NL8302414A - Acoustische met afschuifgolven werkende dipool-boorputprofielbepalingsinrichting. - Google Patents

Description

-1- * ' » VO 4910

Acoustische met afschuifgolven werkende dipool-boorputprofielbepalings-inrichting.

De uitvinding heeft betrekking op het bepalen van het profiel van een boorput in het algemeen en meer in het bijzonder op een acoustische boorputprofielbepaling met afschuifgolven.

Bij een acoustische boorputprofielbepaling is het gebruikelijk 5 de drukgolfsnelheid van aardformaties, die boorputten omgeven, te meten.

Een gebruikelijk met drukgolven werkend snelheidsboorputprofielmeet-stelsel omvat een cylindrische profielmeetsonde, welke geschikt is om in het fluïdum van de boorput te worden opgehangen, een bron, welke met de sonde is verbonden om in het fluïdum drukgolven op te wekken, 10 en een of meer detectoren, die met de sonde zijn verbonden en zich op een afstand van de drukgolfbron bevinden voor het detecteren van drukgolven in het fluïdum van de boorput. Een drukgolf in het fluïdum van de boorput, welke wordt opgewekt door de bron, weordt in de aardformatie, die de boorput omgeeft, gebroken. De golf plant zich door een gedeelte 15 van de formatie voort en wordt in een punt bij de detector naar het fluïdum in de boorput terugebroken en daarna door de detector gedetecteerd. De verhouding van de afstand tussen de bron en de detector tot de tijd tussen het opwekken en detecteren van de drukgolf levert de drukgolf snelheid van de formatie. De afstand tussen de bron en de detector 20 is normaliter constant en bekend, zodat het meten van de tijd tussen het opwekken en detectoren van de drukgolf voldoende is om de drukgolfsnel-heid van de formatie te bepalen. Voor een betere nauwkeurigheid is deze afstand gewoonlijk veel groter dan de afmetingen van de bron of de detector. Uit de drukgolfsnelheden van onderaardse aardformaties kan infor-25 matie worden afgeleid, welke belangrijk is voor de produktie van gas of olie uit dergelijke formaties.

Wanneer een door een drukgolfbron in het fluïdum van een boorput opgewekte drukgolf de wand van de boorput bereikt, wordt hierbij een gebroken drukgolf in de omgevende aardformatie opgewekt, zoals boven is 30 opgemerkt. Bovendien ontstaat in de omgevende aardformatie een gebroken afschuifgolf en geleide golven, die zich in het fluïdum van de boorput en het gedeelte van de formatie bij de boorput voortbewegen. Een deel van deze afschuifgolf wordt in de vorm van een drukgolf naar het fluïdum van de boorput teruggebroken en bereikt de detector in de sonde. De 35 geleide golven worden ook door deze detector gedetecteerd. Een golf, 8302414 k « i -2- welke een van de -drie door de detector gedetecteerde golven is, kan bij aankomst worden betiteld als: de drukgolven in het fluïdum van de boorput, veroorzaakt door breking van drukgolven in de formatie, de drukgolfaankomsten, die, veroorzaakt door breking van afschuifgolven 5 in de formatie, de af schuif golf aankomsten, en die, veroorzaakt door geleide golven, de geleide-golfaankomsten. Derhalve is het door detector gedetecteerde signaal een samengesteld signaal, dat de drukgolf-aankomst, de afschuifgolfaankomst en de geleide-golfaankomsten omvat.

In aardformaties bewegen drukgolven zich sneller dan afschuifgolven en 10 afschuifgolven in de formatie bewegen zich normaliter sneller dan de geleide golven. Derhalve is in het door de detector gedetecteerde samengestelde signaal de drukgolfaankomst de eerste aankomst, de afschuif-aankomst de tweede aankomst en de geleide-golfaankomsten de laatste aankomsten. Bij het meten van de druk golfsnelheid van de formatie geeft 15 het tijdinterval tussen het opwekken van drukgolven en het detecteren van de eerste aankomst, gedetecteerd door de detector, de benaderde looptijd van de gebroken drukgolf in de formatie. Derhalve beïnvloeden de latere afschuifgolf- en geleide golfaankomsten de meting van de drukgolf snelheid van de formatie niet op een schadelijke wijze.

20 Behalve, dat de drukgolf zich in vertikale richting over een afstand in de formatie beweegt, welke bij benadering gelijk is aan de afstand tussen de bron en de detector, beweegt de drukgolf zich eveneens over korte afstanden in het fluïdum. De extra tijd, welke nodig is om deze korte afstanden af te leggen, introduceert fouten in de snelheids-25 meting. Teneinde dergelijke fouten te reduceren, wordt bij de gebruikelijke meetinrichtingen gebruik gemaakt van tenminste twee detectoren, die in vertikale richting op een afstand langs de boorput ten opzichte van elkaar zijn opgesteld. Het tijdinterval tussen de detectie door de twee detectoren wordt gemeten in plaats van het tijdinterval tussen het 30 uitzenden en detecteren. De verhouding tussen de afstand tussen de twee detectoren en dit tijdinterval levert de drukgolfsnelheid. Aangezien de drukgolf zich over bij benadering gelijke korte afstanden in het boorputfluïdum beweegt voor de twee detectoren te bereiken, is het tijdinterval tussen detectie door de twee detectoren een meer nauwkeu-35 rige maat voor de werkelijke looptijd in de formatie. Derhalve verkrijgt men onder gebruik van twee detectoren en het meten van de tijd tussen 8302414 4 i -3- detectie door de twee detectoren, een meer nauwkeurige drukgolfsnelheid. Andere storende effekten, zoals boorputafmetingsveranderingen en een sondekanteling kunnen door conventionele inrichtingen worden gereduceerd. Een dergelijke inrichting is beschreven in Log Interpretation, Volume 1-5 Principles, Schlumberger Limited, New YOrk, N.Y. 10017, 1972 edition, pagina 37-38.

Het is bekend, dat afschuifgolfsnelheidsmeting eveneens informatie kan verschaffen, welke van belang is voor de produktie van olie en gassen uit onder het aardoppervlak gelegen aardformaties. De 10 verhouding tussen de afschuif golf snelheid en de drukgolfsnelheid kan informatie verschaffen omtrent de gesteentelithologie van onder het aardoppervlak gelegen formaties. De afschuifgolfsnelheidmeting kan het ook mogelijk maken, dat seismische afschuifgolftijdsecties worden omgezet in dieptesecties. De afschuifmeting is ook van nut bij het bepalen 15 van andere belangrijke eigenschappen van aardformaties, zoals porositeit, fluïdumverzadiging en de aanwezigheid van breuken.

De gebruikelijke drukmeetbron en de drukgolven, die door deze bron worden opgewekt in het fluïdum van de boorput, zijn symmetrisch om de hartlijn van de meetsonde. Wanneer deze drukgolven in de omgevende 20 aardformatie worden gebroken, zijn de relatieve amplituden van de gebroken afschuif- en drukgolven zodanig, dat het lastig is een onderscheid te maken tussen de latere afschuifgolfaankomst en de eerdere drukgolf aankomst en de trillingen. in de boorput, welke worden veroorzaakt door breking van de drukgolf in de formatie. Derhalve is het las-25 tig gebruik te maken van een conventionele symmetrische drukgolfbron voor het meten van de afschuifgolfsnelheid. Men heeft correlatiemethoden gebruikt om de afschuifgolfaankomst uit de.volledige geregistreerde acoustische golftrein te onttrekken. Deze methoden vereisen evenwel gewoonlijk de verwerking van informatie onder gebruik van een rekentuig, 30 zodat afschuifgolfsnelheden niet direkt kunnen worden gemeten. Het kan ook lastig zijn de afschuifgolfaankomst te onttrekken, indien deze naar de tijd dicht bij de drukgolfaankomst ligt.

