NL8500951A

NL8500951A - Akoestische putmeter.

Info

Publication number: NL8500951A
Application number: NL8500951A
Authority: NL
Original assignee: Nl Industries Inc
Priority date: 1984-03-30
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1985-10-16
Also published as: GB8504673D0; FR2562152A1; DE3511917A1; AU4046685A; NO851153L; GB2156984A; GB2156984B; BR8501428A; JPS60219580A; US4665511A

Description

N.0. 33041 _J_

Akoestische putmeter.

De uitvinding heeft betrekking op een akoestische meter voor het meten van de reflectie in een boorput en in het bijzonder op een boor-putmeter die bestemd is voor het tijdens het boren meten van toestanden» waarbij akoestische impulsen worden toegepast, die in een boorgat 5 worden uitgezonden·

Het is sedert lange tijd in de olie-industrie onderkend, dat het verzamelen van putgegevens gedurende het boren van zeer groot belang is. Dergelijke informatie verbetert de doelmatigheid van het boren, doordat kritische gegevens met betrekking tot toestanden in de put belt) schikbaar zijn. Bijvoorbeeld is het gewenst dat een continue registratie van de putafmeting wordt geleverd, zodat variaties in de diameter van de put als functie van de diepte kan worden geregistreerd voor een analyse met betrekking tot de werking van olieputten en dergelijke.

Akoestische putregistratie wordt ook toegepast bij geofysische en 15 seismische technieken om een overzicht te verkrijgen van de diverse formaties die door het boorgat worden doorlopen. In het bijzonder leveren akoestische snelheidsmetingen waardevolle informatie omtrent het type gesteente en de porositeit daarvan in de formatie die het boorgat omgeeft· De meest algemene gemeten akoestische parameter op het gebied 20 van putregistratie is de snelheid van drukgolven. De snelheid van dwarsgolven en de akoestische impedantie is eveneens van waarde voor het bepalen van zowel de formatie-eigenschappen als de fluldumomge-ving.

Talrijke akoestische registratiestelsels voor metingen onder in de 25 put zijn beschikbaar in de stand van de techniek. Een van de meest kritische meetparameters van dergelijke akoestische registratiestelsels is de akoestische snelheid in fluïdum waardoorheen de akoestische impuls wordt uitgezonden. Een hoge mate van scheiding bij het interpreteren van impulsvormige gegevens is slechts mogelijk bij een nauwkeurige ken-30 nis van de akoestische snelheid in het gemeten medium. Bovendien is een hoge mate van scheiding noodzakelijk voor de nauwkeurige identificatie van diverse formatielagen, alsmede andere kritische putparameters·

Vele pogingen volgens de stand van de techniek om te voorzien in nauwkeurige akoestische registratie-instrumenten gingen gepaard met 35 ernstige problemen als gevolg van de omgeving van de put. Bijvoorbeeld is bij het boren een stroom van boorslik onder hoge druk nodig, die naar beneden wordt gepompt door een centraal gat in de boorpijp, uit de gaten in de boorkop en weer terug naar het oppervlak door de ringvormi- . ¾

8500951 j|P

*· ** 2 ge ruimte tussen de boorpijp en de zijwanden van de put. Het slik verwijdert de door de boorkop uitgegraven bestanddelen en dergelijke en kan veel informatie omtrent de formatie zelf openbaren. Een dergelijk fluldumstelsel omvat per definitie een grote verscheidenheid aan boor-5 slikdichtheden en eigenschappen zowel langs de put als in een richting over de putring. Bijvoorbeeld heeft het gas dat in het boorfluïdum aanwezig is, een directe invloed op de akoestische snelheid in het fluïdum en de aanwezigheid van het gas varieert met de positie en druk in de put.

10 Een bekende methode voor het bepalen van de akoestische snelheid omvat het nemen van een monster van het boor slik uit het voorstuk van de put voor meetdoeleinden. Echter kan een dergelijke meting niet een nauwkeurige afbeelding zijn van de diverse toestanden van het slik onder in de put» waar de akoestische metingen in werkelijkheid worden 15 uitgevoerd· Akoestische impulsgegevens van de benedenkant van de put worden in het algemeen verkregen door akoestische transducenten die in de zijwanden van een hulpstuk zijn aangebracht, dat boven een werkende boorkop in het boorgat is bevestigd. De akoestische impulsen worden vanaf het hulpstuk naar de zijwanden van het boorgat uitgezonden door 20 het boorfluïdum en de reflectietijd daarvan wordt gemeten. De aanwezigheid van gas of uitgegraven bestanddelen in het fluïdum, alsmede drukken en turbulenties beneden in het gat hebben dus een directe invloed op de meting van akoestische snelheid en reflectie. De meest geschikte plaats voor het meten van de akoestische snelheid is echter bij het 25 vooreinde van de put in het gebied waar het passieve fluïdum wordt verzameld en waar de puttoestanden van dynamische turbulentie niet aanwezig zijn. Bovendien heeft het boorslik wanneer deze eenmaal uit de put is verkregen, in het algemeen de gelegenheid zich te zetten en/of wordt door een uitgaseenheid voorafgaand aan het verzamelen daarvan gevoerd 30 en in recirculatie gebracht. Deze stap wijzigt drastisch de akoestische snelheidsparameters van het boorfluïdum ten opzichte van de gastoestand en turbulentie beneden in de put en geeft aanleiding tot onnauwkeurigheden bij het interpreteren van de akoestische reflectiemetingen van de put.

