NL8501259A

NL8501259A - Inrichting voor het toevoeren van akoestische golven aan een onder het aardoppervlak gelegen formatie, door welke formatie zich een boorput uitstrekt.

Info

Publication number: NL8501259A
Application number: NL8501259A
Authority: NL
Original assignee: Exxon Production Research Co
Priority date: 1984-05-04
Filing date: 1985-05-03
Publication date: 1985-12-02
Also published as: FR2563920B1; AU577369B2; GB8511245D0; AU4196085A; CA1236911A; FR2563920A1; MX158234A; BR8502046A; NO168207C; MY101969A; NO851516L; AR243967A1; GB2158580A; DE3515798A1; US4682308A; NO168207B; GB2158580B

Description

Inrichting voor het toevoeren van akoestische golven aan een onder het aardoppervlak gelegen formatie, door welke formatie zich een boorput uitstrekt.

\ · VO 7141

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op akoestisch boorputonderzoek en meer in het bijzonder op een werkwijze en inrichting voor het opwekken en uitzenden van akoestische golven en het overdragen daarvan naar een formatie, welke werkwijze en inrichting meer 5 in het bijzonder bestemd is om te worden toegepast bij een boorputonderzoek met akoestische afschuifgolven.

Het is bij het onderzoek van onder het aardoppervlak gelegen formaties, door welke formaties zich een boorput uitstrekt, reeds lang bekend, dat metingen van akoestische energie, welke energie 10 aan de formatie wordt toegevoerd, kunnen leiden tot het verkrijgen van bijzonder nuttige informatie omtrent verschillende formatieparameters en -eigenschappen. Derhalve is het gebruikelijk een onderzoeksonde in de boorput te introduceren, welke sonde een type akoestische golfgenerator en ontvanger bevat, teneinde akoestische energie uit de generator 15 naar de formatie bij het van belang zijnde niveau van de boorput te richten, en daarna met de ontvanger de resulterende akoestische golven, die uit de formatie terugkeren, te registreren.

Bij dergelijke akoestische boorputonderzoekmethoden compliceert een aantal onderling gerelateerde beperkingen tezamen de taak 20 van het verbeteren van het ontwerp van akoestische golfgeneratoren of "bronnen".

In de eerste plaats moet de bron, zoals gewenst, om verschillende rednene een betrekkelijk kleine afmeting hebben. Zo kunnen onderzoekwerktuigen meer in het bijzonder slechts een nominale 25 buitendiameter van 10 cm of dergelijke bezitten. Bovendien is het ofschoon de beperking, welke wordt opgelegd aan de verticale afmeting van een bron, niet zo ernstig schijnt te zijn, desalniettemin gewenst ook een ongerechtvaardigde lengte van een onderzoekwerktuig te vermijden. Dit is een gevolg van de noodzaak om een geleidelijk passeren van de sonde 30 door de boorput (welke dikwijls deviaties kan vertonen) te verzekeren en het feit, dat door de steeds toenemende complexe bouw van de zich in r Λ ï 0 K 0 2 * * de boorput bevindende instrumenten een hoge prijs wordt gesteld op alle ruimte binnen het onderzoekwerktuig.

Weer een andere beperking, welke wordt opgelegd aan de constructie van akoestische onderzoekbronnen in sommige toepassingen is, 5 dat deze akoestische golven met een relatief lage frequentie en desondanks dikwijls met een groot vermogen moeten emitteren zoals bijvoorbeeld in het geval van een direct afschuifgolfonderzoek in zachte formaties of bij het dwars-boorputonderzoek met drukgolven.

Wanneer meer in het bijzonder doch slechts bij wijze 10 van voorbeeld wordt verwezen naar afschuifgolfonderzoek, is het uitvoeren van metingen van de afschuifgolf dikwijls lastig tengevolge van de betrekkelijk kleine amplitude daarvan ten opzichte van andere "ruis" (welke drukgolven en dergelijke, zoals bekend, kan omvatten). Derhalve was het dikwijls gewenst in de formatie sterke afschuifgolven op te wek-15 ken. Dit betekent op zijn beurt, dat akoestische golfbronnen met bijzonder groot vermogen voor het tot stand brengen van de af schuif golven nodig waren, dikwijls met een lage frequentie, zoals bijvoorbeeld in het geval van het onderzoek van zachte formaties.

De beide eisen van lage frequentie en groot vermogen bij 20 akoestische onderzoekbronnen heeft gesuggereerd voordeel te trekken van de relatief grotere langsafmeting van de sonde bij het ontwerpen van deze bronnen. Meer in het bijzonder suggereerde de noodzaak tot het bedrijven van bronnen in het gebied van 3 kHz of minder met aanmerkelijk uitgangs-vermogen en de resulterende lengten van resonatie-onderdelen, welke nodig 25 zijn om eigen frequenties in dit gebied te verkrijgen, het gebruik van de longitudinale afmeting van de sonde.

Zoals boven echter reeds is opgemerkt, werden de bron-constructies niet slechts belemmerd door de noodzaak om de bronbreedten te beperken (tengevolge van de beperkte diameter van de sonde) doch 30 was het verder gewenst een ongerechtvaardigd gebruik van de ruimte in de sonde in de lengterichting te vermijden.

Derhalve werd prijs gesteld op een akoestische golf-bron, welke kleine afmetingen had (tengevolge van praktische fysische beperkingen, opgelegd aan een onderzoeksonde), welke echter een relatief 35 groot uitgangsvermogen en een lage resonantiefrequentie had, en verder meer in het bijzonder kon worden aangepast voor het tot stand brengen van λλ Λ <5 0 ;* Cl

Ö J. - 11 - ^ J

ft * 3 sterke akoestische afschuifgolven in de formatie, welke voldoende waren voor een direct afschuifgolfonderzoek in zachte formaties.

De werkwijze en inrichting volgens de uitvinding dienen voor het opwekken van akoestische meerpolige golven en de overdracht 5 daarvan naar een onder het aardoppervlak gelegen formatie, door welke formatie zich een boorput met een verticale centrale hartlijn uitstrekt, waarbij deze werkwijze en inrichting meer in het bijzonder geschikt is om te worden toegepast bij boorputonderzoek met afschuifgolven.

De inrichting volgens de uitvinding omvat in het algemeen 10 een sonde, welke bestemd is om Icings de boorput te worden bewogen, welke sonde een akoestische golfbron bergt voor het opwekken van akoestische drukgolven en het overdragen daarvan naar de formatie. De bron omvat tenminste één staaf met tegenover elkaar gelegen akoestische stralende eind-vlakken, welke zodanig is georiënteerd, dat de staaf in het algemeen 15 radiaal naar buiten naar de formatie is gekeerd.

De werkwijze volgens de uitvinding omvat in het algemeen het elektrisch exciteren van de staaf of staven, waardoor geïnduceerde veranderingen in de lengte daarvan veroorzaken, dat de respectieve eind-vlakken langs de longitudinale hartlijn van de respectieve staaf vibreren, 20 waardoor op zijn beurt akoestische golven vanuit de eindvlakken naar buiten en in de formatie worden voortgeplant.

Meer in het bijzonder omvat bij een voorkeursuitvoerings-vorm volgens de uitvinding de akoestische golfbron eerste en tweede staven, die zich elk in de lengterichting langs respectieve eerste en tweede 25 assen uitstrekken, die in hoofdzaak loodrecht op elkaar en op de centrale hartlijn staan. De staven zijn in de middens daarvan, door welke middens de centrale hartlijn passeert, met elkaar verbonden en bepalen daardoor een kruisvormige configuratie, welke is gelegen in een vlak, dat in hoofdzaak loodrecht op de centrale hartlijn staat. Elke staaf bezit een paar 30 tegenover elkaar gelegen buitenste eindvlakken, die naar de formatie zijn gekeerd en langs de respectieve eerste of tweede assen zijn gelegen en door deze respectieve eerste of tweede assen worden gesneden.

Aan elk buitenste eindvlak van elke staaf is een akoestische straler bevestigd, waarbij het paar akoestische stralers, dat aan 35 de uiteinden van de eerste staaf is bevestigd, zal worden betiteld als de eerste stralers, terwijl die, welke zijn bevestigd aan de tweede staaf- q ? i O ;; Ö

νί -w.' 'i* * V

4 einden, zullen worden betiteld als de tweede stralers. Elke straler bezit een buitenoppervlak, dat door de bijbehorende respectieve eerste of tweede as wordt gesneden, dat naar buiten naar de formatie is gekeerd.

De eerste en tweede staven bestaan respectievelijk uit eerste en tweede 5 magnetostrictieve materialen, waarbij het eerste materiaal een vormver-anderingsconstante heeft, waarvan het teken tegengesteld is aan dat van het tweede materiaal.

Om de staven zijn electrische spoelen aangebracht, die wanneer deze op een geschikte wijze worden bekrachtigd, in elke staaf 10 een periodiek variërend magnetisch veld opwekken, waardoor de staaf op een periodieke wijze in lengte en in de richting van de bijbehorende respectieve eerste of tweede as varieert. Dit veroorzaakt op zijn beurt, dat de eerste en tweede stralers respectieve akoestische drukgolven opwekken, die zich vanuit de vier stralingsoppervlakken in de richting van de bij-15 behorende respectieve eerste en tweede assen en vandaaruit in de formatie voortplanten.