Men heeft voor het meten van de afschuifgolfsnelheid assymetrische drukgolfbronnen ontwikkeld. Wanneer dergelijke bronnen worden toegepast, 35 kan de amplitude van de afschuifgolfaankomst op een belangrijke wijze hoger zijn dan die van de drukgolfaankomst. Door het trekkemiveau van de 8302414

* V

-4- detectie-registratiestelsels in te stellen om een onderscheid te maken met de drukgolfaankomst, wordt de afschuif golf aankomst als de eerste aankomst gedetecteerd. Het is derhalve mogelijk de looptijd van af-schuifgolven in de formatie en derhalve de afschuifgolfsnelheid te be-5 palen. Asymmetrische bronnen zijn beschreven in de Europese octrooiaanvrage 31989, Amerikaanse octrooischriften 3.593.255 en 4.207.961.

In de Europese octrooiaanvrage is een bron van het buigtype beschreven, welke is voorzien van twee circulaire piezoelektrische platen, die met elkaar zijn verbonden en aan de omtrek daarvan aan een meetsonde 10 zijn bevestigd. Wanneer over de twee piezoelektrische platen een spanning wordt aangelegd, zal het middengedeelte van de circulaire platen trillen, waardoor een positieve drukgolf in een richting en een gelijktijdige negatieve drukgolf in tegengestelde richting wordt opgewekt. .

De twee drukgolven zullen interfereren en in de aarde om de boorput 15 een afschuifgolf opwekken. Deze afschuifgolf heeft frequenties, welke invers zijn gerelateerd aan de diameter van de circulaire platen. Deze diameter kan niet groter zijn dan de diameter van de meetsonde, welke op zijn beurt wordt begrensd door de diameter van de boorput. In verband met deze beperking hebben de afschuifgolven, welke worden opgewekt 20 door de bron van het buigtype, zoals beschreven in de Europese octrooiaanvrage, een beperkt frequentiegebied en het kan zijn, dat de bron ondoeltreffend is voor het opwekken van lage frequente afschuifgolven.

In het Amerikaanse octrooischrift 3.593.255 is een asymmetrische bron beschreven, welke is voorzien van twee piezoelektrische segmenten, 25 elk in de vorm van een halve holle cylinder. De twee segmenten worden zodanig gemonteerd,dat zij een gespleten cylinder vormen. De twee segmenten hebben een tegengestelde polarisatie en aan elk segment wordt een elektrische spanning aangelegd, waardoor een segment zich in radiale richting uitzet en tegelijkertijd veroorzaakt, dat het andere segment 30 in radiale richting samentrekt, waardoor een positieve drukgolf in een richting en gelijktijdig een negatieve drukgolf in de tegengestelde richting wordt opgewekt. De twee drukgolven zullen interfereren en in de omgevende aardformatie een afschuifgolf opwekken. De frequenties van de afschuifgolf, die op deze wijze wordt opgewekt, zijn invers gerelateerd 35 tot de straal van de gespleten cylinder. Aangezien deze straal niet groter kan zijn dan de straal van de meetsonde, die op zijn beurt wordt be- 8302414 ίτ % -5- grensd door de straal van de boorput, is de inrichting volgens het Amerikaanse octrooischrift niet geschikt voor het opwekken van laag frequente signalen voor afschuifgolfmeting.

In het Amerikaanse octrooischrift 4.207.961 zijn spoelen, die 5 op een klosstelsel zijn gemonteerd, opgesteld in het magnetische veld van een permanente magneet.en wordt door de spoelen een stroom gevoerd om het klosstelsel aan te drijven. Door de beweging van het klosstelsel wordt een volume water in een richting uitgeworpen en tegelijkertijd een equivalent volume water in tegengestelde richting aangezogen, waar-10 door een positieve drukgolf in een richting en tegelijkertijd een negatieve golf in tegengestelde richting wordt opgewekt. De asymmetrische bron volgens dit Amerikaanse octrooischrift kan evenwel niet met hoge frequenties of met voldoende energie worden aangedreven, welke voor harde formaties nodig is. Voorts kan de inrichting niet op grote diepten 15 of onder grote druk werken.

Bij een ander type afschuifgolfmeetbron wordt de bron in plaats van dat deze via het medium van het fluïdum van de boorput met de boor-putwand is gekoppeld, of direkt met de boorputwand of via mechanische organen zoals ondersteuningslichamen gekoppeld. Dergelijke afschuif-20 meetbronnen zijn beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 3.354.983 en 3.949.352.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: figuur 1 een schematisch aanzicht van een acoustisch meetstelsel 25 volgens de uitvinding? figuur 2 een vereenvoudigd perspectivisch aanzicht van een uitvoeringsvorm van een dipoolmeetinrichting voor afschuifgolven volgens de uitvinding; figuur 3 een gedeeltelijke dwarsdoorsnede van een dipool-af-30 schuif golf inrichting over de lijn III-III van figuur 2; en figuur 4 een gedeeltelijke dwarsdoorsnede van een voorkeursuitvoeringsvorm van een dipoolmeetbron voor afschuifgolven volgens de uitvinding.

De inrichting volgens de uitvinding omvat een huis, dat bestemd 35 is om naar boven en naar beneden te worden bewogen in een boorput, die een fluïdum bevat, en een langwerpig onderdeel met twee uiteinden, waar- 8302414 « -6- van tenminste een uiteinde aan het huis is bevestigd. De inrichting volgens de uitvinding omvat voorts organen om het niet-bevestigde gedeelte van het onderdeel in een richting, in hoofdzaak loodrecht op de lengte-afmeting daarvan te laten vibreren, teneinde in het fluïdum een posi-5 tieve drukgolf in een richting en tegelijkertijd een negatieve drukgolf in tegengestelde richting op te wekken. De twee drukgolven zullen interfereren en in de aarde, welke de boorput omgeeft, een dipoolafschuif-golf opwekken. De dipoolafschuifgolfaankomst wordt gedetecteerd door detectieorganen bij tenminste een en bij voorkeur twee plaatsen in het 10 fluïdum, die in longitudinale richting langs de boorput ten opzichte van het onderdeel zijn gescheiden, üit het tijdinterval tussen de de-tecties van de af schuif golf aankomst op de twee plaatsen, kan de af-schuifgolfsnelheid van de aarde, die de boorput omgeeft, worden bepaald.

15 Wanneer de lengte van het onderdeel wordt vergroot, zullen de frequenties van de opgewekte dipoolafschuifgolf worden verlaagd.

Door een laag frequente dipoolbron voor het meten van de afschuifgolf-snelheden in zachte aardformaties te gebruiken, zal de verhouding tussen het dipoolafschuifgolfsignaal en de drukgolfruis worden verbeterd.

20 Twee in hoofdzaak gelijke platen, die bij elkaar in een boorput, welke fluïdum bevat, zijn opgesteld en waarvan de jplatte vlakken in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar zijn, worden op in hoofdzaak dezelfde wijze doch zodanig gevibreerd, dat de vibrerende gedeelten van de twee platen zich in hoofdzaak gelijktijdig naar en van elkaar af bewegen.

25 Dergelijke vibraties veroorzaken een Stoneley-golf in het fluïdum, welke wordt gedetecteerd op twee plaatsen, die in longitudinale richting langs de boorput op een afstand van elkaar en van de twee platen zijn gelegen, üit het tijdinterval tussen de detecties op de twee plaatsen, wordt de Stoneley-golfsnelheid bepaald. De afschuifgolfsnelheid kan uit de 30 Stoneley-golfsnelheid worden afgeleid.

Figuur 1 toont een schematisch aanzicht van een acoustisch meet-stelsel volgens de uitvinding. Een meetsonde 10 is bestemd om in een boorput naar boven en naar beneden te worden bewogen. De sonde bevat een dipoolafschuifgolfbron 12 en twee detectoren, 14, 16. Voor het inleiden 35 van de meting, wordt de sonde 10 opgehangen in een fluïdum 18, dat in een boorput 20 aanwezig is, welke laatste door een aardformatie 22 is omgeven.