35 Een bekende methode voor het opheffen van de problemen bij het verzamelen van nauwkeurige gegevens tijdens een meting bij het boren, is het registreren van akoestische putmetingen met een draadleiding-re-gistratie-inrichting. Dergelijke inrichtingen worden toegepast terwijl de boorserie uit de put is verwijderd en het boorslik zich heeft gezet. 40 Een dergelijke toestand leent zich voor een meer homogene configuratie 8500951 * + 3 en de aanwezigheid van slikkoeken en turbulentie die verband houden met inhomogene gebieden, worden in het algemeen geëlimineerd· Een dergelijke akoestische putregistratie-inrichting is beschreven en getoond in het Amerikaanse octrooischrift 3.835*953 van Summers, volgens hetwelk 5 een draadleidinginrichting aanwezig is voor het positioneren in een boorput. Een tranducenteenheid wekt herhaaldelijk een akoestische impuls op terwijl het tranducentstelsel in rotatie wordt gebracht om de wanden van het boorgat volgens een volledige cirkel af te tasten. Een aftasting van 1 tot 10 omwentelingen per seconde kan worden toegepast, 10 terwijl de inrichting zelf in het algemeen in het boorgat is gecentreerd. De reflecties van akoestische energie uit de boorgatwand zijn afkomstig van een klein centraal gebied, waardoor het stelsel een goede definitie van de eigenschap van de wand kan geven. Dergelijke informatie is duidelijk bruikbaar bij een analyse van de boorgatconfiguratie.

15 Een aanwijsbaar nadeel is echter dat de boorserie uit de put moet worden getrokken om de draadleidinginrichting te kunnen gebruiken. Deze handeling is zowel tijdrovend als duur met betrekking tot de boorbewer-king.

Bovendien wordt met de bekende draadleidinginrichting voor het me-20 ten van akoestische parameters een akoestische snelheid verkregen op een plaats aan de benedenzijde van de put, echter is de akoestische weg waarover de snelheidsmetingen worden uitgevoerd, afwijkend van de weg waarover de parameter wordt gemeten. Bijvoorbeeld zal een akoestische putmeting over de ring van een boorgat, die gebaseerd is op akoestische 25 snelheidsgegevens die in een richting evenwijdig aan de hartlijn van de boorput worden verkregen, niet nauwkeurig zijn vanwege de niet-lineari-teit van het stromingspatroon en de stroomdichtheden over de boorput*

Het zal daarom voordelig zijn om de problemen van de stand van de techniek op te heffen door te voorzien in gedetailleerde akoestische 30 putinfonnatie van een boorgat bij een meting tijdens het boren. Hierdoor krijgt de bedieningspersoon onmiddellijk een terugkoppeling met betrekking tot de kwaliteit van het geboorde gat en kan deze gebruiken om plaatselijke spanningen af te leiden.

De uitvinding voorziet in een werkwijze en een inrichting waarbij 35 een reeks akoestische zend-ontvangers worden toegepast, die zowel dwars als in lengterichting op een boorseriehulpstuk zijn aangebracht voor het meten tijdens het boren. De akoestische zend-ontvangers meten voorts de akoestische snelheid in het boorflutdum en tegelijkertijd wordt de afstand gemeten op dezelfde plaats in de boorput als de ge-40 wenste afstandmeting en langs een gedeelte van dezelfde akoestische weg 850 0 95 1 t 4 \ w 't als de afstandmeting. Dit levert akoestische reflectlegegevens gebaseerd op een akoestische snelheidsmeting en een afstandsmeting door middel van een gemeenschappelijke akoestische impuls· Op deze wijze is de nauwkeurigheid van de gegevens veel hoger en meer betrouwbaar dan 5 bij de stand van de techniek.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het uitvoeren van akoestische metingen in een boorput. Meer in het bijzonder omvat een aspect van de uitvinding een akoestische putinrich-ting voor het meten tijdens boren in een boorput, waarbij tenminste ëén 10 akoestische zend-ontvanger wordt gebruikt, die in een sectie van een boorserie is aangebracht. De akoestische zend-ontvanger kan een akoestische impuls opwekken, welke impuls door de zijwand van het boorgat wordt gereflecteerd om de tijdsperiode te bepalen, die de akoestische impuls nodig heeft voor de terugwaartse voortplanting. Een tweede 15 akoestische ontvanger is in lengterichting op een gekozen afstand van de eerste zend-ontvanger aangebracht om een gedeelte van de door de zend-ontvanger opgewekte akoestische impuls te ontvangen. De door de tweede ontvanger gedetecteerde impuls is bepalend voor de akoestische snelheid van het boorgatfluldum waardoorheen de impuls zich heeft 20 voortgeplant, aangezien de afstand tussen de tweede ontvanger en de zend-ontvanger bekend is.

