JPH07120411A - ケーシングされた油井内に含まれる物質の特性を測定する方法及び装置 - Google Patents
ケーシングされた油井内に含まれる物質の特性を測定する方法及び装置Info
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- JPH07120411A JPH07120411A JP6067693A JP6769394A JPH07120411A JP H07120411 A JPH07120411 A JP H07120411A JP 6067693 A JP6067693 A JP 6067693A JP 6769394 A JP6769394 A JP 6769394A JP H07120411 A JPH07120411 A JP H07120411A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 油井内の種々の深度での石油に対する水の
割合を測定するために、油井内の石油と水の混合液のた
とえば流量、温度、塩分濃度、圧力、石油の濃度、及び
その他の考慮しなければならない変数の影響を受けず
に、水ホールドアップ、水カット及び水の抵抗率を測定
することを目的とする。 【構成】 長手方向の軸を備えた長寸のマンドレル
と、前記マンドレルに取着され、かつ前記長手方向の軸
と同軸に配置された第１の送信コイルと、前記マンドレ
ルに取着され、かつ前記長手方向の軸と同軸に配置され
た第１の受信コイルと、前記マンドレルに取着され、か
つ前記長手方向の軸と同軸に配置された第２の受信コイ
ルと、前記マンドレル、前記第１の送信コイル、前記第
１の受信コイル及び前記第２の受信コイルを収容し、か
つ前記第１の送信コイル、前記第１の受信コイル及び前
記第２の受信コイルに各々整合した３個の環状領域を備
えた所定の厚さの導電性ハウジングとからなる。
割合を測定するために、油井内の石油と水の混合液のた
とえば流量、温度、塩分濃度、圧力、石油の濃度、及び
その他の考慮しなければならない変数の影響を受けず
に、水ホールドアップ、水カット及び水の抵抗率を測定
することを目的とする。 【構成】 長手方向の軸を備えた長寸のマンドレル
と、前記マンドレルに取着され、かつ前記長手方向の軸
と同軸に配置された第１の送信コイルと、前記マンドレ
ルに取着され、かつ前記長手方向の軸と同軸に配置され
た第１の受信コイルと、前記マンドレルに取着され、か
つ前記長手方向の軸と同軸に配置された第２の受信コイ
ルと、前記マンドレル、前記第１の送信コイル、前記第
１の受信コイル及び前記第２の受信コイルを収容し、か
つ前記第１の送信コイル、前記第１の受信コイル及び前
記第２の受信コイルに各々整合した３個の環状領域を備
えた所定の厚さの導電性ハウジングとからなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダウンホール油井のプ
ロダクション検層に関する。特に本発明は、水のホール
ドアップ、水カット、及び水の抵抗率等の、ケーシング
された油井内のダウンホール流体の誘電特性を測定する
方法及び装置に関する。
ロダクション検層に関する。特に本発明は、水のホール
ドアップ、水カット、及び水の抵抗率等の、ケーシング
された油井内のダウンホール流体の誘電特性を測定する
方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日では様々な理由から、石油会社は各
油井から生産される石油量を最大にすることに大きな関
心を持っている。この理由の１つは、多くの既存の油井
が既に枯渇し、かつ新しい油井の探査に費用がかかるこ
とである。更に、費用の大部分は、新しい油井を掘削し
必要な生産装置を設置するために費やされる。その結
果、できるだけ長期間に亘って、できるだけ多くの石油
を産出するように産出井を操業することが望まれる。
油井から生産される石油量を最大にすることに大きな関
心を持っている。この理由の１つは、多くの既存の油井
が既に枯渇し、かつ新しい油井の探査に費用がかかるこ
とである。更に、費用の大部分は、新しい油井を掘削し
必要な生産装置を設置するために費やされる。その結
果、できるだけ長期間に亘って、できるだけ多くの石油
を産出するように産出井を操業することが望まれる。
【０００３】現在では、１つの油井から産出される石油
量を最大にするための様々な技術が知られている。例え
ば、それらの技術の１つは、“プロダクション検層”と
呼ばれるものである。プロダクション検層は、ケーシン
グされかつパーフォレーションされた産出井内に“ツー
ルストリング”を降下させるものする。ツールストリン
グは、油井ケーシングのパーフォレーション、油井内の
パーフォレーションの密閉、油井からの石油の汲み上
げ、及び油井内の流体の特性の測定などの種々の機能を
実行する多くの公知の装置を含む。
量を最大にするための様々な技術が知られている。例え
ば、それらの技術の１つは、“プロダクション検層”と
呼ばれるものである。プロダクション検層は、ケーシン
グされかつパーフォレーションされた産出井内に“ツー
ルストリング”を降下させるものする。ツールストリン
グは、油井ケーシングのパーフォレーション、油井内の
パーフォレーションの密閉、油井からの石油の汲み上
げ、及び油井内の流体の特性の測定などの種々の機能を
実行する多くの公知の装置を含む。
【０００４】地球物理学者は、石油の産出される深度と
石油の産出される速度とを決定するために、油井内の様
々な深度での流体の特性を測定することに注目してい
る。パーフォレーションは、種々の深度で油井ケーシン
グに形成され、周囲の地層から油井孔へ石油を流入させ
るものである。このパーフォレーションを含油層に対応
する深度に形成することは有益であるが、しかし石油と
水の混合液が存在する深度や、水だけが存在する深度に
パーフォレーションが形成されることもある。ある場合
には初期に大量の石油が産出されるが、石油の産出が少
なくなり水がより多く採取され、最後にはその層に埋蔵
された石油が枯渇するという深度にパーフォレーション
が形成されることがある。油井のある深度で石油が産出
されないかまたはほとんど塩水（“ブライン”）が産出
されることが明らかになった場合、その深度では補修作
業が実施される。例えば、その深度のケーシング内のパ
ーフォレーションが埋められて産出が停止される。次に
より多くの石油を産出する深度で石油の産出が継続され
る。更に、他のまだ利用されていない深度のケーシング
をパーフォレートすることによって、新たな産出が開始
されることもある。従って、プロダクション検層の重要
な機能は、油井内の種々の深度での石油に対する水の割
合を測定することである。
石油の産出される速度とを決定するために、油井内の様
々な深度での流体の特性を測定することに注目してい
る。パーフォレーションは、種々の深度で油井ケーシン
グに形成され、周囲の地層から油井孔へ石油を流入させ
るものである。このパーフォレーションを含油層に対応
する深度に形成することは有益であるが、しかし石油と
水の混合液が存在する深度や、水だけが存在する深度に
パーフォレーションが形成されることもある。ある場合
には初期に大量の石油が産出されるが、石油の産出が少
なくなり水がより多く採取され、最後にはその層に埋蔵
された石油が枯渇するという深度にパーフォレーション
が形成されることがある。油井のある深度で石油が産出
されないかまたはほとんど塩水（“ブライン”）が産出
されることが明らかになった場合、その深度では補修作
業が実施される。例えば、その深度のケーシング内のパ
ーフォレーションが埋められて産出が停止される。次に
より多くの石油を産出する深度で石油の産出が継続され
る。更に、他のまだ利用されていない深度のケーシング
をパーフォレートすることによって、新たな産出が開始
されることもある。従って、プロダクション検層の重要
な機能は、油井内の種々の深度での石油に対する水の割
合を測定することである。
【０００５】“水ホールドアップ（ｗａｔｅｒ ｈｏｌ
ｄ−ｕｐ）”（Ｙω）は、任意の深度でのチュービング
内の全断面積（Ａ）に対する水の流れる断面積（Ａω）
の割合として以下の式で定義される。
ｄ−ｕｐ）”（Ｙω）は、任意の深度でのチュービング
内の全断面積（Ａ）に対する水の流れる断面積（Ａω）
の割合として以下の式で定義される。
【０００６】
【数１】
【０００７】式１では、ｈωはチュービングの特定の深
度での水の流れる断面積を表している。従って、Ｙωは
特定の時刻での特定の深度でのチュービング内の水の割
合を表している。
度での水の流れる断面積を表している。従って、Ｙωは
特定の時刻での特定の深度でのチュービング内の水の割
合を表している。
【０００８】一方、“水カット（ｗａｔｅｒ ｃｕ
ｔ）”（Ｃω）は、任意の期間での油井から産出された
水の量として定義され、その期間に産出された全流体量
に対する割合として次の式２で表現される。
ｔ）”（Ｃω）は、任意の期間での油井から産出された
水の量として定義され、その期間に産出された全流体量
に対する割合として次の式２で表現される。
【０００９】 Ｃω＝Ｑω／Ｑ ・・・（式２）
【００１０】式２では、チュービング内のＱωとＱは、
各々水の体積流量と全流体の体積流量である。従って、
水ホールドアップは瞬時値であり、一方水カットはある
期間亘る測定値である。
各々水の体積流量と全流体の体積流量である。従って、
水ホールドアップは瞬時値であり、一方水カットはある
期間亘る測定値である。
【００１１】チュービング内の任意の位置での水の平均
速度（Ｖω）と石油の平均速度（Ｖｏ）がわかれば、水
カット（Ｃω）と水ホールドアップ（Ｙω）関係は、次
の式で表現される。
速度（Ｖω）と石油の平均速度（Ｖｏ）がわかれば、水
カット（Ｃω）と水ホールドアップ（Ｙω）関係は、次
の式で表現される。
【００１２】
【数２】
【００１３】全ての流体が等しい速度で流れている場合
のみ、水ホールドアップと水カットは等しい。例えば、
典型的な油井では、水の速度と石油の速度またはガスの
速度が大きく異なるため、水ホールドアップは水カット
よりも大きな値となる。
のみ、水ホールドアップと水カットは等しい。例えば、
典型的な油井では、水の速度と石油の速度またはガスの
速度が大きく異なるため、水ホールドアップは水カット
よりも大きな値となる。
【００１４】現在では、油井ケーシング内の水ホールド
アップを測定するために、多くの異なる装置が用いられ
ている。第１に、“キャパシタンスプローブ”が用いら
れている。キャパシタンスプローブは基本的にはキャパ
シタであり、電極板の間を流体が通過するとき流体の静
電容量を測定することによって、油井ケーシング内の流
体の中身を評価するための平行な電極板を有する。キャ
パシタンスプローブが石油と水の混合液のキャパシタン
スを測定する場合、石油が連続した媒体であり吸収され
た水滴が導電性の含有物であることが仮定されている。
アップを測定するために、多くの異なる装置が用いられ
ている。第１に、“キャパシタンスプローブ”が用いら
れている。キャパシタンスプローブは基本的にはキャパ
シタであり、電極板の間を流体が通過するとき流体の静
電容量を測定することによって、油井ケーシング内の流
体の中身を評価するための平行な電極板を有する。キャ
パシタンスプローブが石油と水の混合液のキャパシタン
スを測定する場合、石油が連続した媒体であり吸収され
た水滴が導電性の含有物であることが仮定されている。
【００１５】キャパシタンスプローブは、さまざまな状
況で有効である。たとえば、流体の混合液が、石油に混
合された水の小球体（“オイルエクスターナル（oil ex
ternal）”混合液）からなるとき、混合液は実質上絶縁
体でありかつキャパシタンスプローブは有益な情報を提
供する。
況で有効である。たとえば、流体の混合液が、石油に混
合された水の小球体（“オイルエクスターナル（oil ex
ternal）”混合液）からなるとき、混合液は実質上絶縁
体でありかつキャパシタンスプローブは有益な情報を提
供する。
【００１６】しかし特定の他の用途ではキャパシタンス
プローブの有効性は限定される。例えば、キャパシタン
スプローブの精度は、水に含まれる塩分の濃度の変化、
または水の導電率の変化によって悪影響を受けることも
ある。更に、流体の混合液が、水に混合された石油の小
球体（“ウォータエクスターナル（water external）”
混合液）からなるとき、キャパシタンスプローブは作動
不能となる。しかし、キャパシタンスプローブはより多
くの水を産出しかつより少ない石油を産出する枯渇しつ
つある油井で用いられるので、この欠点が問題となるこ
とは限られている。
プローブの有効性は限定される。例えば、キャパシタン
スプローブの精度は、水に含まれる塩分の濃度の変化、
または水の導電率の変化によって悪影響を受けることも
ある。更に、流体の混合液が、水に混合された石油の小
球体（“ウォータエクスターナル（water external）”
混合液）からなるとき、キャパシタンスプローブは作動
不能となる。しかし、キャパシタンスプローブはより多
