JPS58164893A - 坑井における試錐孔の横方向寸法を測定する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はとくに油井のような坑井の細長い孔の内部寸法
の測定に関するものである。

円筒管または地面にあけられた坑井の内径を測定するた
めの装置が知られており、それらの装置は内パスと呼ば
れている。それらの管または試錐孔の中を動かすことが
できるゾンデがある。そのゾンデには、試錐孔の壁に接
触する才でゾンデの？デーから拡張させられるフィンガ
がとりつげられる。それらのフィンガの外側への拡がり
により、求めている直径についての情報が得られる。

そのような装置、は、現在では裸坑において、その裸坑
の壁の状態を検出するため、とくに、それらの試錐孔の
中を動かされるゾンデにより得られる検層測定値に影響
を及ぼす掘削の面の凹凸の存在を検出するために用いら
れている。

また、坑井の壁を支持する鋼管のような管の内壁、また
は坑井が掘られている地層の与えられた領域から発生さ
れる流体の表面まで設げられるように設計されている産
出チュービングの内壁の状態を検査するためにそのよう
な装置も現在用いられている。それらのケーシングとチ
ュービングは、時間の経過とともに無数の摩耗や腐食を
受けることになる。したがって、それらのケーシングや
チュービングの内部寸法を監視することにより、それら
のケーシングやチュービングの摩耗度を検査できること
になる。

しかし、機械的な内Ａス装置は、直径の小さい孔の中で
多数の測定を行おうとすると比較的複雑となり、設計が
困雌となる。更に、その装置は、その装置が入れられて
いる鋼管の内壁を装置の接触子が引っかき傷をつげると
いう欠点も時に示す。

ゾンデに装置されているトランスデユーサにより試錐孔
の壁へ向ってノｅルスを送るようになっている音響型寸
法測定装置も知られている。その壁により反射されたそ
れらのノ々ルスのエコーは、それらのノｅルスを発生し
たトランスデユーサ、またはそれらのエコーを受ける専
用の他のトランスデユーサにより検出される。谷パルス
の送信時からエコーの受信時までに経過した時間から試
錐孔の壁からトランスデユーサまでの距離を得ることが
できる。たとえば、送信−受信トランスデューサをゾン
デの軸線を中心として回転させることによってゾンデの
軸線の囲りで同様な測定なくり返えすことにより、試錐
孔の周縁部についで行った多数の測定に従ってその試錐
孔の形を多少とも正確に描くことができる。ゾンデを試
錐孔の長手方向に動かすことにより、試錐孔の任意に選
択した深さ間隔にわたる試錐孔の形についてのイメージ
を得ることが可能である。

そのような装置は比較的複雑なトランスデユーサを回転
させるための駆動装置を用いることが必要である。

それらの装置は精密で外力に弱い構造上の問題があり、
と（に、物体を摩耗させる性質が大である媒体内での極
めて高い温度と極めて高い圧力の条件の下にしばしばさ
らされる油井試錐孔において遭遇するような厳しい環境
で動作させる場合に、機械的な見地から構造上の問題が
生ずる。

ゾンデを静止した状態で装置されているトランスデユー
サにより坑井における試錐孔の壁の横方向寸法を測定す
るための装置も提案されている。

この種の用途に設計されている音響トランスデユーサは
形状が比較的大きい。それらのトランスデユーサは１枚
の圧電円板を一般に含み、その圧電円板の一方の面は音
響信号を送信および受佃するように構成され、他方の面
は、試錐孔の壁により送信側の面の向きとは異なる面に
反射されたエコーの作用を減衰させるために、吸収物質
に向き合わされる。それらのトランスデユーサの寸法が
太きいために、坑井の軸線の周囲のいくつかの方向で試
錐孔の寸法ケ測定するよ４．、、、に、それらのトラぐ
。

ンスデューサを多数同じゾンデにとりつけて用いること
は困難である。また、それらのトランスデユーサは形が
大きいから、直径の小さい産出チュービングの中を動か
すゾンデにそれらのトランスデユーサを使用することは
できない。

それらの困難を考慮して、本発明の目的は、油井の生産
条の内部にとりつけることができ、多数回の測定を容易
に行うことがとくにできる、小径ゾンデにより実現でき
る、とくに坑井における孔の横方向寸法を測定するため
の音響的な方法と装置を得ることである。

本発明の方法は、坑井の中に降ろされたゾンデにより、
試錐孔の壁から２つの向きにおける距離が異なる位置に
配置されている同一のトランスデユーサから、それら２
つの向きに音響エネルギーパルスを同時に送り出し、そ
れら２つの向きに送うした・ぞルスに応じて試錐孔の壁
によりトランスデユーサへ向って送り返えされたエコー
が順次受けられて、それぞれの距離の測定値を得るよう
になっている。本発萌の方法の一実施例によれば、それ
ら２つの向き；譬坑井の軸線に対してほぼ直交する線に
清って互いに逆向きに整列させられる。

それら２つの向きに沿って得られた距離測定値の和によ
り孔の直径が得られ、坑井の中を装置が坑井の長手方向
に清って動かされる時に孔の直径の変化に追従させるこ
とが可能とされる。

その測定は、坑井の軸線の周囲のあらゆる方向に向けら
れているいくつかのトランスデユーサによりなるべく行
うようにする。

坑井における試錐孔の横方向寸法を測定する本発明の装
置は、坑井の中を長手方向に動くことができる細長いゾ
ンデと、試錐孔の壁へ向って信号を送ることと、その壁
により反射された信号を受けることができる少くとも１
つの音響トランスデユーサとを備え、前記ゾンデはその
ゾンデを試錐ｆ［の壁に対して位置させるための機構と
協働するように構成されている。そのトランスデユーサ
バ互いに逆向きに整列させられている２つの父わる向き
に前記音響信号を送ることができるとともに、試錐孔の
壁によりそれら２つの向きに泊ってそれぞれ反射された
エコーを受けることができ、それら２つの向きにそれぞ
れ送られた信号に応じて試錐孔の壁により反射された第
１のエコーが種々の時刻に前記トランスデユーサにより
受けられるような場所において、それらの位置ぎめ要素
の動作位置釦従って前記トランスデユーサはゾンデ上に
装置させられる。とくに、前記位置ぎめ要素がセントラ
ライザである場合には、トランスデユーサはゾンデの軸
線に対して中心がずらされた位置に装置される。いずれ
の場合忙おいても、それら２つの向きにおける壁からの
トランスデユーサの距離の測定値を得るために、それら
２つの向きへの信号の同時送信に応じてトランスデユー
サにより受けられるエコー（なるべく２個の連続するエ
コー）の到達を検出する検出器をそのゾンデに用いるた
めの備えがされる。本発明の方法の好適な実施例によれ
ば、試錐孔の壁の状態を知るように、試錐孔の壁の向き
合う部分から受けたエコーノ振幅を解析するための装置
も設けられる。

本発明は、互いに逆である２つの向きに信号を送ること
ができ、かつ、現在用いられている一方向トランスデュ
ーサより小型である音響トランスデユーサを製作可能で
あるという事にとくに注目して行ったものである。電気
−音響トランスデユーサは圧電材料で構成され、その圧
電材料は電極に結合され、適切な振動電圧を印加された
時に機械的に振動するようになっている。送信と受信の
指向性が十分に高いトランスデユーサを得るために、ト
ランスデユーサと周囲の媒体との間で２つの向きに音響
波を送信するために露出させる１つの表面を除き、！Ｅ
＠材料を吸収物質で被覆することが一般に行われている
。しかし、一般に、トランスデユーサの動作面とは反対
側の面により送信および受信される音波の減衰はとくに
困難であり、それを行うためには吸収物質の比較的厚い
ライニングをその面に被覆させることが必要であるが、
そのためにトランスデユーサの形が太き（なる。

