間に存在する場合には、第三の界面の反射係
数の極性は埋設チャンネルが存在しない場合の第三の界
面のものと比較して符号が反対である。実際に、波形Ｗ
1 の成分ＳＣ＋ＣＳ及び波形Ｗ2 の成分ＳＣ＋ＣＳは明
らかに反対の極性を有している。その結果、ＴＩＥ極性
は地層エコーを埋設チャンネルエコーと区別している。
以下の表１は、第二物質１１９がセメントである場合の
可能な解釈を示している。
【００３５】 表１ 第二物質 第三物質 符号 特性 セメント 泥水 − 埋設チャンネル セメント 高インピーダンス地層 ＋ 実効的分離 セメント 低インピーダンス地層 − 虚偽の負の分離 上の表１から理解される如く、例えば非常に柔らかい石
などのセメントより低い音響インピーダンスを有する地
層は問題である。なぜならば、それは「虚偽の負の分
離」特性を与えるからである。しかしながら、この問題
は認識されるので、測定されるその他のボアホール環境
特性を考慮することによりそれを予測することが可能で
ある。
などのセメントより低い音響インピーダンスを有する地
層は問題である。なぜならば、それは「虚偽の負の分
離」特性を与えるからである。しかしながら、この問題
は認識されるので、測定されるその他のボアホール環境
特性を考慮することによりそれを予測することが可能で
ある。
【００３６】第三の界面を特性付けるために使用される
第三のファクタはＴＩＥの振幅である。成分ＳＣ＋ＣＳ
の振幅は、異なった物質の相対的インピーダンス及び減
衰係数を表わしている。
第三のファクタはＴＩＥの振幅である。成分ＳＣ＋ＣＳ
の振幅は、異なった物質の相対的インピーダンス及び減
衰係数を表わしている。
【００３７】振幅の計算は次式に従って行なわれる。
【００３８】
【数３】
【００３９】尚、Ｔn ：特定の界面における透過係数 Ｒn ：特定の界面における反射係数 αn ：特定の物質における減衰係数 ｌn ：特定の物質の厚さ 例えば、第一及び第二物質におけるインピーダンス及び
減衰係数が既知である場合に、地層のインピーダンスは
式（１）を使用して振幅から決定することが可能であ
る。
減衰係数が既知である場合に、地層のインピーダンスは
式（１）を使用して振幅から決定することが可能であ
る。
【００４０】所望の界面に対する検知信号の感度を最大
とし且つ不所望の反射に対する感度を最小とするため
に、例えばケーシングの反射から分離して第三の界面の
反射を測定するために、送信器３１１と受信器３３１と
を適切に構成するためには、多数のパラメータを考慮せ
ねばならない。送信角度及び受信角度、トランスデュー
サ間隔、ケーシングからの距離は角度スペクトル、ビー
ム幅、帯域幅などのトランスデューサパラメータに依存
する。又、局所的な検査区域の考慮事項としては、セメ
ント及びケーシングの寸法及び音響特性、及びボアホー
ル流体の音響的特性などを包含する。これらのパラメー
タの多くは、互いに依存しており、トランスデューサの
形態を最適化させることを複雑なものとしている。
とし且つ不所望の反射に対する感度を最小とするため
に、例えばケーシングの反射から分離して第三の界面の
反射を測定するために、送信器３１１と受信器３３１と
を適切に構成するためには、多数のパラメータを考慮せ
ねばならない。送信角度及び受信角度、トランスデュー
サ間隔、ケーシングからの距離は角度スペクトル、ビー
ム幅、帯域幅などのトランスデューサパラメータに依存
する。又、局所的な検査区域の考慮事項としては、セメ
ント及びケーシングの寸法及び音響特性、及びボアホー
ル流体の音響的特性などを包含する。これらのパラメー
タの多くは、互いに依存しており、トランスデューサの
形態を最適化させることを複雑なものとしている。
【００４１】第二物質１１９がケーシング１１５と地層
１１７との間の厚い環状空間を占有する場合には、所望
のＴＩＥは単一の送信器から特定の距離に配置された単
一の受信器をミスする場合がある。この問題に対処する
一つの可能な解決方法は、ボアホールの壁を探査するこ
とにより得られる情報に基づいて、送信器３１１に関し
て受信器３３１の相対的な位置を変化させることであ
る。別の対処方法を図６Ａに示してある。一群の送信器
−受信器対を使用することにより異なる環状部の厚さに
対し広い範囲の適用範囲を得ることが可能である。好適
には、各対応する対は処理を容易とするために共通の中
心点を有している。受信器３３１Ａは、最初に送信器３
１１Ａにより送信され第三の界面１２７ＡからのＴＩＥ
を検知する。同様に、受信器３３１Ｂは、最初に送信器
３１１Ｂから送信された第三の界面１２７ＢからのＴＩ
Ｅを検知する。各送信器−受信器対に対し、その間隔
は、その特定の距離範囲に対して計算された第三の界面
のエコーが予定される期間の時間窓を捕捉するように設
定されている。密接して離隔された対３１１Ｂ−３３１
Ｂでの第三の界面のエコーの検知は、第二物質が比較的
薄い場合の地層に対して良好に機能する。しかしなが