Volgens een ander aspect omvat de uitvinding een inrichting voor het meten van de reflectie van de zijwanden van een boorput door het uitzenden van een reeks akoestische impulsen en het ontvangen van 25 akoestische energie die door de wanden van de boorput in tijdrelatie tot de impulsuitzending wordt gereflecteerd, hetgeen afhankelijk is van de boorputdiameter. De inrichting omvat een huis dat in een boorserie kan worden bevestigd voor het uitvoeren van akoestische metingen tijdens het boren. Middelen zijn in het huis aangebracht om akoestische 30 impulsen op te wekken en te ontvangen, die zich voortplanten naar en worden gereflecteerd door de zijwand van de boorput. Een tweede ontvanger is in lengterichting langs het huis op afstand van de impulsgenerator aangebracht om de door de generator opgewekte akoestische impuls te ontvangen die door de zijwand van de boorput is gereflecteerd* Middelen 35 zijn aanwezig voor het verwerken van de gegevens die door de ontvangers in de boorput worden geleverd, alsmede middelen voor het uitzenden van gegevens naar het voorstuk van de put. Vergelijkingsmiddelen worden toegepast voor het vergelijken van de voortplantingstijdgegevens van de akoestische impulsen om het tijdverschil tussen ontvangst van de uitge-40 zonden akoestische impuls door de eerste en tweede ontvangers te bepa- 8500951 * * 5 len. Afstanden in de boorput ais functie van de voortplantingstijd van de akoestische energie worden daarna berekend.

Volgens een ander aspect omvat de uitvinding de hierboven genoemde xneetinrichting, waarbij het huis ook een hellingmeter bevat, die daarin 5 is aangebracht om gegevens met betrekking tot de boorputoriëntatie te verkrijgen. Een tweede akoestische zend-ontvanger is ook aanwezig en in het huis geplaatst en azimutaal op afstand geplaatst van de eerste voor het opwekken en ontvangen van een akoestische impuls tegelijkertijd met de eerste zend-ontvanger. Besturingsmiddelen zijn aangebracht voor het 10 activeren van het aantal zend-ontvangers in een vooraf bepaalde herha-lingsvolgorde.

Een ander aspect van de uitvinding omvat middelen voor het opwekken van de akoestische impulsen met verschillend gekozen frequenties en impulsbreedten.

15 Volgens nog een ander aspect omvat de uitvinding een werkwijze voor het meten van een afstand in een boorput door middel van de voortplanting van akoestische energie vanaf een huis dat als onderdeel van een boorserie is aangebracht. De werkwijze omvat de stappen van het aanbrengen van eerste akoestische impulsopwekkingsmiddelen en ontvang-20 middelen die in een huis zijn aangebracht en het aanbrengen van tweede akoestische impulsontvangmiddelen die zich in lengterichting op afstand van het eerste ontvangmiddel bevinden. Een akoestische impuls wordt opgewekt door middel van het impulsopwekkingsmiddel en door de zijwand van de boorput gereflecteerd. Een eerste deel van de akoestische impuls 25 wordt door middel van het eerste ontvangmiddel ontvangen en een tweede gedeelte van de akoestische impuls wordt door middel van de in lengterichting op afstand liggende tweede ontvanger ontvangen. De tijdintervallen van impulsvoortplanting tussen de impulsgenerator, de boorput-wand en de eerste ontvanger enerzijds en tussen de impulsgenerator, de 30 boorputwand en de tweede impulsontvanger anderzijds worden gemeten. De afstand tussen de impulsgenerator en de boorgatwand wordt bepaald als functie van de tijdintervallen van impulsvoortplanting en afstand tussen de eerste en tweede ontvangers.

De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de hand van 35 de tekeningen. In de tekeningen toont:

Fig. 1 een schematisch zijaanzicht van een boorinstallatie, die de toepassing van een akoestische putmeterinrichting volgens de principes van de uitvinding illustreert;

Fig. 2 een bovenaanzicht van de inrichting volgens de uitvinding, 40 dat een paar akoestische zend-ontvangers illustreert om door de zijwan- 8500951 9 ** 6 den van een boorgat gereflecteerde akoestische impulsen te verkrijgen; en

Fig· 3 is een zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van een akoestische putmeetinrichting die volgens de principes van de uitvinding is 5 geconstrueerd.