本発明の１つの特徴によればζその反対側の面の音響刺
激の影響を無（すことはせず、同じ励振に応じてトラン
スデユーサの両□・−が受けたエコーを分離するために
、トランスデユーサが入れられている孔の壁に対して非
対称的な位置でトランスデユーサが動作するようにして
いる。これによって全体的に小型で、小直径のゾンデに
使用できるトランスデユーサを得ることができる。更に
１条件カ許せば、２つの測定を行うためにトランスデユ
ーサの各装信Ａルスに応じた２つのエコーの存在を利用
できる。このようにして、本発明の装置は一層小型にで
きるばかりでなく、高い情報密度を得ることができる。

更に、トランスデユーサにより受けられたエコーは信号
へ変換されるが、トランスデユーサの２つの面の一方に
より送信および受信される信号を、不完全であることが
避けられないやり方で減衰させようとしている従来の一
方向トランスデューサとけ異なり、トランスデユーサの
内部ノイズにより大きな影響を受けることはない。

本発明の好適な実施例によれば、トランスデユーサは圧
電材料製のブロックを有し、そのブロックの谷側にはゾ
ジ□プの軸線忙はぼ平行な２つの反””ｌ：ｌ。

対何の動作面が設けられる。その圧電ブロックの各励振
に応じて送信される振動の数を制限するために、トラン
スデユーサの励振周波数における４分の１波長板で各面
が覆われる。

本発明の好適な実施例によれば、ゾンデはそのような双
方向トランスデユーサを複数個有する。

それらのトランスデユーサの向きは、たとえば、ケーシ
ングの軸線の周囲のいくつかの直径について測定を行え
るように、ゾンデを中心としてあらゆる方向に向けられ
る。それらのトランスデユーサはゾンデに清って互いに
重ね合わせることができる。ゾンデにはｆＡｔ＋定トラ
ンスデユーサと同一構造の基準トランスデユーサを設け
ることができる。

その基準トランスデユーサは、その基準トランスデユー
サから異なる距離の所に配置されている２つの反射器へ
向う２つの異なる向きへ音響パルスを送るようにゾンデ
に装置される。トランスデユーサと各反射器との間の空
間はゾンデを囲んでいる媒体に接触する。したがって、
この基準トランスデユーサにより・セルスが送信された
時からエコーが受信された時までの時間間隔は、全ての
トランスデユーサに対して選択されている周波数におけ
るゾンデが置かれている媒体中での音波の伝わる速度の
正確な測定値を表すとともに、その媒体中を伝わる音波
の減資率も表すことになる。

ゾンデの周囲に一定の間隔をおいて配置されるトランス
デユーサの数は奇数にすると有利である。

そうすると、ゾンデは直径の大きなケーシングの測定を
行えるばかりでなく、生産チュービングのような小径管
における測定も行えることになる。

後者の場合には、トランスデユーサにより受信される第
１のエコーだけを識別できるから、各トランスデユーサ
は１つの半径の測定値を与える。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図において、ゾンデ１０が坑井１１の中に降ろされ
ている。その坑井１１の壁は坑井の全長にわたって鋼製
のケーシング１２により覆われている。このケーシング
１２は坑井の限界を定める地層へ不浸透性のセメント充
填材１４により結合される。

坑井１１の上部には坑口装置１５が設置される。その坑
口装置は遮断弁（図示せず）を有する。それらの坑口装
置１５からは、坑井１１の直径より十分に小さい直径の
生産チュービング１６がつり下げられる。そのチュービ
ング１６は、チュービング１６の下端部側とケーシング
１２０間の環状部分が栓すなわちノミツカ−１８により
閉鎖される深さまで坑井の中を延長させられる。この生
産チュービング１６により、ノぐツカ−１８の下部の坑
井１１が貫通している含油層から発生された流体を地表
面まで運ぶことが可能となる。

図示のように、ゾンデ１０はチュービング１６と坑口装
置１５を貫いて通されているケーブル２２により坑井の
中につり下げられる。このケーブルはブーＩＪ　２５に
より地表−＼引きあげられ、測定動作を制御するために
用いられている制御器路のウィンチ邪により引かれる。

このケーブル四はゾンデ１０を（残株的につるすととも
に、ゾンデ１０と制御器あの間で信号とエネルギーの伝
送を行・、うために用いられるＯ　　　　　　　　　　
　　　　・）この実施例においては、シン７７１Ｏの外
径は４３菖冨である。この寸法では内径の小さいチュー
ビングの中をゾンデ１０が通ることができる。このゾン
デ１０の上端部と下端部近くには、ケーシングを施され
ている坑井１１の中をゾンデ１０が動かされている間に
、ゾンデＩＯの軸線な坑井１１の軸線にほぼ一致させる
ことができるようにするセントラライザーＩ、３２が設
けられる。ケーシング１２の壁に接触しているそれらの
セントラライザーの各端部で、それらのセントラライザ
ー蜀、３２のアームにはローラー３５が設けられる。ゾ
ンデ■０が坑井１１の中を鉛直方向に動かされる時に、
ケーシング１２トチユービング１６とに引っかき傷がつ
げられることを避けるために、それらのローラーはザム
のような材料で作ることができる。

セントラライザーＩ、３２のアームにはばね（図示せず
）により力が加えられ、そのためにそれらのアームはゾ
ンデ１０から離れて外側へ拡げられ、ローラー３５を坑
井１１の壁に押しつける。それらのばねのスチフネスと
了−ムの数とは、たとえば坑□ 井が鉛直方向に対して傾いている時に、坑井の中＼ 心線に対するアームめどのような中心外れも指定された
肝要誤差範囲内に保つように決定される。

特定の利用条件に応じてアームの数をたとえば４本また
は６本とすることができる。

セントラライザー加、３２に加えて、ゾンデｌＯは、坑
井ｌＯ内の他の検層装置とは別々に、才たけそれらの検
層装置と組合わせて音響カリノｅス・モジュール４０を
有する。このカリノｅス・モジュールは、後で詳しく説
明するような形状で重畳させられる９個の電気音響トラ
ンスデユーサ４２□〜４２９を含む。

モジュール４０の上方には、坑井１１の中における音波
の速さを測定するように構成されている基準モジュール
４４が設けられる。ゾンデｌＯの上端部には信号予備処
理電子カートリツー）４６が設けられる。

このカートリッジ４６は、ゾンデ１０をケーブル１６に
連結するためのヘラＰ４８に直接固定される。

第３図ｈｔ、ケーシング１２の内部壁５０に対して中心
にあると仮定されているゾンデ１０のトランスデユーサ
４２、のレベルにおける横断面を表す。ゾンデのＩデー
５２を縦断面が長方形である通路５４□が貫通している
。この長方形の高さは幅よりも大きく、その寸法は、こ
こで説明している実施例では、高さく第２図の寸法ｈ）
が約２５１ｍ、幅（第３図の寸法１）が１５闘であるに
の通路５４□は、ゾンデのボデー５２の外部壁に設けら
れた？デー５２の１本の直径の両端にある開口部５５□
と５６１の間に設げられる。

通路５４□の内部には圧電トランスデユーサ４２、が設
けられる。このトランスデユーサはほぼ長方形のセラミ
ック・ブロック５９（第３図）を含む。

このブロックの高さはり１幅は１であり、その各面ω、
　６１には金属被覆が施される。それらの被覆はこのブ
ロックを電圧ノＲルスの印加により圧電励振するための
導体（図示せず）に接続される。金属被覆が施されてい
る面（イ）、６１はエポキシ樹脂層６２　、６３により
それぞれ被損される。それらの層６２゜６３０厚さは、
ブロック５９がたとえば５００Ｋｌｌｚの電圧信号によ
り励振された時に、そのブロック５９により発生される
音響信号がそのブロックを構成している物質中を伝わる
時のその音響信号の波長の４分の１に一致するように決
定される。エポキシ樹脂層６２　、６３は、ゾンデｌＯ
の２デー５２を囲んでおリ、かつトランスデユーサ４２
□の外面が浸されている媒体の中に対応するエネルギー
パルスを送り込むことを指示されている周数数を有する
短いブロック励振信号の作用の下に、ブロック５９０面
ω。