くの水を産出しかつより少ない石油を産出する枯渇しつ
つある油井で用いられるので、この欠点が問題となるこ
とは限られている。
【００１７】実際には、例えば流量、温度、塩分濃度、
圧力、石油の濃度、及びその他の考慮しなければならな
い変数が含まれているので、“水外部”混合液が形成さ
れる石油と水の割合を予測することは困難である。ある
装置では、水外部混合液の存在を検知するために“サン
プルチェンバー”が用いられている。この装置では、流
体は測定用電極と連結される検層ツール内の部分的に囲
まれた体積内に導かれる。この方法はある用途では有効
であるが、石油と水の混合液が低い攪拌状態で分離する
傾向があるために、代表的なサンプルが必ずしも得られ
るわけではない。従って、サンプルチェンバーを用いた
としても、キャパシタンスプローブは所望の精度を達成
するものではない。
圧力、石油の濃度、及びその他の考慮しなければならな
い変数が含まれているので、“水外部”混合液が形成さ
れる石油と水の割合を予測することは困難である。ある
装置では、水外部混合液の存在を検知するために“サン
プルチェンバー”が用いられている。この装置では、流
体は測定用電極と連結される検層ツール内の部分的に囲
まれた体積内に導かれる。この方法はある用途では有効
であるが、石油と水の混合液が低い攪拌状態で分離する
傾向があるために、代表的なサンプルが必ずしも得られ
るわけではない。従って、サンプルチェンバーを用いた
としても、キャパシタンスプローブは所望の精度を達成
するものではない。
【００１８】油井ケーシング内の水ホールドアップを測
定する他の方法は、“ガンマ線比重計”を用いるもので
ある。基本的には、ガンマ線比重計はガンマ線を発生
し、試験チェンバ内の流体の密度を連続的に測定するも
のである。理論的には、比重計は油井ケーシング内の石
油と水の混合液の密度を測定することにより水ホールド
アップを決定するために用いられる。水の密度が既知で
あり、石油の密度が既知であり、かつ試験チェンバ内の
流体の体積が既知であるために、水ホールドアップの決
定が可能となる。比重計は特定の用途では有効である
が、しかしある特定の環境ではある制限がなされる。例
えば、純水の密度は１ｇ／ｃｃであるが、油井ケーシン
グ内の水の密度は、塩分を含むためにより高いものとな
る。更に、ケーシング内の石油の密度は、油井内の炭化
水素化合物の組成によって０．７〜０．９ｇ／ｃｃの範
囲で変化する。これらの理由から、比重計によって提供
された情報は完全に正確であるとはいえない。水ホール
ドアップを測定するための他の装置である“低エネルギ
ー放射性メータ”も密度を測定するものであるために、
比重計と等しい問題の影響を受ける。
定する他の方法は、“ガンマ線比重計”を用いるもので
ある。基本的には、ガンマ線比重計はガンマ線を発生
し、試験チェンバ内の流体の密度を連続的に測定するも
のである。理論的には、比重計は油井ケーシング内の石
油と水の混合液の密度を測定することにより水ホールド
アップを決定するために用いられる。水の密度が既知で
あり、石油の密度が既知であり、かつ試験チェンバ内の
流体の体積が既知であるために、水ホールドアップの決
定が可能となる。比重計は特定の用途では有効である
が、しかしある特定の環境ではある制限がなされる。例
えば、純水の密度は１ｇ／ｃｃであるが、油井ケーシン
グ内の水の密度は、塩分を含むためにより高いものとな
る。更に、ケーシング内の石油の密度は、油井内の炭化
水素化合物の組成によって０．７〜０．９ｇ／ｃｃの範
囲で変化する。これらの理由から、比重計によって提供
された情報は完全に正確であるとはいえない。水ホール
ドアップを測定するための他の装置である“低エネルギ
ー放射性メータ”も密度を測定するものであるために、
比重計と等しい問題の影響を受ける。
【００１９】水ホールドアップを測定するための他の公
知の技術は、“勾配マノメータ”である。勾配マノメー
タは、一定の長さに亘る流体の圧力差を測定するもので
ある。勾配マノメータもまた密度を測定するので、勾配
マノメータを用いた技術も、比重計と同じ問題の影響を
受ける。勾配マノメータは、油井の長手方向に整合され
て配置され、かつ既知の重量及び体積の区分内に収容さ
れた流体の垂直なコラムの重量を測定することによって
流体の密度を測定するものである。精度の高いスケール
が区分の下に配置され重量の測定を行う。勾配マノメー
タ内の流体は完全に垂直ではなく、従って勾配マノメー
タのスケールでは正確な測定ができないために、勾配マ
ノメータは塩分を含む油井または水平な部分を有する油
井では正確な値を測定できないかまたは作動不可能であ
る。
知の技術は、“勾配マノメータ”である。勾配マノメー
タは、一定の長さに亘る流体の圧力差を測定するもので
ある。勾配マノメータもまた密度を測定するので、勾配
マノメータを用いた技術も、比重計と同じ問題の影響を
受ける。勾配マノメータは、油井の長手方向に整合され
て配置され、かつ既知の重量及び体積の区分内に収容さ
れた流体の垂直なコラムの重量を測定することによって
流体の密度を測定するものである。精度の高いスケール
が区分の下に配置され重量の測定を行う。勾配マノメー
タ内の流体は完全に垂直ではなく、従って勾配マノメー
タのスケールでは正確な測定ができないために、勾配マ
ノメータは塩分を含む油井または水平な部分を有する油
井では正確な値を測定できないかまたは作動不可能であ
る。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】油井内の種々の深度で
の石油に対する水の割合を測定するために、油井内の石
油と水の混合液の例えば流量、温度、塩分濃度、圧力、
石油の密度、及びその他の考慮しなければならない変数
の影響を受けずに、水ホールドアップ、水カット及び水
の抵抗率を測定する装置を提供することである。
の石油に対する水の割合を測定するために、油井内の石
油と水の混合液の例えば流量、温度、塩分濃度、圧力、
石油の密度、及びその他の考慮しなければならない変数
の影響を受けずに、水ホールドアップ、水カット及び水
の抵抗率を測定する装置を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上述された目的は、ケー
シングされた油井内に含まれる物質の特性を測定する装
置であって、（ａ）長手方向の軸を備えた長寸のマンド
レルと、（ｂ）前記マンドレルに取着され、かつ前記長
手方向の軸と同軸に配置された第１の送信コイルと、
（ｃ）前記マンドレルに取着され、かつ前記長手方向の
軸と同軸に配置された第１の受信コイルと、（ｄ）前記
マンドレルに取着され、かつ前記長手方向の軸と同軸に
配置された第２の受信コイルと、（ｅ）前記マンドレ
ル、前記第１の送信コイル、前記第１の受信コイル及び
前記第２の受信コイルを収容し、かつ前記第１の送信コ
イル、前記第１の受信コイル及び前記第２の受信コイル
に各々整合した３個の環状領域を備えた所定の厚さの導
電性ハウジングとを有し、前記各々の環状領域が、前記
長手方向の軸と略平行した所定の長さと、厚さとを備え
た複数のミニ導波管を有し、前記導波管の前記厚さ、前
記長さ、及び幅が、所定の周波数範囲の電圧によって誘
導された電界を所定の最大レベルで減衰させ、かつ磁界
及び前記所定の周波数範囲の方位角電界を所定の最小レ
ベルの減衰率で伝播させるべく選択されることを特徴と
するケーシングされた油井内の物質の特性を測定する装
置を提供することによって達成される。
シングされた油井内に含まれる物質の特性を測定する装
置であって、（ａ）長手方向の軸を備えた長寸のマンド
レルと、（ｂ）前記マンドレルに取着され、かつ前記長
手方向の軸と同軸に配置された第１の送信コイルと、
（ｃ）前記マンドレルに取着され、かつ前記長手方向の
軸と同軸に配置された第１の受信コイルと、（ｄ）前記
マンドレルに取着され、かつ前記長手方向の軸と同軸に
配置された第２の受信コイルと、（ｅ）前記マンドレ
ル、前記第１の送信コイル、前記第１の受信コイル及び
前記第２の受信コイルを収容し、かつ前記第１の送信コ
イル、前記第１の受信コイル及び前記第２の受信コイル
に各々整合した３個の環状領域を備えた所定の厚さの導
電性ハウジングとを有し、前記各々の環状領域が、前記
長手方向の軸と略平行した所定の長さと、厚さとを備え
た複数のミニ導波管を有し、前記導波管の前記厚さ、前
記長さ、及び幅が、所定の周波数範囲の電圧によって誘
導された電界を所定の最大レベルで減衰させ、かつ磁界
及び前記所定の周波数範囲の方位角電界を所定の最小レ
ベルの減衰率で伝播させるべく選択されることを特徴と
するケーシングされた油井内の物質の特性を測定する装
置を提供することによって達成される。
【００２２】
【作用】本発明は、電気磁気信号用の導波管として油井
ケーシングを用いることによって、油井内の水ホールド
アップ、水カット及び水の抵抗率のような変数を測定す
るための改良されたシステムに関する。本発明の例示さ
れた実施例では、プロダクション検層ツールは産出井の
金属ケーシング内にワイヤライン検層ケーブルによって
懸架されている。プロダクション検層ツールは、電磁波
を発生しかつ電磁波を測定することによって、ケーシン
グされた油井内の流体の誘電率及び抵抗率を測定するも
のである。プロダクション検層ツールの例示された実施
例は、中空の円筒形ハウジング内に配置された細長い円
筒形の金属製マンドレルを含む。絶縁性フィルタを充填
された環状に配置された溝がマンドレル内に画定されて
いる。送信コイル及び２個の受信コイルが溝内に配置さ
れている。
ケーシングを用いることによって、油井内の水ホールド
アップ、水カット及び水の抵抗率のような変数を測定す
るための改良されたシステムに関する。本発明の例示さ
れた実施例では、プロダクション検層ツールは産出井の
金属ケーシング内にワイヤライン検層ケーブルによって
懸架されている。プロダクション検層ツールは、電磁波
を発生しかつ電磁波を測定することによって、ケーシン
グされた油井内の流体の誘電率及び抵抗率を測定するも
のである。プロダクション検層ツールの例示された実施
例は、中空の円筒形ハウジング内に配置された細長い円
筒形の金属製マンドレルを含む。絶縁性フィルタを充填
された環状に配置された溝がマンドレル内に画定されて
いる。送信コイル及び２個の受信コイルが溝内に配置さ
れている。
【００２３】プロダクション検層ツールは、産出井のケ
ーシング内の所定の深度に降下され、次に送信コイル内
に電流が流される。送信コイル内の電流が磁界を発生さ
せ、送信コイルのインピーダンスによる送信コイルの電
圧が電界を発生させる。ハウジングの外周に配置された
長手方向のミニ導波管は、磁界の減衰を最小にして磁界
を受信コイルに伝達する。一方、ミニ導波管は電界を大
きく減衰させ電界が受信コイルに干渉することを防止す
る。磁界は受信コイル内に誘導起電力を発生させる。こ
の誘導起電力は、油井ケーシング内の流体の特定の電気
的な特性によって影響を受ける。本発明に基づけば、第
１の受信コイルと第２の受信コイルの誘導起電力の位相
シフト及び減衰率を測定しかつ解析することによって、
水ホールドアップ、水カット及びまたは水の抵抗率が決
定される。
ーシング内の所定の深度に降下され、次に送信コイル内
に電流が流される。送信コイル内の電流が磁界を発生さ
せ、送信コイルのインピーダンスによる送信コイルの電
圧が電界を発生させる。ハウジングの外周に配置された
長手方向のミニ導波管は、磁界の減衰を最小にして磁界
を受信コイルに伝達する。一方、ミニ導波管は電界を大
きく減衰させ電界が受信コイルに干渉することを防止す
る。磁界は受信コイル内に誘導起電力を発生させる。こ
の誘導起電力は、油井ケーシング内の流体の特定の電気
的な特性によって影響を受ける。本発明に基づけば、第
１の受信コイルと第２の受信コイルの誘導起電力の位相
シフト及び減衰率を測定しかつ解析することによって、
水ホールドアップ、水カット及びまたは水の抵抗率が決
定される。
【００２４】受信コイルに関して第１の送信コイルとは
反対の位置に第２の送信コイルを配置することもでき
る。例えば、第１及び第２の送信コイルを交互に動作さ
せ、かつ各受信コイルの誘導起電力を平均することによ
って本発明の精度を向上させることができる。
反対の位置に第２の送信コイルを配置することもでき
る。例えば、第１及び第２の送信コイルを交互に動作さ
せ、かつ各受信コイルの誘導起電力を平均することによ
って本発明の精度を向上させることができる。
【００２５】送信及び受信コイルは、位相ラッピング
（phase wrapping）を防止し、かつ十分なデータの分解
能を提供するために間隔を置いて配置されている。送信
コイルは、遮断周波数以下の周波数の交流信号によって
駆動されている。本発明のある実施例では静的なミキサ
または動的なミキサが用いられ、油井内の流体をより均
一にし、かつ水ホールドアップ及び水カットの測定を同
時に行うことを容易にする。
（phase wrapping）を防止し、かつ十分なデータの分解
能を提供するために間隔を置いて配置されている。送信
コイルは、遮断周波数以下の周波数の交流信号によって