Tengevolge van het verschil in teken tussen de magnetostrictieve vormveranderingsconstanten van de eerste en tweede staven, vormt de beweging van de eindvlakken van de staven een vierpoolbeweging 20 d.w.z.,dat gedurende een eerste tijdinterval de eindvlakken van de eerste staaf zich naar elkaar zullen bewegen, terwijl die van de tweede staaf zich uit elkaar zullen bewegen, en gedurende een tweede tijdinterval die van de eerste staaf zich uiteen bewegen, terwijl de tweede staafeind-vlakken zich naar elkaar bewegen. Derhalve zullen de door de eerste stra-25 Iers in de formatie gevoerde akoestische golven niet in fase zijn met die, • welke door de tweede stralers aan de formatie worden toegevoerd, zodat de akoestische golven in de formatie met elkaar zullen interfereren voor het verschaffen van de gewenste vierpolige akoestische golf.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht 30 onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: fig. 1 een afbeelding, gedeeltelijk schematisch, van een akoestisch onderzoekstelsel volgens de uitvinding; fig. 2A een afbeelding, gedeeltelijk in doorsnede, van een vierpolige afschuifgolfonderzoekbron volgens de uitvinding, welke ge-35 schikt is om bij het in fig. 1 afgeheelde stelsel te worden toegepast;

fig. 2B een afbeelding van een gedeelte van de in fig.2A

8501259 * « 5 af geheelde onderzoekbron; fig. 3 een verticaal aanzicht, in dwarsdoorsnede, van de onderzoekbron volgens fig. 2A beschouwd in een vlak, waarin de longitudinale centrale hartlijn is gelegen, welke gemeenschappelijk is voor 5 de onderzoeksonde, weergegeven in fig. 1, en de onderzoekbron volgens fig. 2A, welke daarin aanwezig is; fig. 4 een bovenaanzicht in dwarsdoorsnede van de onderzoekbron volgens fig. 2A beschouwd over de lijn 4-4; fig. 5 een afbeelding van de staafelementen en bijbe-10 horende spoelen van de onderzoekbron volgens fig. 2A, waarbij schematisch de electrische bedrading daarvan is aangegeven; fig. 6 een afbeelding van een andere uitvoeringsvorm van de staafelementen van de onderzoekbron volgens fig. 2A, waarbij de electrische bedrading daarvan schematisch is aangegeven; 15 fig. 7 een bovenaanzicht in dwarsdoorsnede van een 16- polige afschuifgolfonderzoekbron ter illustratie van een andere uitvoeringsvorm van de onderzoekbron volgens fig. 4; fig. 8 een afbeelding van weer een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; 20 fig. 9A een verticaal aanzicht van nog een andere uit voeringsvorm volgens de uitvinding; en fig. 9B een bovenaanzicht van de uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, welke in fig. 9A is weergegeven.

Fig. 1 toont een akoestisch onderzoekstelsel volgens de 25 uitvinding, dat meer in het bijzonder bestemd is om te worden toegepast bij een akoestisch afschuifgolfonderzoek van een onder het aardoppervlak gelegen formatie, door welke formatie zich een boorput uitstrekt. Door een te onderzoeken onder het aardoppervlak gelegen formatie 10 strekt zich een boorput 12 uit, welke meer in het bijzonder een fluïdum 14 bevat. Er is 30 een onderzoeksonde 16 aanwezig, welke bestemd is om in verticale richting langs de boorput 12 naar de gewenste diepte van de boorput waarbij de formatie moet worden onderzocht, te worden bewogen.

De sonde 16 heeft een conventionele doorsnedeconfigura-tie en kan zijn voorzien van een akoestische golfgeneratorbronseetie 18, 35 en één of meer akoestische golfdetectorsecties, zoals de secties 20, 22 en 24. Elke detectorsectie is voorzien van een overeenkomstige detector

350125S

* V

6 D. ,D„ en D , die gezamenlijk worden betiteld als het detectorstelsel 25.

12 n

Ofschoon in fig. 3 drie detectoren zijn weergegeven, is het duidelijk, dat het detectorstelsel 25 elk willekeurig aantal detectoren kan omvatten.

5 Op een soortgelijke wijze bergt de bronsectie 18 een akoestische bron 26 volgens de uitvinding. Opgemerkt wordt, dat de detec-torsecties 20, 22 en 24 meer in het bijzonder fysisch ten opzichte van de bronsectie 18 zijn geïsoleerd door een afstandssectie 29 en wel op een op zichzelf bekende wijze, en dat de secties 18 - 24 verder coaxiaal 10 zijn gecentreerd om een longitudinale centrale hartlijn 28 voor het vormen van de cilindrische sonde 16. Wanneer de sonde 16 in de boorput 12 wordt gebracht, blijkt, dat de centrale hartlijn 28 ook bij voorkeur de hartlijn van de boorput 12 benadert.

Een nader onderzoek van fig. 1 toont, dat de secties 15 18-24 elk zijn voorzien van een r4spectief stel van vier akoestische vensters 27A-D, 36A-D, 38A-D en 40A-D. Ofschoon elk stel vensters 27A-D, 36A-D, 38A-D en 40A-D in fig. 1 is weergegeven als vier vensters omvattende, is het duidelijk, dat elk stel vensters meer of minder dan vier vensters kan omvatten. Tijdens het bedrijf zal de bron 26 twee of meer 20 akoestische drukgolfpulsen (waarvan er slechts één als de drukgolf 30 is weergegeven) opwekken op een wijze, welke later meer gedetailleerd zal worden toegelicht. Elke golf 30 zal het bijbehorende respectieve venster, zoals het venster 27A onder een hoek, a, ten opzichte van de centrale hartlijn 28 verlaten. Akoestische energie in de golf 30 (en de 25 andere door de bron 26 opgewekte drukgolven) doorloopt het boorputfluï-dum 14, treedt de formatie 10 binnen en beweegt zich in longitudinale richting naar beneden, waarop de golf het fluïdum 14 opnieuw zal binnentreden, de stellen vensters 36A-D, 38A-D en 40A-D (en eventueel de andere vensters, welke behoren bij andere detectoren van het detectorstelsel 30 25) zal passeren en door het detectorstelsel 25 zal worden gedetecteerd op een wijze, welke eveneens later meer gedetailleerd zal worden beschreven.

Er wordt een ontsteek- en registratiebesturingseenheid 44 gebruikt om de bekrachtiging van de bron 26 op geschikte gewenste 35 tijdstippen te regelen, functioneel weergegeven door de aanwezigheid van de schakelaar 42. Akoestische golfvormen, die door de detectoren - Dn van het stelsel 25 worden opgewekt in responsie op akoestische energie, . ··. L-Λ i ’< \ ? '", V-

V V 2 ώ- V

* « 7 welke vanuit de formatie 10 deze detectoren treft, zullen via respectieve signaallijnen 46, 48 en 50 (en andere niet-afgebeelde signaallijnen uit andere detectoren van het detectorstelsel 25) worden toegevoerd aan zich boven de boorput bevindende schakelingen 52, 54, 56 en 58 om naar 5 wens te worden verwerkt, te worden geregistreerd, te worden weergegeven en dergelijke.

Meer in het bijzonder zal, zoals functioneel is aangegeven door de schakelaar 52, elk signaal op de lijnen 46 - 50 worden gekozen en worden gefilterd door een geschikt banddoorlaatfilter 54, worden 10 versterkt door een versterker 56 en daarna worden toegevoerd aan een tijd-intervaleenheid 58, alles op een wijze en voor doeleinden, die op zichzelf bekend zijn. De looptijden van de akoestische energie vanuit de bron 26 via de formatie 10 naar de detectoren D. - D van het stelsel 1 n 25 kan dan worden bepaald, waaruit de snelheid van de akoestische golven 15 in de formatie 10 kan worden afgeleid.

Fig. 2A is een afbeelding van een voorkeursuitvoeringsvorm van een vierpolige afschuifgolfonderzoekbron volgens de uitvinding, welke geschikt is om te worden toegepast als de in fig. 1 afgeheelde en in de sectie 18 aanwezige bron 26. De in fig. 2A afgeheelde bron omvat 20 een hol cilindrisch huis 60 door welk huis zich een onderste ondersteu-ningsdoorn 62 uitstrekt, die een schijfvormige basis 64 ondersteunt.

In het centrale gedeelte van het huis 60 bevinden zich de eerdergenoemde vensters 27A - D (waarvan er terwille van de duidelijkheid slechts twee als de vensters 27A en 27B zijn weergegeven). Elk van 25 de vensters 27A - D bezit een opening, over welke opening zich een respectief dun membraan uitstrekt, zoals een rubbervel 6lA (of 61B ten aanzien van het venster 27B), welk membraan in hoofdzaak akoestisch transparant is, waardoor in het huis 60 opgewekte akoestische golven via het membraan naar het boorputfluidum 14 en daarna naar de omgevende formatie 10 kun-30 nen worden overgedragen. Het membraan zal natuurlijk afdichtend samenwerken met de wand van het huis 60 en wel door willekeurige geschikte organen, zoals metalen klemmen, teneinde een binnenlekken van het boorputfluidum 14 in de tussenruimten van het huis 60 te beletten.

De onderste basis 64 zal asm het buitenste cilinderopper-35 vlak daarvan zijn voorzien van een onderste O-ringvasthoudgroef 83, waarin zich een O-ring 84 bevindt, die voorziet in een afdichtende samenwer- », ;-·· .* * ' t.

•iv V-, * Om • ί 8 king tussen de basis 64 en het binnenoppervlak van het huis 60.

In het huis 60 is een bovenste basis 76 aanwezig, waarmede een bovenste ondersteuningsdoorn 78 is verbonden, waarbij de basis is voorzien van een bovenste O-ringvasthoudgroef 116, waarin zich een 5 bovenste 0-ring 118 bevindt voor een afdichtende samenwerking tussen de cilindrische buitenomtrek van de bovenste basis 76 en het binnenoppervlak van het huis 60. Een aantal montagebouten 70, 71, 72 en 73 strekt zich in de lengterichting vanuit de bovenste basis 76 naar de onderste basis 64 uit, waarbij elk van deze bouten 70 - 73 is voorzien van een 10 respectief van schroefdraad voorzien uiteinde 70A, B, C en D, dat door middel van schroefdraad wordt opgenomen in een bijbehorende van schroefdraad voorziene holte 64A, B, C respectievelijk D in de basis 64.

Het is duidelijk, dat op deze wijze een inwendig volume 124 wordt verschaft, dat van de buitenzijde van het huis 60 en van gebie-15 den boven respectievelijk onder de bases 62 en 76 is afgedicht. Dit volume bevat bij voorkeur een materiaal, zoals hard rubber voor het verschaffen van een demping en voor het met de juiste centrering ondersteunen van een staafstelsel, zoals later zal worden beschreven.