8302414 -7-

De detectoren 14, 16 zijn zodanig met de sonde 10 verbonden, dat zij in longitudinale richting langs de boorput 20 op een afstand van elkaar en van de bron 12 zijn gelegen. De bron 12 is verbonden met een ontsteek- en registratiebesturingseenheid 24. Ofschoon de ontstekings-5 en registratiebesturingseenheid in figuur 1 is weergegeven als een eenheid, welke gescheiden is van de meetsonde, kan het deel van de eenheid, waarmede de dipoolafschuifgolfbron wordt aangedreven, voor het gemak tijdens het bedrijf in de meetsonde worden ondergebracht. Signalen, die door de detectoren 14, 16 worden geregistreerd, worden toegevoerd 10 aan een banddoorlaatfilter 26, een versterker 28 en een tijdintervaleen-heid 30.

De ontsteek- en registratiebesturingseenheid wordt op een later te beschrijven wijze gebruikt om de bron 12 te ontsteken, welke in de formatie 22 een dipoolafschuifgolf opwekt. De dipoolafschuifgolfaankomst 15 wordt gedetecteerd door de detectoren 14 en 16. De sonde 10 bevat eveneens een voorversterker (niet afgeheeld in figuur 1), welke de door de detectoren 14, 16 gedetecteerde dipoolafschuifgolfaankomst versterkt. De versterkte signalen worden dan door een filter 26 gefilterd en opnieuw door de versterker 28 versterkt. Het tijdinterval tussen de de-20 tectie van de aankomst door de detector 14 en de detectie daarvan door de detector 16 wordt dan door de tijdintervaleenheid 30 gemeten. Dit tijdinterval kan naar wens worden opgeslagen of weergegeven.

Figuur 2 toont een vereenvoudigd perspectivisch aanzicht van een uitvoeringsvorm van een dipoolafschuifgolfmeetinrichting volgens de 25 uitvinding. Zoals aangegeven in figuur 2, omvat de meetsonde 10 een aantal holle, cylindrische secties. De bovenste sectie 32 bevat de di-poolafschuifgolfmeetbron.12 van figuur 1 en bezit twee tegenover elkaar gelegen vensters 42, welke het mogelijk maken, dat de door de bron 12 opgewekte drukgolven zich op een eenvoudige wijze via deze vensters 30 in het boorputfluxdum voort-planten. De secties 34, 36, die de detectoren 14 en 16 van figuur 1 bevatten, bevinden zich onder de bron 12 en bezitten eveneens vensters 44, 46, als aangegeven in figuur 2. De gecombineerde drukgolven, die door de bron 12 worden opgewekt,planten zich via de vensters 42 en het boorputfluïdum 18 voort en bereiken de wand 35 van de boorput 20. Een gedeelte van deze gecombineerde drukgolven wordt in de vorm van een dipoolaf schuif golf in de aardformatie 22 gebroken.

8302414 • * -8-

Hiema beweegt de afschuifgolf zich over een afstand in de formatie, waarbij gedeelten daarvan worden teruggebroken naar de boorput en wel naar het fluïdum 18 daarin, teneinde de detectoren 14, 16 via de resp. vensters 44 en 46 te bereiken. Het tijdinterval tussen de detecties 5 door de detectoren 14 en 16 wordt dan gemeten, zoals beschreven.

Figuur 3 toont een gedeeltelijke dwarsdoorsnede van een dipool-afschuifgolfmeetinrichting over de lijn III-III van figuur 2. Zoals aangegeven in figuur 3, bestaat de dipoolafschuifgolfmeetbron 12 uit een paar langwerpige piezoelektrische platen met twee uiteinden, die 10 aan de platte vlakken daarvan met elkaar zijn verbonden voor het vormen van een samengestelde plaat 12. Elk van de twee platen is in hoofdzaak loodrecht op het platte oppervlak daarvan gepolariseerd en de polarisaties van de twee platen zijn in hoofdzaak tegengesteld gericht. Een uiteinde van de samengestelde plaat 12 past nauwsluitend tussen twee klem-15 platen 54, die de samengestelde plaat op zijn plaats houden wanneer deze vibreert. De vrije platte buitenvlakken van de samengestelde plaat 12 zijn door draden 56 met de ontsteek- en registratiebesturingseenheid 24 verbonden via een polariteitsschakelaar 58. De ontsteek- en registratiebesturingseenheid voert een elektrische puls aan de samengestelde 20 plaat 12 toe. Het is bekend, dat indien aan de twee platte vlakken van een onderdeel, dat een paar tegengesteld gepolariseerde piezo-elektrische platen omvat, een elektrische puls wordt aangelegd, het onderdeel buigt. Indien de polariteit van de aangelegde puls is, als aangegeven in figuur 3, zal het niet-bevestigde gedeelte van de langwerpige samenge-25 stelde plaat 12 in de richting van de pijl 60, aangegeven in figuur 3, buigen.

Wanneer het niet-bevestigde gedeelte van de samengestelde plaat 12 in de richting van de pijl 60 buigt, wordt hierdoor een positieve drukgolf in dezelfde richting en tegelijkertijd een negatieve drukgolf 30 in tegengestelde richting opgewekt. Een gedeelte van de gecombineerde drukgolven, dat een gevolg is van de interferentie van de twee drukgolven, zal als een dipoolafschuifgolf in de aardformatie 22 worden gebroken. De twee drukgolven zullen interfereren, zodat de drukgolf, welke in de aardformatie wordt gebroken en daarna door de detectoren 14, 16 35 wordt gedetecteerd, een in hoofdzaak kleinere amplitude heeft dan de gebroken dipoolafschuifgolf. Door derhalve het trekkemiveau van de 8302414 -9- <s » ' · tijdintervaleenheid 30 in te stellen, wordt de dipoolafschuifgolf als de eerste aankomst gedetecteerd.

Voor een hoger rendement zijn de platte vlakken van de bron 12 bij voorkeur evenwijdig aan de hartlijn van de boorput, ofschoon andere 5 oriëntaties acceptabel zijn. Ofschoon de polarisaties'van de samengestelde plaat 12 in figuur 3 zijn weergegeven als en bij voorkeur loodrecht op de platte ylakken daarvan zijn, is het duidelijk, dat wanneer de signalen de plaat 12 moeten doen vibreren, de polarisaties slechts zodanig behoeven te zijn, dat zij componenten in de richting van het 10 elektrische veld van de over de samengestelde plaat aangelegde puls bezitten. Nadat het elektrische pulssignaal is toegevoerd, zal het niet-bevestigde gedeelte van de plaat 12 blijven trillen. De extreme posities van de plaat 12 tijdens de trilling daarvan zijn in figuur 3 door stippellijnen aangegeven.

15 De samengestelde plaat, welke het paar tegengesteld gepolariseerde piezoelektrische platen omvat, is gemakkelijk in de handel verkrijgbaar. Piezoelektrische samengestelde platen, welke worden geleverd door de Vemitron Company of Bedford, Ohio, bekend als Bender Bimorphs voldoet.

De in de handel verkrijgbare piezoelektrische samengestelde platen, 20 welke voor het doel van de uitvinding kunnen worden gebruikt, worden gewoonlijk verkocht in de vorm van twee piezoelektrische platen, welke zijn verbonden via een geleidende laag, die zich tussen de twee piezoelektrische platen bevindt. De platte buitenvlakken van de samengestelde platen zijn verder gewoonlijk bekleed met geleidende lagen. Deze gelei-25 dende lagen zijn in figuur 3 weergegeven als de lagen 62. Deze geleidende lagen maken het mogelijk, dat de elektrische puls, die over de samengestelde plaat wordt aangelegd, meer uniforme elektrische velden in een dergelijke plaat opdekt, waardoor het rendement van de meetbron wordt verbeterd. Indien het paar piezoelektrische platen in de samengestelde 30 plaat 12 in in hoofdzaak dezelfde richting wordt gepolariseerd, om te veroorzaken, dat de samengestelde plaat buigt, dient de elektrische puls te worden aangelegd tussen de centrale geleidende laag en de twee vrije zich aan de buitenzijde bevindende geleidende lagen. De ruimte, welke de bron 12 omgeeft en door de cylindrische sectie 32 is omsloten, is 35 gevuld met olie 64. Het bovenste gedeelte van de sectie 32 is gevuld met ondersteuningsmateriaal 66, dat bij voorkeur goede dempende eigenschappen 8302414 -10- heeft, waardoor de trillingen van de bron 12 worden weggedempt, zodat de door de bron opgewekte drukgolven een korte duur hebben. Een membraan 68 dicht de olie 64 ten opzichte van het bodemgedeelte van de sectie 32, dat met lucht kan zijn gevuld, af.