駆動されている。本発明のある実施例では静的なミキサ
または動的なミキサが用いられ、油井内の流体をより均
一にし、かつ水ホールドアップ及び水カットの測定を同
時に行うことを容易にする。
【００２６】
構造 好適な実施例では、本発明の装置はプロダクション検層
ツール１００（図１）の形式で実施される。長寸の細い
円筒形のツール１００は、マンドレル１０２を含み、か
つ長手方向の軸１０３を有する。マンドレル１０２の好
ましくはアルミニウムまたは鋼からなるが、しかし検層
ストリングの他のツールと強固に取着するための十分な
個数の他の硬質材料から形成されても良い。その検層ス
トリングは、油井ケーシング（図示されていない）内に
降下され、油井ケーシング内の流体の流れを乱すことな
しに様々な測定を行うことを意図されている。好適な実
施例では、マンドレル１０２は約３０．４８cm（約１２
インチ）の長さを有する。
ツール１００（図１）の形式で実施される。長寸の細い
円筒形のツール１００は、マンドレル１０２を含み、か
つ長手方向の軸１０３を有する。マンドレル１０２の好
ましくはアルミニウムまたは鋼からなるが、しかし検層
ストリングの他のツールと強固に取着するための十分な
個数の他の硬質材料から形成されても良い。その検層ス
トリングは、油井ケーシング（図示されていない）内に
降下され、油井ケーシング内の流体の流れを乱すことな
しに様々な測定を行うことを意図されている。好適な実
施例では、マンドレル１０２は約３０．４８cm（約１２
インチ）の長さを有する。
【００２７】マンドレル１０２は、複数のケーブル１０
５Ａ〜１０５Ｄを保護するべく収容する管状の導管１０
４をその内部に画定している。ケーブル１０５Ａ〜１０
５Ｄは好ましくは、シールドされた同軸ケーブルからな
る。マンドレル１０２は、マンドレル１０２と同様にア
ルミニウムまたは鋼によって形成された中空の円筒形ハ
ウジング１０６によって包囲されている。好適な実施例
では、ハウジング１０６は直径４．２９cm（１．６９イ
ンチ）を有する。本発明の例示的な実施例では、ハウジ
ング１０６は、ツール１００が動作する高い静水圧の条
件に耐える外装によって被覆されている。外装は、セラ
ミック材料、ガラス、エポキシ、プラスチック化合物、
または他の適切な絶縁材料からなる短い環状部分の形状
を有しても良い。好ましくは、マンドレル１０２はその
内部にガラス繊維等の絶縁性フィラー１１０を充填され
た複数の環状の溝１０８を画定する。溝１０８内にはコ
イル１１２〜１１５が配置されている。各コイル１１２
〜１１５は好ましくは、その端部（図示されていない）
が互いに隣接するようにマンドレル１０２に巻回された
導線または他の導電性材料からなる。
５Ａ〜１０５Ｄを保護するべく収容する管状の導管１０
４をその内部に画定している。ケーブル１０５Ａ〜１０
５Ｄは好ましくは、シールドされた同軸ケーブルからな
る。マンドレル１０２は、マンドレル１０２と同様にア
ルミニウムまたは鋼によって形成された中空の円筒形ハ
ウジング１０６によって包囲されている。好適な実施例
では、ハウジング１０６は直径４．２９cm（１．６９イ
ンチ）を有する。本発明の例示的な実施例では、ハウジ
ング１０６は、ツール１００が動作する高い静水圧の条
件に耐える外装によって被覆されている。外装は、セラ
ミック材料、ガラス、エポキシ、プラスチック化合物、
または他の適切な絶縁材料からなる短い環状部分の形状
を有しても良い。好ましくは、マンドレル１０２はその
内部にガラス繊維等の絶縁性フィラー１１０を充填され
た複数の環状の溝１０８を画定する。溝１０８内にはコ
イル１１２〜１１５が配置されている。各コイル１１２
〜１１５は好ましくは、その端部（図示されていない）
が互いに隣接するようにマンドレル１０２に巻回された
導線または他の導電性材料からなる。
【００２８】コイル１１２〜１１５は、第１の送信コイ
ル１１２、第１の受信コイル１１３、第２の受信コイル
１１４、及び第２の送信コイル１１５からなる。コイル
１１２及び１１５に選択的に電流を発生させるために、
送信コイル１１２及び１１５はケーブル１１５Ａ及び１
１５Ｄに接続されている。更に詳しく述べれば、各コイ
ルの一方の端部（図示されていない）は、その対応する
同軸ケーブルの内側導体（図示されていない）に接続さ
れ、各コイルのもう一方の端部は同軸ケーブルの外側導
体（図示されていない）に接続されている。外側導体は
アースされていることが好ましい。同様に、受信コイル
１１３及び１１４は、コイル１１３及び１１４の電圧の
測定を容易にするべく、ケーブル１１５Ｂ及び１１５Ｃ
に接続されている。
ル１１２、第１の受信コイル１１３、第２の受信コイル
１１４、及び第２の送信コイル１１５からなる。コイル
１１２及び１１５に選択的に電流を発生させるために、
送信コイル１１２及び１１５はケーブル１１５Ａ及び１
１５Ｄに接続されている。更に詳しく述べれば、各コイ
ルの一方の端部（図示されていない）は、その対応する
同軸ケーブルの内側導体（図示されていない）に接続さ
れ、各コイルのもう一方の端部は同軸ケーブルの外側導
体（図示されていない）に接続されている。外側導体は
アースされていることが好ましい。同様に、受信コイル
１１３及び１１４は、コイル１１３及び１１４の電圧の
測定を容易にするべく、ケーブル１１５Ｂ及び１１５Ｃ
に接続されている。
【００２９】ハウジング１０６は、複数の環状領域２０
２〜２０５のハウジング１０６の外周部に配置された複
数の細い長寸のミニ導波管２００（図２及び図３）をそ
の内部に画定している。各ミニ導波管２００は、特定の
幅２０８、長さ２１０及び厚さ２１２を有する。更に、
各ミニ導波管２００は、隣接するミニ導波管２００との
間に特定の空間２１４を有する。ミニ導波管２００の幅
２０８及び長さ２１０は以下により詳しく説明されるよ
うに本発明に基づいて決定される。各ミニ導波管２００
は、ガラス繊維、セラミック、またはケーシング内の材
料のマンドレルとの接触を防止するために適したその他
の材料等の誘電性フィラーを充填されている。
２〜２０５のハウジング１０６の外周部に配置された複
数の細い長寸のミニ導波管２００（図２及び図３）をそ
の内部に画定している。各ミニ導波管２００は、特定の
幅２０８、長さ２１０及び厚さ２１２を有する。更に、
各ミニ導波管２００は、隣接するミニ導波管２００との
間に特定の空間２１４を有する。ミニ導波管２００の幅
２０８及び長さ２１０は以下により詳しく説明されるよ
うに本発明に基づいて決定される。各ミニ導波管２００
は、ガラス繊維、セラミック、またはケーシング内の材
料のマンドレルとの接触を防止するために適したその他
の材料等の誘電性フィラーを充填されている。
【００３０】電気回路３００（図４）は、送信コイル１
１２、１１５へ電力を供給し、かつ受信コイル１１３及
び１１４に発生した誘導起電力を測定する。例示された
実施例では、回路３００はモトローラ社の６８ＨＣ１１
型集積回路からなるマイクロプロセッサ３０２を含む。
マイクロプロセッサ３０２は、受信コイル１１２及び１
１３に発生した誘導起電力の測定値を調整し、かつケー
ブル遠隔測定回路３０４によってデータを地表に転送す
るように機能する。
１２、１１５へ電力を供給し、かつ受信コイル１１３及
び１１４に発生した誘導起電力を測定する。例示された
実施例では、回路３００はモトローラ社の６８ＨＣ１１
型集積回路からなるマイクロプロセッサ３０２を含む。
マイクロプロセッサ３０２は、受信コイル１１２及び１
１３に発生した誘導起電力の測定値を調整し、かつケー
ブル遠隔測定回路３０４によってデータを地表に転送す
るように機能する。
【００３１】電力増幅器３０６及び３０８によって、送
信コイル１１２及び１１５に電流が流される。好適な実
施例では、電力増幅器３０６及び３０８は、ヒューレッ
トパッカード社のＭＳＡ−１０２３型チップを有する。
電力増幅器３０６及び３０８は同軸ケーブル１０５Ａ及
び１０５Ｄによって送信コイル１１２及び１１５に接続
されている。受信コイル１１３及び１１４は、同軸ケー
ブル１０５Ｂ及び１０５Ｃによって低雑音増幅器３１０
及び３１２に接続されている。低雑音増幅器３１０及び
３１２は、ヒューレットパッカード社のＩＮＡ−０３１
８４型集積回路の様な低雑音信号増幅器からなる。
信コイル１１２及び１１５に電流が流される。好適な実
施例では、電力増幅器３０６及び３０８は、ヒューレッ
トパッカード社のＭＳＡ−１０２３型チップを有する。
電力増幅器３０６及び３０８は同軸ケーブル１０５Ａ及
び１０５Ｄによって送信コイル１１２及び１１５に接続
されている。受信コイル１１３及び１１４は、同軸ケー
ブル１０５Ｂ及び１０５Ｃによって低雑音増幅器３１０
及び３１２に接続されている。低雑音増幅器３１０及び
３１２は、ヒューレットパッカード社のＩＮＡ−０３１
８４型集積回路の様な低雑音信号増幅器からなる。
【００３２】電力増幅器３０６及び３０８は、高周波シ
ンセサイザ３１４から好ましくは２００〜５００ＭＨｚ
の範囲の周波数の電気信号を受け取る。シンセサイザ３
１４の具体例は、１９９３年４月８日Ｐａｕｌ Ｓｉｎ
ｃｌａｉｌによって出願された米国特許出願第０８／０
４３，７１６号明細書“Digital Two Frequengy Genera
tor for Use in Borehole Heterodyne Measurement Sys
tem.”に開示されている。シンセサイザ３１４は、周波
数制御ライン３１５によってマイクロプロセッサ３０２
から入力信号を受け取る。シンセサイザ３１４はまた、
米国出願特許第０８／０４３，７１６号明細書に開示さ
れた回路からなる直接デジタルシンセサイザ３１６から
入力信号を受け取る。
ンセサイザ３１４から好ましくは２００〜５００ＭＨｚ
の範囲の周波数の電気信号を受け取る。シンセサイザ３
１４の具体例は、１９９３年４月８日Ｐａｕｌ Ｓｉｎ
ｃｌａｉｌによって出願された米国特許出願第０８／０
４３，７１６号明細書“Digital Two Frequengy Genera
tor for Use in Borehole Heterodyne Measurement Sys
tem.”に開示されている。シンセサイザ３１４は、周波
数制御ライン３１５によってマイクロプロセッサ３０２
から入力信号を受け取る。シンセサイザ３１４はまた、
米国出願特許第０８／０４３，７１６号明細書に開示さ
れた回路からなる直接デジタルシンセサイザ３１６から
入力信号を受け取る。
【００３３】回路３００は更に、ミキサフィルタ３１
８、３２０、３２２及び３２４を含む。ミキサフィルタ
３２０及び３２４はシンセサイザ３１４から入力信号を
受け取る。更に、ミキサフィルタ３２０及び３２４は、
低雑音増幅器３１０及び３１２から各々入力信号を受け
取る。ミキサフィルタ３１８及び３２２は、直接デジタ
ルシンセサイザ３１６から入力信号を受け取り、かつミ
キサフィルタ３２０及び３２４から入力信号を受け取
る。ある具体例では、ミキサフィルタ３２０及び３２４
は２ＭＨｚの信号を出力し、ミキサフィルタ３１８及び
３２２は２４４Ｈｚの信号を出力する。ミキサフィルタ
３１８及び３２２の出力信号は、位相測定回路３２６及
び減衰率測定回路３２８に出力される。位相測定回路３
２６は、２個の受信コイル１１３及び１１４によって検
出された電圧信号の位相シフトを表す位相差を測定す
る。同様に、減衰率測定回路３２８は、２個の受信コイ
ル１１３及び１１４に発生した電圧の減衰率を測定す
る。回路３２６及び３２８は、本開示の助けを得た当業
者には容易に理解できるものであり、従ってここでは詳
しい説明を省略する。マイクロプロセッサ３０２は、回
路３２６及び３２８の両方の出力信号を受け取る。他の
実施例では、回路３００はＮｏ．ＨＰ３５７７Ａモデル
のようなヒューレットパッカード社のネットワークアナ
ライザを用いることによって実施することができる。更
に、回路３００は、１９７４年１１月１９日にＣａｌｖ
ｅｒｔに発行された米国特許第３，８４９，７２１号明
細書に開示された回路を用いることによっても実施可能
であり、この特許明細書はここで言及したことによって
本出願の一部とされたい。
８、３２０、３２２及び３２４を含む。ミキサフィルタ
３２０及び３２４はシンセサイザ３１４から入力信号を
受け取る。更に、ミキサフィルタ３２０及び３２４は、
低雑音増幅器３１０及び３１２から各々入力信号を受け
取る。ミキサフィルタ３１８及び３２２は、直接デジタ
ルシンセサイザ３１６から入力信号を受け取り、かつミ
キサフィルタ３２０及び３２４から入力信号を受け取
る。ある具体例では、ミキサフィルタ３２０及び３２４
は２ＭＨｚの信号を出力し、ミキサフィルタ３１８及び
３２２は２４４Ｈｚの信号を出力する。ミキサフィルタ
３１８及び３２２の出力信号は、位相測定回路３２６及
び減衰率測定回路３２８に出力される。位相測定回路３
２６は、２個の受信コイル１１３及び１１４によって検
出された電圧信号の位相シフトを表す位相差を測定す
る。同様に、減衰率測定回路３２８は、２個の受信コイ
ル１１３及び１１４に発生した電圧の減衰率を測定す
る。回路３２６及び３２８は、本開示の助けを得た当業
者には容易に理解できるものであり、従ってここでは詳