６１から送り出される音響振動の各バーストの比較的鋭
い遮断を行う効果を有する４分の１波長板の役割を演す
る。

ブロック５９０面はゾンデ昶デー５２の長手軸６５に平
行であり、かつ通路５４□の向きに対して垂直である。

全体の厚さが約６關であるトランスデユーサ４２□が、
長手軸６５に対して約１２．５關の距離ｅの位置に偏心
して位置させられる。

トランスデユーサ４２１は幾何学的および電気的な観点
からは対称的である。１目心ｅの値は、トランスデユー
サが向けられている互いに逆である２つの向キに送られ
たノぞルスに応じてトランスデユーサにより受けられる
エコー、が、、トランスデユーサと、そのトランスデユ
ーサが接続されている処理電子装置とにより正確に検出
できるように十分に離れた時刻に受けられるようにして
決定される。

トランスデユーサ４２□〜４２．（第２図）は９本の通
路５４□〜５４．の中に偏心して配置される。それらの
通路は全て同一であり、それらの通路の向きはゾンデの
軸線を中心としてそれぞれ４０度ずつずらされる。各ト
ランスデユーサにより、送信された各パルスに応じて発
生される２個のエコーの異なる戻り時間を検出すること
により、それぞれ４０度ずつ異なる９本の直径で表され
る坑井の横方向寸法を得ることができる。第２図に示さ
れているように、ゾンデの長手方向に清って配置されて
いる通路５４□５５４３にそれぞれ対応する開口部５５
□〜５５３はゾンデのぽデー５２の外壁における第１の
らせんに清って配置され、反対側の開口部５６は第１の
らせんとは１８０度異なる第２のらせんに沿って配置さ
れる。通路５４□〜５４．はゾンデの長手方向仄互いに
約、５０關隔てて配置されるから、音響カリノξス・モ
Ｊ１１．．．ｍ−ル４０の全高は約４５ｃＩｎである。

基準モジュール４４（第４図）のＩデー５３には軸線方
向のス占ット７０が設けられる。このスロットはゾンデ
の軸線の各側における長手方向の平面壁７１　、７２に
より限られる。構成がトランスデユーサ４２の構成と同
一である対称的なトランスデユーサ７５が、そのトラン
スデユーサの能動面がゾンデの軸線に対して垂直で、ス
ロット７０の長手方向端部壁７６　、７８からそれぞれ
等しくない距離Ｘ２．Ｘ工だげ離れている位置に配置さ
れるようにして平面壁７１と７２の間に設けられる。そ
れらの端部壁７６　、７８はトランスデユーサ７５によ
り送られた谷音響パルスを反射する材料で作られるから
、このトランスデユーサにより送り出された谷音響Ａル
スにより、距離Ｘ０とＸ２の差に比例する時間間隔で２
個の戻りエコーを受けられるようにされる。この時間間
隔を測定することにより、坑井の内部を満しており、か
つトランスデユーサ７５と、長手方向スロット７０内の
反射器７６　、７８が浸されている流体中の音波の速度
と、音波の減衰率を正確に決定できる。

ここで説明している実施例では、水のような流体中にお
ける音波の往復時間であるωμｓと１００μｓにそれぞ
れ対応する距離４５　＋ｕと７５朋にそれぞれ等しいよ
うに距離Ｘ１．Ｘ２は選択される。それらは他のトラン
スデユーサ４２に対する典型的な値を構成する。

したがって、基準モジュール４４の全域は約１５ｃｒＩ
Ｌであり、モジュール４０と４４を構成するアセンブリ
の全長は約６０６Ｒである。そのために、横方向寸法が
小さいばかりでなく、長さも短いゾンデが得られること
になる。

モジュールの）２デー５２　、５３の内部ではチャンネ
ル５２　’、　５３　’が通路馴と長手方向スロット７
０をそれぞれ横切る。それらのチャンネル内には、トラ
ンスデユーサ４２と７５を電子カートリッジ４６に接続
する導体が入れられる。

この装置の全体的な動作は次の通りである。トランスデ
ユーサ４２□〜４２９に励振パルスが順次供給される。

１０　ＭＨｚのクロックツぞルスが、各トランスデユー
サ４２の励振パルスの励振開始時刻Ｔ。からカウントさ
れる（第５Ａ　、　５Ｂ図）。谷トランスデユーサ４２
ハケーシング５０へ向って互いに逆の向きに伝わる２個
の対称パルスを送り出す。それらの／ぐルスはその壁に
より反射されてから、それらのトランスデユーサの中心
外れ距離にそれぞれ等しい距＠ｅを、送り出された音波
が通るために要する時間の４倍にほぼ等しい時間間隔Δ
Ｔだけ隔てられている時刻Ｔ０とＴ２にトランスデユー
サにより再び検出される。第５Ａ図は、坑井の最も近い
壁部分団から来てトランスデユーサ４２□により時刻Ｔ
。に受けられた第１のエコー８１を示し、第５Ｂ図は、
その壁の最も遠い部分から来る第１のエコー８２′１９
！：示す。受けられた各エコー８１　、８２は持続時間
が非常に短くて（ただし無視はできない）、非常に速い
一連の振動で構成され、その像幅は、急に太き（なった
後で、それぞれの４分の１波長板の作用により減衰させ
られる。

時刻Ｔ□とＴ２の検出は、第６図に示されているように
、破線８３で示されているしきい値を、トランスデユー
サから電子カートリッジ４６に与えられた各振動信号８
１　、８２が最初に横切ったことを検出しくこの信号の
波形の点８４）、かつ第６図の点８５により示されてい
るように、その波形の次の零交差時までにカウントされ
たパルスの数を調べることにより行われる。また、その
エコーを反射した壁の表面状態を知るためにエコーの振
幅が測定される。壁の表面状態の指示は、信号８１また
は８２を増幅した後で与えられた振幅範囲内に保つため
に必要な利得レベルにより与えられる。とくに、坑井の
壁の最も遠い部分からのエコーは、そのエコーに対応す
る音波が最も長い距離を進行しており、したがって大き
な減衰を受けているから、一般に大きく増幅される。

それらの機能は電子カートリッジ４６（第７図）により
行われる。この電子カートリッジにおいては、トランス
デユーサ４２□〜４２９と７５からの導体１００□〜１
００１ｏが送波器１０２１〜１０２□０と、マルチプレ
クサ１０５０入力端子１０４〜１０４□０との間にそれ
ぞれ接続される。

送波器１０２□＼１０２、ｏはデマルチプレクサ１０７
□ のそれぞれの出力１０６□〜１０６□０により制御され
る。このデマルチプレクサ１０フ０制御入力端子１０８
は、制御ロジック１１０の動作開始制御出力端子１０９
からのパルスを受けることができる。デマルチプレクサ
１０７は、制御ロジック１１０のアドレッシングポート
１１５により、そのアドレス入力端子１１２に送られた
情報に従って、送波器１０２□〜１０２□０への動作開
始・にルスの分配を行うようになっている。マルチプレ
クサ１０５０入方端子１０４１〜１０４□０へ与えられ
た信号のうち、指定された信号をそのマルチプレクサ１
０５の出力端子１１８へ送ることを制御するように、ボ
ー）１．１５はマルチプレクサ１０５のアドレッシング
入力ｍ子１１６へ本接続される。制御ロジック１１０は
、デマルチプレクサ１０７トマルチプレクサ１０５によ
りトランスデユーサＴＲ１〜ＴＲ，を周期的にアドレス
するために接続されているシーケンサである。