In fig. 2A ziet men een staafstelsel in het zojuist be-20 shcreven volume 124, welk stelsel is voorzien van eerste en tweede staven 66 respectievelijk 68, om welke staven overeenkomstige eerste en tweede electrische spoelen 86 respectievelijk 88 zijn opgesteld. Aan tegenover elkaar gelegen uiteinden van de staaf 66 zijn akoestische stra-lers 102 en 106 bevestigd. Aan tegenover elkaar gelegen uiteinden van de 25 staaf 68 zijn akoestische stralers 104 en 108 bevestigd. Tenslotte is een rubberring 138 aanwezig (welke duidelijker is weergegeven in fig. 4) , die zich in radiale richting naar buiten vanuit de stralers 102 - 108 en naar binnen vanuit het vel 61A - D uitstrekt.

In fig. 2A en fig. 2B (welke een gedeelte van de bron 30 volgens fig. 2A toont) zijn een X- en een Y-as respectievelijk 126 en 128 loodrecht op elkaar en de centrale hartlijn 28 snijdende zijn weergegeven om de gedetailleerde hiernavolgende beschrijving te vereenvoudigen .

De staaf 66 is bij het midden daarvan met het midden 35 van de staaf 68 door lassen of dergelijke verenigd voor het vormen van een kruis en het snijpunt of het verbindingspunt, dat doordoor wordt ge- q f\ 0 1 9 ^ ci

V? W » ?— -J ,J

* .

9 vormd, zal verder bij voorkeur zodanig zijn georiënteerd, dat dit de centrale hartlijn 28 snijdt, waardoor de staven centraal binnen het huis 60 worden opgesteld.

Uit de figuren 2A en 2B blijkt voorts, dat de staaf 66 5 zich in de lengterichting langs de X-as 126 uitstrekt, welke zich op zijn beurt door de diametraal tegenover elkaar gelegen vensters 27A en 27c (niet weergegeven in de figuren 2A en 2B) uitstrekt. Op een soortgelijke wijze strekt de staaf 68 zich in de lengterichting langs de Y-as 128 uit, welke zich door de diametraal tegenover elkaar gelegen vensters 27B en 10 27D (niet weergegeven in de figuren 2A en 2B) uitstrekt. Bovendien blijkt, dat de hartlijnen 126, 128 en 28 onderling loodrecht zijn d.w.z., dat de hartlijnen 126 en 128 zowel loodrecht op elkaar als op de hartlijn 28 staan.

Elke staaf 66 of 68 bezit twee radiaal buitenste uitein-15 den. De eerste staaf 66 omvat een paar eerste akoestische stralers 102 en 106, die elk door een puntlasverbinding of dergelijke met een verschillend uiteinde van de twee uiteinden van de staaf 66 zijn bevestigd. Op een soortgelijke wijze omvat de tweede staaf 68 een paar tweede akoestische stralers 104 en 108, die elk aan een verschillend uiteinde van de 20 staaf 68 zijn bevestigd.

Zoals uit fig. 2B blijkt, zijn slechts de staven 66 en 68 volgens de uitvinding weergegeven om de werking van de akoestische bron volgens fig. 2A duidelijker te illustreren. Indien de eerste staaf 66 zodanig is uitgevoerd, dat deze gedurende een eerste tijdinterval in 25 de richting van de longitudinale hartlijn 126 daarvan wordt verlengd, is het duidelijk, dat aan de uiteinden daarvan een grotere (positieve) akoestische druk optreedt, zodat in de richting van elk van de pijlen 98 een positieve drukgolf zal worden uitgezonden.

Tndian gelijktijdig gedurende hetzelfde eerste inter-30 val de tweede staaf 68 zodanig wordt uitgevoerd, dat deze in de richting van de longitudinale hartlijn 28 daarvan wordt verkort, zal aan de uiteinden daarvan een verlaagde (negatieve) druk optreden, zodat in de richting, tegengesteld aan elk van de pijlen 100 een negatieve drukgolf zal worden uitgezonden.

35 Indien omgekeerd tijdens een volgend tweede interval de staven 66 en 68 respectievelijk worden verkort en verlengd, zal de ampli- -· « .λ <·: s\ · • “ Vc- V* “ ÏM - ' * 10 tude van elke drukgolf, die in de richtingen van de pijlen 98 en de richtingen tegengesteld aan de pijlen 100 zal worden uitgezonden, omkeren. Indien verder de bovenstaande twee situaties snel worden herhaald, is het duidelijk, dat eerste periodieke akoestische drukgolven kunnen worden ge-5 vormd, die zich vanuit de uiteinden van de staaf 66 in de richting van de pijlen 98 langs de hartlijn 126 naar buiten voortplanten evenals tweede periodieke akoestische drukgolven, die zich radiaal naar buiten langs de hartlijn 128 voortplanten. Bovendien blijkt, dat deze eerste en tweede periodieke drukgolven in een gewenste mate en bij voorkeur over 180° 10 ten opzichte van elkaar in fase zijn verschoven.

Uit het bovenstaande blijkt, dat de respectieve eerste en tweede paren stralers 102, 104 en 106, 108 terwille van de duidelijkheid in fig. 2B zijn weggelaten. Aangezien deze evenwel onderling met de respectieve uiteinden van de staven 66 en 68 zijn verbonden, zal het ver-15 der duidelijk zijn, dat de bovengenoemde respectieve eerste en tweede akoestische drukgolven in werkelijkheid in radiale richting naar buiten vanuit de buitenvlakken van de stralers 102 - 108 via het rubber in de ruimte 124, via de ring 138 en de respectieve membranen 61A - D en de vensters 27 A - D naar de formatie 10 zullen worden overgedragen.

20 In fig. 2B is een aantal hoeken α aangegeven, die de hoeken bepalen, welke door de hartlijnen 126 of 128 en de centrale hartlijn 28 worden gevormd. Op een soortgelijke wijze is in fig. 4 een aantal hoeken & aangegeven, welke de hoeken bepalen, gevormd door het snijden van de hartlijnen 126 en 128. Ofschoon bij de zojuist beschreven uitvoe-25 ringsvorm volgens de uitvinding deze hoeken α en ö alle gelijk zijn aan 90°, wordt er met nadruk.op gewezen, dat de uitvinding niet tot dit geval dient te worden beperkt.

Het is bijvoorbeeld gebleken, dat de vorming van de gewenste afschuif- of "S"-golven in de formatie 10 kan worden verbeterd 30 door te veroorzaken, dat de hoofdlussen van de genoemde eerste en tweede akoestische drukgolven, die in de formatie 10 moeten worden voortgeplant, niet loodrecht staan op de boorputwand (zoals aangegeven in fig. 2B langs de hartlijnen 126 en 128) doch in plaats daarvan onder een verschoven hoek, waarbij zij ,>naar buiten onder een scherpe hoek ten opzichte van de centra-35 le hartlijn 28 worden gericht. Op deze wijze kan een omzetting van de drukgolven, die in het boorputfluïdum 14 worden opgewekt, in akoestische •r*\ * --5) ^ Λ · . . - ^

-J / a »*4 W

11 afschuifgolven in de formatie 10 op een preferente wijze worden verbeterd ten opzichte van de vorming van akoestische drukgolven. Derhalve kan het gewenst zijn om de hoek α in te stellen, waarbij de optimale hoek α in een bepaalde context een functie is van de karakteristieken van de for-5 matie en de gewenste verhouding tussen de akoestische afschuifgolfenergie en de akoestische drukgolfenergie, welke in de formatie 10 wordt voortgeplant.

Derhalve kan het midden overeenkomende met het snijpunt van de hartlijnen 126, 128 en 28 en de staven 66 en 68 langs de 10 hartlijn 28 naar boven worden bewogen en kunnen de staven 66 en 68 op een geschikte wijze worden gebogen, zodat de buitenste uiteinden van de staven 66 en 68 (en de daaraan bevestigde stralers 102 - 108) in een meer naar beneden gebogen richting zijn gekeerd. Bij een dergelijke uitvoeringsvorm blijkt, dat elke staaf 66 en 68 bestaat uit twee secties 15 ter weerszijden van het midden van elk waarvan de bijbehorende respectie-ven longitudinale hartlijn naar beneden is gericht onder hoeken α ten opzichte van de centrale hartlijn 28 waardoor een vierzijdige pyramide wordt bepaald. Het bovenstaande zal later meer gedetailleerd .voor een bij wijze van voorbeeld gekozen andere uitvoeringsvorm worden besproken. 20 Zoals vermeld tonen de figuren 3 en 4 eenvoudig verti cale en bovenaanzichten van de bron volgens fig. 2A. Opgemerkt wordt, dat de spoelgeleiders 46 zich vanuit de spoelen 86 en 88 uitstrekken, welke zich, ofschoon niet aangegeven, via de sonde 60 kunnen uitstrekken naar een electrische energiebron aan het aardoppervlak, zoals in fig.

25 1 is aangegeven met de lijn 40.

Fig. 5 is een afbeelding van de staven 66 en 68 en de overeenkomstige spoelen 86 en 88 van de onderzoekbron volgens fig. 2A, bestemd om de electrische verbinding daarvan en de configuratie daarvan meer gedetailleerd functioneel aan te geven. Bij de uitvoeringsvorm vol-30 gens fig. 5 zijn de eerste en tweede spoelen 86 en 88 in serie verbonden. Het is evenwel ook mogelijk, dat zij parallel zijn verbonden.

Bij de voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding bestaan de staven 66 en 68 elk uit een ferromagnetisch materiaal, dat de eigenschap vertoont, welke bekend staat als het magnetostrictieve ver-35 schijnsel, waardoor wanneer aan het materiaal een magnetisch veld wordt aangelegd, overeenkomstige veranderingen in de lengte van het materiaal n \ »; . \ :~t Ki * 12 in de richting van het aangelegde veld optreden. Derhalve is dit één middel waardoor de bovenbeschreven veranderingen in lengte van de staven 66 en 68 kunnen worden verkregen.