5 Zoals aangegeven in figuur 3, heeft de detector 14 dezelfde constructie als de bron 12. De sectie 34 en de wijze waarop deze met de detector 14 is verbonden, komt overeen met de sectie 32 en de verbinding daarvan met de bron 12. Het enige verschil is, dat in plaats van het verbinden van de aan de buitenzijde gelegen vrije geleidende 10 lagen van de detector 14 met een ontsteekketen, deze lagen zijn verbonden met een banddoorlaatfilter 26. Het banddoorlaatfilter wordt dan met een versterker en tijdintervaleenheid verbonden, als aangegeven in figuur 1.

Bij voorkeur zijn de platte vlakken van de detector 14 in hoofd-15 zaak evenwijdig aan de platte vlakken van de bron 12 en zijn de pola-risatierichtingen van de detector 14 in hoofdzaak evenwijdig aan de polarisatierichtingen van de bron 12. Bij een dergelijke oriëntatie zullen de afschuifgolfaankomsten,· gedetecteerd door de detector 14, een optimale amplitude hebben. Het is duidelijk, dat andere oriëntaties 20 kunnen worden toegepast zolang als de platte vlakken van de detector 14 niet loodrecht staan op de platte vlakken van de bron 12. Bij dergelijke oriëntaties zal de detector 14 de af schuif golf aankomst detecteren. Voor een hoog rendement zijn de platte vlakken van de bron 12 en van de detector 14 bij voorkeur evenwijdig aan de hartlijn van de boorput, of-25 schoon ook andere oriëntaties kunnen worden toegepast. Voor een betere gevoeligheid in detectie dient het niet-bevestigde einde van de detector 14 naar de bron 12 en het niet-bevestigde eind van de bron 12 naar de detector 14 te wijzen. De detector 16 en de sectie 36 (niet aangegeven in figuur 3) zijn van dezelfde constructie als de detector 14 en de 30 sectie 34 en be-vinden zich onder de detector 14.

Ofschoon de detectoren 14, 16 zijn weergegeven als detectoren van het bipooltype, is het duidelijk, dat ook andere detectoren kunnen worden toegepast. Zo kan bijv. gebruik worden gemaakt van een geofoon, waarvan de hartlijn een hoek insluit met de platte vlakken van de bron 35 12. Bij voorkeur is deze hoek gelijk aan 90°.

Figuur 4 toont een gedeeltelijke dwarsdoorsnede van de voor- 8302414 m -11- keursuitvoeringsvorm van een dipoolmeetbron voor afschuifgolven volgens de uitvinding. Zoals aangegeven in figuur 4 bevat een cylindrische sectie 80 een dipoolmeetbron 82 voor afschuifgolven, welke is voorzien van twee paren langwerpige piezoelektrische platen 84 en 86, elk met twee 5 uiteinden. De twee paren, 84 en 86 zijn elk verbonden met de holle cylindrische sectie 80 doordat zij bij de beide uiteinden nauwsluitend passen tussen klemplaten 88. De twee paren piezoelektrische platen 84 en 86 hebben elk een soortgelijke constructie als het paar piezoelektrische platen 12 volgens figuur 3. Derhalve zijn de vrije platte vlakken 10 van de twee paren elk bekleed met een geleidende laag, zodat de platte buitenvlakken van de twee paren resp. 84a, 84b en 86a, 86b zijn, als aangegeven in figuur 4. De ontsteek- en registratiebesturingseenheid 24 voert een elektrisch pulssignaal aan elk van de twee paren, 84 en 86 toe door middel van draden 90, welke zijn verbonden met de geleidende 15 lagen, die als bekleding op de twee paren zijn aangebracht. Evenals bij de boven besproken uitvoeringsvorm veroorzaakt een dergelijk signaal, dat de twee paren elk een positieve drukgolf in een richting en een negatieve drukgolf in tegengestelde richting opwekken, welke zullen interfereren voor het in de aardformatie opwekken van een dipoolaf-20 schuif golf. Indien het elektrische signaal, dat over elk'van de twee paren, 84 en 86 wordt aangelegd, zodanig is, dat het oppervlak 84a zich op een hogere elektrische potentiaal bevindt dan het oppervlak 84b en het oppervlak 86a zich op een hogere elektrische potentiaal bevindt dan het oppervlak 86b, zullen de door de twee paren opgewekte dipool-25 afschuifgolven bij elkaar worden opgeteld voor het verschaffen van een sterkere dipoolafschuifgolf in de formatie 22. De ruimte tussen de twee paren platen en de ruimte boven en onder de twee paren platen, omsloten door de cylindrische sectie 80, zijn gevuld met ondersteuningsmateriaal 92 met goede dempeigenschappen, zodat de door de trilling van de twee 30 paren platen opgewekte drukgolven een korte duur zullen hebben. De door de twee paren platen opgewekte drukgolven worden via de olie 94 en de vensters 96 overgedragen naar het boorputfluïdum 18. De afschuifgolf-aankomst wordt door detectoren op dezelfde wijze gedetecteerd als bij de eerder beschreven uitvoering vorm. Aangezien de beide uiteinden van elk 35 van de twee paren langwerpige piezoelektrische platen 84 en 86 met de sectie 80 zijn vastgeklemd, is slechts het middengedeelte van de twee 8302414 w -12- paren platen vrij om te trillen. De extreme posities van de twee paren platen tijdens de trilling zijn in figuur 4 door stippellijnen aangegeven.

Zoals boven is besproken, kan de dipoolafschuifgolfbron volgens 5 de uitvinding worden gebruikt voor het direkt meten van afschuifgolf-snelheden indien de afschuifgolfaankomst een aanmerkelijk grotere amplitude heeft dan de drukgolf aankomst. Dit is evenwel slechts het geval wanneer de frequenties van de dipoo1afs chuifgolf, welke wordt opgewekt in de aarde, die in de boorput omgeeft, binnen bepaalde frequentiege-10 bieden zijn gelegen. Voor een aardformatie bestaat er een voorkeurs-frequentiegebied om de bijbehorende afschuifgolfsnelheid zodanig te meten, dat de afschuifgolfaankomst aanmerkelijk sterker is dan de druk-golfaankomst. Een dergelijk voorkeursfrequentiegebied varieert met de afschuifgolfsnelheid van de formatie, welke moet worden gemeten. Indien 15 derhalve het benaderde gebied van de afschuifgolfsnelheden van de formatie bekend is, kan een voorkeursgebied van frequenties worden gekozen. Voor een boorput met een diameter van 25 cm zijn de voorkeurs f requentie-gebMen aangegeven in de onderstaande tabel.