各トランスデユーサの動作開始−ぞルスの前に、同じト
ランスデユーサ４２ｉに対応する入力端子１０４　ｉと
１０６ｉにそれぞれ存在する同じアドレス信号により、
マルチプレクサ１０５とデマルチプレクサ１０７は位置
させられる。その動作開始ノｅルスは、持続時間が約１
マイクロ秒であって、１ミリ秒おきに送られる動作可能
化論理信号である。１つの送波器１０２ｉを励振するた
めに、このノゼルスはデマルチプレクサ１０７により送
られる。各送波器は、制御・ぞルスに応じて、幅が２マ
イクロ秒で、尖−尖頭値が約４００　Ｖである双極性電
圧パルスを送るよ５に、５００　ＫＨｚの周波数で動作
するノ９ルス発生回路を含む。その電圧ノｅルスは対応
する圧電トランスデユーサＴＲｉを励振する。そのため
に、そのトランスデユーサは音響エネルギーノ臂ルスを
、ゾンデを囲んでいる媒体中に送り出す。制御ロジック
１１０の出力端子１０９はタイミング回路１２０ヲｑし
てマルチプレクサ１０５の禁止入力端子１１９にも接続
される。したがって、送信に関連するノイズの受信を阻
止するために、動作開始ノＲルスが持続している間と、
第１の周期の後で数マイクロ秒継続する付加期間の間は
、出力端子１１Ｂには信号は現われない。この禁止期間
が終ると、マルチプレクサ１０５は、トランスデユーサ
ＴＲｉにより対応する入力端子１０４ムに与えられた信
号を出力端子１１８に出す。この出力端子１１８は可変
利得増幅器１３０の入力端子に接続される。この増幅器
は、利得を別々の値だけ調整できる３つの直列接続増幅
器段な含む。第１の増幅器段１３２はたとえばＯｄＢと
３０ｄＢの２つの利得を有し、第２の増幅器段１３４は
それぞれ０　、６．１２．１８．２４ｄＢである５種類
の利得値を有し、第３の増幅器段１３６の利得値はＯ〜
４．５　ｄＢの間を１．５ｄＢ刻みで調整できる。した
がって、増幅器１３０の利得けＯ〜５８．５ｄＢの範囲
にわたって利得を１．５ｄＢ刻みで調整できる。それら
の利得値はデコーダ１３３の出力により制御される。こ
のデコーダは、利得制御ｌ路１４０から線１３５を介し
て増幅器１３０の多ピット入力端子１３８に与えられる
デジタル信号を復号する。

増幅器１３０の出力端子１３９はしきい値および零交差
検出器１４２の入力端子へ接続される。この検出器は、
第６図のしきい値８３”と零の父差により逐次トリガさ
れる２個の比較器゛を含む。増幅器１３０の出力信号の
零交差点８５にお・、・いて検出器１４２の出■。

力端子１４４に現われる信号；は、検出・カウント・伝
送回路１５０により処理される。この回路１５０はクロ
ック源１５２から１０　ＭＨｚのノＲルスな受ケる。そ
れらのノぞルスは制御ロジック１１０のタイミング入力
端子１５１へも与えられる。

増幅器１３０の出力端子１３９は振幅変化検出回路１６
００Å力端子へも接続される。この回路１６０は、受け
たエコー信号の振幅がレベルＬ２　（第８図）をこえた
時に、利得制御回路１４０の入力端子へ信号を与えるこ
とができるとともに、受けた信号１５５が低いレベルＬ
ｌ　（第８図）をこえない時に、利得制御回路１４００
Å力端子１６４へ信号を与えることができる。２つのレ
ベルＬ２とＬｌの比は１．５ｄＢである。

利得制御回路１４０はその回路１４０の４ビツト入力端
子１６５を利得パス１６７に接続するレジスタ（図示せ
ず）を含む。この接続により、制御ロジック１１００了
ドレツシングボート１１５を介して４ビツト入力端子・
・１６９上でアドレスされたメモリ１６８内の場所か・
ら、、トランスデユーサＴＲ１の以前の動作サイクル中
″１に、そのトランスデユーサに対応するアドレスを有
するメモリ１６８の格納場所に格納されている利得値を
、前記レジスタへ転送可能とする。トランスデユーサＴ
Ｒｉが動作させられると、制御ロジック１１０は出力信
号１０９を回路１４０の入力端子２７１へ与えることに
より（第９図）、このトランスデユーサのためにメモリ
に格納されている利得値Ｇ１　が回路１４０の利得レジ
スタへ転送される。このレジスタの多ビツト出力は導体
１３５を介して増幅器１３０の利得を設定する。増幅器
１３５の出力端子で検出されるエコー信号が終ると、レ
ジスタに含まれている値が入力端子１６４における信号
に応じて増加させられ、または入力端子１６２における
信号に応じて減少させられて、たとえば加算により、ま
たは、入力端子１６２　、１６４における信号により制
御されるアラジ−ダウン・カウント入力を有するアップ
−ダウン・カラ７りへ利得値を与えることにより、増幅
器１３０の利得を変える。パス１６７によりメモリ１６
８に格納される利得Ｇ０　の新しい数値は、パス１６７
により検出・カウントおよび伝送回路１５０の入力端子
へ送られる。したがって、増幅器１３０の利得は、動作
を開始させられたトランスデユーサの以前の動作中にそ
のトランスデユーサが有していた値に従って、動作開始
させられる各トランスデユーサごとにセットされる。

検出された第１のエコーが終った時に、次のエコーな待
っているトランスデユーサＴＲｉにより、メモリに格納
されている利得をセットするために同じ動作が行われる
。そのニー−を受けた後に決定された別の利得値Ｇ２が
、メモリ１６８内の、トランスデユーＴＲｉに割当てら
れている第２の位置に格納される。

次に第９図を参照して、検出カウントおよび伝送回路１
５０の構成と、制御回路１１０によるトランスデユーサ
ＴＲｉの動作中における回路１５０の動作について詳し
く説明する。第９図においては、マルチプレクサ１０５
とデマルチプレクサ１０７は示していない。トランスデ
ユーサＴＲ・の動作開始に対応する時刻Ｔ。においてカ
ウント入力端子１７１にクロック源１５２からのノぞル
スを受けているカウンタ１７０は、制御ロジック１１０
から入力端子１７２に与えられたノＲルスによってトリ
ガされる。第１のエコー８１（第５Ａ図）がトランスデ
ユーサＴＲ・にｌ より受けられ、増幅器１３０により送り出されると、し
きい値および零交差検出回路１４２がその出方端子１４
４に、Ｄ型フリップフロップ１７５の切り換えを行わせ
る信号を発生する。このフリップフロップの入力端子１
７６には回路１４２の出力端子１４４が接続される。し
たがって、このフリップフロップのＱ出力１７７は０か
ら１に変化し、阻止信号をインバータ２００を介してア
ントゲ−）　１８０の入力端子１７９へ与える。このア
ンドゲートの別の入力端子１８１は出力端子１４４から
パルスを直接受ける。

そのために、アンドゲート１８０が閉じられる直前に、
アンＰゲー）１８０の出力端子に短い信号が生ずる。こ
の信号は、カウンター７０の内容の多ビツトリンク１８
３による瞬時読込みをトリガし、このレジスタの読出し
入力端子を可能状態にする。それと同時に、アンドゲー
ト１８０からの短い信号が）。

カウンター７０のリセット入力端子１８５へ与えられる
。そうすると、クロック源１５２からのノぞルスを依然
として受けているカウンター７０は零からのカウント動
作を再開する。

先の動作中にトランスデユーサＴＲｉにより受けられた
第１のエコーのためにメモリ１６８に格納されていた利
得Ｇ１　の増幅器１３０により増幅されで、その出力端
子に現われたエコー８１は、振幅変化検出器１６０によ
り解析される。この検出器１６０は、しきい値Ｌ０　に
交差した時にフリップフロップ１９２をトリガする、し
きい値レベルがＬ□である第１のしきい値検出器すなわ
ちレベル比較器１９１と、しきい値Ｌ２　に交差した時
にフリップフロップ１９４をトリガする、しきい値レベ
ルがＬ２　である、第２の比較器１９３とを有する。フ
リップフロップ１９２の反転出力端子は利得制御器１４
００Å力端子１６４へ接続され、フリップフロップ１９
４の直接出力端子ヲマ利得制御回路１４０の入力端子１
６２に１　接続される。アンドゲート１８０によってリ
セットされた後のカウレ、り１７０の所定のカウントレ
ベルに対応する時間ＴＩ′□十ｐ（第５Ａ　、　５Ｂ図
）が経過した後で、利得制御回路１４０は、カウンター
７０の復号出力端子３０２からオアゲート３０４と同期
回路３００を介して入力端子１９５に与えられる信号の
制御の下に、入力端子１６２と１６４に与えられている
信号に１６じて、利得を高くし、低くし、またはそのま
ま変更しないでお（。第１のエコーの最大の偏移が通さ
れると直ちにこの利得値修正が行われるように、時間ｐ
は選択される。このようにして得られた利得Ｇ０　の数
値が、トランスデユーサＴＲ１により検出された第１の
）ぞルスに対応するメモリ１６８内の場所に置かれる。