しい説明を省略する。マイクロプロセッサ３０２は、回
路３２６及び３２８の両方の出力信号を受け取る。他の
実施例では、回路３００はＮｏ．ＨＰ３５７７Ａモデル
のようなヒューレットパッカード社のネットワークアナ
ライザを用いることによって実施することができる。更
に、回路３００は、１９７４年１１月１９日にＣａｌｖ
ｅｒｔに発行された米国特許第３，８４９，７２１号明
細書に開示された回路を用いることによっても実施可能
であり、この特許明細書はここで言及したことによって
本出願の一部とされたい。
【００３４】一般的な動作 これまで本発明の実施例に基づく装置について説明をし
たが、本発明に基づく装置を動作させる方法を次に説明
する。プロダクション検層ツール１００は、油井ケーシ
ング４００（図５）のダウンホール内に降下される。ケ
ーシング４００は好ましくは、既知の直径を有する円筒
形の導電性材料からなる。現在油井内で用いられている
鋼鉄製のケーシングは、本発明を構成するためには十分
高い導電率を有する材料である。所望に応じて、ツール
１００はその上下に１個または複数の他のツール（図示
されていない）を取着されることによって、プロダクシ
ョン検層ツールストリングを形成する。
たが、本発明に基づく装置を動作させる方法を次に説明
する。プロダクション検層ツール１００は、油井ケーシ
ング４００（図５）のダウンホール内に降下される。ケ
ーシング４００は好ましくは、既知の直径を有する円筒
形の導電性材料からなる。現在油井内で用いられている
鋼鉄製のケーシングは、本発明を構成するためには十分
高い導電率を有する材料である。所望に応じて、ツール
１００はその上下に１個または複数の他のツール（図示
されていない）を取着されることによって、プロダクシ
ョン検層ツールストリングを形成する。
【００３５】ツール１００は、ワイヤライン検層ケーブ
ル（図示されていない）によって所望の深度に降下さ
れ、特定の周波数（“励磁周波数”）の電気信号が送信
コイル１１２に印加され、送信コイル１１２内に“励磁
電流”を発生させる。電力増幅器３０６によって提供さ
れた信号に応答して、送信コイル１１２にケーブル１０
５Ａから電力が供給される。送信コイル１１２の励磁電
流は、コイル１１２の周りに磁界を発生させる。磁界
は、同中心の磁力線４０２（図５）によって表されてい
る。
ル（図示されていない）によって所望の深度に降下さ
れ、特定の周波数（“励磁周波数”）の電気信号が送信
コイル１１２に印加され、送信コイル１１２内に“励磁
電流”を発生させる。電力増幅器３０６によって提供さ
れた信号に応答して、送信コイル１１２にケーブル１０
５Ａから電力が供給される。送信コイル１１２の励磁電
流は、コイル１１２の周りに磁界を発生させる。磁界
は、同中心の磁力線４０２（図５）によって表されてい
る。
【００３６】磁力線４０２の一部は磁力線４０４のよう
に第１の受信コイル１１３を通過する。更に、磁力線４
０２の一部は磁力線４０６のように、第１の受信コイル
１１３と第２の受信コイル１１４の両方を通過する。受
信コイル１１３及び１１４を通る磁力線は、受信コイル
１１３及び１１４に誘導起電力を発生させる。これらの
誘導起電力は、ケーシング４００内の流体４０８の電気
的な特性によって影響を受ける。例えば、第１の受信コ
イル１１３の誘導起電力は、第１の受信コイル１１３と
第１の送信コイル１１２との間のケーシング４００内の
流体４０８の電気的な特性によって部分的に影響を受け
る。同様に、第２の受信コイル１１４の誘導起電力は、
第２の受信コイル１１４と第１の送信コイル１１２との
間のケーシング４００内の流体の電気的な特性によって
部分的に影響を受ける。
に第１の受信コイル１１３を通過する。更に、磁力線４
０２の一部は磁力線４０６のように、第１の受信コイル
１１３と第２の受信コイル１１４の両方を通過する。受
信コイル１１３及び１１４を通る磁力線は、受信コイル
１１３及び１１４に誘導起電力を発生させる。これらの
誘導起電力は、ケーシング４００内の流体４０８の電気
的な特性によって影響を受ける。例えば、第１の受信コ
イル１１３の誘導起電力は、第１の受信コイル１１３と
第１の送信コイル１１２との間のケーシング４００内の
流体４０８の電気的な特性によって部分的に影響を受け
る。同様に、第２の受信コイル１１４の誘導起電力は、
第２の受信コイル１１４と第１の送信コイル１１２との
間のケーシング４００内の流体の電気的な特性によって
部分的に影響を受ける。
【００３７】誘導起電力はまた、流体内の“循環電流”
の影響をも受ける。送信コイル１１２の電流は更に、磁
界４０２に垂直な“方位角”電界を発生させる。このよ
うな方位角電界が、“循環電流”を流体４０８内に発生
させる。循環電流は、（１）以下に説明されるようにあ
る励磁周波数での流体４０８の誘電率に比例する“変位
電流”と、（２）ある励磁周波数での流体４０８の導電
率に比例する“導電電流”とを含む。
の影響をも受ける。送信コイル１１２の電流は更に、磁
界４０２に垂直な“方位角”電界を発生させる。このよ
うな方位角電界が、“循環電流”を流体４０８内に発生
させる。循環電流は、（１）以下に説明されるようにあ
る励磁周波数での流体４０８の誘電率に比例する“変位
電流”と、（２）ある励磁周波数での流体４０８の導電
率に比例する“導電電流”とを含む。
【００３８】しかし、第２の受信コイル１１４は、第１
の受信コイル１１３よりも送信コイル１１２から離れて
いるので、第２の受信コイル１１４の誘導起電力は第１
の受信コイル１１３の誘導起電力によりもその位相が大
きくシフトする。更に第２の受信コイル１１４の誘導起
電力は、第１の受信コイル１１３の誘導起電力によりも
その振幅が減衰する。
の受信コイル１１３よりも送信コイル１１２から離れて
いるので、第２の受信コイル１１４の誘導起電力は第１
の受信コイル１１３の誘導起電力によりもその位相が大
きくシフトする。更に第２の受信コイル１１４の誘導起
電力は、第１の受信コイル１１３の誘導起電力によりも
その振幅が減衰する。
【００３９】ケーシング４００が完全な導電体である場
合、受信コイル１１２及び１１３の誘導起電力はより分
かり易く表現される。更に、ケーシングが円筒形の導波
管の壁、即ちケーシング４００の物理的な構造によって
画定されたパスに沿って電磁放射の伝播を収容しかつ導
く装置として働くように励磁周波数が決定されている。
第１の受信コイル１１３及び第２の受信コイル１１４に
誘導される複素表示された電圧が、次の式４及び式５で
表現されている。
合、受信コイル１１２及び１１３の誘導起電力はより分
かり易く表現される。更に、ケーシングが円筒形の導波
管の壁、即ちケーシング４００の物理的な構造によって
画定されたパスに沿って電磁放射の伝播を収容しかつ導
く装置として働くように励磁周波数が決定されている。
第１の受信コイル１１３及び第２の受信コイル１１４に
誘導される複素表示された電圧が、次の式４及び式５で
表現されている。
【００４０】 Ｖ1＝Ｖr1＋ｊＶx1（Ｖ） ・・・ （式４）
【００４１】 Ｖ2＝Ｖr2＋ｊＶx2（Ｖ） ・・・ （式５）
【００４２】式４及び式５ではＶ1及びＶ2は、第２の受
信コイル１１３及び１１４の複素電圧を表している。第
１の受信コイル１１３及び第２の受信コイル１１４の信
号間の位相シフト（ΔΦ）及び減衰率（ΔＡ）は、以下
の式６及び式７から計算される。
信コイル１１３及び１１４の複素電圧を表している。第
１の受信コイル１１３及び第２の受信コイル１１４の信
号間の位相シフト（ΔΦ）及び減衰率（ΔＡ）は、以下
の式６及び式７から計算される。
【００４３】
【数３】
【００４４】
【数４】
【００４５】位相シフトの大きさ及び減衰率は、ツール
１００の周りの流体４０８の内容によって決定される。
以下により詳しく説明されるように、ある特定の励磁周
波数では、水及び石油の誘電率及び抵抗率を対比させる
ことによって、測定された位相シフトと減衰率から、ツ
ール１００の周りの流体４０８の水ホールドアップを計
算することができる。
１００の周りの流体４０８の内容によって決定される。
以下により詳しく説明されるように、ある特定の励磁周
波数では、水及び石油の誘電率及び抵抗率を対比させる
ことによって、測定された位相シフトと減衰率から、ツ
ール１００の周りの流体４０８の水ホールドアップを計
算することができる。
【００４６】一般的に、ツール１００の近傍の流体４０
８がより多くの水を含むほど位相シフトが大きくなり、
一方ツール１００の近傍の流体４０８がより多くの石油
を含むほど位相シフトが小さくなる。水の比誘電率は５
６〜８１誘電単位（dielectric units）であり、油の比
誘電率は２〜４誘電単位である。これらの値は、温度、
圧力及び水に含まれる塩分の量によって変化する。地層
水の抵抗率は約０．００１〜４Ωｍであり、水に含まれ
る塩分及びダウンホールの温度によって変化する。石油
の抵抗率は約１×１０9〜１×１０12Ωｍである。
８がより多くの水を含むほど位相シフトが大きくなり、
一方ツール１００の近傍の流体４０８がより多くの石油
を含むほど位相シフトが小さくなる。水の比誘電率は５
６〜８１誘電単位（dielectric units）であり、油の比
誘電率は２〜４誘電単位である。これらの値は、温度、
圧力及び水に含まれる塩分の量によって変化する。地層
水の抵抗率は約０．００１〜４Ωｍであり、水に含まれ
る塩分及びダウンホールの温度によって変化する。石油
の抵抗率は約１×１０9〜１×１０12Ωｍである。
【００４７】受信コイル１１３及び１１４に対する送信
コイル１１５の動作は、送信コイル１１２の動作と同様
に、しかし相補的に行われる。送信コイル１１５の動作
が、以下により詳しく説明される。
コイル１１５の動作は、送信コイル１１２の動作と同様
に、しかし相補的に行われる。送信コイル１１５の動作
が、以下により詳しく説明される。
【００４８】特定の動作 本発明のプロダクション検層ツール１００は、特定の状
態で、またはある特性と共に動作させられたとき、より
多くの変数データを測定することができる。ツール１０
０の重要な特性の１つは、コイル１１２〜１１５の間の
空間である。コイル１１２〜１１５の間の空間を大きく
設定しすぎると、受信コイル１１３及び１１４の電圧の
位相シフトが３６０度を超過することがある。このよう
な状況では、“位相ラッピング”が生じ、位相シフトか
らの有効なデータを導くことがより困難となる。例え
ば、３５度の位相シフトは、ある特定の抵抗率及び誘電
率の流体によって引き起こされている場合か、またはそ
の位相シフトが、実際にはまったく異なる抵抗率及び誘
電率の流体によって引き起こされた３９５度の位相シフ
トを表している場合のいずれかであることがある。
態で、またはある特性と共に動作させられたとき、より
多くの変数データを測定することができる。ツール１０
０の重要な特性の１つは、コイル１１２〜１１５の間の
空間である。コイル１１２〜１１５の間の空間を大きく
設定しすぎると、受信コイル１１３及び１１４の電圧の
位相シフトが３６０度を超過することがある。このよう
な状況では、“位相ラッピング”が生じ、位相シフトか
らの有効なデータを導くことがより困難となる。例え
ば、３５度の位相シフトは、ある特定の抵抗率及び誘電
率の流体によって引き起こされている場合か、またはそ
の位相シフトが、実際にはまったく異なる抵抗率及び誘
電率の流体によって引き起こされた３９５度の位相シフ
トを表している場合のいずれかであることがある。
【００４９】一方、予想される位相シフトの範囲が狭く
なるように、コイル１１２〜１１５の間隔を小さく設定
するべきではない。例えば、コイル１１３及び１１４を
非常に接近させて配置した場合、塩水と石油との混合液
によって引き起こされる最大の位相シフトがわずか１５
度となることがある。この場合、そのような狭い範囲に
よって提供される分解能は、所望の精度を有するものと
はならないことがある。従って、期待される位相シフト
の最大の範囲が３６０度よりわずかに狭いものとなるよ
うに、コイル１１３及び１１４の間の距離を決定するこ
とが最適である。更に、コイル１１３と１１４との間の
距離は、適切なＳＮ比を提供するように十分長く設定さ
れなければならない。受信コイル１１３及び１１４は、
励磁周波数（即ち第１の送信コイル１１２を流れる電流
の周波数）の波長に比べ短い間隔を置いて配置されるこ
とが好ましい。コイル１１２〜１１５の直径が３．０５
cm（１．２インチ）である場合、送信コイル１１２と受
信コイル１１３及び１１４との間の距離は好ましくは各
々５．０８cm（２インチ）及び１０．１６cm（４イン
チ）である。
なるように、コイル１１２〜１１５の間隔を小さく設定
するべきではない。例えば、コイル１１３及び１１４を
非常に接近させて配置した場合、塩水と石油との混合液
によって引き起こされる最大の位相シフトがわずか１５
度となることがある。この場合、そのような狭い範囲に
よって提供される分解能は、所望の精度を有するものと
はならないことがある。従って、期待される位相シフト
の最大の範囲が３６０度よりわずかに狭いものとなるよ
うに、コイル１１３及び１１４の間の距離を決定するこ