ら、この同一の対は、厚い第二物質を有する地層におい
て反射された信号をミスする。従って、より広い幅に離
した対、即ち３１１Ａ−３３１Ａは、トランスデューサ
をより離隔した形態とされている。図６Ａの実施例にお
いては、送信器３１１及び受信器３３１の各々は第一の
界面１２３から等距離に位置されている。
１１７との間の厚い環状空間を占有する場合には、所望
のＴＩＥは単一の送信器から特定の距離に配置された単
一の受信器をミスする場合がある。この問題に対処する
一つの可能な解決方法は、ボアホールの壁を探査するこ
とにより得られる情報に基づいて、送信器３１１に関し
て受信器３３１の相対的な位置を変化させることであ
る。別の対処方法を図６Ａに示してある。一群の送信器
−受信器対を使用することにより異なる環状部の厚さに
対し広い範囲の適用範囲を得ることが可能である。好適
には、各対応する対は処理を容易とするために共通の中
心点を有している。受信器３３１Ａは、最初に送信器３
１１Ａにより送信され第三の界面１２７ＡからのＴＩＥ
を検知する。同様に、受信器３３１Ｂは、最初に送信器
３１１Ｂから送信された第三の界面１２７ＢからのＴＩ
Ｅを検知する。各送信器−受信器対に対し、その間隔
は、その特定の距離範囲に対して計算された第三の界面
のエコーが予定される期間の時間窓を捕捉するように設
定されている。密接して離隔された対３１１Ｂ−３３１
Ｂでの第三の界面のエコーの検知は、第二物質が比較的
薄い場合の地層に対して良好に機能する。しかしなが
ら、この同一の対は、厚い第二物質を有する地層におい
て反射された信号をミスする。従って、より広い幅に離
した対、即ち３１１Ａ−３３１Ａは、トランスデューサ
をより離隔した形態とされている。図６Ａの実施例にお
いては、送信器３１１及び受信器３３１の各々は第一の
界面１２３から等距離に位置されている。
【００４２】図６Ｂに示した別の実施例においては、送
信器の面が同一の面Ｐ1 に揃うように送信器３１１がシ
フトされている。更に、受信器３３１の面は単一の面Ｐ
2 上に整合されている。送信器３１１を面Ｐ1 に沿って
配設し且つ受信器３３１を面Ｐ1 と同じ角度であるが反
対の極性の角度を有する面Ｐ2 に沿って配設することの
利点は、構成を簡単化させ且つ環状部内部より深くに浸
透する信号に対し泥水内での減衰を減少させることであ
る。
信器の面が同一の面Ｐ1 に揃うように送信器３１１がシ
フトされている。更に、受信器３３１の面は単一の面Ｐ
2 上に整合されている。送信器３１１を面Ｐ1 に沿って
配設し且つ受信器３３１を面Ｐ1 と同じ角度であるが反
対の極性の角度を有する面Ｐ2 に沿って配設することの
利点は、構成を簡単化させ且つ環状部内部より深くに浸
透する信号に対し泥水内での減衰を減少させることであ
る。
【００４３】第三の変形例は、複数個の受信器３３１と
共に単一の送信器３１１を使用するものである。この様
な形態を図６Ｃに示してある。この形態は、送信器の数
を減少させるという利点を有しており、その際にコスト
を低下させることが可能である。勿論、複数個の送信器
と共に単一の受信器を有する形態も同様に可能である。
共に単一の送信器３１１を使用するものである。この様
な形態を図６Ｃに示してある。この形態は、送信器の数
を減少させるという利点を有しており、その際にコスト
を低下させることが可能である。勿論、複数個の送信器
と共に単一の受信器を有する形態も同様に可能である。
【００４４】その他の形態では、３個以上の送信器及び
３個以上の受信器を有するシステムを包含することが可
能である。更に、図６Ｃの形態は、図６Ｂにおける如
く、受信器３３１が面Ｐ2 に沿って配置されるように変
形することが可能である。又、単一の面に沿って配置し
た複数個の送信器を、単一の受信器から離隔して配置さ
せることが可能である。最後に、前述した形態における
全ての送信器３１１及び受信器３３１を、１個又はそれ
以上の位相型、遅延型又はリニアアレイトランスデュー
サによりシミュレートさせることが可能である。種々の
幾何学的形状に適合するためのアレイの柔軟性に加え
て、該アレイは、ビームのアポダイゼーションに関して
より制御性を与えることを可能としている。このこと
は、幅狭のビーム及び幅狭の角度スペクトルを維持する
ために重要である。ビーム幅及び角度スペクトルも例え
ば円錐状、球状、円筒状、双円筒状、凹状及び凸状など
の多様な幾何学的形態にフォーカスされるトランスデュ
ーサにより制御される。図面に示した形態においては、
送信器及び受信器に対し同一のトランスデューサが使用
されている。しかしながら、各々の角度スペクトルは全
体的な角度スペクトルを得るために独立的に選択可能な
ものであるので、このことは必ずしも必要なことではな
い。これらのトランスデューサは、浸漬型、電気−磁気
音響型、又はその他の公知のトランスデューサ形式とす
ることが可能である。