与えられた利得値Ｇ□は、時間Ｔ０　に対応するカウン
ト値とともに、バッファ・レジスタ１８２の入力端子に
接続されている利得値パス１６７を介して、レジスタ１
８２の位置へも送られる。時刻Ｔ１と利得Ｇ□に対応す
るデジタル相がバッファメモリ１８２へ送られると、そ
のデジタル語は多ピットリンク２２２を介して先入先出
レジスタ２２０にロードされる。このレジスタは、各ト
ランスデユーサＴＲ１％ＴＲ１ｏの１ｊ作開始に続いて
行われた測定の結果を語ごとに伝送するためのテレメー
タ回路２３０に接続される。このテレメータ回路２３０
はそれらの測定値をケーブルηにより地表へ送る。

メモリ１６８は各トランスデユーサＴＲｉのために２つ
の記憶場所を有する。そのうちの１つはトランスデユー
サの動作開始に続いて受ける最初のエコーに対応する利
得値Ｇ０　を格納するための場所であり、第２の場所は
次のエコーに対応する利得値Ｇ２を格納するための場所
である。メモリ１６８の入力端子１６９の４ビツト・ア
ドレッシングに加えて、このメモリ１６８は同期回路３
０５を介してフリップフロップ１７５の出力端子Ｑ１７
７に応じて制御される入力端子１９８を含む。この入力
端子に存在する信号は、その論理レベルが１と２のいず
れであるかに応じて、第１のノξルスを受けたか否かを
示す。したがって、入力端子１９８は、メモリ１６８の
記憶位置のうち、アＰレスパス１６９により各トランス
デユーサのために指定されている位置に対する５番目の
アドレッシング・ビットの役割を果す。この付加ビット
は、フリップフロップ１７５による最初の／ｅルスの検
出に従って、利得Ｇ□とＧ２に対応する位置を指定する
。

同期回路３００は、カウンタ１７０の最初のリセット後
に期間ｐが経過したことをカウンタ１７０の出力３０２
が指示した時に、利得制御回路１４０の入力端子１９５
へ信号を直ちに送ることにより利得Ｇ□に対する再調整
動作をトリガし、それからトランスデユーサＴＲｉによ
り受けられた最初のノξルスのための対応するメモリ位
置ｌ＼の新しい利得値Ｇ□の転送を制御する。

メモリへのこの格納の後の短い時間間隔が終ると、回路
３００はそれの入力端子３０５に与えられた出力信号Ｑ
１７７に応じて、メモリの入力端子１９８へ論理レベル
１を与える。それから、第２のエコー８２のために以前
にメモリに格納されでいた利得値Ｇ２　をとり出し、そ
れをパス１６７を介して回路１４０のレジスタへ送る。

このようにして、時間Ｔ１＋ｐの後の短い時間内に、：
増幅器１３０の利得はａ↓じ 次のエコー８２（第５Ｂ図）を受けるために適当な値□ にセットされる。この値は、音響パルスがトランスデユ
ーサＴＲ，が最も遠い壁部分とトランスデユーサとの間
を往復する間に大きく減衰させられるから、通常は大き
な値である。

トランスデユーサＴＲｉの第２の面で受けられるエコー
の到達時刻Ｔ２は、しきい値および零通過検出器１４２
により検出される。出力Ｑ１７７はアンドゲート２０２
の入力端子２０１の妥当性検査を行う。

このアンドゲートの第２の入力端子２０３は検出器１４
２の出力端子１４４に接続される。アンドゲート２０２
ノ出力端子はカウント停止信号なカウンタ１７０の入力
端子２０４へ与える。このカウンタにより到達されるレ
ベルは時刻Ｔ□とＴ２の間の時間間隔ΔＴに対応する。

カウンタ１７０の入力端子２０４における信号は制御ロ
ジック１１０内のカウンタ（入力端子２ｏ６）の動作も
開始させる。この制御ロジック１１０は時間ｑが経過し
た後で、それの出方端子２７０から信号なオーｒｙ　−
）　３ｏ、４へ与えることにより、エコー８２に対応す
る利得め計算を行う。オアゲー）　３０４は１ 同期回路３００と利得制御回路１４０の動作を開始させ
る。この第２のエコーに対応する利得値Ｇ２は再調整さ
れ、メモリの対応する了ｒレスに再び格納される。

時間Ｔ２＋ｑが経過した後で、オアゲート２１２により
バッファメモリ１８２０制御入力端子１８４に接続され
ている制御ロジック１１０の出力端子２１１が。

時間Ｔ２が経過した時にカウンタ１７０が得た値と、メ
モリ１６８に格納されでいる利得１ｉｆＧ２　をバッフ
了メモリ１８２にロードさせる。それらの値は、線２２
３に利用可能性信号が現われると、先入先出メモリ２２
０に直ちに記録される。この先入先出メモリ２２０は、
制御ロジック１１０の動作と同期して、情報をテレメー
タ回路２３０へ送る。

地上で受けた信号とトランスデユーサの動作開始との間
の一致は、この情報がメモリ２２０からとり出される順
序から生ずるものである。したがって、事故のために、
重子カートリッジ４６が連続する２個のエコーを検出す
る代りにただ１個のエコーを検出するか、エコーを全く
検出しない場合でも、テレメータ装置によって送るべき
語をメモリにロードする必要がある。この目的のために
、直列接続されている２つのＤ型フリップフロップ２４
０　、２４１がしきい値および零通過検出器１４２の出
力端子１４４に接続される。それらのフリップフロップ
の出力可は入力端子りに接続される。フリップフロップ
２４０の出力端子Ｑ２４４はフリップフロップ２４１の
クロック入力端子Ｃ２４５へ妾続される。フリップフロ
ップ２４０のクロックＣＫ入力端子２４２は回路１４２
の出力端子１４４に接続される。

トランスデユーサが動作させられてからエコーが検出さ
れないとすると、それらのフリップフロップ２４０　、
２４１の出力端子Ｑ２４４　、　Ｑ２４６は０に保たれ
る。また、ただ１個のエコーが検出されたとすると、フ
リップフロップ２４０の出力’ＤＷ＋子Ｑ　２４４の出
力だけが２状態になる。更に、２個のエコーが検出され
たとすると、フリップフロップ２４１の出力端子Ｑ２４
６に現われる出力だけが１状態になる。

ｆｆｔｌＪｍロジックはフリップフロップ２４０　、２
４１の出力端子Ｑ　２４４　、　Ｑ　２４６から信号を
受ける。１つのトランスデユーサＴＲ１に対するこのロ
ジックの動作サイクルが終ると、２個のパルスが受けら
れたかどうかを調べるためにロジックはプログラムされ
る。ただ１個の・ぞルスが受けられたことをそれらの出
力が示したとすると、この制御ロジック１１０はバッフ
ァメモリ１８２の入力端子２１３に信号を与えてこのノ
々ツファメモリ１８２をリセットさせ、先入先出レジス
タ２２０の転送入力端子２２１の制御により、バッファ
メモリ１８２からのｏＨを先入先出レジスタ２２０へ直
ちにロードさせる。

トランスデユーサＴＲｉが動作させられた後のサイクル
中にエコーが受けられなかったことなフリップフロップ
２４０　、２４１の出力端子２４４　、２４６の状態が
示しているものとすると、バッファメモリ１８２の入力
端子２１３に制御ロジック１１０から与えられた信号に
よってこのメモリ１８２がリセットされたのに続いて、
レジスタ２２０に２個の０語を引き続いて与えるために
、レジスタ２２００Å力端子２２１に連続する２個のＡ
ルスが・与えられる。