De grootte van de veranderingen en het feit of het 5 materiaal uitzet of samentrekt bij magnetisering, is een functie van het bepaalde magnetostrictieve materiaal. Zo vertonen verschillende materialen verschillende materiaalvormveranderingsconstanten (veranderingen in lengte per eenheid van lengte tengevolge van magnetostrictie), welke zowel positief als negatief kunnen zijn (hetgeen erop wijst, dat het 10 materiaal bij magnetisatie respectievelijk langer of korter wordt).

Bovendien kunnen dergelijke constanten zowel groot als klein zijn, hetgeen wijst op grotere of kleinere procentuele veranderingen in lengte bij een bepaalde magnetische veldsterkte).

Ten aanzien van de in fig. 2A afgeheelde uitvoerings-15 vorm is het duidelijk, dat het zojuist beschreven magnetostrictieve verschijnsel kan worden gebruikt voor het construeren van een magnetostrictieve vibrator, die in staat is om de gewenste akoestische drukgolven op te wekken. Meer in het bijzonder zal bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 2A de staaf 66 op een gewenste wijze zijn vervaardigd uit een ferro-20 magnetisch materiaal, bekend als 2V Permendur, met een positieve vormver-anderingsconstante, terwijl de staaf 68 kan bestaan uit een ferromagne-tisch materiaal, zoals nikkel, met een negatieve vormveranderingscon-stante en een absolute waarde, die kleiner is dan die van 2V Permendur.

Uit het bovenstaande blijkt verder onder verwijzing 25 naar fig. 5, dat bij het aanleggen van een magnetisch veld aan de staven 66 en 68 door het sluiten van de schakelaar 42 en het daardoor bekrachtigen van de overeenkomstige spoelen 86 en 88 uit de electrische energiebron 132, de buitenste uiteinden van de staaf 66 zich naar buiten zullen bewegen wanneer de staaf 66 in de richting van de hartlijn 126 en de 30 pijl 98 langer wordt tengevolge van de positieve eerste vormverande- ringsconstante van de staaf 66. Op een soortgelijke wijze zullen de buitenste uiteinden van de staaf 68 zich radiaal naar binnen in de richting van de pijlen 100 langs de hartlijn 128 bewegen doordat de staaf 68 een tweede vormveranderingsconstante heeft, welke negatief is.

35 Bij het openen van de schakelaar 42 en het daardoor uit schakelen van de spoelen 86 en 88, zullen de staven 66 en 68 naar de nor- 7¾ F? : - .ΐ-λ 1 · i ' . ' *>·* fc- ^ - 13 male lengte daarvan terugkeren. Door derhalve de intensiteit van het aangelegde magnetische veld te variëren bijvoorbeeld door de schakelaar 42 snel te openen en te sluiten, zullen de eindvlakken van de staven 66 en 68 vibreren (of oscilleren) en wel op een gewenste wijze met een fase-5 verschuiving waardoor de bovengenoemde eerste en tweede akoestische golven worden opgewekt, die zich in het algemeen in horizontale richting naar buiten naar de formatie 10 langs de respectieve hartlijnen 126 en 128 van de staven 66 en 68 bewegen.

Doordat de absolute waarde van de vormveranderingscon-10 stante van 2V Permendur groter is dan die van nikkel zal bij een bepaalde magnetische veldsterkte de vibratie-amplitude van de staaf 66 groter zijn dan die van de staaf 68. Derhalve kan bij de zojuist beschreven uitvoeringsvorm volgens fig. 2A het aantal windingen van de spoel 68 groter worden gekozen dan dat van de spoel 68 teneinde trillingen met bij 15 benadering gelijke amplitude op te wekken, hetgeen gewenst is opdat de bron vier drukgolven verschaft, welke in de formatie 10 zullen interfereren om in de formatie 10 vierpolige akoestische golven op te wekken.

In het algemeen zullen sommige van de staven, die bij de opbouw van een bron volgens de uitvinding worden gebruikt, een eerste 20 vormveranderingsconstante hebben en zullen sommige een tweede vormver-anderingsconstante hebben, waarvan de absolute waarde verschilt van die van de eerste vormveranderingsconstante. Zo is bijvoorbeeld de absolute waarde van de vormveranderingsconstante van nikkel ongeveer de helft van die van PV Permendur. Een andere wijze om de effectieve vormveranderings-25 constanten van de gebruikte staafmaterialen aan elkaar aan te passen bestaan daarin, dat de staven met de grootste absolute vormveranderingsconstante worden omwikkeld met een electrisch geleidend metalen element (dat uit een draad kan bestaan), een en ander zodanig, dat het metalen element tussen elk van deze staven en de overeenkomstige omgevende be-30 krachtigingsspoel is gewikkeld, die bij de staaf het magnetische veld opwekt. Deze omwikkeling schermt de staaf af ten opzichte van het magnetische veld, waardoor de effectieve vormveranderingsconstante van de omwikkelde staaf wordt gereduceerd. Ter illustratie van deze methode zal bij een bron met enige uit nikkel bestaande en enige uit 2V Permendur 35 bestaande staven, een dunne draadvorraige omwikkeling van aluminium om elke staaf van 2V Permendur het gewenste effect van de aanpassing van de /n s *» Λ „ l v ö % 14 vormveranderingsconstanten van de staven verschaffen.

De figuren 6 en 7 komen overeen met de figuren 5 respectievelijk 4 doordat zij soortgelijke aanzichten van andere uitvoeringsvormen volgens de uitvinding tonen. Meer in het bijzonder is onder ver-5 wijzing naar de overeenkomstige figuren 7 en 4, terwijl de voorafgaande beschrijving van de uitvinding is beperkt tot een vier-polige akoestische golfgenerator of bron, het niet de bedoeling, dat de uitvinding op deze wijze is beperkt en de uitvinding ook andere uitvoeringsvormen volledig omvat.

10 Meer in het bijzonder beoogt overeenkomstig de hier ge citeerde referenties, de uitvinding volledig de wenselijkheid in sommige toepassingen van de constructie en het gebruik van meerpolige akoestische golfbronnen met een groot aantal verschillende constructies, waarbij gebruik wordt gemaakt van één of meer staven, die langs de lon-15 gitudinale hartlijnen daarvan trillen, waarbij elk van deze staven zodanig is opgesteld, dat de staaf in hoofdzaak dwars op de centrale hartlijn 28 staat.

4

Zo kan bijvoorbeeld met één staaf een dipool-bron (hierna onder verwijzing naar de figuren 9A en 9B te beschrijven) worden ge-20 vormd. Met twee staven kan een vierpolige bron (reeds eerder beschreven) worden opgebouwd, met drie staven een achtpolige bron, met vier staven een 16-polige bron (welke hierna onder verwijzing naar fig. 7 zal worden beschreven), enz.

In het algemene geval kan een meervoudige bron van de 25 orde N, waarbij N = 1, 2, 3 enz. tot en met oneindig, worden aangeduid

N

als een 2 -polige bron, waarbij N = 1, 2, 3 en 4 voor bijvoorbeeld respectievelijk een dipool-, quadrupool-, octopool- en 16-polige bron. Verder wordt opgemerkt, dat het aantal eindstralingsvlakken, dat gebruikt wordt

N

voor het opbouwen van een 2 -polige bron gelijk is aan 2N d.w.z., dat 30 2, 4, 6 en 8 stralers aan een overeenkomstig aantal staafeinden voor respectievelijk de dipool- quadrupool-, octopool- en 16-polige bronnen worden bevestigd, voorts zal de hoek fi tussen de projectie van naast elkaar gelegen staafeinden op een vlak, dat loodrecht op de centrale hartlijn 28 staat, bij voorkeur gelijk zijn aan 360°/(2N). Dergelijke naast 35 elkaar gelegen staafeinden wekken drukgolven op, die ten opzichte van elkaar over in hoofdzaak 180° in fase zijn verschoven.

Ψ: R G 1 2 5 δ 15

Een. algemene illustratie van de meerpolige bronnen met progressief hogere orde volgens de uitvinding blijkt uit de onderstaande tabel: N= Orde van bron Aantal stralers _ 360 Aantal staven 5 _ _ (en lussen) 2N _N_ 1 2 (dipool) 2 180 1 2 4 (quadrupool) 4 90 2 3 8 (octopool) 6 60 3 4 16 (16-pool) 8 45 4 10 5 32 (32-pool) 10 36 5 t · · e · « · · · ·

N 2N (2^-pool) 2 x N 360 N

N

Opgemerkt wordt, dat ten aanzien van enige van de hier 15 beschreven meerpolige akoestische bronnen, een modificatie van de staaf-constructie nodig kan zijn. Zo zijn bijvoorbeeld voor de octopool drie staven nodig. Indien evenwel een bepaalde staaf geheel uit één magneto-strictief materiaal wordt vervaardigd, kan aan de eis, dat de naast elkaar gelegen staaf uiteinden een faseverschuiving van 180° moeten vertonen, 20 niet worden voldaan aangezien twee van de staven uit hetzelfde materiaal zouden bestaan waarbij de naast elkaar gelegen uiteinden in fase zijn.

In plaats van derhalve bronnen op te bouwen, waarin de gehele staaf een integraal onderdeel van één materiaal is, wordt voor het verschaffen van meerpolige bronnen, waarbij zich de bovenbeschreven 25 situatie voordoet (evenals bij de constructie van de andere hier beschreven bronnen) erin voorzien, dat halve staven of secties worden toegepast. Bij deze constructie kunnen de halve staven of secties aan de doom (zoals de doom 202 van fig. 8) worden gelast voor het vormen van spaakachtige uitsteeksels, die zich radiaal naar buiten uitstrekken. Deze spaken 30 zullen in samenstelling tussen eerste en tweede magnetostrictieve materialen (met respectievelijk positieve en negatieve vormveranderings-constanten) wisselen wanneer men om de centrale hartlijn 28 op een cirkelvormige wijze voortgaat.