３個以上の受信器を有するシステムを包含することが可
能である。更に、図６Ｃの形態は、図６Ｂにおける如
く、受信器３３１が面Ｐ2 に沿って配置されるように変
形することが可能である。又、単一の面に沿って配置し
た複数個の送信器を、単一の受信器から離隔して配置さ
せることが可能である。最後に、前述した形態における
全ての送信器３１１及び受信器３３１を、１個又はそれ
以上の位相型、遅延型又はリニアアレイトランスデュー
サによりシミュレートさせることが可能である。種々の
幾何学的形状に適合するためのアレイの柔軟性に加え
て、該アレイは、ビームのアポダイゼーションに関して
より制御性を与えることを可能としている。このこと
は、幅狭のビーム及び幅狭の角度スペクトルを維持する
ために重要である。ビーム幅及び角度スペクトルも例え
ば円錐状、球状、円筒状、双円筒状、凹状及び凸状など
の多様な幾何学的形態にフォーカスされるトランスデュ
ーサにより制御される。図面に示した形態においては、
送信器及び受信器に対し同一のトランスデューサが使用
されている。しかしながら、各々の角度スペクトルは全
体的な角度スペクトルを得るために独立的に選択可能な
ものであるので、このことは必ずしも必要なことではな
い。これらのトランスデューサは、浸漬型、電気−磁気
音響型、又はその他の公知のトランスデューサ形式とす
ることが可能である。
【００４５】図７は水力分離決定に対し潜在的な興味を
有する場合のある高次のＴＩＥを示している。これらの
高次ＴＩＥは最初に送信されたパルス３１３の後の反射
であり（即ち、ケーシング信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３な
ど）、それらは図３の成分３２３−３２９と同様の成分
を発生する。例えば、反射Ｓ１は第二物質１１９内にお
いて次の成分、即ちＳ１ＳＣ７２５及びＳ１ＣＳ７２７
を発生する。これら二つの成分は、剪断成分７１９及び
圧縮成分７２１のそれぞれの第三の界面１２７からの反
射である。成分ＳＳ及びＣＣはここには示していない。
なぜならば、それらはケーシング１１９を介して受信器
３３１に向かって伝搬する到着成分ＳＣ＋ＣＳ７３１ほ
ど容易に検知されないからである。しかしながら、ＳＳ
及びＣＣを使用することが可能である。高次ＴＩＥは一
次ＴＩＥよりも大きな振幅を有しており、且つ異なった
オフセット及び遅延において表われる。従って、それら
は検知及び記録することが容易である。しかしながら、
高次ＴＩＥを使用することの欠点は、それらが第三の界
面１２７上のより広範囲に分離した点を検査し、且つ分
解能及び信号処理が著しく劣化する場合があるというこ
とである。
有する場合のある高次のＴＩＥを示している。これらの
高次ＴＩＥは最初に送信されたパルス３１３の後の反射
であり（即ち、ケーシング信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３な
ど）、それらは図３の成分３２３−３２９と同様の成分
を発生する。例えば、反射Ｓ１は第二物質１１９内にお
いて次の成分、即ちＳ１ＳＣ７２５及びＳ１ＣＳ７２７
を発生する。これら二つの成分は、剪断成分７１９及び
圧縮成分７２１のそれぞれの第三の界面１２７からの反
射である。成分ＳＳ及びＣＣはここには示していない。
なぜならば、それらはケーシング１１９を介して受信器
３３１に向かって伝搬する到着成分ＳＣ＋ＣＳ７３１ほ
ど容易に検知されないからである。しかしながら、ＳＳ
及びＣＣを使用することが可能である。高次ＴＩＥは一
次ＴＩＥよりも大きな振幅を有しており、且つ異なった
オフセット及び遅延において表われる。従って、それら
は検知及び記録することが容易である。しかしながら、
高次ＴＩＥを使用することの欠点は、それらが第三の界
面１２７上のより広範囲に分離した点を検査し、且つ分
解能及び信号処理が著しく劣化する場合があるというこ
とである。
【００４６】ケーシング１１５と地層１１７との間の環
状部が流体を有する場合には、一次ＴＩＥ、即ち圧縮−
圧縮成分３２９のみが発生する。なぜならば、流体は圧
縮波のみをサポートするからである。流体が充填された
環状部における圧縮−圧縮成分３２９に関連する角度及
び時間は、セメント１１９で充填された環状部における
剪断成分３２３のものと極めて類似している。ケーシン
グ１１５に対する第二物質１１９の位相の前知識は、水
力分離決定結果を解釈する上での助けとなる。この情報
は、スタンダードなＵＣＥを使用して前もって得るか、
又はケーシング反射Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３などの解釈から得
られる。
状部が流体を有する場合には、一次ＴＩＥ、即ち圧縮−
圧縮成分３２９のみが発生する。なぜならば、流体は圧
縮波のみをサポートするからである。流体が充填された
環状部における圧縮−圧縮成分３２９に関連する角度及