１１ 時刻Ｔ□とＴ２を正確に検出できるようにするためには
、それぞれのエコーが重なり合わないことが重要である
。したがって、ゾンデの軸線に対するトランスデユーサ
の中心外れの値ｅが、エコー８１　、８２　（第５Ａ　
、　５Ｂ図）のよ５なエコーの最大持続時間に従って選
択される。また、坑井内のゾンデｌＯの中心位置ぎめ誤
差も考慮に入れる。この中心位置ぎめ誤差は、たとえば
傾斜している坑井においては、必ずしも無視できないよ
うな値に達することがある。実際に十分に大きい中心位
置ぎめ誤差のためにトランスデユーサ４２の長手軸が坑
井の軸線に十分に近づき、そのためにエコー８１　、８
２が時間的に重なり合って時刻Ｔ２　の検出が不可能と
なることがある。実用上は、示された中心位置ぎめ誤差
が１２．５１１ｍであれば、徂１１定装置の中心位置の
狂いの誤差が５闘および８闘であっても、満足できる結
果を得ることが可能である。これまで説明してきたよう
な比較的小型の測定装置用の公知のセントラライザによ
り、測定装置の中心位置ぎめ誤差をそれら←、１限度内
に保つことは可能である。

中心位置ぎめ誤差の値ｅは、本発明のゾンデにより測定
できるケーシングの最小直径にも影響な及ぼす。実際に
、トランスデユーサ４２により送り出された各Ａルスに
よって１個のエコーが生ずるということはなく、坑井の
壁とトランスデユーサの間で送られる音響・七ルスの連
続反射によって一連のエコーが生ずる。したがって、ケ
ーシング５０の最も近い、壁部分からの第１のエコー８
１（第５Ａ図）の後に、このエコー８１の振幅より小さ
い振幅の第２のエコー８６が続く。この第２のエコー８
６は。

トランスデユーサと前記最も近い壁部分との間を音波が
進むのに要する時間だけ、第２のエコー８１から分離さ
れる。ケーシング（資）の直径が十分に小さいとすると
、その時間は時間ΔＴより短くなる、すなわち、ケーシ
ングの最も近い壁部からの第２のエコーは、ケーシング
の最も遠い壁部分からの第１のエコーより先に受けられ
ることになる。中心位置ぎめ誤差が指示されているよう
な値であると、産出油井において通常用いられている流
体においては、　　１］、Ｏｉｍ（４，５インチ）とい
うような小直径のケーシングの場合には上記のような状
況は起り得ない。

この測定装置が大きな直径のケーシング内で動作する場
合には、２個所の壁部分から（るエコーが時間的に重な
り合うことによって起る問題は生じない。もちろん、音
響信号は減衰を受け、それらの信号が進む距離が長くな
ると、その減衰も太きくなる。実際には、以上説明した
ようなトランスデユーサを装置されているゾンデにより
、直径が２３０１１１１　（９インチ８分の５）という
ような大きな直径のケーシング内で満足できる測定を行
うことも可能である。時間間隔Ｔ２−　Ｔ□の測定値に
は、各トランスデユーサ４２から、ケーシングの壁のう
ちトランスデユーサの両面の前方にあたる部分までのそ
れぞれの距離についての情報が含まれる。

ケーシングの軸線に対してゾンデが適当に中心位置に置
かれると、それらの岨離の和から、トランスデユーサが
置かれている通路Ｍの軸線の向きに従ってケーシングの
直径を求めることが可能となる。

坑井において使用してん・る流体中での音速についての
測定値を得ること、およびトランスデューサに固有の伝
播時間測定値の系統誤差を修市することが基準モジュー
ル４４により可能とされる。先に説明したように、基準
モジュール４４は制御ロジック１１０により定期的にト
リガされ、時間間隔Ｔ　１１と７２／−Ｔ１１に対応す
る測定されたカウントレベルは反射器７８　、７６によ
り反射されたエコーの受信を定める。それらの値はテレ
メータ装置２３０により地上へ送られ、地上においては
関係Ｔ２’　−Ｔ１’＝　２　（Ｘ２−　Ｘｌ）／Ｖに
従って伝播速度Ｖを得ることができる。

更に、トランスデユーサ自体とくに４分の１波長板ｔｉ
２　、６３内での進行時間のために、音波の伝播時間に
加えられる系統誤差を６とすると、最大距離Ｘ２に対応
する第２のニジ−の受信までの時間Ｔ２′のカウントか
ら、式　） ％式％ によって、この系統語差を求めることが可能である。こ
の系統誤差εは、とくに温度により、温度の関数として
の４分の１波長板くおける進行時間の対応する変化の関
数として変化することがある。

同様に、誤差εは、全てのトランスデユーサから来る信
号の処理に影響を及ぼす、たとえばカウントのトリガと
トランスデユーサの動作開始時刻との差のような、処理
電子装置に特有のある種の誤差を考慮に入れる。

したがって、誤差εを求めることにより、各トランスデ
ユーサから地上で得られた時刻ＴＴｊ　　　２ の谷側定値ごとに、対応する距離測定値を得ることが可
能である。トランスデユーサ４２１から与えられる伝播
時刻から次式によってケーシング犯の直径りを求めるこ
とができる。

ここに、Ｘ□、Ｘ♀ｊ　Ｔｌ’　ｌ　Ｔ２’は茎準トラ
ンスデユーサに関連して・扼１に定義したもの、ｄは基
準トランスデユーサの厚さ、ΔＸｏはＸ２　”−Ｘｌに
等しい値、ΔＴｏはＴ２′−丁よ′に等しい値である。

利得Ｇ□、Ｇ２の測定値が、谷トランスデユーサに対す
る時間Ｔ□と（Ｔ２−　Ｔ、）　　のそれぞれの測定値
とともに、テレメータ装置２３０により地上へ送られる
。この利得情報は、各トランスデユーサが動作を開始さ
せられた後で順次検出されたエコーの振幅の測定値から
直接得られる。この利得情報を地上で処理して、ケーシ
ングの内部壁の反射率、したがってその表面状態につい
ての指示を得る。

基準トランスデユーサ７５のために地上へ再び送られた
利得値により、測定装置が浸されている流体中での音波
の伝播のために音波に影響を及ぼす減衰量の指示も与え
られ、利得値Ｇ□、Ｇ２により与えられる測定値を較正
できることにされる。

ゾンデ上におけるトランスデユーサの相対位置について
の指示（これには対応する測定値も伴う）に従って、地
上の処理装置は、ゾンデに清うトランスデユーサ４２の
長手方向位置に従って１つの深さ尺度において受けた測
定値の再構成を行う。

モジュール４０の９個のトランスデユーサ４２の各トラ
ンスデユーサが、ケーシングの壁までの距離の測定値に
対応する２種類の時間指示を与える場合には、地上の処
理装置あけ、各測定値群に対応する深度レベルに対して
、それぞれの直径を記録することを可能にする。それら
の直径は、任意の適当な手段、たとえば、グラフィック
記録の形で、動作サイクル中に９個のトランスデユーサ
４２から来る連続する９つの直径測定値の処理を行った
り、処理を行うことなしに、表示できる。中間処理によ
り、最小直径、最大直径および平均直径の値を深さの関
数として示すことも可能とされる。最後に、要求があれ
ば、自動利得制御回路により与えられる情報から光学的
情報を得ることもできる。

たとえば−例として、坑井の中をゾンデ１０がＩＣＩＩ
Ｌ／秒の速さで引きあげられ、５００／ｅルス／秒、の
連続励振周波数（これは２ミリ秒ごとにトランスデユー
サを励振することに対応する）で励振すると、６關の深
度間隔で９種類の直径測定値が得られる。とくに興味の
ある区域を測定装置が通る時は、測定装置の動（速さを
遅くすることによって、その深反問隔を更に狭くできる
。