In fig. 1 is een boorinstallatie 11 boven een boorput 12 getoond. Een eerste uitvoeringsvorm van een akoestische putmeetinrichting 10 die volgens de principes van de uitvinding is geconstrueerd, wordt ondersteund door een hulpstuk 14 dat deel uitmaakt van een boorserie 18 en 10 in de boorput 12 is geplaatst. De inrichting 10 is aangebracht voor het continu meten van de akoestische snelheid en afstand in het ringvormige gebied 16 dat wordt begrensd door het hulpstuk 14 en de zijwanden 20 van de boorput. Een boorkop 22 is aan het benedenste uiteinde van de boorserie 18 aangebracht en graaft een boorgat 12 door de aardformaties 15 24 uit. Het boorslik 26 wordt uit een opslagreservoir 27 nabij het voorstuk 28 van de put in benedenwaartse richting gepompt door een axiale doorgang, de boorserie 18, uit de openingen in de boorkop 22 en in terugwaartse richting naar het oppervlak via het ringvormige gebied 16. De metalen hoorbuis 29 is in het boorgat 12 boven de boorkop 22 20 aangebracht om de integriteit van het bovenste gedeelte van het boorgat 12 te handhaven.

Voorts blijkt uit fig. 1, dat de ring 16 tussen de boorkolom 18, het hulpstuk 14 en de zijwanden 20 van het boorgat 12 de terugwaartse stroomweg voor het boorslik vormt. Het slik wordt uit de opslagput 26 25 nabij het voorstuk 28 van de boorput door middel van een pompinrichting 30 gepompt. Het slik verplaatst zich door een sliktoevoerleiding 31 die met een centrale doorgang is gekoppeld, die zich over de gehele lengte van de boorserie 18 uitstrekt. Het boorslik wordt op deze wijze naar beneden door de boorserie 18 geperst en stroomt daaruit naar de boorput 30 door gaten in de boorkop 22 voor het koelen en smeren van de boorkop en voor het naar het oppervlak transporteren van de uitgegraven formatie-bestanddelen die bij het boren worden voortgebracht. Een fluldumafvoer-leiding 32 is met de ringvormige doortocht 16 aan de voorzijde van de put verbonden om het terugvoeren van de slikstroom vanuit het boorgat 35 12 naar de slikput 26 te geleiden, zoals in fig. 1 is getoond. Het boorslik wordt in het bijzonder behandeld door diverse inrichtingen (niet getoond), zoals uitgaseenheden en circulatietanks voor het handhaven van een vooraf gekozen slikviscositeit en consistentie. Het is duidelijk dat metingen van de akoestische snelheid in het boorslik bij 40 of in de boorput 26 beïnvloed zou worden door de toestand van het slik 8500951

V

7 φ * na behandeling en inklinken.

De positie van de akoestische putmeetinrichting 10 op het boor* hulpstuk 14 ten opzichte van de wanden 20 van de boorput zal tijdens rotatie veranderen. De boorserie 18 kan worden verdraaid om de benodig-5 de snijwerking van de boorkop 22 te verkrijgen en tijdens de rotatie wrijft de boorserie dikwijls tegen de wanden van de boorput 12. Deze wrijving heeft een foutieve uitlijning en een niet-gecentreerde positie van de akoestische putmeetinrichting 10 ten opzichte van de wanden 20 van de boorput tot gevolg· De meting van de afstanden met de inrichting 10 10 door middel van akoestische impulsen die door de wanden 20 van het boorgat worden gereflecteerd, moet daarom extreem nauwkeurig worden uitgevoerd, teneinde gegevens te verkrijgen die nauwkeurig de afmetingen en de vorm van het boorgat beschrijven. Deze meetnauwkeurigheid moet ook worden gehandhaafd in verband met de aanwezigheid van gas, 15 uitgegraven formatiebestanddelen en inhomogene fluldumstroomtoeetanden zoals deze optreden bij het boren. Bovendien moeten afmetingen van niet-uniforme boorgatdoorsneden alsmede variaties in akoestische reflectie worden gemeten, die een indicatie vormen van verschillende for-matiematerialen.

20 De werkwijze en inrichting volgens de uitvinding voorziet in een systeem dat gegevens van een nauwkeurige en betrouwbare aard kan leveren, die een indicatie vormen van boorgatvorm en -afmeting, doordat een gemeenschappelijke akoestische impuls wordt toegepast voor zowel het bepalen van de akoestische snelheid in de turbulente stroom van inhomo-25 geen boorfluldum in de boorgatring, alsmede de afstand tussen het hulpstuk 10 en de boorgatwand 20. Op deze wijze zal voor alle afstandsme-tingen gebruik worden gemaakt van de werkelijke akoestische snelheid in het fluïdum, waardoorheen de afstandsmetingen worden uitgevoerd.