とが最適である。更に、コイル１１３と１１４との間の
距離は、適切なＳＮ比を提供するように十分長く設定さ
れなければならない。受信コイル１１３及び１１４は、
励磁周波数（即ち第１の送信コイル１１２を流れる電流
の周波数）の波長に比べ短い間隔を置いて配置されるこ
とが好ましい。コイル１１２〜１１５の直径が３．０５
cm（１．２インチ）である場合、送信コイル１１２と受
信コイル１１３及び１１４との間の距離は好ましくは各
々５．０８cm（２インチ）及び１０．１６cm（４イン
チ）である。
【００５０】ツール１００の他の重要な特性は、励磁電
流の電気的な特性に関するものである。コイル１１２に
は、交流信号（Ａ．Ｃ．）を発生させることが好まし
い。励磁周波数が低い場合、ツール１００は抵抗率に関
する情報を得ることはできるが、しかし誘電率に関する
情報を得ることはできない。その結果、ツール１００に
よって得られたデータは、分解能が低いものとなる。所
望のレベルの分解能を得るためには、ケーシング４００
が、送信コイル１１２及び１１５の発生させた電気磁気
信号のための導波管として動作するような、十分に高い
周波数であることが好ましい。更に特定すれば、励磁モ
ードがＴＥモード“ＴＥ01”となるように本発明に基づ
いて励磁周波数が決定される。更に、最も望ましい分解
能を得るためには、流体４０８内に発生する変位電流及
び導電電流がほぼ等しくなるように励磁周波数が決定さ
れることが好ましい。この状況は、励磁周波数が、次の
（式８）によって示されるように“下側遮断”周波数
（ｆc1）以上に選択されることによって達成される。
流の電気的な特性に関するものである。コイル１１２に
は、交流信号（Ａ．Ｃ．）を発生させることが好まし
い。励磁周波数が低い場合、ツール１００は抵抗率に関
する情報を得ることはできるが、しかし誘電率に関する
情報を得ることはできない。その結果、ツール１００に
よって得られたデータは、分解能が低いものとなる。所
望のレベルの分解能を得るためには、ケーシング４００
が、送信コイル１１２及び１１５の発生させた電気磁気
信号のための導波管として動作するような、十分に高い
周波数であることが好ましい。更に特定すれば、励磁モ
ードがＴＥモード“ＴＥ01”となるように本発明に基づ
いて励磁周波数が決定される。更に、最も望ましい分解
能を得るためには、流体４０８内に発生する変位電流及
び導電電流がほぼ等しくなるように励磁周波数が決定さ
れることが好ましい。この状況は、励磁周波数が、次の
（式８）によって示されるように“下側遮断”周波数
（ｆc1）以上に選択されることによって達成される。
【００５１】 ｆc1＞１／２πＲε0ε ・・・（式８）
【００５２】ここで、ＲはΩｍを単位とする流体４０８
の抵抗率であり、ε0は真空中の誘電率即ち８．８５×
１０-12Ｆ／ｍであり、εは流体４０８の比誘電率であ
る。
の抵抗率であり、ε0は真空中の誘電率即ち８．８５×
１０-12Ｆ／ｍであり、εは流体４０８の比誘電率であ
る。
【００５３】最も望ましい結果は、励磁周波数が下側遮
断周波数以上のときに得られるが、しかし有効なデータ
は、励磁周波数が下側遮断周波数より２０％低い値のと
きに得られる。ダウンホールでは、流体８０４の期待さ
れる最大の抵抗率は約４Ωｍであり、最大の誘電率
（ε）は約８０誘電単位である。この場合、下側遮断周
波数は約１０ＭＨｚとなる。
断周波数以上のときに得られるが、しかし有効なデータ
は、励磁周波数が下側遮断周波数より２０％低い値のと
きに得られる。ダウンホールでは、流体８０４の期待さ
れる最大の抵抗率は約４Ωｍであり、最大の誘電率
（ε）は約８０誘電単位である。この場合、下側遮断周
波数は約１０ＭＨｚとなる。
【００５４】一般的に、電磁導波管は、“上側遮断”周
波数（ｆcu）をも有し、導波管はこの周波数以下では任
意の“有効”電力を有する電磁波を伝播させることはな
い。“エバネセントモード”と呼ばれるこのモードで
は、導波管は導波管の軸に沿って急速に減衰する“無
効”波のみを伝播させる。従って、多くの用途では、導
波管はこの上側遮断周波数以下では動作しない。しか
し、本発明に基づけば、上側遮断周波数以下の励磁周波
数で導波管を用いることが望ましい。そうでなければ、
高い励磁周波数では、送信コイル１１２によって生み出
された電磁信号は、ほとんど減衰することなくケーシン
グ４００の内側で伝播されることになる。この場合、伝
播される電磁信号は、ケーシング４００内の不連続性に
よって反射されることがあり、その結果信頼性の低いま
たは不正確なデータを得ることになる。更に、ある場合
では、望まれない電磁共振が起こりデータを不明確なも
のとする。そのような電磁共振によって、例えば、複数
の矛盾する解釈を含むデータを得ることになり、不明確
さが導入される。
波数（ｆcu）をも有し、導波管はこの周波数以下では任
意の“有効”電力を有する電磁波を伝播させることはな
い。“エバネセントモード”と呼ばれるこのモードで
は、導波管は導波管の軸に沿って急速に減衰する“無
効”波のみを伝播させる。従って、多くの用途では、導
波管はこの上側遮断周波数以下では動作しない。しか
し、本発明に基づけば、上側遮断周波数以下の励磁周波
数で導波管を用いることが望ましい。そうでなければ、
高い励磁周波数では、送信コイル１１２によって生み出
された電磁信号は、ほとんど減衰することなくケーシン
グ４００の内側で伝播されることになる。この場合、伝
播される電磁信号は、ケーシング４００内の不連続性に
よって反射されることがあり、その結果信頼性の低いま
たは不正確なデータを得ることになる。更に、ある場合
では、望まれない電磁共振が起こりデータを不明確なも
のとする。そのような電磁共振によって、例えば、複数
の矛盾する解釈を含むデータを得ることになり、不明確
さが導入される。
【００５５】ツール１００がケーシング４００の中心に
配置され、励磁の第１モードが、上述されたＴＥ01モー
ドであるとき、送信コイル１１２の上側遮断周波数は、
次の式９に示されるように計算される。
配置され、励磁の第１モードが、上述されたＴＥ01モー
ドであるとき、送信コイル１１２の上側遮断周波数は、
次の式９に示されるように計算される。
【００５６】
【数５】
【００５７】ここで、ａはメートルを単位とするケーシ
ング４００の内径であり、μは流体４０８の透磁率（１
であると仮定されている）であり、εは流体４０８の比
誘電率である。
ング４００の内径であり、μは流体４０８の透磁率（１
であると仮定されている）であり、εは流体４０８の比
誘電率である。
【００５８】図６は、種々のケーシングの寸法及び誘電
率に対する上側遮断周波数の範囲を例示している。図６
に示されるように、最も低い上側遮断周波数は、ツール
１００が完全に水で覆われたときに得られる。水の誘電
率は８０誘電単位であり、ＮＯＲＴＨ ＡＭＥＲＩＣＡ
Ｎ社製のほとんどのケーシングは、約１２．７cm（約５
インチ）の直径を有するので、図６は、最も低い上側遮
断周波数が約３００ＭＨｚであることを示している。従
って、すべての場合で上側遮断周波数よりも低い周波数
で動作させるために、３００ＭＨｚ以下の周波数を用い
なければならない。しかし、より大きい寸法のケーシン
グが用いられる場合、図６に基づいてより低い動作周波
数が用いられる。
率に対する上側遮断周波数の範囲を例示している。図６
に示されるように、最も低い上側遮断周波数は、ツール
１００が完全に水で覆われたときに得られる。水の誘電
率は８０誘電単位であり、ＮＯＲＴＨ ＡＭＥＲＩＣＡ
Ｎ社製のほとんどのケーシングは、約１２．７cm（約５
インチ）の直径を有するので、図６は、最も低い上側遮
断周波数が約３００ＭＨｚであることを示している。従
って、すべての場合で上側遮断周波数よりも低い周波数
で動作させるために、３００ＭＨｚ以下の周波数を用い
なければならない。しかし、より大きい寸法のケーシン
グが用いられる場合、図６に基づいてより低い動作周波
数が用いられる。
【００５９】第２の送信コイル その物理的な特性が既に説明された第２の送信コイル１
１５は、本発明に基づく“ボアホール補償技術（boreho
le compensation technique)”を用いて、本発明の精度
を向上させるために用いられる。特に、第２の送信コイ
ル１１５は、第１の送信コイル１１２の磁界と同様な、
受信コイル１１３及び１１４によって感知されるべき磁
界を発生させるために用いられる。第２の送信コイル１
１５は、受信コイル１１３及び１１４に関して第１の送
信コイル１１２とは反対側に配置されているので、第２
の送信コイル１１５を誤差を打ち消すために用いること
ができる。
１５は、本発明に基づく“ボアホール補償技術（boreho
le compensation technique)”を用いて、本発明の精度
を向上させるために用いられる。特に、第２の送信コイ
ル１１５は、第１の送信コイル１１２の磁界と同様な、
受信コイル１１３及び１１４によって感知されるべき磁
界を発生させるために用いられる。第２の送信コイル１
１５は、受信コイル１１３及び１１４に関して第１の送
信コイル１１２とは反対側に配置されているので、第２
の送信コイル１１５を誤差を打ち消すために用いること
ができる。
【００６０】特に、第１及び第２の送信コイル１１２及
び１１５を順番に動作させかつ受信コイル１１３及び１
１４によって感知された位相シフト及び減衰率を平均す
ることによって、誤差を減少させることができる。この
技術は、受信コイル１１３及び１１４の温度によって変
化するインピーダンス特性によって増加する誤差または
電気回路３００内で増加する誤差を減少させるために有
効である。好適な実施例では、第１の送信コイル１１２
及び第２の送信コイル１１５は、繰り返して迅速に、か
つ交互に動作させられる。
び１１５を順番に動作させかつ受信コイル１１３及び１
１４によって感知された位相シフト及び減衰率を平均す
ることによって、誤差を減少させることができる。この
技術は、受信コイル１１３及び１１４の温度によって変
化するインピーダンス特性によって増加する誤差または
電気回路３００内で増加する誤差を減少させるために有
効である。好適な実施例では、第１の送信コイル１１２
及び第２の送信コイル１１５は、繰り返して迅速に、か
つ交互に動作させられる。
【００６１】ミニ導波管の寸法の決定 ミニ導波管２００は、種々の機能を実施するために用い
られる。第１の機能は、送信コイル１１２及び１１５が
発生した磁界を、ハウジング１０６を通過させることで
ある。更に、導波管２００は送信コイル１１２及び１１
５が発生した電界を急激に減衰させるので、受信コイル
１１３及び１１４への電界の影響を最小にするように、
本発明に基づいてミニ導波管の寸法が決定される。
られる。第１の機能は、送信コイル１１２及び１１５が
発生した磁界を、ハウジング１０６を通過させることで
ある。更に、導波管２００は送信コイル１１２及び１１
５が発生した電界を急激に減衰させるので、受信コイル
１１３及び１１４への電界の影響を最小にするように、
本発明に基づいてミニ導波管の寸法が決定される。
【００６２】受信コイル１１３及び１１４を、送信コイ
ル１１２及び１１５の励磁電流が発生した電磁界と結合
させることが望ましい。これは、コイル１１２及び１１
５内の励磁電流のレベルが電気回路３００によって正確
に発生させられかつ監視されるので望ましいものであ
る。しかし、各送信コイル１１２及び１１５の電圧とイ
ンピーダンスによって、“電圧によって誘導された”強
い電界が生ずる。この電圧によって誘導された電界は、
方位角電界とは区別される。電圧によって誘導された電
界は、磁界及び方位角電界によって誘導された電圧を打
ち消す電圧を受信コイル１１２及び１１３に誘導するた
めに、本発明の目的にとって望ましいものではない。
ル１１２及び１１５の励磁電流が発生した電磁界と結合
させることが望ましい。これは、コイル１１２及び１１
５内の励磁電流のレベルが電気回路３００によって正確
に発生させられかつ監視されるので望ましいものであ
る。しかし、各送信コイル１１２及び１１５の電圧とイ
ンピーダンスによって、“電圧によって誘導された”強
い電界が生ずる。この電圧によって誘導された電界は、
方位角電界とは区別される。電圧によって誘導された電
界は、磁界及び方位角電界によって誘導された電圧を打
ち消す電圧を受信コイル１１２及び１１３に誘導するた
めに、本発明の目的にとって望ましいものではない。
【００６３】この問題を解決するために、本発明のツー
ル１００は、環状領域２０２〜２０５内に配置され、か
つ上述された特定の要求に基づいて寸法を決定されたミ
ニ導波管２００を用いている。ミニ導波管２００は、本
発明に基づいてその寸法を決定されたとき、送信コイル
１１２及び１１５に関連する磁界と方位角電界との軸方
向及び半径方向の成分を僅かに減少させるだけで通過さ
せ、一方送信コイル１１２及び１１５に関連する電圧に
よって誘導された電界の半径方向及び周方向の成分を大
きく減衰させる。ミニ導波管２００の寸法を短く設定し
たために、各ミニ導波管２００は、その上側遮断周波数
以下で良好に動作する導波管の短い部分として機能す