Het is ook mogelijk, dat elke sectie of halve staaf be-35 staat uit afwisselende piëzoelectrische gestapelde schijfstelsels, die ... - * Λ 5 i , - i r ·“ %v

• · im v U

16 in polariteit wisselen teneinde de gewenste faserelatie van 180° tussen een bepaalde halve staaf en die, welke aan beide zijden daarnaast zijn gelegen, te verkrijgen.

Op een later meer gedetailleerd te beschrijven wijze 5 ten aanzien van de 16-polige bron als een specifiek voorbeeld, zullen wanneer meer dan één staaf wordt gebruikt voor het vormen van een meer-polige bron volgens de uitvinding, de staven bij voorkeur zodanig worden opgesteld, dat zij alle bij de middens van de longitudinale hartlijnen daarvan met elkaar zijn verenigd, waarbij deze middens de centrale hart-10 lijn 28 snijden teneinde te veroorzaken, dat het staafstelsel het voorkomen heeft van gelijke spaken van een wiel, die zich vanuit de centrale hartlijn 28 radiaal naar buiten uitstrekken.

Bij voorkeur maakt elke "spaak" de bovengenoemde gelijke hoeken 6 en α met naastgelegen spaken respectievelijk de centrale hart-15 lijn 28, waardoor β = 360°/(2 x N) en waarbij α gelijk aan of kleiner dan 90° kan zijn, zoals boven is opgemerkt. Men zal zich herinneren, dat α kan worden gekozen als een functie van karakteristieken van de formatie en dergelijke, en kleiner zal zijn dan 90° om de vorming van meervoudige akoestische afschuifgolven in de formatie om de boorput te verbe-20 teren.

Nog steeds verwijzende naar het algemene geval voordat andere specifieke uitvoeringsvormen dan de quadrupoolbron volgens fig. 2A worden besproken (zoals de later te beschrijven dipool- en 16-polige bronnen) zullen in het geval, dat meer dan één staaf wordt toegepast, 25 de staafsecties (of spaken) bij voorkeur in samenstelling wisselen vanaf het bovengenoemde eerste magnetostrictieve materiaal met een positieve vormveranderingsconstante naar het tweede materiaal met negatieve vorm-veranderingsconstante naar het eerste materiaal, enz. wanneer men volgens een cirkelvormige baan om de centrale hartlijn 28 voortgaat.

30 Tenslotte zal ten aanzien van het algemene geval aan het radiaal meest naar buiten gelegen uiteinde van elke sectie of elke spaak, waaruit elke staaf bestaat, een akoestische straler zijn bevestigd op een wijze, overeenkomende met die, welke onder verwijzing naar fig. 2A · is beschreven. Om elke spaak zal ook een electrische spoel zijn aange-35 bracht, eveneens op eenzelfde wijze als bij de bron volgens fig. 2A. Wanneer derhalve de spoelen van de bepaalde staafbron worden bekrachtigd, S (j ·; ’239 17 zullen zij ook op eenzelfde wijze als die volgens fig. 2A vibreren. Elke spaak zal derhalve een respectieve akoestische drukgolf opwekken, die zich langs de longitudinale hartlijn daarvan radiaal naar buiten beweegt, waarbij elk van deze golven in fase is verschoven ten opzichte van de 5 drukgolf, welke wordt opgewekt door de ter weerszijden daarvan naastgelegen spaak, waarbij deze golven zich vanuit de akoestische stralers, die zich op de uiteinden van de spaken bevinden, worden voortgeplant. Bovendien zou een stralingspatroondiagram van een bron, die op de bovenbeschreven wijze is opgebouwd, onthullen, dat de bron 2N lussen zou leve-10 ren, die elk vanuit een verschillende respectieve akoestische straler naar buiten worden voortgeplant.

Derhalve is het, thans verwijzende naar fig. 7 voor een illustratief voorbeeld van een 16-polige bron, vergeleken met de quadru-poolbron volgens fig. 4, duidelijk, dat in plaats van slechts twee staven 15 66 en 68, vier staven 150, 152, 154 en 156 aanwezig zijn (met overeenkomstige spoelen, zoals de spoel 158, welke eindigt in de spoelgeleider 160, overeenkomende met de geleider 46) evenals acht overeenkomstige vensters, radiaal naar buiten ten opzichte van de staven (niet weergegeven) en acht stralers, zoals de straler 157, die elk op een verschillend 20 buitenste uiteinde van de staven 150 - 156 zijn opgesteld.

Op een soortgelijke wijze als bij de uitvoeringsvorm volgens de figuren 1-5 zijn vier staven 150 - 156 zodanig geöriënteerd, dat de radiaal buitenste uiteinden daarvan op gelijke afstanden langs de omtrek van een cirkel zijn gelegen, waarvan de centrale hartlijn 28 het 25 midden is en welke cirkel is gelegen in een vlak, dat in hoofdzaak loodrecht op de hartlijn 28 staat. Op een soortgelijke wijze zullen de staven wisselen tussen een eerste en tweede ferromagnetisch materiaal bij het doorlopen van de cirkel, welke materialen respectieve vormveranderings-constanten hebben, waarvan het teken wisselt. Tenslotte kunnen de staven 30 worden bekrachtigd op een wijze, overeenkomende met die, welke functioneel is weergegeven in fig. 5. Het is derhalve duidelijk, dat bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 7 in plaats van vier drukgolven worden opgewekt, die zich vanuit de sonde 16 naar buiten bewegen, acht van dergelijke golven zullen worden opgewekt.

35 In fig. 6 is weer een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding weergegeven. Meer in het bijzonder toont fig. 6 een eindere wij- Λ i. ^ - v ir 18 ze van opbouw van de vibrerende staven 66 - 68 of 150 - 156, welke bij de uitvoeringsvormen van de in de figuren 2A respectievelijk 7 afgebeelde akoestische golfbron worden toegepast.

Elke magnetostrictieve staaf en spoel, zoals de staaf 5 66 en de spoel 86 van fig. 2A kunnen worden vervangen door een piëzo- electrische staaf, zoals de in fig. 6 in uiteengenomen vorm aangegeven veerstaven.

Het blijkt, dat elke staaf volgens fig. 6 bestaat uit een aantal gepolariseerde schijven, zoals de schijven 140, 142, 144 en 10 146, welke zijn vervaardigd uit een geschikt piëzoelectrisch kristal- materiaal, zoals dit op de markt wordt gebracht door Vernitron Company of Bedford, Ohio. Deze schijven worden opgestapeld en langs respectieve hartlijnen 126 of 128 coaxiaal gecentreerd. Deze hartlijnen blijken overeen te komen met de longitudinale hartlijnen van de eerder beschreven 15 staven 66 en 68, die zich loodrecht op elkaar en ten opzichte van de centrale hartlijn 28 uitstrekken.

Piëzoelectrische kristallen hebben de eigenschap, dat zij öf uitzetten öf samentrekken in responsie op een aangelegde electrische potentiaal, en het feit of het kristal uitzet of samentrekt kan worden 20 geregeld door de richting van de aangelegde potentiaal.

Wanneer de kristalschijven 140 - 146 in de aangegeven richtingen zijn gepolariseerd, opgestapeld en bedraad, als aangegeven in fig. 6, is het derhalve duidelijk,dat omdat de bedrading van de stapels, die langs de hartlijn 126 zijn gecentreerd, tegengesteld is aan 25 die, welke langs de hartlijn 128 zijn gecentreerd, bij bekrachtiging van alle stapels vanuit de energiebron 132 door het sluiten van de schakelaar 42, de schijven 140 en 144 longitudinaal in de richting van de hartlijn 126 zullen uitzetten, terwijl de resterende stellen schijven 142 en 146 langs de hartlijn 128 zullen samentrekken, waardoor men de 30 gewenste opwekking van twee stellen niet in fase zijnde akoestische golven verkrijgt, zoals deze eerder zijn beschreven voor de uitvoeringsvorm volgens fig. 2A, welke stellen radiaal naar buiten in de formatie 10 in vier verschillende richtingen worden voortgeplant.

Opgemerkt wordt, dat op dezelfde wijze, dat de schijven 35 140, 144 en 142, 146 in de plaats kunnen treden van de respectieve staven 66 en 68, soortgelijke stapels schijven in de plaats kunnen treden van de S £ ,1 ' Ö 19 staven van een meervoudig staafstelsel volgens de uitvinding.

Zoals bij fig. 6 evenwel zal de polariteit en de bedrading van elke stapel schijven wisselen ten opzichte van de aan beide zijden daarvan naastgelegen stapel schijven (op een soortgelijke wijze 5 als de naastgelegen magnetostrictieve staven in vormveranderingsconstante-teken wisselen) om de gewenste opwekking van niet in fase zijnde akoestische golven te verkrijgen, welke eerder is besproken.

In fig. 8 vindt men een andere uitvoeringsvorm 200 van de quadrupool-afschuifgolfbron volgens fig. 2A, welke op een sterke 10 wijze is vereenvoudigd doordat terwille van de eenvoud het huis 60 en dergelijke zijn weggelaten. Een doom 202 is in het huis 60 (niet af-gebeeld) coaxiaal met de centrale hartlijn 28 aanwezig, welke in wezen functioneel equivalent is aan een verlengstuk van de dooms 62 en 68 volgens fig. 2A, waarbij zij één integraal onderdeel vormen, dat de doom 15 202 omvat. Radiaal naar buiten ten opzichte van de doom 202 bevinden zich vier staafsecties 204, 206, 208 en 210. De projecties van elk van deze staafsecties op een vlak, loodrecht op de centrale hartlijn 28, zijn op in hoofdzaak gelijke afstanden onder in hoofdzaak gelijke hoeken 6 gelegen. Elk van deze staven 204 - 210 bezit aan het radiaal buitenste 20 uiteinde daarvan een overeenkomstige akoestische reflector 204A, 206A, 208A respectievelijk 210A, waarbij deze reflectoren 204A - 210A wat constructie en doel betreft in hoofdzaak identiek zijn aan de stralers 102 - 108 van fig. 2A. Voorts is op een soortgelijke wijze om elk van deze staven 204 - 210 een overeenkomstige spoel 204B, 206B, 208B en 210B aan-25 gebracht, eveneens voor hetzelfde doel als de spoelen 86 en 88 van fig.