In fig. 2 is op vergrote schaal een bovenaanzicht van een uitvoe-30 ringsvorm van de akoestische putmeetinrichting 10 getoond, die volgens de principes van de uitvinding is geconstrueerd. De meetinrichting 10 omvat eerste en tweede zend-ontvangers 40 en 42 die in de zijwanden van het hulpstuk 14 zijn aangebracht. De hier toegepaste akoestische zend-ontvanger omvat een enkelvoudige akoestische zender en een enkelvoudige 35 akoestische ontvanger die in het algemeen als één inrichting zijn geconstrueerd. Gefocuseerde akoestische energiestralingspatronen 43 en 44 zijn getoond, die zich voortplanten vanaf de akoestische zend-ontvangers 40 respectievelijk 42. Ben akoestische impuls 45 plant zich vanaf de zend-ontvanger 40 voort binnen het stralingspatroon 43. Een akoesti-40 sche impuls 47 plant zich op overeenkomstige wijze voort binnen het 8500951 v '·*ν 8 stralingspatroon 44 vanaf de zend-ontvanger 42. De akoestische impulsen 45 en 47 worden naar de zijwanden van de boorput 20 gericht en worden daardoor naar de zend-ontvangers 40 en 42 gereflecteerd, waar deze worden gedetecteerd door de ontvangers die zich in elke zend-ontvanger be-5 vinden. De tijdsperiode die de akoestische impulsen 45 en 47 nodig hebben voor reflectie en terugkeer naar de zend-ontvangers 40 respectievelijk 42, is een maat voor de afstand tussen de zend-ontvangers en de boorgatwand. Echter is voor een interpretatie van de tijdvertragingsge-gevens van de akoestische impulsen een bepaling van de akoestische 10 snelheid in het boorfluïdum 26 nodig, dat zich in de ring 16 van de boorput 12 bevindt. Als gevolg van de inhomogene aard van het stromingspatroon van het fluïdum, alsmede de aanwezigheid van gas en uitgegraven grondbestanddelen in het fluïdum, zal de. akoestische snelheid in het fluïdum als functie van de tijd en afstand variëren* De tijdsperio-15 de die nodig is voor de voortplanting en terugekeer van de akoestische impulsen 45 en 47 zal dus variëren. Doordat dezelfde akoestische impulsen 45 en 47 worden gebruikt voor het bepalen van zowel de afstand als de akoestische snelheid in het fluldummedium 26 waardoorheen de af-standmeting wordt uitgevoerd, zal de afstandsbepaling zowel inherent 20 nauwkeurig als betrouwbaar zijn. Bovendien zullen de gegevens die tijdens het meetproces worden voortgebracht, ook een nauwkeurige indicatie van de boorsliktoestanden ter plaatse van de akoestische boorputmeting vormen.

In fig. 3 is op vergrote schaal een zijaanzicht van de akoestische 25 putmeter 10 getoond, die volgens de principes van de uitvinding is geconstrueerd. De zend-ontvangers 40 en 42 zijn aan het hulpstuk 14 volgens een gemeenschappelijk azimutvlak bevestigd. Een derde akoestische inrichting 50 is aan het hulpstuk 14 bevestigd en bevindt zich in lengterichting op een gekozen afstand (d) van de zend-ontvanger 40. De 30 akoestische inrichting 50 kan hetzij een zend-ontvanger of gewoonweg een tweede akoestische ontvanger zijn voor het detecteren van de ontvangst van akoestische impulsen 45 die zich vanaf de zend-ontvanger 40 voortplanten.

Uit fig. 3 blijkt nog dat een akoestische impuls 45 die zich vanaf 35 de zend-ontvanger 40 voortplant, de zijwand 20 van de boorput 12 zal treffen en daardoor worden gereflecteerd in de richting van zowel de eerste ontvanger die deel uitmaakt van de zend-ontvanger 40 als de tweede ontvanger 50. Het stralingspatroon 43 van de akoestische impuls 45 is schematisch weergegeven, waarbij de impuls de zijwand van de 40 boorput 20 in een punt 52 treft. De impuls 45 wordt daarna als een ge- 8500951 * * 9 reflecteerde impuls 54 terugwaarts gereflecteerd naar de zend-ontvanger 50. Omdat de afstand tussen de zend-ontvanger 40 en het reflectiepunt 52 kleiner is dan de afstand tussen de tweede ontvanger 50 en het punt 52, zal de impuls 54 het eerst de zend-ontvanger 40 bereiken. Het ver-5 schil tussen het tijdstip waarop de impuls 54 de eerste ontvanger van de zend-ontvanger 40 bereikt en het tijdstip waarop de impuls 54 bij de tweede ontvanger 50 aankomt, is bepalend voor de afstand tussen de zend-ontvanger 40 en het punt 52 op de boorputwand. Deze afstand is een geometrische functie, aangezien de afstand tussen de zend-ontvanger 40 10 en de ontvanger 50 bekend is.

Uit fig. 3 blijkt verder, dat de afstand tussen de zend-ontvanger 40 en de ontvanger 50 een ontwerpparameter is. De optimale afstand zal uiteraard een functie zijn van de geometrieën die bij de meting gelden.

Het gebruik van bekende geometrische formules met betrekking tot de af-15 standen en de daarbij behorende tijdstippen en de toepassing van differentiaalvergelijkingen zullen een optimalisering van het gewenste scheidingsvermogen mogelijk maken. De afstand tussen de zend-ontvanger 40 en de ontvanger 50 wordt dus zodanig gekozen, dat scheidingsvermo-gens worden bereikt, die zowel nuttig als uitvoerbaar zijn, waarbij re-20 kening wordt gehouden met de toestanden beneden in de put.