る。ミニ導波管２００の寸法及び配置によって、環状領
域２０２〜２０５は、コイル１１２〜１１５が電圧によ
って誘導された電界を発生させまたは感知することを防
止する。これによって、受信コイル１１３及び１１４に
誘導された電圧信号の潜在的な誤差を回避することがで
きる。所望のレベルの電界の減衰率（Ａe）及び磁界の
減衰率（Ａm）に対して、ミニ導波管２００の寸法は次
の式１０及び式１１によって決定される。
ル１００は、環状領域２０２〜２０５内に配置され、か
つ上述された特定の要求に基づいて寸法を決定されたミ
ニ導波管２００を用いている。ミニ導波管２００は、本
発明に基づいてその寸法を決定されたとき、送信コイル
１１２及び１１５に関連する磁界と方位角電界との軸方
向及び半径方向の成分を僅かに減少させるだけで通過さ
せ、一方送信コイル１１２及び１１５に関連する電圧に
よって誘導された電界の半径方向及び周方向の成分を大
きく減衰させる。ミニ導波管２００の寸法を短く設定し
たために、各ミニ導波管２００は、その上側遮断周波数
以下で良好に動作する導波管の短い部分として機能す
る。ミニ導波管２００の寸法及び配置によって、環状領
域２０２〜２０５は、コイル１１２〜１１５が電圧によ
って誘導された電界を発生させまたは感知することを防
止する。これによって、受信コイル１１３及び１１４に
誘導された電圧信号の潜在的な誤差を回避することがで
きる。所望のレベルの電界の減衰率（Ａe）及び磁界の
減衰率（Ａm）に対して、ミニ導波管２００の寸法は次
の式１０及び式１１によって決定される。
【００６４】 Ａe＝２７．２ｔ／Ｗ（ｄＢ） ・・・（式１０）
【００６５】 Ａm＝２７．２ｔ／ｌ（ｄＢ） ・・・（式１１）
【００６６】ここで、ｔはハウジング１０６の厚さ２１
２であり、Ｗはミニ導波管２００の幅２０８であり、ｌ
はミニ導波管２００の長さ２１０である。
２であり、Ｗはミニ導波管２００の幅２０８であり、ｌ
はミニ導波管２００の長さ２１０である。
【００６７】ミニ導波管の好適な寸法は、厚さ２１２が
０．２３６cm（０．０９３インチ）であり、幅２０８が
０．０７９cm（０．０３１インチ）であり、空間２１４
が０．０７９cm（０．０３１インチ）であり、長さ２１
０が３．０５３cm（１．２０２インチ）である。このよ
うな構成の９０個のミニ導波管２００が、各環状領域２
０２〜２０５に提供される。この構成によって、Ａe＝
８１．６ｄＢ及びＡm＝１．８８ｄＢを得る。環状領域
２０２〜２０５は、送信コイル及び受信コイルの両方に
提供されているので、減衰率は実質的に２倍となり、Ａ
e＝１６３ｄＢ及びＡm＝３．７７ｄＢとなる。厚みを有
する長寸の狭いミニ導波管２００は、磁界に比べ電界を
大きく減衰させるので、望ましいものである。更に、ミ
ニ導波管２００は例えばその長寸部分２１０を長手方向
の軸１０３に平行に配置することが好ましい。
０．２３６cm（０．０９３インチ）であり、幅２０８が
０．０７９cm（０．０３１インチ）であり、空間２１４
が０．０７９cm（０．０３１インチ）であり、長さ２１
０が３．０５３cm（１．２０２インチ）である。このよ
うな構成の９０個のミニ導波管２００が、各環状領域２
０２〜２０５に提供される。この構成によって、Ａe＝
８１．６ｄＢ及びＡm＝１．８８ｄＢを得る。環状領域
２０２〜２０５は、送信コイル及び受信コイルの両方に
提供されているので、減衰率は実質的に２倍となり、Ａ
e＝１６３ｄＢ及びＡm＝３．７７ｄＢとなる。厚みを有
する長寸の狭いミニ導波管２００は、磁界に比べ電界を
大きく減衰させるので、望ましいものである。更に、ミ
ニ導波管２００は例えばその長寸部分２１０を長手方向
の軸１０３に平行に配置することが好ましい。
【００６８】減衰率がこのようなレベルの時、望まれな
い電圧によって誘導された電界の結合は問題とならず、
一方所望の磁界及び方位角電界の結合の損失が小さいこ
とが分かる。更に、電圧によって誘導された電界の減衰
率が、磁界及び方位角電界の減衰率よりも大きい少なく
とも１５０ｄＢであるとき、ツール１００は、ダウンホ
ール流体の混合液の全ての範囲に於いて正確に動作する
ことができる。
い電圧によって誘導された電界の結合は問題とならず、
一方所望の磁界及び方位角電界の結合の損失が小さいこ
とが分かる。更に、電圧によって誘導された電界の減衰
率が、磁界及び方位角電界の減衰率よりも大きい少なく
とも１５０ｄＢであるとき、ツール１００は、ダウンホ
ール流体の混合液の全ての範囲に於いて正確に動作する
ことができる。
【００６９】データの翻訳 上述されたように、本発明のプロダクション検層ツール
１００は、受信コイル１１３と１１４との間の振幅の減
衰率及び位相シフトを測定する。この生データを水ホー
ルドアップ（ＹW）の数値に変換するために、翻訳モデ
ルが必要とされる。翻訳モデルは、コンピュータモデリ
ングを用いるか、またはさまざまな流体の混合液を用い
てケーシング４００内でツール１００の実際の試験を行
うことによって生み出される。そのようなモデルは、そ
の例が図７及び図８に各々示された“スパイダウェブチ
ャート（spider web chart）”及び“ミキシングローチ
ャート（mixing law chart）”のような翻訳チャートを
構成するために用いられる。
１００は、受信コイル１１３と１１４との間の振幅の減
衰率及び位相シフトを測定する。この生データを水ホー
ルドアップ（ＹW）の数値に変換するために、翻訳モデ
ルが必要とされる。翻訳モデルは、コンピュータモデリ
ングを用いるか、またはさまざまな流体の混合液を用い
てケーシング４００内でツール１００の実際の試験を行
うことによって生み出される。そのようなモデルは、そ
の例が図７及び図８に各々示された“スパイダウェブチ
ャート（spider web chart）”及び“ミキシングローチ
ャート（mixing law chart）”のような翻訳チャートを
構成するために用いられる。
【００７０】コンピュータを用いた翻訳モデルを生み出
す場合、コイル１１２〜１１５を軸方向に整合された小
型の磁極としてみなし、一方相互インダクタンスによっ
て送信コイル１１２及び１１５を受信コイル１１３及び
１１４と結合させると考えることが有効である。上側遮
断周波数以下で生ずるこの結合は、コイル１１２〜１１
５の周りのケーシング４００内に残留する流体４０８の
誘電特性を感知するので、単なる相互インダクタンスと
は異なる。簡略化のためにマンドレル１０２の効果を省
略すれば、受信コイル１１３の電圧は、次の式１２で表
現される。
す場合、コイル１１２〜１１５を軸方向に整合された小
型の磁極としてみなし、一方相互インダクタンスによっ
て送信コイル１１２及び１１５を受信コイル１１３及び
１１４と結合させると考えることが有効である。上側遮
断周波数以下で生ずるこの結合は、コイル１１２〜１１
５の周りのケーシング４００内に残留する流体４０８の
誘電特性を感知するので、単なる相互インダクタンスと
は異なる。簡略化のためにマンドレル１０２の効果を省
略すれば、受信コイル１１３の電圧は、次の式１２で表
現される。
【００７１】
【数６】
【００７２】ここで、ＶRはボルトを単位とする受信コ
イル１１３の電圧であり、ＩTはアンペアを単位とする
送信コイル１１２の電流であり、ωは励磁電流の角周波
数（２π×励磁電流の周波数）であり、ａはメートルを
単位とするコイル１１２〜１１５の半径であり、ｂはメ
ートルを単位とするケーシング４００の半径であり、ｘ
iはベッセル関数Ｊ１の零点であり、Ｌはメートルを単
位とする送信コイル１１２と受信コイル１１３との間の
距離であり、ｋはｍ-1を単位とする流体４０８の複素波
数（complex wavenumber）である。複素波数（ｋ）は、
次の式１３によって定義される。
イル１１３の電圧であり、ＩTはアンペアを単位とする
送信コイル１１２の電流であり、ωは励磁電流の角周波
数（２π×励磁電流の周波数）であり、ａはメートルを
単位とするコイル１１２〜１１５の半径であり、ｂはメ
ートルを単位とするケーシング４００の半径であり、ｘ
iはベッセル関数Ｊ１の零点であり、Ｌはメートルを単
位とする送信コイル１１２と受信コイル１１３との間の
距離であり、ｋはｍ-1を単位とする流体４０８の複素波
数（complex wavenumber）である。複素波数（ｋ）は、
次の式１３によって定義される。
【００７３】
【数７】
【００７４】ここで、μ0はＨ／ｍを単位とする真空の
透磁率であり、ε0はＦ／ｍを単位とする真空中の誘電
率であり、εrは静電単位で表現された流体４０８の比
誘電率であり、ｊは
透磁率であり、ε0はＦ／ｍを単位とする真空中の誘電
率であり、εrは静電単位で表現された流体４０８の比
誘電率であり、ｊは
【００７５】
【外１】 であり、ＲはΩｍを単位とする流体の抵抗率である。
【００７６】次に、上述された式１２及び式１３が、さ
まざまな流体４０８の広範囲に亘る電気的な特性に対す
る受信コイル１１２及び１１３の電圧を計算するために
繰り返し用いられる。次に、式１２及び式１３を用いて
得られた複素電圧が式４〜式７によって受信コイル１１
３及び１１４の位相シフト及び減衰率の値に変換され
る。次に計算機が図７に示されるような“スパイダーウ
ェブチャート”の形式で位相シフト、減衰率、見かけの
抵抗率、及び見かけの誘電率の関係を表す。次に、水の
抵抗率及び石油と水の割合を変えることによって、別の
実験が実施され、図８のようなミキシングローグラフ
（mixing law graph）が描かれる。更に、図８に示され
た関係は、次の式１４で表現される。
まざまな流体４０８の広範囲に亘る電気的な特性に対す
る受信コイル１１２及び１１３の電圧を計算するために
繰り返し用いられる。次に、式１２及び式１３を用いて
得られた複素電圧が式４〜式７によって受信コイル１１
３及び１１４の位相シフト及び減衰率の値に変換され
る。次に計算機が図７に示されるような“スパイダーウ
ェブチャート”の形式で位相シフト、減衰率、見かけの
抵抗率、及び見かけの誘電率の関係を表す。次に、水の
抵抗率及び石油と水の割合を変えることによって、別の
実験が実施され、図８のようなミキシングローグラフ
（mixing law graph）が描かれる。更に、図８に示され
た関係は、次の式１４で表現される。
【００７７】
【数８】
【００７８】ここで、ＹWは水ホールドアップであり、
Ｋaは誘電単位によって表現されたケーシング４００内
の流体の見かけの比誘電率であり、ＫWは誘電単位によ
って表現された温度補正及び圧力補正された水の比誘電
率であり、ＫOは、誘電単位によって表現された温度補
正及び圧力補正された石油の非誘電率であり、ＲaはΩ
ｍを単位とするケーシング４００内の流体の見かけの抵
抗率であり、ＲWはΩｍを単位とする水の抵抗率であ
り、Ｍは実験的に導かれた指数であって約２．２であ
る。 式１４及び図８では、データの間の補完は、図７
に関して上述されたように計算機によって実施される。
ミキシングローの利用法及び用途は、Ｓｈｅｎらによ
る、Geophysical、Vol.50、No.4（１９８５年４月）の第
６９２頁〜第７０４頁の“Dielectric Properties of R
eservoir Rocks at Ultra-High Frequencies”に記載さ
れており、この文献はここで言及したことによって本出
願の一部とされたい。図７及び図８に示された関係を求
めることにより、水ホールドアップ（ＹW）は、“逆変
換”として知られる過程によって求められる。逆変換の
過程は、受信コイル１１３及び１１４から得られた位相
シフト及び減衰率をプロットすることによって、見かけ
の抵抗率及び見かけの誘電率の値を得る翻訳モデル（例
えば図７）を用いた過程を含む。見かけの抵抗率及び見
かけの誘電率を用いることによって、水ホールドアップ
（ＹW）及び水の抵抗率（ＲW）の値を求めるために翻訳
モデル（例えば図８）が用いられる。
Ｋaは誘電単位によって表現されたケーシング４００内
の流体の見かけの比誘電率であり、ＫWは誘電単位によ
って表現された温度補正及び圧力補正された水の比誘電
率であり、ＫOは、誘電単位によって表現された温度補
正及び圧力補正された石油の非誘電率であり、ＲaはΩ
ｍを単位とするケーシング４００内の流体の見かけの抵
抗率であり、ＲWはΩｍを単位とする水の抵抗率であ
り、Ｍは実験的に導かれた指数であって約２．２であ
る。 式１４及び図８では、データの間の補完は、図７
に関して上述されたように計算機によって実施される。
ミキシングローの利用法及び用途は、Ｓｈｅｎらによ
る、Geophysical、Vol.50、No.4（１９８５年４月）の第
６９２頁〜第７０４頁の“Dielectric Properties of R
eservoir Rocks at Ultra-High Frequencies”に記載さ
れており、この文献はここで言及したことによって本出
願の一部とされたい。図７及び図８に示された関係を求
めることにより、水ホールドアップ（ＹW）は、“逆変
換”として知られる過程によって求められる。逆変換の
過程は、受信コイル１１３及び１１４から得られた位相
シフト及び減衰率をプロットすることによって、見かけ