Benaderd gebied van afschuifgolf- Voorkeursfrequentiegebied snelheden 1523 - 1829 m/sec 1,5 - 7,5 kHz 1829 - 2134 m/sec 3,0 - 12 kHz 2134 - 2438 m/sec 4,0 - 16 kHz 2468 - 2743 m/sec 4,5 - 20 kHz 22 Indien een dipoolafschuifgolfbron dipoolafschuifgolven met ster ke componenten bij frequenties tussen 4,5 en 7,5 kHz opwekt, werkt een dergelijke bron in de voorkeursfrequentiegebieden voor het gehele gebied van afschuifgolfsnelheden, van 1523 m/sec tot 2743 m/sec. Het benaderde gebied van afschuifgolfsnelheden van een formatie kan door een gebruike-2Q lijke methode worden geschat, bijv. door het meten van de drukgolfsnelheden van de formatie. De afschuifgolfsnelheid bedraagt bij benadering de helft van de drukgolf snelheid, üit de gemeten drukgolf snelheden kan het benaderde gebied van afschuifgolfsnelheden worden geschat.

De voorkeursfrequenties variëren invers met de diameter van de 22 put. Derhalve worden voor een put met een diameter van d cm in plaats van 25 cm de voorkeursfrequentiegebieden gegeven door de in de bovenstaande tabel opgesomde waarden, vermenigvuldigd met een faktor 10/d.

8302414 -13-

De frequenties van de door de dipoolafschuifgolfbron 12 en 82 in aardformaties opgewekte dipoolafschuifgolven hangen af van de lengte van de langwerpige piezoelektrische platen en de dikten van de paren platen in de trillingsrichting. In het frequentiespectrum van een der-5 gelijke dipoolafschuifgolf wordt de frequentie f van de piekamplitude gegeven door: f = K(t/12) waarbij K een constante is t de dikte van het paar piezoelektrische platen in de trillings-10 richting is, en 1 de lengte van het paar platen is.

Voor een dipoolafschuifgolfbron met een paar langwerpige piezoelektrische platen met een lengte van 12,5 cm, een breedte van 4,7 mm en een dikte van 0,5 mm kan de piekfrequentie van de piekamplitude bij 15 benadering 2 kHz bedragen. Een dergelijke frequentie van de piekampli-tude kan worden vergroot of verkleind door de dikte en de lengte van het paar piezoelektrische platen overeenkomstig de bovenstaande vergelijking te variëren. Deze frequentie kan worden vergroot door de dikte van het paar piezoelektrische platen te vergroten of de lengte daarvan 20 te verkleinen of kan worden verkleind door de dikte van dit paar platen te verkleinen of de lengte daarvan te vergroten. Indien derhalve de lengte van dit paar platen bij het bovenstaande voorbeeld wordt gereduceerd van 12,5 tot 10 cm, neemt de frequentie toe van 12 kHz tot bij benadering 3,75 kHz. Aangezien de frequentie van de piekamplitude omgekeerd 25 evenredig is met het kwadraat van de lengte, is deze frequentie zeer gevoelig voor variaties in de lengte van het paar piezoelektrische platen. Een dipoolafschuifgolfbron met een lengte voor het opwekken van dipoolafschuifgolven met de gewenste frequentie van de piekamplitude kan worden gekozen indien het benaderde gebied van afschuifgolfsnelheden 30 bekend is.

Indien het voorkeursfrequentiegebied van de aardformatie bekend is, kunnen piezoelektrische platen met de juiste afmetingen, welke dipoolafschuifgolven met frequenties in een dergelijk gebied zullen opwekken, worden gekozen. Indien derhalve de lengte en dikte in de trillings-35 richting van de platen zodanig zijn, dat de frequentie van de piekamplitude binnen dit voorkeurfrequentiegebied is gelegen, zullen de afschuif- 8302414

W

-14- golf aankomsten, opgewekt door deze platen, amplituden hebben, die aanmerkelijk groter zijn dan die van drukgolfaankomsten, welke eveneens door de platen worden opgewekt* Aangezien de frequentie van de piek-amplitude bijzonder gevoelig is voor de lengte van de piezoelektrische 5 platen, kan deze frequentie.. op een eenvoudige wijze worden gekozen door piezoelektrische platen met de juiste lengte te kiezen. Deze lengte wordt niet begrensd door de diameters van de meetsonde en de boorput. Laag frequente dipoolafschuifgolven kunnen worden opgewekt door gebruik te maken van platen met voldoende lengte. Dergelijke laag frequente 10 dipoolafschuifgolven kunnen van belang zijn voor het meten van formaties met lage afschuifgolfsnelheden. Derhalve maakt de langwerpige constructie volgens de uitvinding het mogelijk laag frequente dipoolafschuifgolven op een doeltreffende wijze op te wekken.

Zoals boven onder verwijzing naar figuur 3 is besproken, zullen 15 de door de bron 12 opgewekte positieve en negatieve drukgolven interfereren voor het opwekken van een dipoolafschuifgolf in de formatie 22.

De twee opgewekte drukgolven hebben in de praktijk niet precies een tegengestelde fase. Derhalve zal door de interferentie daarvan in de formatie 22 ook een drukgolf ontstaan evenals oppervlaktegolven, zoals 20 Stoneley-golven, die het sterkst zijn bij het fluidumboorputscheidings-vlak. De drukgolf - en Stoneley-golfaankomsten worden ook door de detectoren 14, 16 als ruis gedetecteerd. Deze ruis kan als volgt worden gereduceerd. Een eerste meetregistratie geschiedt van de afschuifgolf-aankomst, zoals boven is beschreven. Deze registratie zal drukgolf-25 en Stoneley-golf aankomsten als ruis bevatten. De polariteit van de elektrische signalen, die aan de bron 12 wordt toegevoerd, wordt dan omgekeerd door middel van de polariteitschakelaar 58 en er vindt een tweede meetregistratie plaats van de afschuifgolfaankomst. In verband met de omkering van de polariteit van het elektrische signaal zal het niet-30 bevestigde uiteinde van het paar platen in een richting, tegengesteld aan de richting 60 buigen, waardoor een positieve drukgolf in de bewegingsrichting en een negatieve drukgolf in tegengestelde richting worden opgewekt. De twee op deze wijze opgewekte drukgolven zullen interfereren en in de formatie 22 een dipoolafschuifgolf opwekken, waarvan de pola-35 riteit ingesteld is aan die, welke tijdens de eerste registratie optreedt. De drukgolf en de Stoneley-golf, die tijdens de tweede registratie wor- 8302414 -15- den opgewekt, keren evenwel niet in polariteit om. Derhalve zal door aftrekking van de twee meetregistraties de ruis, veroorzaakt door de drukgolven en de Stoneley-golven worden gereduceerd. Indien de twee meetregistraties in plaats van afgetrokken bij elkaar worden opgeteld, 5 zaL de dipoolafschuifgolfaankomst in hoofdzaak verdwijnen, doch zullen de drukgolf-, Stoneley-golf- en andere aankomsten blijven bestaan. Bij de voorkeursfrequentiegebieden voor dipoolafs chuifmeting, domineren Stoneley-golfaankomsten in de som van de registraties. Derhalve treedt de Stcneley-golf op als de eerste aankomst in de som van de twee re-10 gistraties. Het is bekend, dat de afschuifgolfsnéheid van een formatie uit de Stoneley-golfsnelheid daarvan kan worden afgeleid. Hoe dit kan geschieden blijkt uit de algemene bespreking in Biot. M.A. 1952 "Propagation of Elastic Waves in a Cylindrical Bore Containing a Fluid", Journal of Applied Physics, Vol.23, pagina 997-1005. Derhalve voorziet 15 het meten van de Stoneley-golfsnelheid in een andere methode voor het meten van de afschuifgolfsnelheid van de formatie 22.

Ruis, welke wordt veroorzaakt door druk- en Stoneley-golven wordt eveneens gereduceerd door tussen twee meetregistraties de afschuifgolf-bron over 180° te roteren, zodat de platte vlakken van de bron in rich-20 tingen zijn gekeerd, welke in hoofdzaak tegengesteld zijn aan de richtingen, waarin zij waren gekeerd voor de rotatie. Door de rotatie zal de polariteit van de dipoolafschuifgolven omkeren, doch niet die van de druk- en Stoneley-golven, welke worden opgewekt. Derhalve zal door een aftrekking van de twee meetregistraties de ruis, welke wordt veroor-25 zaakt door druk- en Stoneley-golven worden gereduceerd. In de som van de twee meetregistraties treedt de Stoneley-golf weer als de eerste aankomst op.