2A.

De diametraal tegenover elkaar gelegen staven 204 en 208 bestaan uit een eerste magnetostrictief materiaal en de staven 206 en 210 uit een tweede magnetostrictief materiaal, dat een vormveranderings-30 constante heeft, die in teken verschilt van die van de staven 204 en 208, eveneens voor doeleinden, welke boven zijn besproken.

Het fundamentele verschil tussen de in fig. 8 afgeheelde uitvoeringsvorm en die volgens fig. 2A is, dat de longitudinale hartlijnen van de staven 204 - 210 in plaats van dat deze zich uitstrekken 35 in een vlak, dat loodrecht staat op de centrale hartlijn 28 (zoals in het geval van de uitvoeringsvorm volgens fig. 2A) zich in een in het al- Λ ..·£*?* ] J - v- 20 gemeen neerwaartse richting naar de detectoren 25 uitstrekken en een hoek α met de centrale hartlijn 28 maken. Zoals in de geciteerde referenties is vermeld, is het gebleken, dat door de hoek α (en derhalve de richting van de akoestische golven uit de stralers, zoals 204A - 210A) 5 op een geschikte wijze te kiezen als een functie van de karakteristieken van de formatie en dergelijke, de vorming van akoestische afschuifgolven in de formatie 10 preferent kan worden verbeterd ten opzichte van de vorming van akoestische drukgoven. Derhalve wordt bij de in fig. 8 af geheelde uitvoeringsvorm voordeel getrokken van dit verschijnsel, meer in 10 het bijzonder bij het onderwerp, waarbij de longitudinale centrale hartlijnen 204C - 210C van de overeenkomstige respectieve staven 204 - 210 in een in het algemeen neerwaartse richting zijn gecentreerd. Dit veroorzaakt, dat van de bijbehorende respectieve stralers 204A - 210A op een soortgelijke wijze de stralingsvlakken daarvan in een in het alge-15 meen neerwaartse richting zijn gericht teneinde te veroorzaken, dat de akoestische golven, welke uit de radiaal buitenste oppervlakken daarvan worden voortgeplant, zich voortplanten in de richting van de pijlen, aangegeven bij de hartlijnen 204C - 210C.

Onder verwijzing naar fig. 1 dient te worden onderkend, 20 dat bij het scheidingsvlak tussen het boorputfluidum 14 en de formatie 10 niet slechts een gedeelte van de drukgolf energie, welke in het boorputfluidum 14 vanuit de bron 26 (bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 2A of de uitvoeringsvorm volgens fig. 8) wordt voortgeplant, wordt omgezet in akoestische afschuifgolfenergie, die zich in de formatie 10 zal 25 voortplanten, doch nog een gedeelte van deze drukgolfenergie in het fluïdum 14 zal worden omgezet in akoestische drukgolfenergie, welke zich eveneens in de formatie 10 zal voortplanten. De in de formatie 10 geïnduceerde afschuifgolven zullen interfereren en een quadrupool-afschuifgolf in de formatie 10 veroorzaken. Op een soortgelijke wijze zullen de in de for-30 matie 10 geïnduceerde drukgolven interfereren en in de formatie 10 een quadrupool-drukgolf verschaffen. De verhouding tussen de quadrupool-afschuifgolf energie en de quadrupool-drukgolfenergie, verschaft door de bron 26 in de'formatie 10, is afhankelijk van de genoemde hoek waaronder de drukgolven in het fluïdum 14 het scheidingsvlak tussen het fluïdum 35 14 en de formatie 10 treffen en is tevens afhankelijk van de bronfre-quentie.

8501259 21

Voor een direct akoestisch afschuifgolfonderzoek is het gewenst het opwekken van afschuifgolven in de formatie 10 ten opzichte van het opwekken van drukgolven daarin te verbeteren. Dit kan geschieden op de wijze, welke is aangegeven in de alinea, die onmiddellijk aan de bo-5 venstaande alinea voorafgaat. In tegenstelling daarmede kan het voor een efficiënt akoestisch drukgolfonderzoek gewenst zijn het opwekken van drukgolven in de formatie 10 ten opzichte van het opwekken van afschuif golven daarin te verbeteren.

De bron 26, die met dezelfde modus wordt bedreven als 10 hier is beschreven voor een quadrupool-afschuifgolfonderzoek, kan worden toegepast voor het uitvoeren van een quadrupool-drukgolfonderzoek. De aankomst van de quadrupool-drukgolf bij de detectoren zal plaatsvinden vóórdat de quadrupool-afschuifgolf bij de detectoren aankomt, zodat de gelijktijdige opwekking van quadrupool-afschuifgolven in de formatie 15 10 (met de quadrupool-drukgolven van belang bij quadrupool-drukgolfonder zoek) de drukgolfonderzoekhandelingen niet zullen hinderen. Teneinde een akoestisch quadrupool-drukgolfonderzoek op een doeltreffende wijze uit te voeren onder gebruik van de uitvoeringsvorm 200 (weergegeven in fig.

8) van de bron 26 is het gewenst, dat de hoek waaronder de staven 204 -20 210 ten opzichte van de centrale hartlijn 28 hellen zodanig wordt inge steld, dat de staafhartlijnen in hoofdzaak loodrecht op de centrale hartlijn 28 staan, zodat het opwekken van drukgolven in de formatie 10 ten opzichte van het opwekkèn van afschuifgolven daarin wordt verbeterd.

Het zal de vakman duidelijk zijn, dat dipool-, octo-25 pool- en andere uitvoeringsvormen van de akoestische golf volgens de uitvinding op een soortgelijke wijze geschikt zijn voor zowel een meer-polig akoestisch afschuifgolfonderzoek als voor meerpolig akoestisch drukgolf onderzoek.

Het is duidelijk, dat terwijl de in het algemeen naar 30 beneden gerichte staven en overeenkomstige radiatoren slechts voor de quadrupool-bron volgens fig. 8 zijn weergegeven, dit concept op een gunstige wijze kan worden aangepast aan elk van de meerpolige bronnen volgens de uitvinding, welke hier zijn beschreven, onafhankelijk van het aantal staven, waaruit de bronnen zijn opgebouwd of van het feit, dat de 35 bronnen uit een magnetostrictief of een piëzoelectrisch materiaal bestaan.

« X 1 " Λ ύ -J v * i- 22

In fig. 9 A vindt men weer een andere uitvoeringsvorm 220 volgens de uitvinding, welke een akoestische dipool-golfbron omvat. Evenals bij 'de uitvoeringsvorm volgens fig. 8 is een doom 222 coaxiaal met de centrale hartlijn 28 aanwezig, welke een doorgaande dwarsopening 5 bezit, waarin zich een staaf 224 bevindt. De staaf wordt door de doom 222 ondersteund door middel van een kleeflas 228A of dergelijke tussen de staaf 224 en het binnenoppervlak van de doom 222, dat een gedeelte van de opening bepaalt. Staaf 224 bestaat bij voorkeur uit een magneto-strictief materiaal, zoals eerder is beschreven voor andere soortge-10 lijke staven en om de staaf is, eveneens op een soortgelijke wijze bij voorkeur een electrische spoel 226 aangebracht. De staaf 224 kan ook bestaan uit een piëzoelectrisch materiaal, zoals de boven onder verwijzing naar fig'. 6 besproken stapels schijven. Het radiaal het meest naar buiten gelegen uiteinde van de staaf 224 zal door middel van een kleeflas 15 228B of dergelijke aan de cilindrische akoestische radiator 230 zijn bevestigd. De lengte van de staaf 224 wordt bij voorkeur vooraf zodanig gekozen, dat de cilinder 230 in coaxiale relatie met de doorn 222 en de centrale hartlijn 28 wordt gecentreerd wanneer de bron 220 zich in de rusttoestand daarvan bevindt.

20 Verder wordt erop gewezen, dat de binnendiameter van de cilinder 230 bij voorkeur zodanig ten opzichte van de buitendiameter van de doorn 222 wordt gekozen, dat de buiten- en binnenoppervlakken van de doorn 222 respectievelijk de cilinder 230 het ringvormige gebied 232 bepalen.

25 Zoals nu uit fig. 9 blijkt, welke een bovenaanzicht van de bron 220 volgens fig. 9A toont, is de cilinder 230 coaxiaal gecentreerd met de centrale hartlijn 28 en is de cilinder gestippeld weergegeven wanneer deze langs de hartlijn 126 is verplaatst en niet langer in coaxiale centrering met de centrale hartlijn 28 is. Bij bekrachtiging van de spoel 30 226, die om de staaf 224 is aangebracht, is het duidelijk, dat de staaf 224 in lengte zal veranderen of langs de longitudinale hartlijn 126 daarvan zal vibreren. Aangezien de binnenste en buitenste uiteinden van de staaf 224 met de doorn 222 en de cilinder 230 zijn verbonden door middel van lasverbindingen 228A en 228B of dergelijke, zal een dergelijke longi-35 tudinale beweging van de staaf 224 worden overgedragen naar de cilinder 230, waardoor de cilinder 230 vanuit een centrering coaxiaal met de cen- V, - L*a» «k* Vs/ 23 trale hartlijn 28 oscilleert naar een centrering, welke gestippeld is aangegeven. Een dergelijke beweging van de cilinder 230, welke een akoestische straler van een soortgelijk materiaal en een soortgelijke constructie is als die, welke eerder is beschreven, veroorzaakt het opwek-5 ken van een eerste akoestische drukgolf, die zich in fig. 9B naar links langs de hartlijn 126 voortplant, en tegelijkertijd een tweede akoestische drukgolf, die in de algemene richting naar rechts in fig. 9B langs de hartlijn 126 wordt voortgeplant. Bovendien zullen de hoofdlussen van dergelijke drukgolven, die zich in de richting van de pijlen bewe-10 gen, over 180° in fase ten opzichte van elkaar zijn verschoven, waardoor het gewenste dipool-stralingspatroon van de bron van de uitvoeringsvorm 220 volgens fig. 9A en 9B wordt verkregen.