び時間は、セメント１１９で充填された環状部における
剪断成分３２３のものと極めて類似している。ケーシン
グ１１５に対する第二物質１１９の位相の前知識は、水
力分離決定結果を解釈する上での助けとなる。この情報
は、スタンダードなＵＣＥを使用して前もって得るか、
又はケーシング反射Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３などの解釈から得
られる。
【００４７】第一物質反射Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３などは、全
て、ケーシングの両方の界面と少なくとも一度相互作用
を行なった離散的な信号成分である。Ｓ１を構成するエ
ネルギはボアホールの流体１２１から第一の界面１２３
を介して進行する。それは、次いで、第一物質１１５を
貫通する経路に追従し、第二の界面１２５で反射する。
それは、第一の界面１２３へ帰還する経路に追従して再
度第一物質１１５を横断する。この経路の伝搬の結果と
してＳ１の到着の時間遅延は、ある関連する速度及び角
度の知識と共に、ケーシングの厚さを計算する方法を与
えている。又、Ｓ１は第二の界面１２５から反射してい
るので、その振幅は第二物質１１９の音響インピーダン
スに幾分依存している。Ｓ１の解析は、第二物質１１９
が流体であるか又はセメントであるかの指標を与える。
ケーシングの厚さに対する又は第二物質１１９に対する
解析は、後のケーシングエコー又は何らかのケーシング
エコーの組合わせを使用して実施することが可能であ
る。
て、ケーシングの両方の界面と少なくとも一度相互作用
を行なった離散的な信号成分である。Ｓ１を構成するエ
ネルギはボアホールの流体１２１から第一の界面１２３
を介して進行する。それは、次いで、第一物質１１５を
貫通する経路に追従し、第二の界面１２５で反射する。
それは、第一の界面１２３へ帰還する経路に追従して再
度第一物質１１５を横断する。この経路の伝搬の結果と
してＳ１の到着の時間遅延は、ある関連する速度及び角
度の知識と共に、ケーシングの厚さを計算する方法を与
えている。又、Ｓ１は第二の界面１２５から反射してい
るので、その振幅は第二物質１１９の音響インピーダン
スに幾分依存している。Ｓ１の解析は、第二物質１１９
が流体であるか又はセメントであるかの指標を与える。
ケーシングの厚さに対する又は第二物質１１９に対する
解析は、後のケーシングエコー又は何らかのケーシング
エコーの組合わせを使用して実施することが可能であ
る。
【００４８】図３，４及び６は、ボアホールの壁の軸方
向部分に沿って信号を送信し且つ受信するためにトラン
スデューサを構成した場合の本発明の実施例を示してい
る。図８においては、別の実施例が示されている。この
場合は、ボアホールの壁の円周方向部分に沿って信号を
送信し且つ受信すべくトランスデューサを構成してい
る。この形態においては、信号が送信器８１１からケー
シング１１５内へ送信される。その結果種々の界面から
得られる信号は受信器８１３により受信される。図８か
ら理解される如く、信号がケーシング１１５及び第二物
質１１９を介して通過する場合及び異なった界面からの
その反射の場合に信号が遭遇する角度は、ボアホールの
壁の曲率即ち湾曲のために、前述した形態に示したもの
とは著しく異なっている。図８の形態は、面から外れた
ビームの影響を評価することを容易としている。
向部分に沿って信号を送信し且つ受信するためにトラン
スデューサを構成した場合の本発明の実施例を示してい
る。図８においては、別の実施例が示されている。この
場合は、ボアホールの壁の円周方向部分に沿って信号を
送信し且つ受信すべくトランスデューサを構成してい
る。この形態においては、信号が送信器８１１からケー
シング１１５内へ送信される。その結果種々の界面から
得られる信号は受信器８１３により受信される。図８か
ら理解される如く、信号がケーシング１１５及び第二物
質１１９を介して通過する場合及び異なった界面からの
その反射の場合に信号が遭遇する角度は、ボアホールの
壁の曲率即ち湾曲のために、前述した形態に示したもの
とは著しく異なっている。図８の形態は、面から外れた
ビームの影響を評価することを容易としている。
【００４９】本発明の水力分離決定は、完成したボアホ
ールの検査に加えて二つの適用例において有用である。
第一に、それは、環状部内に充填物質を供給する前に有
用である。なぜならば、それは、所要のセメントの体積
を計算するために環状部の幾何学的形状を決定すること
を可能とし、且つ後の解釈を助けるための基本線を提供
する。環状部内にセメントをポンプ入力する前に本発明
を使用することにより得られる別の利点は、地層と相対
的なケーシングの位置を検知することである。第二に、
本発明は、充填物質を供給した後で且つ水和の前に情報
を得ることを可能としている。これらの測定値から得ら
れる結果は水和の後の水力分離決定にとって貴重なもの