Waar twee paren piezoelektrische platen worden toegepast, zoals bij de in figuur 4 afgebeelde voorkeursuitvoeringsvorm, zal optelling 30 en aftrekking van meetregistraties niet nodig zijn en kan de Stoneley- golfsnelheid direkt worden gemeten. Door derhalve de polariteitschakelaar 110 om te leggen, zullen de elektrische pulsen, die door de ontsteek-en besturingseenheid 24 aan de twee paren piezoelektrische platen 84 en 86 worden toegevoerd, een tegengestelde polariteit hebben. Indien 35 derhalve een dergelijke puls veroorzaakt, dat het oppervlak 86a zich op een hogere elektrische potentiaal bevindt dan het oppervlak 86b na- 8302414 -16- dat de schakelaar 110 is omgelegd, zal de puls, welke wordt aangelegd aan het paar 84, veroorzaken, dat het oppervlak 84b zich op een hogere elektrische potentiaal bevindt dan het oppervlak 84a. Bij de bovenbeschreven inrichting zullen elektrische pulsen, die door de ontsteek-5 en registratiebesturingseenheid 24 worden toegevoerd, veroorzaken, dat de oppervlakken 84a en 84b zich naar buiten naar de vensters 96 bewegen en zich in hoofdzaak gelijktijdig van de vensters samentrekken. De di-poolcomponent van de acoustische golven, die door de twee paren 84 en 86 worden opgewekt, zal in hoofdzaak worden opgeheven en de enige 10 significante aankomsten, welke worden gedetecteerd, zullen de Stoneley-golfaankomsten zijn. Derhalve kan de Stoneley-golfsnelheid direkt worden gemeten.

Voor het meten van Stoneley-golfsnelheden heeft de voorkeurs-uitvoerinsvorm volgens figuur 4 een betere signaal-ruisverhouding dan 15 de gebruikelijke inrichtingen, waarbij gebruik wordt gemaakt van holle, cylindrische drukgolfbronnen. Dergelijke conventionele bronnen werken normaliter bij ongeveer 15-20 kHz. Bij deze frequenties zijn de drukgolven, afschuifgolven en geleide golven niet insignificant vergeleken met de door dezelfde conventionele bron opgewekte Stoneley-golven.

20 De bedrijfsfrequenties van dergelijke conventionele bronnen zijn invers gerelateerd met de diameter van de bron. Deze frequenties kunnen niet op een significante wijze worden verlaagd door de brondiameter te vergroten, .aangezien deze de sondediameter niet kan overschrijden. De langwerpige constructie bij de voorkeursuitvoeringsvorm maakt het mogelijk 25 bij frequenties te werken, welke veel lager liggen dan £ kHz. Bij lagere frequenties, zoals 4-7 kHz, zijn de drukgolven en andere opgewekte golven insignificant vergeleken met de Stoneley-golven.

De in figuur 4 afgebeelde afschuifgolfmeetinrichting kan ook worden gebruikt voor het bepalen of een aardformatie, die een boorput 30 omgeeft, anisotroop is. Bepaalde formaties zijn opgebouwd uit dunne horizontale lagen van verschillende materialen, zodat de afschuifgolf in vertikale richting een snelheid kan hebben, welke verschilt van die van de afschuifgolf, welke in horizontale richting wordt voortgeplant. Doordat de afschuifgolf een transversale golf is, kan de golf in een 35 polarisatievlak vibreren. Een zich in horizontale richting voortplantende afschuifgolf kan een vertikaal of horizontaal polarisatievlak of een 8302414 -17- ergens daartussen gelegen polarisatievlak hebben. De snelheid van een zich horizontaal voortplantende afschuifgolf met een horizontaal pola-risatievlak kan worden afgeleid uit de Stoneley-golfsnelheid, welke wordt gemeten in een in het algemeen vertikale boorput. Voor een toe-5 lichting op de wijze waarop dit kan geschieden, wordt gewezen op J.E. White en R.L.Sengbush "Velocity Measurements in Near-Surface Formations" Geophysics Vol.18, pagina 64-69, 1953. De afschuifgolfsnelheid van een formatie, welke direkt wordt gemeten, zoals boven is besproken, is de snelheid van de zich in het algemeen vertikaal voortplantende 10 afschuifgolf. Indien derhalve deze snelheid verschilt van die, afgeleid uit de Stoneley-golfsnelheid van de formatie, is de formatie anisotroop.

8302414

Claims (26)

1. Inrichting voor het meten van het profiel van de aarde, welke een boorput omgeeft, welke laatste een fluïdum bevat, gekenmerkt door een huis, dat bestemd is om in de boorput naar boven en naar beneden te worden bewogen, een langwerpig onderdeel met twee uiteinden, waar-5 van tenminste een uiteinde aan het huis is bevestigd, en organen' om het niet-bevestigde gedeelte van het onderdeel in een richting, in hoofdzaak loodrecht op de lengteafmeting daarvan te doen vibreren, teneinde in het fluïdum een positieve drukgolf in een richting en tegelijkertijd een negatieve drukgolf in de tegengestelde richting op te wekken, 10 waardoor in de aarde, welke de boorput omgeeft, een dipoolafschuifgolf wordt opgewekt.

2. Inrichting volgens condusie 1, met het kenmerk, dat de tril-lingsrichting van het niet-bevestigde gedeelte van het onderdeel in hoofdzaak loodrecht op de hartlijn van de boorput staat.

3. Inrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door signaaldetec- tieorganen in het huis, welke in staat zijn om op tenminste een gekozen plaats in het fluïdum, die in longitudinale richting langs de boorput op een afstand van het onderdeel is gelegen, die gebroken drukgolf in het fluïdum te detecteren, die door breking van de dipoolafschuifgolf 20 wordt veroorzaakt.

4. Inrichting volgens conclusie 3, gekenmerkt door organen voor het meten van het tijdinterval tussen het opwekken van de-twee drukgolven en het detecteren van de gebroken drukgolf.

5. Inrichting volgens conclusie 3, met hetkenmerk, dat de detec-25 tieorganen in staat zijn om in twee gekozen punten, die in longitudinale richting langs de boorput op een afstand van elkaar en van het onderdeel zijn gelegen, te detecteren, waarbij de inrichting verder is voorzien van organen om het tijdinterval tussen de detectie van de gebroken drukgolf in de twee gekozen punten te meten.

6. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de twee uiteinden van het onderdeel aan het huis zijn bevestigd.

7. Acoustische meetinrichting ten gebruike bij een boorput, die een fluïdum bevat, gekenmerkt door een huis, dat geschikt is om in het fluïdum in de boorput te worden opgehangen, organen voor het toevoeren 35 van elektrische pulssignalen, en generatororganen, voorzien van tenminste • een paar langwerpige, piezoelektrische platen, die aan de platte vlakken 8302414 -19- daarvan met elkaar zijn verbonden, waarbij het langwerpige paar platen twee einden bezit, waarbij tenminste een uiteinde aan het huis is bevestigd, en waarbij de polarisaties van de platen componenten in de richting van het elektrische veld van een elektrisch signaal, dat over 5 de platen wordt aangelegd, bezitten, en waarbij het paar platen zodanig met de elektrische pulssignaaltoevoerorganen is verbonden, dat een elektrische puls, die door deze organen over het paar platen wordt toegevoerd, veroorzaakt; dat het niet-bevestigde gedeelte van het paar platen in hoofdzaak loodrecht op de lengteafmeting daarvan vibreert, ten-10 einde in het fluïdum een positieve drukgolf in een richting en tegelijkertijd een negatieve drukgolf in tegengestelde richting op te wekken, waardoor in de aarde, welke de boorput omgeeft, een dipoolafschuifgolf wordt opgewekt, en detectieorganen, welke in staat zijn om in. tenminste een gekozen plaats in het fluïdum, welke in longitudinale richting 15 langs de boorput op een afstand van de generatororganen is gelegen, de gebroken drukgolf in het fluïdum, veroorzaakt door de breking van de dipoolafschuifgolf, te detecteren.