Het kan zijn, dat nog een andere constructie gewenst is voor de bovengenoemde bronnen van hogere orde (zoals de octopool) waar-15 bij de volle staven van wisselend magnetostrictief materiaal niet voorzien in de gewenste faserelatie van 180° tussen naast elkaar gelegen staafein-den.

Bij deze andere constructie kunnen twee rechthoekige veelhoeken met N-zijden worden geconstrueerd en in hoofdzaak evenwijdig 20 ten opzichte van elkaar worden gecentreerd, coaxiaal om de centrale hartlijn 28, en in hoekrichting ten opzichte van de centrale as 28 worden verplaatst over een hoekfi ten opzichte van elkaar. Alle zijden van één van de veelhoeken bestaan uit een eerste magnetostrictief materiaal met een positieve vormveranderingsconstante en die van de tweede veelhoek 25 uit het tweede magnetostrictieve materiaal met een negatieve vormveran-deringsconstante.

Om derhalve bijvoorbeeld een octopool-bron van dit algemene type op te bouwen, zal gebruik worden gemaakt van twee gelijkzijdige driehoeken, die in hoekrichting om de hartlijn 28 over 60° ten opzich-30 te van elkaar zijn verplaatst voor het vormen van een zespuntige stercon-figuratie. Wanneer spoelen om de zijden van de driehoeken worden bekrachtigd, zal één driehoek uitzetten, terwijl de andere samentrekt, en omgekeerd tijdens een volgend interval. Wanneer aan elke top van elke driehoek, die radiaal naar buiten van de hartlijn 28 is afgekeerd akoesti-35 sche stralers zijn bevestigd, is het duidelijk, dat een hoofdlus van akoestische energie zich uit elk van de zes toppen van de twee driehoeken •3 ~ ή 1 0 K Ö tj V* * bm V> <3

, V

24 zal voortplanten, waarbij elke lus over een fasehoek van 180° is verschoven ten opzichte van de lussen, welke aan beide zijden daarnaast zijn gelegen.

Het is mogelijk akoestische bronnen volgens de uitvin-5 ding te construeren, welke in staat zijn bijzonder krachtige niet in fase zijnde akoestische drukgolven in de sonde 16 op te wekken, die voldoende zijn om sterke dipool-, quadrupool- of afschuifgolven van hogere orde in de van belang zijnde formatie op te wekken. De gewenste frequentie cu q van de akoestische golven, welke moeten worden opgewekt, bepaalt 10 de keuze van de bepaalde parameters van de staven zoals 66 - 68, de stapels zoals 140 en 146 en de stralers, zoals 102 - 108. Typerende gewenste frequentiegebieden van de oscillatie van de hier beschreven bronnen liggen in het gebied juist onder 3 kHz tot 14 kHz of zelfs hoger, waarbij frequenties van ongeveer 3 kHz dikwijls typerend zijn voor een ^ direct akoestisch quadrupool-afschuifgolfonderzoek in betrekkelijk "zachte" formaties en ongeveer 6 kHz of meer voor een direct akoestisch quadru-pool-afschuifgolfonderzoek in "harde" formaties.

Meer in het bijzonder kunnen voor een bepaalde gewenste eigen bronfrequentie , waarbij de massa M van elke radiator, de elasti- 20 ^ citeitsmodulus E, het dwarsdoorsnedeoppervlak A en de lengte L van elke staaf gelijk zijn en de massa van elke staaf klein is vergeleken met die van de bijbehorende stralers, deze parameters worden gekozen overeenkomstig de relatie 1/2 co = [ (2 x E x A) / (M x L)] 25 q

Tengevolge van de grote intensiteit van akoestische golven, welke met de bron volgens de uitvinding kunnen worden opgewekt, is het gebleken, dat de opgewekte akoestische golven, die een frequentie hebben, welke gelijk is aan de eerste harmonische van de nominale oscil-30 latiefrequentie van de staven (welke eerste harmonische ook aanwezig is in de oscillaties) een zö grote waarde kunnen hebben, dat voor het uitvoeren van een direct quadrupool-afschuifgolfonderzoek de bron 26 met dezelfde nominale ascillatieffrequentie kan worden bedreven voor zowel zachte als harde formaties.

35 Voorts kan ook tengevolge van de intensiteit van de bron volgens de uitvinding zelfs een bron-na-bron of "transversaal boorput" .

-- ^ 4 o ;; ^ •Ί’;? ö 25 onderzoek worden verkregen, waarbij de formatie 10 akoestisch op één boorputplaats met de bron volgens de uitvinding kan worden geëxciteerd en de akoestische signatuur bij een naastgelegen boorputplaats kan worden gedetecteerd.

5 cmdat oscillerende magnetostrictieve staven kunnen wor den gebruikt, die door magnetische velden worden bekrachtigd, zijn relatief kleine voedingsbronnen met een lage spanning nodig om de respectieve spoelen daarvan te bekrachtigen. Dit is van groot voordeel ten opzichte van de conventionele piëzoelectrische trillingselementen, die op een 10 karakteristieke wijze hogere voedingsspanningen vereisen, welke gepaard gaan van ruisproblemen en dergelijke. Wanneer evenwel de magnetostrictieve staven worden vervangen door "gestapelde stelsel"-staven van een piëzoelectrisch schijfmateriaal, zoals het geval bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 6, kunnen deze problemen door een zorgvuldig ontwerp wor-15 den gereduceerd.

Het is duidelijk, dat de bedrijfsprincipes van de akoestische golfbronnen volgens de uitvinding, welke hier zijn beschreven, met betrekkelijk kleine veranderingen kunnen worden aangepast voor het opbouwen van akoestische golfdetectoren en dat dergelijke detectoren der-20 halve binnen het kader van de uitvinding vallen.

Zo blijkt bijvoorbeeld uit fig. 2A, dat indien de daarin weergegeven bron als een detector wordt gebruikt, akoestische golven in het boorputfluïdum 14, welke moeten worden gedetecteerd, zich bewegen in een richting tegengesteld aan die, welke worden opgewekt wanneer de 25 detector als een bron werkt. Meer in het bijzonder zullen akoestische golven via de vensters 27A - D,. enz. binnentreden teneinde de staven 66 - 68 en de stralers 102 - 108 te treffen.

De energie, welke de staven 66 - 68 treft, veroorzaakt daarin trillingen, welke kunnen worden gebruikt voor het induceren van 30 meetbare potentiaal signaalniveaus in de spoelen 86 - 88, die functioneel met de akoestische golven zijn gerelateerd.

Het is derhalve duidelijk, dat de uitvinding geschikt is voor het verkrijgen van alle voordelen en kenmerken, welke boven zijn beschreven, tezamen met andere voordelen, welke uit een omschrij-35 ving van de inrichting zelf naar voren komen. Het is duidelijk, dat bepaalde combinaties en ondercombinaties van nut zijn en zonder verwijzing Γ· j 0 £ Λ •A 2 ' Μ

'\S Μ v V

26 naar andere kenmerken en ondercombinaties kunnen worden toegepast. Bovendien is de bovenstaande beschrijving van de uitvinding slechts illustratief en ter toelichting daarvan gegeven en zijn binnen de uitvinding verschillende veranderingen in de afmeting, vorm en materiaalsamenstelling 5 van de onderdelen daarvan mogelijk, evenals in de details van de afge-beelde constructies.

§s.v; · : ” y w v - s.. w

Claims

1. Inrichting voor het toevoeren van akoestische golven aan een onder het aardoppervlak gelegen formatie, door welke formatie zich een boorput met een hartlijn uitstrekt, gekenmerkt door een huis met een centrale hartlijn, dat tenminste een venster bepaalt, welk huis 5 bestemd is om zodanig in de boorput te worden opgesteld, dat de centrale hartlijn in hoofdzaak evenwijdig is aan de hartlijn van de boorput, en tenminste een staaf orgaan, dat in het huis is opgesteld en dat een longitudinale hartlijn heeft, welke zich door het tenminste ene venster uitstrekt, om in het huis langs electrische weg zodanig akoestische 10 golven op te wekken, dat de akoestische golven naar de formatie worden voortgeplant en het scheidingsvlak tussen de boorput en de formatie in de richting van de longitudinale hartlijn treffen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tenminste ene staaforgaan is voorzien van een eerste staaforgaan 15 met een eerste lengte, dat zich in de richting van de eerste longitudinale hartlijn uitstrekt, welke eerste lengte in responsie op een electrische excitatie verandert.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het tenminste ene staaforgaan verder is voorzien van een tweede staafor- 20 gaan met een tweede lengte, dat zich in de richting van een tweede longitudinale hartlijn uitstrekt, welke tweede lengte in responsie op de electrische excitatie verandert.

4. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tenminste ene staaforgaan is voorzien van een eerste staaf met een eerste 25 sectie en een tweede sectie, waarbij elk van de eerste en tweede secties een buitenste en een binnenste uiteinde bezitten, waarbij de binnenste uiteinden van de eerste en tweede secties onderling zijn verbonden en waarbij elk van de eerste en tweede secties een longitudinale hartlijn heeft, die zich door het tenminste ene venster uitstrekt.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de longitudinale hartlijn van de eerste sectie van de eerste staaf en de longitudinale hartlijn van de tweede sectie van* de eerste staaf colineair zijn. * - ‘v t * * y

6. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het tenminste ene staaforgaan voorts is voorzien van een tweede staaf met een eerste sectie en een tweede sectie, waarbij elk van de eerste en tweede secties van de tweede staaf een buitenste en een binnenste uit-5 einde bezitten, waarbij de binnenste uiteinden van de eerste en tweede secties van de tweede staaf onderling zijn verbonden met de binnenste uiteinden van de eerste en tweede secties van de eerste staaf en waarbij elk van de eerste en tweede secties van de tweede staaf een longitudinale hartlijn heeft, die zich door het tenminste ene venster uitstrekt.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de longitudinale hartlijn van de eerste sectie van de tweede staaf en de longitudinale hartlijn van de tweede sectie van de tweede staaf colineair zijn.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de 15 eerste staaf bestaat uit een eerste magnetostrictief materiaal met een eerste vormveranderingsconstante en de tweede staaf bestaat uit een tweede magnetostrictief materiaal met een tweede vormveranderingsconstante waarvan het teken tegengesteld is aan dat van de eerste vormveranderingsconstante .