このようにして構成されたゾンデにより、ケーゾンデの
全円周にわたって横方向寸法１：、ｌＯＭＨｚのクロッ
ク１波数に対応する１０分１１の分解能、および各測定
ごとに約１０分の３龍の確度で測定できる。

得られた測定値は非常に局限され、測定すべき管の内面
に傷をつける危険を一般的に含んでいる機械的な測定装
置とは異って、測定のために坑井の壁に接触する必要の
ない、直径が非常に小さい測定装置により測定を行える
という利点を有する。

以上説明した本発明の装置により、試錐孔の直径が非常
に小さくて、トランスデユーサから最も近い壁部分から
の二重反射のために、トランスデユーサから最も遠い壁
部分からのエコーを満足に受信できなくなるような場合
でも、実用的な値を測定できるという利点も得られ７る
。上記のような二重反射による妨害が起るのは、とくに
、ケージζ ングでなくて産出チー−ピング、、戸体の内部測定を行
うためにそのような種類の測定装置を用いる場合である
。トランスデユーサの谷励振に続いて、第１のパルスの
受信（時刻Ｔ１）に対応する伝播時間の測定を行うこと
により、産出チュービングの軸線の周囲に規則的に分布
された９つの「半径」測定値が実際に得られる。それら
９つの測定値の測定は小さな直径の孔の中で、高い確度
で行われる。それらの測定値は、谷チュービング要素を
地上に引きあげて個々に分解することを必要とする地上
での検査を避けたり、遅らせたりすることが可能である
ために、このチュービングの内部状態についてのかなり
の量の情報を表す。

これに関連して、トランスデユーサの数が奇数であると
、各トラシスデューサがただ１つの半径測定値だけを与
える場合でも、ケーシングまたは産出チュービングの周
囲に規則的に分布する半径の測定値を得ることが可能と
なるから、奇数個のトランスデユーサを用いることが好
ましい。

奇数である（２ｐ＋１）個のトランスデユーサを用いる
と、それぞれの列ｉ十ｐ　ｍｏｄ（２ｐ＋ｔ　）と１・
。

ｉ＋ｐ＋Ｉ　　ｍｏｄ（２ｐ＋１　）からの２個のトラ
ンスデユーサにより与えられた半径から、与えられたト
ランスデユーサ列ｉに対する（直接アクセスできない）
第２の半径測定値の満足できる見積りを得ることが実際
に可能である。そのためにヲマ、それら２つの半径の平
均値を計算し、トランスデユーサの中心外れに関連する
距離を加え合わせることで十分である。

第１Ｏ図はモジュール４０の第２の実施例の一部を示す
、第３図に類似の横断面図である。以下に説明すること
を除き、この第２の実施例は第１の実姉列と同じである
。この横断面はゾンデ１０のトランスデユーサ３４２□
のレベルにとった。ゾンデダブ−３５２には通路３５４
□が貫通する。この通路の高さは幅よりも太きい。この
通路３５４□は外側に開いた壁を有する。それらの壁は
一デー３５２の外壁に設けられている直径上の両端の２
つのポート３５５□と３５６１に導かれる。それらの壁
はトランスデユーサから、ｉｆ　−ト３５５□へ向って
、第１Ｏ図の直径線ＸＩ−ＸＩに対してαの角度で、お
よび第１１図の横方向の線Ｘ−Ｘに対してγの角度で図
示のように外側に拡がっている。同様に、壁はトランス
デユーサから部分３５６、へ向って、線ｘ＋−ｎに対し
て角度βで、および線Ｘ−Ｘに対して角度δで外側へ拡
がる。先に説明したトランスデユーサ４２□と同一構造
のトランスデユーサ３４２、が通路３５４□の内部に設
けられ、その面３６０　、３６１に金属層が被覆され、
それらの金属層はエポキシ樹脂層で被楕される。セラミ
ック・ブロック３５９の面ハソンデのゼデーの長手軸に
対して、とくに通路３５４□の方向と平行である。トラ
ンスデユーサ３４２□は軸３６５から距離ｅだけ中心が
ずらされ、キャップ部材４０６によりゾンデのゼデー３
５２の内部に保持される。そのキャップ部材４０６はポ
ート３５５、に達する通路３５４□の壁を定める。シー
ル４０２が空洞部３５２′を坑井の流体から分離する。

その空洞部３５２′　は長手方向の孔４０５に通じて、
トランスデユーサ３４２□（およびその他のトランスデ
ユーサ３４２１）を電子カートリッジへ接続する導線４
００のための通路を形成する。

ポート３５５□と３５６□に導かれている通路３５４□
の壁は、壁の表面に沿って音波や、壁の表面で起る反射
や屈折のような作用で生ずる受信信号中のノイズを最少
限にするために、トランスデユーサ３４２□から外方へ
傾斜させられる。そのようなノイズは受信信号中に比較
的早期に起り、ケーシングの直径が比較的大きい時は、
希望のケーシング反射＠号からそれらのノイズを識別で
きる。しかし、測定装置の直径よりほんのわずかに大き
い内径のチュービング（たとえば石油産出チュービング
）の場合には、それらのノイズはチュービングの壁反射
信号の市確な検出を妨げる。坑井内の産出チュービング
１６とケーシング１２の横方向寸法を検出できる測定装
置を得たいのであるから、第１０．１１図に示すような
構造の測定装置が好ましい。角度α、β、γ、δは、ゾ
ンデの？デー３５２は直径が小さくでも頑丈でなければ
ならないことを念頭において、できるだけ大きくする。

たとえば、角度βとδを４５度、角度αとγをそれぞれ
１４度、３０反にできる。

通路３５４の傾けられた壁は、測定装置の軸線方向の強
度を、通路５４１の長方形状壁（第３．４図〕の強度よ
りも大きくする必要があるから、複数のトランスデユー
サ３４２１を、ゾンデの２デーに清ってらせん・ぐター
ン以外の形で配置する方が好ましい。たとえば、第１２
図に示されているよう（，９個のトランスデユーサを測
定装置の軸線を中心として４０度の角度を置いて配置す
るものとすれば、装置の一ヒから下までのトランスデユ
ーサの配置順序を１．６．２．７．３．８．４．９．５
とすることが好ましい。したがって、軸３６５の方向に
互いに隣接するトランスデユーサは、軸３６５を中心と
して互いに１６０度隔１られる。これにより、トランス
デユーサ・アセンブリ（およびそれぞれの通路３５４１
の壁）を互いに「入れ子」にしてゾンデデデーの全長を
短くシ、強度を大きくできるようにする。第１０〜１２
図を参照して説明したモジュール４０の第２の実施例は
第７．８図に示す測定回路に使用できることは明らかで
あろう。