の抵抗率及び見かけの誘電率の値を得る翻訳モデル（例
えば図７）を用いた過程を含む。見かけの抵抗率及び見
かけの誘電率を用いることによって、水ホールドアップ
（ＹW）及び水の抵抗率（ＲW）の値を求めるために翻訳
モデル（例えば図８）が用いられる。
【００７９】一般的に、図８のようなミキシングローグ
ラフはケーシング４００内の石油と水の電気的な特性に
よって変化する。一方、図７のようなスパイダーウェブ
チャートは、ケーシング４００の寸法とツール１００の
設計によって変化する。
ラフはケーシング４００内の石油と水の電気的な特性に
よって変化する。一方、図７のようなスパイダーウェブ
チャートは、ケーシング４００の寸法とツール１００の
設計によって変化する。
【００８０】試験 プロダクション検層ツール１００は、本発明に基づいて
構成され、かつ短寸の鋼鉄製のケーシング内で試験され
る。長さ約３０．４８cm（約１２インチ）のマンドレル
１００には、環状領域２０２〜２０４を備えた、直径
４．２８６３cm（１．６８７５インチ）の鋼鉄製のハウ
ジング１６内に収容されている。マンドレル１０２の上
側端部から１０．１６cm（４インチ）間隔を置いて配置
された１つの送信コイル１１２のみが用いられている。
第１の受信コイル１１３は、送信コイル１１２から約
５．０８cm（約２インチ）間隔を置いて配置されてい
る。第２の受信コイル１１４は、第１の受信コイル１１
３から５．０８cm（２インチ）、送信コイル１１２から
１０．１６cm（４インチ）それぞれ間隔を置いて配置さ
れている。３つの異なる直径即ち１３．９７０cm、１
６．８２８cm、２４．４４８cm（５．５００、６．６２
５及び９．６２５インチ）のケーシング４００が用いら
れている。所定の長さのケーシング（図示されていな
い）内のツール１００が、さまざまな速度で石油及び水
の流れを循環させることによって自噴油井をシミュレー
トするべく、ポンプ及びセパレータタンクからなるシス
テムを有する“フローループ（flow loop）”装置内に
組み込まれる。水を循環させるために、塩化ナトリウム
（即ちＮａＣｌ）を加えることによって、水の抵抗率及
び塩分濃度が変えられる。測定された位相シフト及び減
衰率が、図７及び図８のようなグラフを用いて翻訳さ
れ、かつその結果が別個に測定された水及び石油の流速
から計算された水ホールドアップと比較される。ツール
１００は、広範囲に亘る水の塩分濃度及び石油と水の比
率に対する精度２〜３％内の水ホールドアップを決定す
るために用いられる。
構成され、かつ短寸の鋼鉄製のケーシング内で試験され
る。長さ約３０．４８cm（約１２インチ）のマンドレル
１００には、環状領域２０２〜２０４を備えた、直径
４．２８６３cm（１．６８７５インチ）の鋼鉄製のハウ
ジング１６内に収容されている。マンドレル１０２の上
側端部から１０．１６cm（４インチ）間隔を置いて配置
された１つの送信コイル１１２のみが用いられている。
第１の受信コイル１１３は、送信コイル１１２から約
５．０８cm（約２インチ）間隔を置いて配置されてい
る。第２の受信コイル１１４は、第１の受信コイル１１
３から５．０８cm（２インチ）、送信コイル１１２から
１０．１６cm（４インチ）それぞれ間隔を置いて配置さ
れている。３つの異なる直径即ち１３．９７０cm、１
６．８２８cm、２４．４４８cm（５．５００、６．６２
５及び９．６２５インチ）のケーシング４００が用いら
れている。所定の長さのケーシング（図示されていな
い）内のツール１００が、さまざまな速度で石油及び水
の流れを循環させることによって自噴油井をシミュレー
トするべく、ポンプ及びセパレータタンクからなるシス
テムを有する“フローループ（flow loop）”装置内に
組み込まれる。水を循環させるために、塩化ナトリウム
（即ちＮａＣｌ）を加えることによって、水の抵抗率及
び塩分濃度が変えられる。測定された位相シフト及び減
衰率が、図７及び図８のようなグラフを用いて翻訳さ
れ、かつその結果が別個に測定された水及び石油の流速
から計算された水ホールドアップと比較される。ツール
１００は、広範囲に亘る水の塩分濃度及び石油と水の比
率に対する精度２〜３％内の水ホールドアップを決定す
るために用いられる。
【００８１】結論 本発明によって、利用者に多くの利点が提供される。第
１に、従来の構造とは異なり、水ホールドアップが高い
値（１００％）である場合、本発明は精度の高い結果を
提供する。第２に、ディバータ（diverter）を必要とせ
ずに、ケーシング４００のボア全体に亘る流体の測定を
容易にする。これは、ある流体の混合液がケーシング４
００の内側面に粘着する重いまたは粘性の高い部分に分
離する傾向があるために、特に重要である。更に本発明
は、ツール１００の深度の微妙な変化に対して感度の高
い結果を提供する。更に本発明は、任意のレベルの水に
含まれる塩の濃度に対して動作し、かつ水に含まれる塩
分の濃度を測定するために用いられる。特に、図８に示
されるように、公知の公式に基づいて水の抵抗率から水
に含まれる塩の濃度を求めることができる。これらの公
式は、当業者には良く知られているように主に温度によ
って変化する。
１に、従来の構造とは異なり、水ホールドアップが高い
値（１００％）である場合、本発明は精度の高い結果を
提供する。第２に、ディバータ（diverter）を必要とせ
ずに、ケーシング４００のボア全体に亘る流体の測定を
容易にする。これは、ある流体の混合液がケーシング４
００の内側面に粘着する重いまたは粘性の高い部分に分
離する傾向があるために、特に重要である。更に本発明
は、ツール１００の深度の微妙な変化に対して感度の高
い結果を提供する。更に本発明は、任意のレベルの水に
含まれる塩の濃度に対して動作し、かつ水に含まれる塩
分の濃度を測定するために用いられる。特に、図８に示
されるように、公知の公式に基づいて水の抵抗率から水
に含まれる塩の濃度を求めることができる。これらの公
式は、当業者には良く知られているように主に温度によ
って変化する。
【００８２】これまで本発明の好適な実施例が説明され
たが、添付の請求項によって定義された本発明の技術的
視点を逸脱することになしに、種々の変型及び変更が可
能なことは当業者には明らかである。
たが、添付の請求項によって定義された本発明の技術的
視点を逸脱することになしに、種々の変型及び変更が可
能なことは当業者には明らかである。
【００８３】例えば、１個または複数のミキサ（図示さ
れていない）が本発明と共に用いられる。それらのミキ
サは、ケーシング４００内の混合液を均一にするために
用いられる。一般的に、ミキサを用いない場合、水ホー
ルドアップは瞬間的な測定値であり、水カットはある時
間に亘る測定値であるために、水ホールドアップと水カ
ットは異なる値である。例えば、水及び石油はケーシン
グ４００内で異なる流速を有する。しかし、ミキサが用
いられた均一な混合液では、水カットと水ホールドアッ
プは等しい値になる。
れていない）が本発明と共に用いられる。それらのミキ
サは、ケーシング４００内の混合液を均一にするために
用いられる。一般的に、ミキサを用いない場合、水ホー
ルドアップは瞬間的な測定値であり、水カットはある時
間に亘る測定値であるために、水ホールドアップと水カ
ットは異なる値である。例えば、水及び石油はケーシン
グ４００内で異なる流速を有する。しかし、ミキサが用
いられた均一な混合液では、水カットと水ホールドアッ
プは等しい値になる。
【００８４】更に、ツール１００の空間的な分解能より
も大きい泡による測定誤差を防止するためにミキサが用
いられる。実際には、垂直なボアホールでは典型的な低
い流速の場合、石油及び水は、密度の違い及びその基本
的に混合しにくい特性のために分離する傾向がある。こ
のために、一方の液体の泡の寸法がツール１００の空間
的な分解能に近い場合、石油と水が分離することによっ
て測定誤差が生ずる可能性がある。
も大きい泡による測定誤差を防止するためにミキサが用
いられる。実際には、垂直なボアホールでは典型的な低
い流速の場合、石油及び水は、密度の違い及びその基本
的に混合しにくい特性のために分離する傾向がある。こ
のために、一方の液体の泡の寸法がツール１００の空間
的な分解能に近い場合、石油と水が分離することによっ
て測定誤差が生ずる可能性がある。
【００８５】本発明のある実施例では、“動力を供給さ
れた”ミキサが用いられる。流体を混合するために地表
で用いられる“動力を供給された”ミキサを油層内で用
いることは公知である。動力を供給されたミキサは、油
層内の流体を混合するためのモータ駆動されたプロペラ
を用いている。“静的な”（“静止した”）ミキサは、
ダイバーティング（diverting）ベーンを用いて流体を
繰り返し分割し流体を混合する。静的なミキサは、流体
にエネルギーを加えないが、しかし若干の圧力降下を生
ずることがある。何れの方法でもミキサは収納のために
後退するか、折り畳まれるか、またはツールストリング
スの外側に撤収される。
れた”ミキサが用いられる。流体を混合するために地表
で用いられる“動力を供給された”ミキサを油層内で用
いることは公知である。動力を供給されたミキサは、油
層内の流体を混合するためのモータ駆動されたプロペラ
を用いている。“静的な”（“静止した”）ミキサは、
ダイバーティング（diverting）ベーンを用いて流体を
繰り返し分割し流体を混合する。静的なミキサは、流体
にエネルギーを加えないが、しかし若干の圧力降下を生
ずることがある。何れの方法でもミキサは収納のために
後退するか、折り畳まれるか、またはツールストリング
スの外側に撤収される。
【００８６】本発明の他の実施例は、ガラス繊維製ケー
シングのような非導電性油井ケーシングへの使用を意図
するものである。この実施例では、ハウジング１０６
は、その内部にハウジング１０６及びマンドレル１０２
が配置された内側キャビティを備えた中空円筒形のケー
シングカラー（図示されていない）に接続されている。
ケーシングカラーは、送信コイル１１２及び１１５が発
生した電気磁気信号を伝播する円筒形の導波管を提供す
るように、ハウジングに固定されるかまたは柔軟に取着
される。更に、ケーシングカラーの外径は、油井ケーシ
ングの内径より僅かに小さく、ケーシングカラーが油井
ケーシングの内側面の如何なる不連続性にも妨害される
ことなく油井ケーシングを移動できるようになってい
る。しかし、ケーシングカラーの外径と内側キャビティ
は、流体４０８がケーシングカラー内を通過しかつハウ
ジング１０６を循環できるよう充分な大きさを有する。
シングのような非導電性油井ケーシングへの使用を意図
するものである。この実施例では、ハウジング１０６
は、その内部にハウジング１０６及びマンドレル１０２
が配置された内側キャビティを備えた中空円筒形のケー
シングカラー（図示されていない）に接続されている。
ケーシングカラーは、送信コイル１１２及び１１５が発
生した電気磁気信号を伝播する円筒形の導波管を提供す
るように、ハウジングに固定されるかまたは柔軟に取着
される。更に、ケーシングカラーの外径は、油井ケーシ
ングの内径より僅かに小さく、ケーシングカラーが油井
ケーシングの内側面の如何なる不連続性にも妨害される
ことなく油井ケーシングを移動できるようになってい
る。しかし、ケーシングカラーの外径と内側キャビティ
は、流体４０８がケーシングカラー内を通過しかつハウ
ジング１０６を循環できるよう充分な大きさを有する。
【００８７】更に、本発明は石油、水、及び石油と水の
混合液の誘電特性を測定するために有効であり、“石
油”には、タール、メタン及び他のパラフィン油も含ま
れる。
混合液の誘電特性を測定するために有効であり、“石
油”には、タール、メタン及び他のパラフィン油も含ま
れる。
【００８８】
【発明の効果】本発明によれば、油井内の種々の深度で
の石油に対する水の割合を測定するために、油井内の石
油と水の混合液の例えば流量、温度、塩分濃度、圧力、
石油の密度、及びその他の考慮しなければならない変数
の影響を受けずに、水ホールドアップ、水カット及び水
の抵抗率を測定する装置が提供される。
の石油に対する水の割合を測定するために、油井内の石
油と水の混合液の例えば流量、温度、塩分濃度、圧力、
石油の密度、及びその他の考慮しなければならない変数
の影響を受けずに、水ホールドアップ、水カット及び水
の抵抗率を測定する装置が提供される。
【図１】本発明のプロダクション検層ツール１００の側
断面図。
断面図。
【図２】本発明に基づく、ミニ導波管２００のハウジン
グ１０６及び環状領域２０２、２０３、２０４及び２０
５を例示した本発明のプロダクション検層ツール１００
の側面図。
グ１０６及び環状領域２０２、２０３、２０４及び２０
５を例示した本発明のプロダクション検層ツール１００
の側面図。
【図３】本発明に基づくミニ導波管２００の等角投影側
面図。
面図。
【図４】本発明の電気回路３００のブロック図。
【図５】第１の送信コイル１１２からの磁力線４０２を
例示した、本発明のプロダクション検層ツール１００の
側断面図。
例示した、本発明のプロダクション検層ツール１００の
側断面図。