である。
ールの検査に加えて二つの適用例において有用である。
第一に、それは、環状部内に充填物質を供給する前に有
用である。なぜならば、それは、所要のセメントの体積
を計算するために環状部の幾何学的形状を決定すること
を可能とし、且つ後の解釈を助けるための基本線を提供
する。環状部内にセメントをポンプ入力する前に本発明
を使用することにより得られる別の利点は、地層と相対
的なケーシングの位置を検知することである。第二に、
本発明は、充填物質を供給した後で且つ水和の前に情報
を得ることを可能としている。これらの測定値から得ら
れる結果は水和の後の水力分離決定にとって貴重なもの
である。
【００５０】本発明は、ケーシングと、ボアホール内の
地層との間の環状部内の充填物質を評価し且つ特性付け
を行ない且つケーシングの厚さを決定するための新規で
且つ改良した技術を提供している。上述した説明は、本
発明の好適実施例の完全なる説明を与えるものである
が、その他の変形例、修正例及び均等例を使用すること
が可能であることは勿論である。例えば、幅の狭い角度
スペクトルで不所望のエコーを排除することと幅の広い
角度スペクトルで所望のエコーを採取することとの間に
は利益衡量が存在している。従って、注意深く選択され
且つ良好に画定された角度範囲の励起及び検知を行なう
ことが基本的である。このことは、フォーカス型トラン
スデューサを使用することにより達成されるか、又は著
しい回折を可能とするトランスデューサの幅及び帯域幅
を選択することにより達成される。トランスデューサの
数が所望の結果に影響を与える場合があり、トランスデ
ューサとしては、凹状球状フォーカス型トランスデュー
サ、凸状、円筒状、双円筒状、音波及び電子的フォーカ
ス型などがある。更に、図面に示した形態においては、
同一のトランスデューサが送信器及び受信器に使用され
ている。しかしながら、このことは各々の角度スペクト
ルは全体的な角度スペクトルを得るために独立的に選択
可能なものであるから必ずしも必要なことではない。更
に、前述した実施例の無限の数の順列及び組合わせが可
能であり、軸方向にも円周方向にも整合していない送信
器及び受信器の組立体をも包含するものである。
地層との間の環状部内の充填物質を評価し且つ特性付け
を行ない且つケーシングの厚さを決定するための新規で
且つ改良した技術を提供している。上述した説明は、本
発明の好適実施例の完全なる説明を与えるものである
が、その他の変形例、修正例及び均等例を使用すること
が可能であることは勿論である。例えば、幅の狭い角度
スペクトルで不所望のエコーを排除することと幅の広い
角度スペクトルで所望のエコーを採取することとの間に
は利益衡量が存在している。従って、注意深く選択され
且つ良好に画定された角度範囲の励起及び検知を行なう
ことが基本的である。このことは、フォーカス型トラン
スデューサを使用することにより達成されるか、又は著
しい回折を可能とするトランスデューサの幅及び帯域幅
を選択することにより達成される。トランスデューサの
数が所望の結果に影響を与える場合があり、トランスデ
ューサとしては、凹状球状フォーカス型トランスデュー
サ、凸状、円筒状、双円筒状、音波及び電子的フォーカ
ス型などがある。更に、図面に示した形態においては、
同一のトランスデューサが送信器及び受信器に使用され
ている。しかしながら、このことは各々の角度スペクト
ルは全体的な角度スペクトルを得るために独立的に選択
可能なものであるから必ずしも必要なことではない。更
に、前述した実施例の無限の数の順列及び組合わせが可
能であり、軸方向にも円周方向にも整合していない送信
器及び受信器の組立体をも包含するものである。
【００５１】本発明の別の側面は、ケーシングと地層と
の間の環状部内の充填物質の水和の前にボアホールの測
定を行なうために適用することが可能であるということ
である。この様な情報は、多数の適用に対して有用なも
のである。
の間の環状部内の充填物質の水和の前にボアホールの測
定を行なうために適用することが可能であるということ
である。この様な情報は、多数の適用に対して有用なも
のである。
【００５２】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図１】 完成したボアホールを示した概略断面図。
【図２】 検層作業を示した概略図。
【図３】 ボアホールの壁内に送信器から指向された音
響信号の種々の成分と共に送信器及び受信器を示した概
略図。
響信号の種々の成分と共に送信器及び受信器を示した概
略図。
【図４】 ボアホール内の種々の物質を介しての音響エ
ネルギ成分の伝搬経路を示した概略図。
ネルギ成分の伝搬経路を示した概略図。
【図５】 音響エネルギがトランスデューサにより発生
され且つボアホールの壁に垂直な線に沿って受信される
場合のボアホール内の経路に沿って伝搬した音響エネル
ギの到着状態を示した概略図。