De uitvinding omvat de toepassing van een enkele zender en een eerste ontvanger 40 en een tweede ontvanger 50 die in lengterichting op afstand daarvan ligt. Teneinde de niet-coaxiale positie van de inrichting in het boorgat en/of het slingeren van de boorserie 18 te compen-25 seren, hetgeen gedurende het boren gewoonlijk optreedt, hebben een aantal zend-ontvangers 40 en 42 de voorkeur. Bij een dergelijke configuratie zouden de beide zend-ontvangers tegelijkertijd worden ingeschakeld, terwijl slechts €én nodig zou zijn om een akoestische snelheid tezamen met een tweede ontvanger 50 te meten. Echter zou indien het gewenst is 30 elke zend-ontvanger 40, 42 kunnen worden gekoppeld met een daarbij behorende tweede ontvanger 50 die in lengterichting op afstand daarvan ligt voor de eigen calibratie, opdat akoestische snelheidsvariaties in het door het fluïdum van de boorput gevormde transmissieweg op verschillende azimutplaatsen in de boorputring mogelijk zijn. Bij een der-35 gelijke configuratie zou rekening worden gehouden met een inhomogene slikstroom die fouten in de afstandsmetingen zou kunnen veroorzaken. In wezen is de toepassing van een enkele akoestische golf 45 voor het meten van zowel de afstand als de akoestische snelheid een groot voordeel, hetgeen de voorkeur verdient voor elke zend-ontvangerconfigura-40 tie.

85009a1

V

v ~v 10

Tijdens bedrijf zijn de akoestische zend-ontvangers 40 en 42 op een boorkraag of boorputhulpstuk 14 tezamen met een in lengterichting op afstand gelegen referentie-ontvanger 50 geplaatst voor een meting ter plaatse van de akoestische snelheid in het boorslik 26 in de ring 5 16 van de boorput 12. Een meting ter plaatse waarbij een gemeenschappe lijke akoestische impuls 45 wordt toegepast, is als gevolg daarvan nauwkeuriger dan impulssystemen waarbij gebruik wordt gemaakt van gescheiden impulsen voor het bepalen van de akoestische snelheid en de afstand in de boorput* Een dergelijke werkwijze is slechts mogelijk bij 10 een zend-ont vanger configuratie die geschikt is trillingen te weerstaan, die bij het boren optreden en bij een configuratie die de invloeden van reflecties die afkomstig zijn van uitgegraven bestanddelen in het boorslik zal verminderen. Om deze reden zijn de in het azimutvlak aangebrachte zend-ontvangers 40 en 42 en de in lengterichting op afstand ge-15 plaatste referentie-ontvanger 50 bij voorkeur in een uitsparing van het hulpstuk 14 aangebracht, teneinde een gladde buitenwand te verkrijgen, zoals in de fig. 2 en 3 is getoond. De transducenten kunnen ook in de boorkraag volgens gekozen configuraties worden gemonteerd om oscillaties "ringing" van de akoestische golven in de boorkraag te verminde-20 ren. Een bijzondere transducentconfiguratie is getoond om deze interne reflecties te verminderen.

Uit het voorgaande blijkt, dat bij putmetingen ter plaatse, waarbij het stelsel 10 volgens de uitvinding wordt toegepast, slechts tijd-intervalmetingen nodig zijn. In het algemeen kunnen metingen met azi-25 mutafstanden worden gemiddeld om een gemiddelde diameter van de boorput 12 te verkrijgen, wanneer een enkele transducent 40 wordt toegepast in samenwerking met een ontvanger 50. Een dubbele of drievoudige transdu-centenconfiguratie zal uiteraard een nauwkeuriger en gemakkelijk toepasbare meting van de afmeting van de boorput 12 opleveren in situaties 30 waarin het hulpstuk 14 niet coaxiaal in de boorput is aangebracht.

Meervoudige transducentenconfiguraties zijn van bijzonder belang bij akoestisch onderzoek van de onder-aanbestedlngen van boorputwand-constructie, waarbij de akoestische energie die door de formatie langs de zijwanden van de boorput 20 wordt gereflecteerd, afhangt van de 35 akoestische impedantie en de oppervlakte-eigenschappen van de formatie. Oppervlakteruwheid en een misaanpassing van de impedantie, alsmede uitgegraven bestanddelen van de formatie en oppervlakte-eigenschappen van de formatie zullen de akoestische impuls verzwakken, hoewel het tijd-frame constant zal blijven. De verzwakkingsinvloed van de akoestische 40 impuls is dus een maat voor het reflectievermogen van het oppervlak 8500951 9 11 waardoor de Impuls wordt gereflecteerd. Door toepassing van een hoekde-tector of azimutale positiedetector 60, zoals deze schematisch In flg.

2 Is weergegeven, kunnen de reflectlegegevens verder worden verfijnd om êên periode van rotatiegegevens voor analysedoeleinden te definiëren.