【図６】種々のケーシングの寸法及び誘電率に対する遮
断周波数の範囲を例示したグラフ。
断周波数の範囲を例示したグラフ。
【図７】実際の試験またはツール１００によって生み出
されたデータを翻訳するためのコンピュータのモデリン
グによって描かれた、本発明の典型的な“スパイダウェ
ブチャート”。
されたデータを翻訳するためのコンピュータのモデリン
グによって描かれた、本発明の典型的な“スパイダウェ
ブチャート”。
【図８】測定された位相シフト及び減衰率から水ホール
ドアップ及び水の抵抗率を求めるために用いられる、本
発明に基づく典型的な“ミキシングローチャート”。
ドアップ及び水の抵抗率を求めるために用いられる、本
発明に基づく典型的な“ミキシングローチャート”。
１００ プロダクション検層ツール １０２ マンドレル １０３ 長手方向の軸 １０４ 管状の導管 １０５Ａ〜１０５Ｄ ケーブル １０６ 円筒形ハウジング １０８ 複数の環状の溝 １１０ 絶縁性フィラー １１２ 第１の送信コイル １１３ 第１の受信コイル １１４ 第２の受信コイル １１５ 第２の送信コイル ２００ ミニ導波管 ２０２〜２０５ ハウジング１０６の複数の環状領域 ２０８ ミニ導波管の幅 ２１０ ミニ導波管の長さ ２１２ ミニ導波管の厚さ ２１４ 空間 ３００ 電気回路 ３０２ マイクロプロセッサ ３０４ ケーブル遠隔測定回路 ３０６ 電力増幅器 ３０８ 電力増幅器 ３１０ 低雑音増幅器 ３１２ 低雑音増幅器 ３１４ 高周波シンセサイザ ３１５ 周波数制御ライン ３１６ 直接デジタルシンセサイザ ３１８ ミキサ／フィルタ ３２０ ミキサ／フィルタ ３２２ ミキサ／フィルタ ３２４ ミキサ／フィルタ ３２６ 位相測定回路 ３２８ 減衰率測定回路 ４００ 油井ケーシング ４０２ 磁力線 ４０４ 磁力線 ４０６ 磁力線 ４０８ 流体
【手続補正書】
【提出日】平成６年４月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スタンリー・シー・ジアンゼロ アメリカ合衆国テキサス州78746・オース チン・サンダウンパークウェイ 34
Claims (43)
- 【請求項１】 ケーシングされた油井内に含まれる物
質の特性を測定する装置であって、 （ａ）長手方向の軸を備えた長寸のマンドレルと、 （ｂ）前記マンドレルに取着され、かつ前記長手方向の
軸と同軸に配置された第１の送信コイルと、 （ｃ）前記マンドレルに取着され、かつ前記長手方向の
軸と同軸に配置された第１の受信コイルと、 （ｄ）前記マンドレルに取着され、かつ前記長手方向の
軸と同軸に配置された第２の受信コイルと、 （ｅ）前記マンドレル、前記第１の送信コイル、前記第
１の受信コイル及び前記第２の受信コイルを収容し、か
つ前記第１の送信コイル、前記第１の受信コイル及び前
記第２の受信コイルに各々整合した３個の環状領域を備
えた所定の厚さの導電性ハウジングとを有し、 前記各々の環状領域が、前記長手方向の軸と略平行した
所定の長さと、厚さとを備えた複数のミニ導波管を有
し、 前記導波管の前記厚さ、前記長さ、及び幅が、所定の周
波数範囲の電圧によって誘導された電界を所定の最大レ
ベルで減衰させ、かつ磁界及び前記所定の周波数範囲の
方位角電界を所定の最小レベルの減衰率で通過させるべ
く選択されることを特徴とするケーシングされた油井内
の物質の特性を測定する装置。 - 【請求項２】 前記第１の受信コイルが、前記第１の
送信コイルと前記第２の受信コイルとの間に配置されて
いることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記マンドレルが銅合金からなること
を特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】 前記マンドレルが鋼からなることを特
徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】 前記ハウジングが銅合金からなること
を特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項６】 前記ハウジングが鋼からなることを特
徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項７】 前記ハウジングを収容する耐圧性の絶
縁性外装を更に有することを特徴とする請求項１に記載
の装置。 - 【請求項８】 前記各コイルが銅からなることを特徴
とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項９】 前記各コイルが１回巻きの導電性ワイ
ヤからなることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記長手方向の軸と同軸に配置さ
れ、かつ前記マンドレルに取着された第２の送信コイル
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項１１】 前記第１及び第２の受信コイルが、
前記第１の送信コイルと第２の送信コイルとの間に配置
されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。 - 【請求項１２】 前記ハウジングが、前記第２の送信
コイルと整合した第４の環状領域を更に有し、 前記第４の環状領域が、所定の周波数範囲の電圧によっ
て誘導された電界を所定の最大レベルで減衰させ、かつ
前記所定の周波数範囲の磁界及び方位角電界を所定の最
小レベルの減衰率で伝播させるような寸法を有する複数
のミニ導波管を含むことを特徴とする請求項１０に記載
の装置。 - 【請求項１３】 前記第１の送信コイルと前記第１の
受信コイルとの間の前記距離が、前記第２の送信コイル
と前記第２の受信コイルとの間の前記距離に概ね等しい
ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。 - 【請求項１４】 前記ハウジングを囲繞する油井ケー
シングを更に有することを特徴とする請求項１に記載の
装置。 - 【請求項１５】 前記第１及び第２の受信コイルの電
圧を測定するための電気的手段を更に有することを特徴
とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項１６】 前記第１及び第２の送信コイルに選
択された電気信号を発生させるための電気的手段を更に
有することを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項１７】 前記ハウジング近傍の流体の均一性
を増加するための流体ミキサを更に有することを特徴と
する請求項１に記載の装置。 - 【請求項１８】 前記ミキサが動的なミキサからなる
ことを特徴とする請求項１７に記載の装置。 - 【請求項１９】 前記ミキサが静的なミキサからなる
ことを特徴とする請求項１７に記載の装置。 - 【請求項２０】 ケーシングされた油井内の物質の誘
電特性を測定する方法であって、 （ａ）第１の送信コイルと、第１の受信コイルと、第２
の受信コイルとを備えた測定装置を油井ケーシング内に
降下させる過程と、 （ｂ）前記測定装置近傍の前記ケーシング内の物質の下
側遮断周波数に概ね等しく、かつ前記ケーシングの上側
遮断周波数以下の周波数を有する第１の電磁界を生み出
すべく、前記第１の送信コイルに励磁電流を流す過程
と、 （ｃ）前記第１の電磁界によって発生された前記第１及
び第２の受信コイルの第１及び第２の電圧信号を測定す
ることにより、前記物質の誘電特性を測定する過程とを
有することを特徴とするケーシングされた油井内の物質
の誘電特性を測定する方法。 - 【請求項２１】 前記過程（ｃ）が、前記第１の電圧
信号と前記第２の電圧信号との間の位相シフトを決定す
る過程を有することを特徴とする請求項２０に記載の方
法。 - 【請求項２２】 前記過程（ｃ）が、前記第１の電圧
信号と前記第２の電圧信号との間の減衰率を決定する過
程を有することを特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２３】 前記誘電特性が水ホールドアップを
含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２４】 前記誘電特性が前記ケーシング内の
水の抵抗率を含むことを特徴とする請求項２０に記載の
方法。 - 【請求項２５】 前記誘電特性が水カットを含むこと
を特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２６】 前記誘電特性が水の塩分濃度を含む
ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２７】 前記第１の電圧信号と前記第２の電
圧信号との位相差及び減衰率を測定し、かつ前記測定さ
れた位相シフト及び減衰率を用いて水ホールドアップを
計算する過程を更に有することを特徴とする請求項２０
に記載の方法。 - 【請求項２８】 前記測定装置が更に第２の送信コイ
ルを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２９】 （ｄ）前記物質の下側遮断周波数以
上であってかつ前記ケーシングの上側遮断周波数以下の
周波数を有する第２の電磁界を発生させるべく前記第２
の送信コイル内に励磁電流を流す過程と、 （ｅ）前記第２の電磁界が発生させた、前記第１の受信
コイルの第３の電圧信号と前記第２の受信コイルの第４
の電圧信号とを測定することにより、前記ケーシング内
の流体の誘電特性を測定する過程とを更に有することを
特徴とする請求項２８に記載の方法。 - 【請求項３０】 （ａ）前記第１の電圧信号と前記第
２の電圧信号とを比較し第１の比較値を得る過程と、 （ｂ）前記第３の電圧信号と前記第４の電圧信号とを比
較し第２の比較値を得る過程と、 （ｃ）前記第１の比較値と前記第２の比較値とを平均す
る過程とを更に有することを特徴とする請求項２９に記
載の方法。 - 【請求項３１】 前記誘電特性が水ホールドアップか
らなることを特徴とする請求項２９に記載の方法。 - 【請求項３２】 前記第１の電磁界と前記第２の電磁
界が異なる時間に発生することを特徴とする請求項２９
に記載の方法。 - 【請求項３３】 前記第１の送信コイルの前記励磁電
流が正弦波形を有することを特徴とする請求項２０に記
載の方法。 - 【請求項３４】 前記第１の受信コイルが、前記第１
の送信コイルと前記第２の受信コイルとの間に配置され
ていることを特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項３５】 前記第１の受信コイル及び前記第２
の受信コイルが、前記第１の送信コイルと前記第２の送
信コイルとの間に配置されていることを特徴とする請求
項２８に記載の方法。 - 【請求項３６】 前記第１の電磁界が一定の波長を有
し、かつ前記第１の受信コイル及び前記第２の受信コイ
ルが、前記一定の波長より短い間隔を置いて配置されて
いることを特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項３７】 前記第１の送信コイルからの電圧に
よって誘導された電界の前記第１の受信コイル及び前記
第２の受信コイルに対する影響を最小にするべく選択さ
れた厚みを有する導電性ハウジング内に画定された複数
のミニ導波管を用いる過程を更に有することを特徴とす
る請求項２０に記載の方法。 - 【請求項３８】 前記ミニ導波管が、前記第１の送信
コイルと、前記第１の受信コイルと、前記第２の受信コ
イルとに整合した環状領域内に配置され、 前記各ミニ導波管が、所定の周波数範囲の電圧によって
誘導された電界を最大レベルに減衰させ、前記所定の周
波数範囲の磁界及び方位角電界を所定の最小レベルの減
衰率で伝播させるべく選択された前記厚さ、長さ、及び
幅を有することを特徴とする請求項３７に記載の方法。 - 【請求項３９】 前記第２の送信コイルからの電圧に
よって誘導された電界が、前記第１の受信コイル及び前
記第２の受信コイルに対する効果を最小にするべく選択
された厚みを備えた導電性ハウジング内に画定された複
数のミニ導波管を用いる過程を更に有することを特徴と
する請求項２８に記載の方法。 - 【請求項４０】 前記第１の送信コイルと前記第１の
受信コイルとの間の距離が、前記第２の送信コイルと前
記第２の受信コイルとの間の距離に略等しいことを特徴
とする請求項２８に記載の方法。 - 【請求項４１】 前記流体の前記均一性を増加するべ
く前記ハウジング近傍の流体を混合する過程を更に有す
ることを特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項４２】 前記混合過程が１個または複数の動
的なミキサによって実行されることを特徴とする請求項
４１に記載の方法。 - 【請求項４３】 前記混合過程が１個または複数の静
的なミキサによって実行されることを特徴とする請求項
４１に記載の方法。
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