され且つボアホールの壁に垂直な線に沿って受信される
場合のボアホール内の経路に沿って伝搬した音響エネル
ギの到着状態を示した概略図。
【図６Ａ】 ボアホール内の界面を検査する装置の一実
施例を示した概略図。
施例を示した概略図。
【図６Ｂ】 ボアホール内の界面を検査する装置の一実
施例を示した概略図。
施例を示した概略図。
【図６Ｃ】 ボアホール内の界面を検査する装置の一実
施例を示した概略図。
施例を示した概略図。
【図７】 ボアホール内の異なった媒体内を伝搬する一
次及び二次の圧縮信号及び剪断信号を示した概略図。
次及び二次の圧縮信号及び剪断信号を示した概略図。
【図８】 水力分離決定装置の別の実施例を示した概略
図。
図。
１１１ ボアホール １１５ ケーシング １１７ 地層 １１９ セメント １２１ 流体 １２３ 第一界面 １２５ 第二界面 １２７ 第三界面 ３１１ 送信器 ３３１ 受信器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ エム． ダンジェロ アメリカ合衆国， コネチカット 06810, ニュー フェアフィールド， マスケッ ト リッジ ロード 30
Claims (28)
- 【請求項１】 ボアホール内に存在する物質の性質を決
定するためにケースを設けたボアホールの環境を検査す
る装置において、 ハウジングが設けられており、 前記ハウジング内に装着されており第一界面へ所定の初
期角度で第一物質内へ音響エネルギを導入する送信手段
が設けられており、前記音響エネルギは前記ボアホール
内において第二界面及び第三界面のうちの少なくとも一
つと遭遇し、 前記送信手段から所定の距離において前記ハウジング内
に装着されており経路に沿って伝搬し且つ前記所定の初
期角度に対応する角度で伝搬して前記第一界面に到達す
るビームの形態で前記音響エネルギを検知する受信手段
が設けられており、 前記音響エネルギが伝搬した経路を決定し且つ前記受信
手段により検知されたビームから前記ボアホール内の物
質の性質を表わすデータを発生する処理手段が設けられ
ている、ことを特徴とする装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記音響エネルギが
実質的に剪断エネルギから構成されていることを特徴と
する装置。 - 【請求項３】 請求項１において、前記データにより表
わされる物質の性質が前記ボアホール内の物質の厚さを
有することを特徴とする装置。 - 【請求項４】 請求項１において、前記データにより表
わされる物質の性質が前記ボアホール内の物質のインピ
ーダンスを有することを特徴とする装置。 - 【請求項５】 請求項１において、前記受信手段が複数
個の受信器を有しており、各受信器は前記第二物質の特
定の幅の関数として前記音響エネルギを検知するために
前記送信手段から所定距離に位置されていることを特徴
とする装置。 - 【請求項６】 請求項１において、前記送信手段が互い
に所定の距離離隔されている複数個の送信器を有するこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項７】 請求項１において、前記送信手段及び受
信手段が前記ハウジングの一部に沿って軸方向に整合さ
れていることを特徴とする装置。 - 【請求項８】 請求項１において、前記送信手段及び受
信手段が前記ハウジングの一部に沿って円周方向に整合
されていることを特徴とする装置。 - 【請求項９】 請求項１において、前記所定の初期角度
が実質的に圧縮臨界角度と剪断臨界角度との間であるこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項１０】 請求項１において、前記対応する角度
が実質的に前記所定の初期角度と等しいが反対方向であ
ることを特徴とする装置。 - 【請求項１１】 請求項１において、前記処理手段が特
定の界面に対する関連した反射係数に従って第二物質及
び第三物質の相対的インピーダンスを決定することを特
徴とする装置。 - 【請求項１２】 請求項１において、前記処理手段が次
式、 【数１】 尚、Ｔn ：特定の界面の透過係数 Ｒn ：特定の物質の反射係数 αn ：特定の物質の減衰係数 ｌn ：特定の物質の厚さ に従ってインピーダンス振幅を決定することを特徴とす
る装置。 - 【請求項１３】 請求項１において、前記受信手段が、 前記第一物質と第二物質との間の第二界面において第二
物質にエンターする剪断信号の剪断反射を表わす剪断−
剪断成分と、 前記第二界面において前記第二物質にエンターする前記
剪断信号の圧縮反射を表わす剪断−圧縮成分と、 前記第二界面において前記第二物質にエンターする前記
圧縮信号の剪断反射を表わす圧縮−剪断成分と、 前記第二界面において前記第二物質にエンターする前記
圧縮信号の圧縮反射を表わす圧縮−圧縮成分と、を有す
る独立的に得られる信号成分を受信するために十分な幅