8. Inrichting volgens· conclusie 7, met het kenmerk, dat de detectieorganen zijn voorzien van tenminste een paar langwerpige, piezo- 20 elektrische platen, die aan de platte vlakken daarvan met elkaar zijn verbonden, waarbij het langwerpige paar platen van de detectieorganen is voorzien van twee uiteinden, waarvan een uiteinde aan het huis is bevestigd, zodat de platte vlakken van de platen van de detectieorganen een scherpe hoek maken met de platte vlakken van de platen van de 25 generatororganen, waarbij de polarisaties van de platen van de detectieorganen in hoofdzaak loodrecht staan op de platte vlakken daarvan, zodat de gebroken drukgolf in het fluïdum, veroorzaakt door breking van de dipoolafschuifgolf, het paar platen van de detectieorganen zal doen vibreren voor het opwekken van een overeenkomstig elektrisch signaal over 30 dit paar platen.

9. Inrichting volgens conclusie·8, gekenmerkt door organen voor het meten van het tijdinterval tussen het toevoeren van het elektrische signaal aan de generatororganen door de elektrische pulssignaaltoevoerorganen en het opwekken van het overeenkomstige elektrische signaal door 35 de detectieorganen,

10. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de de- 8302414 -20- tectieorganen zijn voorzien van twee paren van de langwerpige piezo-elektrische platen, waarbij deze twee paren in longitudinale richting langs de boorput op een afstand van elkaar en van de platen van de gene-ratororganen zijn opgesteld, waarbij de inrichting voorts is voorzien 5 van organen voor het meten van het tijdinterval tussen het opwekken van de twee overeenkomstige elektrische signalen over de twee paren platen van de detectieorganen.

11. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de polarisaties van de platen in hoofdzaak loodrecht op de platte vlakken 10 daarvan staan.

12. Inrichting volgens conclusie 7, met hetkenmerk, dat de tril-lingsrichting van het paar in hoofdzaak loodrecht op de hartlijn van de boorput staat.

13. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de 15 beide uiteinden van het paar platen aan het huis zijn bevestigd.

14. Acoustische meetinrichting voor het meten van snelheden * van afschuifgolven in aardformaties, welke een boorput omgeven, die een fluïdum bevat, gekenmerkt door een meetsonde met een hartlijn, welke sonde bestemd is om in het fluïdum in de boorput te worden opgehangen, 20 waarbij de hartlijn daarvan in hoofdzaak evenwijdig is aan die van de boorput, organen voor het toeyoeren van elektrische pulssignalen, gene ratororganen voorzien van tenminste een paar langwerpige, piezo-elektrische platen, die aan de platte vlakken daarvan met elkaar zijn verbonden, waarbij van elk van de platen de polarisatierichting in hoofd-25 zaak loodrecht op de platte vlakken daarvan staat, waarbij het paar langwerpige platen is voorzien van twee uiteinden, waarvan tenminste een uiteinde aan de sonde is bevestigd, waarbij het paar platen zodanig met de elektrische pulstoevoerorganen is verbonden,dat een elektrische puls uit de elektrische signaaltoevoerorganen veroorzaakt, dat het niet-30 bevestigde gedeelte en het paar platen in hoofdzaak loodrecht op de hartlijn van de sonde vibreert, teneinde in het fluïdum een positieve drukgolf in een richting, in hoofdzaak loodrecht op de hartlijn van de sonde, en gelijktijdig een negatieve drukgolf in tegengestelde richting op te wekken, waardoor in de aardformaties een dipoolafschuifgolf wordt 35 opgewekt, en detectieorganen voorzien van twee paren langwerpige, piezo-elektrische platen, waarbij elk paar door de platte vlakken daarvan aan 8302414 -21- elkaar is verbonden en elk paar in hoofdzaak loodrecht op de platte vlakken daarvan is gepolariseerd, waarbij de twee paren zodanig met de sonde zijn verbonden, dat (i) zij in longitudinale richting op een afstand van elkaar en van de generatororganen zijn gelegen, zodat de 5 gebroken drukgolf in het fluïdum, veroorzaakt door breking van de di- poolafschuifgolf, de twee paren op verschillende tijdstippen zal bereiken, en dat (ii) de platte vlakken van de twee paren van de detectieorganen een scherpe hoek insluiten met de platte vlakken van het paar generatororganen, zodat de gebroken drukgolf veroorzaakt, dat de twee paren 10 detectieorganen elk vibreren en een elektrisch signaal opwekken, dat met de gebroken drukgolf overeenkomt.

15. Inrichting volgens conclusie 14, gekenmerkt door organen voor het meten van het tijdinterval tussen de tijdstippen, waarop de twee elektrische signalen, overeenkomende met dezelfde gebroken druk- 15 golf, door de twee paren detectieorganen worden opgewekt.

16. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de generatororganen zijn voorzien van twee in hoofdzaak identieke paren langwerpige, piezoelektrische platen, waarbij elk paar wordt gevormd door de twee platen aan de platte vlakken daarvan te verbinden en waar- 20 bij van elke plaat van elk paar de polarisatierichting in hoofdzaak loodrecht op platte vlakken daarvan staat, waarbij de twee paren zodanig met het huis zijn verbonden, dat zij met de platte vlakken daarvan in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar bij elkaar zijn gelegen en waarbij de twee paren zodanig met de pulssignaaltoevoerorganen zijn verbonden, dat 25 de toevoerorganen in hoofdzaak dezelfde puls aan de beide paren toevoeren, waardoor twee paren twee dipoolafschuifgolven in de aardformaties opwekken, die bij elkaar zullen worden opgeteld, teneinde in de aardfor-maties een sterkere dipoolafschuifgolf op te wekken.

17. Inrichting volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat in 30 hoofdzaak dezelfde puls door de pulssignaaltoevoerorganen aan de twee paren in hoofdzaak gelijktijdig wordt toegevoerd, waardoor de twee paren in de aardformaties twee dipoolafschuifgolven opwekken, die in hoofdzaak in fase met elkaar zijn.

18. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de pola-35 risatierichtingen van de twee platen in hoofdzaak tegengesteld aan elkaar zijn gericht en de pulssignalen, die door de elektrische pulssignaal- 8302414 -ψ -22- toevoerorganen worden toegevoerd, over de vrije platte buitenvlakken van elk paar worden toegevoerd.

19. Werkwijze voor het meten van het profiel van de aarde, welke een boorput omgeeft, waarbij een langwerpig onderdeel met twee 5 uiteinden, waarvan tenminste een uiteinde is bevestigd aan een huis, dat in een fluïdum, dat zich in de boorput bevindt, naar beneden wordt bewogen, wordt toegepast,met het kenmerk, dat het niet-bevestigde gedeelte van het langwerpige onderdeel wordt gevibreerd, teneinde in het fluïdum een positieve drukgolf in een richting en tegelijkertijd 10 een negatieve drukgolf in tegengestelde richting op te wekken, waarbij de twee drukgolven interfereren, teneinde in de aarde, welke de boorput omgeeft, een dipoolafschuifgolf op te wekken, en in tenminste een gekozen punt, dat .zich in longitudinale richting langs de boorput op een afstand van het onderdeel bevindt, de gebroken drukgolf in het 15 fluïdum, veroorzaakt door breking van de dipoolaf schuif golf, wordt gedetecteerd.

20. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat het benaderde gebied van afschuifgolfsnelheden van de aarde, welke het fluïdum omgeeft, wordt bepaald, en waarbij de frequenties van de di- 20 poolafschuifgolf liggen in het voorkeursfrequentiegebied, overeenkomende met het benaderde gebied van afschuifgolfsnelheden van de aarde, welke het fluïdum omgeeft, overeenkomstig de onderstaande tabel: Benaderd gebied van afschuifgolfsnelheden Voorkeursfrequentiegebied van dipoolafschuifgolf 25 1523 - 1829 m/sec C10/d)(1,5-7,5) kHz 1829 - 2134 m/sec (10/d)(3-12) kHz 2134 - 2438 m/sec (10/d)(4-16) kHz 2468 «= 2743 m/sec (10/d) (4,5-20) kHz waarbij d de diameter van de put in inches is. 2q

21. Werkwijze volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat een lang werpig onderdeel met een zodanige lengte 1 en dikte in de trillings-richting t wrdt gekozen, dat de frequentie f van de piekamplitude van de dipoolafschuifgolf in het voorkeursfrequentiegebied is gelegen en wel volgens de onderstaande relatie: 35 f = K (t/l2) waarbij K een constante is. 3302414 * -23- A *

22. Werkwijze voor het reduceren, van ruis, welke wordt veroorzaakt door drukgolven en Stoneley-golven bij het meten van de afschuif golf snelheid van een aardf ormatie, die een boorput omgeeft, welke een fluïdum bevat, met het kenmerk, dat op een eerste plaats in 5 het fluïdum een onderdeel langs een gekozen lijn wordt gevibreerd, teneinde in. de -formatie een eerste dipoolafschuifgolf op te wekken, op een tweede plaats in het fluïdum, die in longitudinale richting langs de boorput op een afstand van het onderdeel is gelegen, de drukgolf-wordt gedetecteerd, welke wordt veroorzaakt door de breking van de 10 eerste dipoolafschuifgolf, en deze drukgolf wordt geregistreerd voor het verschaffen van een eerste meetregistratie, het onderdeel op de eerste plaats langs de gekozen lijn op in hoofdzaak dezelfde wijze als tijdens het opwekken van de eerste dipoolafschuifgolf wordt gevibreerd doch zodanig, dat de initiële beweging van het onderdeel in hoofdzaak 15 tegengesteld gericht ..is aan die tijdens het opwekken van de eerste meetregistratie, teneinde in de formatie een tweede dipoolafschuifgolf op te wekken, op de tweede plaats de drukgolf wordt gedetecteerd, welke wordt veroorzaakt door de breking van de tweede dipoolafschuifgolf, en de drukgolf wordt geregistreerd voor het verschaffen van een tweede 20 meetregistratie, en het verschil tussen de eerste en tweede meetregistra-ties wordt bepaald, teneinde drukgolf- en Stoneley-golfruis te reduceren.

23. Werkwijze voor het reduceren van ruis, veroorzaakt door drukgolven en Stoneley-golven bij het meten van de afschuifgolfsnelheid van een aardf ormatie, welke een boorput omgeeft, die een fluïdum bevat, 25 met het kenmerk, dat op een eerste plaats in het fluïdum een plaat langs een gekozen lijn, in hoofdzaak loodrecht op het platte oppervlak van de plaat wordt gevibreerd, teneinde in de formatie een eerste dipoolafschuifgolf op te wekken, op een tweede plaats in het fluïdum, die in longitudinale richting langs de boorput op een afstand van het onderdeel 30 is gelegen, de drukgolf wordt gedetecteerd, welke wordt veroorzaakt door de breking van de eerste dipoolafschuifgolf, welke drukgolf wordt geregistreerd voor het verschaffen van een eerste meetregistratie, de plaat over in hoofdzaak 180° wordt geroteerd, zodat de platte vlakken daarvan naar richtingen zijn gekeerd, die in hoofdzaak tegengesteld zijn 35 aan de richtingen, waarin zij voor de rotatie waren gekeerd, de plaat op de eerste plaats langs de gekozen lijn op in hoofdzaak dezelfde wijze 8302414 -24- als tijdens het opwekken van de eerste dipoolafschuifgolf wordt gevibreerd voor het opwekken van een tweede dipoolafschuifgolf in de fcamatie, op de tweede plaats de drukgolf wordt gedetecteerd, welke wordt veroorzaakt door de breking van de tweede dipoolafschuifgolf, welke 5 drukgolf wordt geregistreerd voor het verschaffen van een tweede meet-registratie, en het verschil tussen de eerste en tweede meetregistraties wordt bepaald, teneinde drukgolf- en Stoneley-golfruis te reduceren.

24. Werkwijze voor het meten van de afschuifgolfsnelheden van een aardformatie, welke een boorput omgeeft, die een fluïdum bevat, 10 met het kenmerk, dat op een eerste plaats in het fluïdum twee in hoofdzaak identieke platen, welke met de platte vlakken daarvan bij elkaar in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar zijn opgesteld, op in hoofdzaak dezelfde wijze worden gevibreerd, doch zodanig, dat de .vibrerende gedeelten van de twee platen zich in hoofdzaak gelijktijdig naar en 15 vanuit elkaar zullen bewegen, teneinde in het fluïdum een Stoneley-golf op te wekken, de Stoneley-golf op een tweede en derde plaats, die in longitudinale richting langs de boorput op een afstand van elkaar en vah de eerste plaats zijn gelegen, wordt gedetecteerd, het tijdinterval tussen- de detecties van de Stoneley-golf op de tweede en derde 20 plaatsen wordt gemeten evenals de afstand tussen de tweede en derde plaatsen, teneinde de Stoneley-golfsnelheid te bepalen, en de afschuif-golfsnelheid van de formatie uit de S tone ley-golf snelheid wordt bepaald.

25. Werkwijze volgens conclusie 24, met het kenmerk, dat de twee platen langwerpig zijn en de twee platen elk zijn voorzien van twee 25 uiteinden, waarvan er tenminste een aan een huis is bevestigd, zodat slechts de niet-bevestigde gedeelten van de twee platen vibreren.

26. Werkwijze voor het bepalen of een aardformatie anisotroop is, door welke formatie zich een boorput uitstrekt, die een fluïdum bevat, met het kenmerk, dat op een eerste plaats in het fluïdum twee in hoofdzaak 30 identieke platen, die met de platte vlakken daarvan in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar bij elkaar zijn opgesteld, op in hoofdzaak dezelfde wijze zodanig worden gevibreerd, dat de twee dipoolafschuifgolven, welke in de formatie door de trilling van de twee platen worden opgewekt, bij elkaar zullen worden opgeteld, de som van de twee dipoolafschuifgolf-35 aankomsten wordt gedetecteerd op een tweede en een derde plaats, die in longitudinale richting langs de boorput'op een afstand van elkaar en van 8302414 -25- de eerste plaats zijn gelegen, het tijdinterval tussen de detecties van de som van de twee dipoolafschuifgolfaankomsten op de tweede en derde plaatsen en de afstand tussenr. de tweede en de derde plaatsen wordt gemeten, teneinde de snelheid van de zich in vertikale richting voort-5 plantende afschuifgolf te bepalen, op de eerste plaats de twee platen op in hoofdzaak dezelfde wijze worden gevibreerd, doch zodanig, dat de vibrerende gedeelten van de twee platen zich in hoofdzaak gelijktijdig naar en uit elkaar bewegen, teneinde in het fluïdum een Stoneley-golf op te wékken, de Stoneley-golf op de tweede en derde plaatsen wordt 10 gedetecteerd, het tijdinterval tussen de detecties van de Stoneley- 9 golf op de tweede en derde plaatsen wordt gemeten voor het bepalen van de Stoneley-golfsnelheid, uit de Stoneley-golfsnelheid de snelheid van de zich in horizontale richting voortplantende afschuifgolf met een horizontaal polarisatievlak wordt bepaald, en de snelheid van de zich 15 in horizontale richting voortplantende afschuifgolf met een horizontaal polarisatievlak met de snelheid van de zich in vertikale richting voortplantende afschuifgolf wordt vergeleken voor het detecteren van een eventuele anisotropie van de formatie. / 8302414