• 5 De gegevens die in een tweede rotatieperiode worden verzameld, kunnen daarna in het geheugen van een microprocessorstelsel (niet getoond) worden opgeslagen voor de daarop volgende verwerking. Op deze wijze kan een stel boorputgegevens worden verwerkt, terwijl een tweede stel gegevens wordt verkregen tijdens een andere rotatiecydus.

10 Het is dus gebleken dat een zend-ontvangerconfiguratie met een hoog scheidingsvermogen doelmatig zal zijn bij het leveren van niet slechts een duidelijk beeld van een boorgatconfiguratie, maar evengoed van andere parameters van de benedenzijde van de boorput. Door de rotatie van de boorserie 18 zullen herhaaldelijk gegevens worden voortge-15 bracht, die een indicatie vormen van veranderingen in het boorgat, echter kunnen ook bewakingsparameters worden verkregen, die de stroom van het boorslik 26 in de ring 16 bepalen. Bijvoorbeeld zal de aanwezigheid van een gas en uitgegraven grondbestanddelen in het boorfluïdum 26 duidelijke effecten hebben op het reflectievermogen van het fluïdum, dat 20 door middel van een geschikt filterstelsel kan worden bepaald. Op dezelfde wijze kan de ruwheid van het boorgat worden bepaald door het meten van de mate van reflectie op hetzelfde moment dat een meting ter plaatse van de snelheid wordt uitgevoerd.

De werkwijze en inrichting volgens de uitvinding zal ook MWD-gege-25 vens omtrent de werkelijke formatie-eigdenschappen in de boorput leveren naast hetgeen hierboven is besproken. Door toepassing van betrekkelijk hoge frequenties (1 tot 3 MHz) voor de akoestische impulsen kan een bedieningspersoon de mechanische ruis van betrekkelijk lage frequentie uitfilteren, die tijdens het boren optreedt. Het besturen van 30 de configuratie bij verschillende frequenties zal ook extra gegevens opleveren bij daarbij behorende filterbewerkingen. Bijvoorbeeld kan door toepassing van verschillende impulsbreedten en impulsfrequenties informatie omtrent de ruwheid van het oppervlak worden verkregen, omdat ruwheidsreflecties afhankelijk zijn van de afmeting van de ruwheids-35 deeltjes met betrekking tot de golflengten, waardoor de toepassing van verschillende frequenties nauwkeuriger gegevens opleveren. Het is duidelijk dat binnen het kader van de uitvinding diverse varianten mogelijk zijn.

8500351

Claims

1. Inrichting voor het meten van de reflectie van de zijwanden van een boorput door middel van het uitzenden van een reeks akoestische impulsen en het ontvangen van akoestische energie die door de wanden van 5 de boorput wordt gereflecteerd in tijdrelatie tot de impulsuitzending, gekenmerkt door een huis dat in een boorserie kan worden bevestigd voor het uitvoeren van de meting tijdens het boren; een eerste zend-ontvan-ger voor akoestische impulsen die in het huis is aangebracht voor het opwekken en ontvangen van een akoestische impuls die zich voortplant 10 naar en wordt gereflecteerd door de zijwand van de boorput; middelen die in lengterichting van het huis op een bekende afstand van de eerste zend-ontvanger liggen en die de akoestische impuls ontvangen, die daardoor wordt opgewekt en door de zijwand van de boorput wordt gereflecteerd; vergelijkingsmlddelen voor het bepalen van het tijdsverschil 15 tussen de ontvangst van de akoestische impuls door de eerste zend-ont-vanger en de ontvanger; en middelen voor het berekenen van de afstand van de eerste zend-ontvanger tot de boorputwand uit het tijdsverschil en de bekende afstand.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het huis 20 een daarin aangebrachte hellingmeter bevat voor het voortbrengen van gegevens met betrekking tot de boorputoriëntatie.

3. Inrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door een tweede akoestische zend-ontvanger die in het huis is geplaatst en azimutaal daarvan is aangebracht voor het opwekken en ontvangen van een akoesti-25 sche impuls gelijktijdig, met de eerste zend-ontvanger.

4. Inrichting volgens conclusie 3, gekenmerkt door een besturings-inrichting voor het activeren van het aantal zend-ontvangers volgens een vooraf bepaalde herhalingsvolgorde.

5. Inrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door middelen voor 30 het opwekken van akoestische impulsen met gekozen frequenties en impulsbreedten om gegevens met betrekking tot een gemeenschappelijk gebied Van de boorput te verkrijgen door middel van akoestische energie met verschillende eigenschappen.

6. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een aantal 35 akoestische zend-ontvangers in het huis is gemonteerd volgens een configuratie waarbij deze azimutaal ten opzichte van elkaar zijn geplaatst en dat een aantal daarbij behorende ontvangers in lengterichting op afstand liggen van de zend-ontvangers om gelijktijdig gegevens voort te brengen met betrekking tot de voortplantingstijd van een akoestische 40 impuls die door elk van de zend-ontvangers wordt opgewekt en ontvangen 8500951 *, "V ? V in relatie tot de ontvangst van de gereflecteerde impuls door elke daarbij behorende in lengterichting op afstand liggende ontvanger.