感度を有することを特徴とする装置。 - 【請求項１４】 ボアホール内に存在する物質の性質を
決定するためにケースを設けたボアホールの環境を検査
する装置において、 ハウジングが設けられており、 前記ハウジング内に装着されており第一界面に到着し且
つ所定の初期角度に対応する角度で第一界面へ伝搬する
第一物質内の音響エネルギを検知する受信手段が設けら
れており、前記音響エネルギは前記ボアホール内の第二
界面及び第三界面のうちの少なくとも一つと遭遇する経
路に沿って伝搬し、尚前記音響エネルギは前記第一界面
において発生されたものであり、 前記受信手段から所定距離において前記ハウジング内に
装着されており前記第一界面に対して所定の初期角度で
ビームの形態で前記ケーシング内に音響エネルギを導入
する送信手段が設けられており、 前記音響エネルギが伝搬した経路を決定し且つ前記受信
手段により検知された前記音響エネルギから前記ボアホ
ール内の物質の性質を表わすデータを発生する処理手段
が設けられている、ことを特徴とする装置。 - 【請求項１５】 請求項１４において、前記音響エネル
ギが実質的に剪断エネルギから構成されていることを特
徴とする装置。 - 【請求項１６】 請求項１４において、前記データによ
り表わされる前記物質の性質が前記ボアホール内の物質
の厚さを有していることを特徴とする装置。 - 【請求項１７】 請求項１４において、前記データによ
り表わされる前記物質の性質が前記ボアホール内の物質
のインピーダンスを有していることを特徴とする装置。 - 【請求項１８】 請求項１４において、前記受信手段が
複数個の受信器を有しており、各受信器は前記第二物質
の特定の幅の関数として前記音響エネルギを検知するた
めに前記送信手段から所定距離に位置されていることを
特徴とする装置。 - 【請求項１９】 請求項１４において、前記送信手段が
互いに所定距離離隔されている複数個の送信器を有する
ことを特徴とする装置。 - 【請求項２０】 請求項１４において、前記送信手段及
び受信手段が前記ハウジングの一部に沿って軸方向に整
合されていることを特徴とする装置。 - 【請求項２１】 請求項１４において、前記送信手段及
び受信手段が前記ハウジングの一部に沿って円周方向に
整合されていることを特徴とする装置。 - 【請求項２２】 ボアホール内に存在する物質の性質を
決定するためにケースを設けたボアホールの環境を検査
する方法において、 （ａ）前記ボアホール内の第一位置において第一物質内
へ音響エネルギを導入し、前記音響エネルギは所定の初
期角度で前記第一物質を貫通して第一界面へ伝搬し、 （ｂ）第二界面及び前記第一界面と第二界面と第三界面
のうちの少なくとも一つに遭遇すると対応する経路に沿
って前記音響エネルギの少なくとも一つの成分を励起
し、 （ｃ）前記少なくとも一つの成分が前記経路を完成する
と前記第一位置から所定距離における前記ボアホール内
の第二位置において少なくとも１個の成分を受信し、 （ｄ）前記検知された少なくとも一つの成分から前記ボ
アホール内の物質の性質を表わし且つ前記経路を決定す
るデータを発生する、上記各ステップを有することを特
徴とする方法。 - 【請求項２３】 請求項２２において、ステップ（ａ）
乃至（ｄ）が、前記第一物質と地層との間の環状部内に
セメントをポンプ入力する前に実施することを特徴とす
る方法。 - 【請求項２４】 請求項２２において、ステップ（ａ）
乃至（ｄ）が、前記第一物質と地層との間の環状部内に
セメントをポンプ入力した後で且つ前記セメントの水和
が発生する前に実施することを特徴とする方法。 - 【請求項２５】 請求項２２において、ステップ（ａ）
乃至（ｄ）を、前記第一物質と地層との間の環状部内に
セメントをポンプ入力した後で且つ前記セメントの水和
が発生した後に実施することを特徴とする方法。 - 【請求項２６】 請求項２２において、更に、 （ｅ）前記第一物質と地層との間の環状部内にセメント
をポンプ入力する前にステップ（ａ）乃至（ｄ）を実施
し、 （ｆ）前記第一物質と地層との間の環状部内にセメント
をポンプ入力した後で且つ前記セメントの水和が発生す
る前にステップ（ａ）乃至（ｄ）を実施し、 （ｇ）前記第一物質と地層との間の環状部内にセメント
をポンプ入力した後で且つ前記セメントの水和が発生し
た後にステップ（ａ）乃至（ｄ）を実施し、 （ｈ）前記ボアホール内の物質の間に形成される結合の
品質を決定するためにステップ（ｅ）乃至（ｇ）のうち
の少なくとも二つのステップの結果を比較する、上記各
ステップを有することを特徴とする方法。 - 【請求項２７】 請求項２２において、特定の界面に対
する関連した反射係数に従って相対的インピーダンスデ
ータが発生されることを特徴とする方法。 - 【請求項２８】 請求項２２において、次式、 【数２】 尚、Ｔn ：特定の界面における透過係数 Ｒn ：特定の物質の反射係数 αn ：特定の物質の減衰係数 ｌn ：特定の物質の厚さ に従ってインピーダンス振幅データが発生されることを