′ｉ

【図面の簡単な説明】

第１図は油井中で使用中の本発明のゾンデの略図、第２
図は第１図に示す装置の一実施例の線図、第３図は第２
図のｍ−１■綜に沿う断面図、第４図は第２図の■−ｆ
Ｖ線に沿う断面図、第５Ａ、　５Ｂ図は本発明の装置の
動作の説明に用いる信号のタイミング波形図、第６図は
説明の詳細を示す信号波形図、第７図はゾンデに設けら
れる測定回路の機能的なブロック図、第８図は受けたエ
コー信号の振幅の解析を示す波形図、第９図は第７図に
示すブロック図のある部分の詳しいブロック図、第１Ｏ
図はゾンデの軸線に垂直な方向に切断して示す本発明の
測定装置の第２の実施例の断面図、第１１図は第１Ｏ図
のＸＩ−ＸＩ線に清う部分断面図、第１２図は第２の実
施例におけるトランスデユーサ・アセンブリの配置を示
す線図である。 ｌＯ・・・ゾンデ、４０・・・音響カリノぞス・モジュ
ール、４２　、７５・・・トランスデユーサ、５９・・
・圧電ブロック、６２　、６３・・・吸収物質層、１０
５・・・マルチプレクサ。 １０７・・・デマルチプレクサ、１１０・・・制御ロジ
ック、１３０・・・可変利得増幅器、１４０・・・利得
制御回路、１４２・・・しきい値および零通過検出［ｇ
１路、１５０・・・カウントおよび伝送検出器、１６０
・・・振幅しきい値検出器、１６８・・・メモリ、１７
０・・・カウンタ。 出願人代理人　　　猪　　股　　　　　清手続補正書（
方式） 昭和閏年５月７日 特許庁長官　　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和訂年特許願第２２４０７１号 ２、発明の名称 坑井における試錐孔の横方向寸法 を測定する方法および装置 ３、補正をする者 事件との関係特許出願人 シュランノ々−カー、オーツ々−シーズ、ニス、ニー図
面および本店と営業所の関係を証明する書面８、補正の
内容 別紙の通り 図面の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、坑井における試錐孔の中を動かされるゾンデにより
   音響エネルギー・ｉＲパルス試錐孔の壁へ向って送り、
   その壁により反射されたそのパルスのエコーを受ケ、ノ
   ぞルスの送り出しとそのエコーの受信との間に経過した
   時間を測定する試錐孔の横方向寸法を測定する方法であ
   って、互いに交わる２つの向きにおいて試錐孔の壁から
   それぞれ異なる距離の所に配置されている同じトランス
   デユーサから前記ノぞルスをそれら２つの向きに同時に
   送り、それら２つの向きに送られたパルスに応じて壁か
   ら送り返えされたエコーを受けてそれぞれの距離の測定
   値を得ることを特徴とする坑井における試錐孔の横方向
   寸法を測定する方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法であって、それら
   ２つの向きは試錐孔のほぼ直径線に沿って互いに整列さ
   せられて、かつ互いに逆向きであり、それら２つの向き
   に測定した距離の加算を行うことを特徴とする方法。 ３、特Ｆｌ’請求の範囲第１項または第２項記載の方法
   であって、試錐孔の軸線を中心としてあらゆる向きにそ
   のような距離測定を複数回行うことを特徴とする方法。 ４、特許請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の方法
   であって、前記トランスデユーサを囲んでいる媒体中で
   の音波の伝わる速さをトランスデユーサと、ゾンデ上の
   このトランスデユーサから異なる距離の所に置かれてい
   る２個の反射器とにより測定することを特徴とする方法
   。 ５、試錐孔の壁に対して交わる方向にある位置ぎめ要素
   と協力してその試錐孔の中を長手方向に動かすことがで
   きる細長いゾンデと、この試錐孔の壁へ向って信号を送
   り出すことと、その壁により文＠されてきたエコーを受
   けることができる少くとも１つの音響トランスデユーサ
   とを備え、試錐孔の横方向寸法を測定する装置であって
   、そのトランスデユーサは、互いに整列させられ、且つ
   逆向きである２つの交わる向きに前記音響信号を送るこ
   とができろとともに、試錐孔の壁によりそれら２つの向
   きに沿ってそれぞれ反射されたエコーを受けることがで
   き、それら２つの向きにそれぞれ送られた信号に応じて
   試錐孔の壁により反射された第１のエコーが種々の時刻
   に前記トランスデユーサにより受けられるような場所に
   おいて、それらの位置ぎめ要素の動作位置に従って前記
   トランスデユーサはゾンデ上に装置されることを特徴と
   する試；逃孔の横方向寸法を測定する装置。 ６、特許請求の範囲第５項記載の装置であって、前記０
   置ぎｉ　’！　＄　＆′、　：／’　７．、、、、−Ｍ
   、（７）軸線″錐１１０軸線にほぼ一致させた状態に保
   つことができる心出し要素（セントラライザー）であり
   、前記トランスデユーサは前記ゾンデの軸線に対して偏
   心して装置されることを特徴とする装置。 ７、特許請求の範囲第５項または６項記載の装置であっ
   て、前記トランスデユーサはゾンデの軸線にほぼ平行で
   ある２つの反対側の動作面を有する圧電ブロックを備え
   ることを特徴とする装置。 ８、特ｉｆｆ請求の範囲第７項記載の装置であって、前
   記ブロックの各面は前記音響信号に対して透明な被覆に
   より覆われて４分の１波長板を形成することを特徴とす
   る装置。 ９特許請求の範囲第５〜８項のいずれかに記載の装置で
   あって、送信の向きがゾンデの軸線を中心として全ての
   向きに分布される複数のそのよ５なトランスデユーサを
   更に備えることを特徴とする装置。 、“ｔ １０、特許請求の範囲第９項記載の装置であって、１１ 前記トランスデユーサの数は奇数個であること□、、、
   １．’、：、！ を特徴とする装置。！ １１、特許請求の範囲第９項または１０項記載の装置で
   あって、前記トランスデユーサは前記ゾンデの中を完全
   に貫通する通路中に、前記送信の向きと平行になって装
   置され、その通路はゾンデに清って重畳されることを特
   徴とする装置。 １２、特許請求の範囲第１１項記載の装置であって、前
   記通路のゾンデの長手方向における横断面は細長い長方
   形であることを特徴とする装置。 １３、特許請求の範囲第１】項記載の装置であって、前
   記通路は壁を有し、それらの壁は、通路内に装置されで
   いるトランスデユーサから外側へ離れる向きに傾斜させ
   られることを特徴とする装置。 １４、特許請求の範囲第５〜１３項のいずれかに記載の
   装置であって、前記トランスデユーサの心外れは試錐孔
   の最小直径の関数として決定され、トランスデユーサの
   そのような心外れは、試錐孔の壁のうちトランスデユー
   サから最も遠く離れている部分から来るエコーが、試錐
   孔の壁のうちそのトランスデユーサに最も近い部分での
   送られた信号の２回目の反射から来るエコーより先に受
   けられるように定められることを特徴とする装置。 １５、特許請求の範囲第５〜１４項のいずれかに記載の
   装置であって、前記トランスデユーサに類似し、かつゾ
   ンデに装置される基準トランスデユーサと、ゾンデにお
   いてそのトランスデユーサの谷側にそのトランスデユー
   サから種々の距離の所に配置され、そのトランスデユー
   サにより送られたＡルスに応じたそれぞれのエコーをそ
   のトランスデユーサへ反射する第１と第２の音響信号反
   射器とを更に備え、そのトランスデユーサと前記各反射
   器との間のスペースはゾンデの周囲に通ずることを特徴
   とする装置。 １６、特許請求の範囲第１５項記載の装置であって、ト
   ランスデユーサと前記第１と第２の反射器は前記ゾンデ
   上で長手方向に整列させられることを特徴とする装置。 １７、特許請求の範囲第５〜１６項のいずれかに記載の
   装置であって、それら２つの向きにおける信号の送り出
   しに応じてトランスデユーサにより順次受けられる少く
   とも１個のエコー、およびなるべくなら２個のエコー、
   の受信に対応する時間間隔を測定するための要素を更に
   備えることを特徴とする装置。 １８、特許請求の範囲第５〜１７項のいずれかに記載の
   装置であって、前記トランスデユーサの出力端子におけ
   る可変利得増幅器と、それら２つの向きにおける信号の
   送り出し後の予測されるエコーのランクに従って利得を
   適応させるための要素とを更に備えることを特徴とする
   ゛装置。 １９．２つの大きな両面を含む圧電材料製のブロックと
   、このブロックの２つの大きな両面馨通じて同じ電気制
   御ｆ１４Ｉ＠号から音響信号な同時に送り出すことがで
   きるそのブロックを励振するための要素とを備えること
   を特徴とする試錐孔の横方向寸法を測定するためのゾン
   デ用の音響トランスデユーサ。　　　　　　□： ２、特許請求の範囲第１９項記蔽のトランスデユー１］ すであって、前記ブロク）ｄ谷内はそのブロックの励振
   周波数に対する４分の１涙艮板により覆われることを特
   徴とするトランスデユーサ。 ２、特許請求の範囲第１９または加須記載の音響トラン
   スデユーサであって、前記ブロックの大きな面は長方形
   であることを特徴とする音響トランスデユーサ。