7. Werkwijze voor het meten van een afstand in een boorput door middel van de voortplanting van akoestische energie vanaf een meetin-3 richting dat in een boorserie is opgenomen, die in een boorput is aangebracht, gekenmerkt door: het aanbrengen van een eerste zend-ontvanger van akoestische impulsen, die in het huis is geplaatst; het aanbrengen van een eerste akoestische impulsontvanger aangren-10 zend aan de eerste zender in het huis; het aanbrengen van een tweede akoestische Impulsontvanger in het huis, die in lengterichting op een bekende afstand van de eerste ontvanger ligt; het opwekken van een akoestische impuls door middel van de eerste 15 zend-ontvanger en het toelaten dat de impuls zich naar buiten voortplant; het doen reflecteren van de akoestische impuls op de zijwand van de boorput; het ontvangen van een eerste gedeelte van de akoestische impuls 20 door middel van de eerste akoestische impulsontvanger; het ontvangen van een tweede gedeelte van de akoestische impuls door middel van de in lengterichting op afstand liggende tweede akoestische impulsontvanger; het meten van het tijdinterval dat nodig is voor de voortplanting 25 van de impuls tussen de zender, de boorputwand en de eerste akoestische impulsontvanger en tussen de zender, de boorputwand en de tweede akoestische impulsontvanger; en het bepalen van afstanden in de boorput langs de akoestische weg als functie van de gemeten tijdintervallen en de bekende afstand tussen 30 de eerste akoestische impulsontvanger en de tweede akoestische impulsontvanger.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt door het aanbrengen van een hellingmeter in het huis en het daaruit verkrijgen van gegevens met betrekking tot de boorputoriëntatie.

9. Werkwijze volgens conclusie 7, gekenmerkt door het aanbrengen van een tweede impulszender en een aangrenzende ontvanger in het huis, die azimutaal ten opzichte van de eerste zender en aangrenzende ontvanger zijn geplaatst en die akoestische impulsen opwekken en ontvangen gelijktijdig met de eerste zender en ontvanger.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, gekenmerkt door besturingsmid- 8500951 4 W -*r delen voor het activeren van het aantal paren van zenders en aangrenzende ontvangers volgens een vooraf bepaalde herhalingsvolgorde.

11. Werkwijze volgens conclusie 7, gekenmerkt door het vóórtbrengen van de akoestische impulsen met gekozen frequenties en impulsbreed- 5 ten voor het verkrijgen van gegevens met betrekking tot een gemeenschappelijk gebied van de boorput door middel van akoestische energie met verschillende eigenschappen.

12. Werkwijze volgens conclusie 7, gekenmerkt door het monteren van een aantal akoestische zend-ontvangers in het huis volgens een con- 10 figuratie waarbij deze azimutaal ten opzichte van elkaar zijn geplaatst» het monteren van een aantal ontvangers op afstand van de zend-ontvangers en het gelijktijdig voortbrengen van gegevens met betrekking tot de voortplantingstijd van een akoestische impuls die door de zend-ontvanger wordt opgewekt, in relatie tot de ontvangst van de gereflec- 15 teerde puls door de zend-ontvanger en door de op afstand liggende ontvanger .

13. Werkwijze voor het meten van de geometrie van een boorput door het doen reflecteren van akoestische impulsen op de zijwand van de boorput en het meten van de voortplantingstijd van de impulsen, met het 20 kenmerki dat een huis is ingericht voor het bevestigen daarvan in een boorserie die in een boorput wordt aangebracht voor een meting tijdens het boren; een eerste zend-ontvanger van akoestische impulsen in het huis is aangebracht» die akoestische impulsen kan opwekken en ontvangen; 25 dat een ontvanger van akoestische impulsen in het huis is aange bracht op een bekende afstand van de akoestische zend-ontvanger, welke ontvanger de reflectie van een door de zend-ontvanger uitgezonden akoestische impuls detecteert; dat een akoestische impuls door middel van de zend-ontvanger wordt 30 opgewekt, welke impuls zich naar buiten kan voortplanten; dat de akoestische impuls door de zijwand van de boorput wordt gereflecteerd; dat de akoestische impuls door middel van de zend-ontvanger wordt ontvangen en de voortplantingstijd daarvan wordt geregistreerd; 35 dat de gereflecteerde akoestische impuls door middel van de akoes tische ontvanger wordt ontvangen en de voortplantingstijd daarvan wordt geregistreerd; en dat de lengte van de akoestische weg van de impuls uit de zend-ontvanger wordt bepaald als functie van de geregistreerde voortplan- 40 tingstijden en de bekende afstand tussen de zend-ontvanger en de ont- 85 0 0 9 5 1 * *ζ· & . % vanger*

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat een tweede zend-ontvanger azimutaal ten opzichte van de eerste zend-ontvanger is geplaatst om gelijktijdig een akoestische impuls daarmee op te wek-5 ken. •H-H 111 85009c!