特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US81077291A | 1991-12-17 | 1991-12-17 | |
| US810772 | 1991-12-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06281631A true JPH06281631A (ja) | 1994-10-07 |
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Family
ID=25204664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33608592A Expired - Fee Related JP3287620B2 (ja) | 1991-12-17 | 1992-12-16 | ボアホール環境を検査する装置及び方法 |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0549419B1 (ja) |
| JP (1) | JP3287620B2 (ja) |
| AR (1) | AR247638A1 (ja) |
| AT (1) | ATE148238T1 (ja) |
| AU (1) | AU661066B2 (ja) |
| BR (1) | BR9205037A (ja) |
| DE (1) | DE69217028T2 (ja) |
| DK (1) | DK0549419T3 (ja) |
| DZ (1) | DZ1649A1 (ja) |
| EG (1) | EG19786A (ja) |
| MY (1) | MY111633A (ja) |
| NO (1) | NO306179B1 (ja) |
| NZ (1) | NZ245413A (ja) |
| OA (1) | OA09857A (ja) |
| TN (1) | TNSN92113A1 (ja) |
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| US5841734A (en) * | 1997-06-05 | 1998-11-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Rotating acoustic transducer head for cement bond evaluation tool |
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| US6354146B1 (en) | 1999-06-17 | 2002-03-12 | Halliburton Energy Services, Inc. | Acoustic transducer system for monitoring well production |
| EP2637043A1 (en) * | 2011-12-22 | 2013-09-11 | Services Pétroliers Schlumberger | Systems and methods for downhole cement evaluation |
| CN102590343B (zh) * | 2012-02-23 | 2013-10-02 | 河海大学常州校区 | 波纹管孔道注浆密实度超声检查的装置及方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| NO172359C (no) * | 1986-09-30 | 1993-07-07 | Schlumberger Ltd | Fremgangsmaate og apparat for bestemmelse av egenskaper hos materiale bak foringsroer i broennhull |
| US4809237A (en) * | 1987-10-01 | 1989-02-28 | Western Atlas International, Inc. | Method for monitoring the goodness of the cement bond to a borehole casing |
-
1992
- 1992-11-18 MY MYPI92002104A patent/MY111633A/en unknown
- 1992-11-18 AU AU28444/92A patent/AU661066B2/en not_active Ceased
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