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de buitenste uiteinden van de eerste staaf equidistant zijn van het onderlinge verbindingspunt van de binnenste uiteinden van de eerste staaf.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de buitenste uiteinden van de tweede staaf equidistant zijn van het ver-25 bindingspunt van de binnenste uiteinden van de tweede staaf.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat • de buitenste uiteinden van de eerste en tweede staven een vlak bepalen.

12. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de buitenste uiteinden van de eerste en tweede staven elk equidistant zijn 30 van het onderlinge verbindingspunt van de binnenste uiteinden van de eerste en tweede staven.

13. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het tenminste ene staaforgaan verder is voorzien van eerste akoestische stralers, die elk met een verschillend uiteinde van de buitenste uitein- 35 den van de eerste en tweede secties van de eerste staaf zijn verbonden, waarbij elk van de eerste stralers is opgesteld tussen een respectief 1 Π Λ j uiteinde van de buitenste uiteinden van de eerste staaf en het tenminste ene venster door welk venster de longitudinale hartlijn, behorende bij het respectieve uiteinde van de genoemde buitenste uiteinden van de eerste staaf zich uitstrekt.

14. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het tenminste ene staaforgaan verder is voorzien van tweede akoestische stralers, die elk met een verschillend uiteinde van de buitenste uiteinden van de eerste en tweede secties van de tweede staaf zijn verbonden, waarbij elk van de tweede stralers is opgesteld tussen een respectief 10 uiteinde van de buitenste uiteinden van de tweede staaf en het tenminste ene venster, door welk venster zich de longitudinale hartlijn, behorende bij het respectieve uiteinde van de buitenste uiteinden van de tweede staaf, uitstrekt.

5. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat 15 de eerste staaf uit nikkel bestaat.

16. Inrichting volgens conclusie 14 of 15, met het kenmerk, dat de tweede staaf uit 2V Permendur bestaat.

17. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de projectie van de eerste staaf op een eerste vlak, loodrecht op de cen- 20 trale hartlijn, loodrecht staat op de projectie van de tweede staaf op het eerste vlak.

18. Inrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat elke longitudinale hartlijn van elk van de eerste en tweede secties van de eerste en tweede staven met de centrale hartlijn van het huis een hoek 25 insluit, welke kleiner is dan 90°.

19. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tenminste ene staaforgaan uit een piëzoelectrisch materiaal bestaat.

20. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat in responsie op de electrische excitatie de buitenste uiteinden van de eerste 30 en tweede staven in de richting van de longitudinale hartlijn van de respectieve eerste en tweede staven zodanig vibreren, dat de lengte van de eerste staaf en de lengte van de tweede staaf beide als functie van de tijd veranderen.

21. Inrichting volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de 35 lengteveranderingén in de eerste staaf een faseverschuiving van in hoofdzaak 180° vertonen ten opzichte van de lengteveranderingen van de tweede 'j ' - 1 0 Ö . V staaf en waarbij de lengteveranderingen in de eerste en tweede staven naar de eerste en tweede stralers worden overgedragen, die respectievelijk met de buitenste uiteinden van de eerste en tweede staven zijn verbonden, zodat de eerste stralers eerste akoestische drukgolven opwekken, 5 die uit de eerste stralers naar buiten worden voortgeplant, de tweede stralers tweede akoestische drukgolven opwekken, die vanuit de tweede stralers naar buiten worden voortgeplant, en de eerste en tweede drukgolven faseverschuiving van in hoofdzaak 180° ten opzichte van elkaar vertonen.

22. Inrichting volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat de eerste en tweede akoestische drukgolven een amplitude en frequentie hebben, welke voldoende is om in de formatie een akoestische afschuif-golf op te wekken.

23. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat 15. de eerste en tweede staven elk een in hoofdzaak gelijke elasticiteitsmodu-lus E, een dwarsdoorsnedeoppervlak A en een lengte L hebben en coplanair zijn, waarbij de massa van elk van de eerste en tweede stralers gelijk is aan M en waarbij M, E, A en L worden gekozen uit een vooraf gekozen frequentie oj ^ van de eerste en tweede drukgolven overeenkomstig de rela-20 tie 1/2 (jl) = [ (2 x E x A) / (M x L) ] q

24. Akoestische golfgeneratorinrichting ten gebruike bij akoestisch boorputonderzoek, gekenmerkt door een hol huis, dat een cilindrisch binnenoppervlak coaxiaal gecentreerd met een centrale hartlijn 25 bepaalt, een bovenste en onderste basis, welke in het huis in afdichtende samenwerking met het binnenoppervlak zijn opgesteld en met het binnenoppervlak een cilindrische ring bepalen, een kruisvormig staafstelsel, dat binnen de ring is opgesteld en voorzien is van een eerste staaf, welke zich in de richting van en coaxiaal gecentreerd met een eerste hartlijn 30 uitstrekt, een tweede staaf, welke zich uitstrekt in de richting van en coaxiaal gecentreerd met een tweede hartlijn, waarbij de eerste, tweede en centrale hartlijnen in hoofdzaak onderling loodrecht zijn en elkaar snijden om een centerpunt van het staafstelsel te bepalen, waarbij de eerste staaf is voorzien van tegenover elkaar gelegen uiteinden, die 35 langs de eerste hartlijn op eerste afstanden van en ter weerszijden van het centerpunt zijn gelegen, en de tweede staaf tegenover elkaar gele- n Λ Γ? Λ •Vv '* |\ A Y 'L·· v.r *;·./ ^ * —u gen uiteinden bezit, die langs de tweede hartlijn op tweede afstemden van en ter weerszijden van het centerpunt zijn gelegen, een aantal akoestische stralers inclusief eerste akoestische stralers, die elk bij een verschillend uiteinde van de tegenover elkaar gelegen uiteinden van 5 de eerste staaf zijn opgesteld en tweede akoestische stralers, die elk bij een verschillend uiteinde van de tegenover elkaar gelegen uiteinden van de tweede staaf zijn opgesteld, waarbij de eerste stralers elk zijn voorzien van een stralingsoppervlak, dat in hoofdzaak is gelegen in een vlak, dat loodrecht staat op de eerste hartlijn en deze eerste hartlijn 10 snijdt, en de tweede stralers elk zijn voorzien van een stralingsoppervlak, dat in hoofdzaak is gelegen in een vlak, dat loodrecht staat op de tweede hartlijn en deze tweede hartlijn snijdt, waarbij het huis een aantal akoestische vensters bepaalt, die elk ten opzichte van de centrale hartlijn vanuit tenminste één van de eerste en tweede stralers 15 naar buiten op een afstand zijn gelegen, eerste spoelorganen, welke om de eerste staaf coaxiaal gecentreerd met de eerste hartlijn zijn opgesteld om de afstand tussen de uiteinden van de eerste staaf langs de · eerste hartlijn in responsie op een bekrachtiging van de eerste spoelorganen te variëren, en tweede spoelorganen, welke om de tweede staaf in co-20 axiale centrering met de tweede hartlijn zijn opgesteld om de afstand tussen de uiteinden van de tweede staaf langs de tweede hartlijn in responsie op een bekrachtiging van de tweede spoelorganen te variëren.

25. Inrichting volgens conclusie 24, met het kenmerk, dat de eerste staaf uit een eerste magnetostrictief materiaal bestaat en de 25 tweede staaf uit een tweede magnetostrictief materiaal bestaat, dat verschilt van het eerste magnetostrictieve materiaal.

26. Inrichting volgens conclusie 25, met het kenmerk, dat het eerste magnetostrictieve materiaal een eerste vormveranderingsconstan-te heeft en het tweede magnetostrictieve materiaal een tweede vormveran- 30 deringsconstante heeft, waarvan het teken tegengesteld is aan dat van de eerste vormveranderingsconstante.

27. Inrichting volgens conclusie 26, met het kenmerk, dat de absolute waarde van de eerste vormveranderingsconstante kleiner is dan die van de tweede vormveranderingsconstante, waarbij de inrichting 35 voorts is voorzien van een electrisch geleidend metalen element, dat zodanig om de tweede staaf is gewikkeld, dat de absolute waarde van de effectieve vormveranderingsconstante van de omwikkelde tweede staaf : ' VÖ wordt gereduceerd tot een waarde, welke kleiner is dan de absolute waarde van de tweede vormveranderingsconstante.

28. Inrichting volgens conclusie 26 of 27, met het kenmerk, dat de eerste staaf uit nikkel bestaat en de tweede staaf uit 2V Permendur 5 bestaat.

29. Inrichting volgens conclusie 28, met het kenmerk, dat de eerste stralers in de richting van de eerste hartlijn vibreren voor het opwekken van eerste akoestische drukgolven en de tweede stralers in de richting van de tweede hartlijn vibreren voor het opwekken van tweede 10 akoestische drukgolven, die niet in fase zijn met de eerste akoestische drukgolven.

30. Werkwijze voor het opwekken van akoestische afschuif-golven in een onder het aardoppervlak gelegen formatie, door welke formatie zich een boorpunt met een centrale hartlijn uitstrekt, met het ken- 15 merk, dat in de boorput tenminste één staafsectie met een buitenste uiteinde en een longitudinale hartlijn, welke de centrale hartlijn en het buitenste uiteinde snijdt wordt opgesteld, waarbij aan het buitenste uiteinde van elke tenminste ene staafsectie een akoestisch stralingsopper-vlak is bevestigd één en ander zodanig, dat dit oppervlak wordt gesneden 20 door de longitudinale hartlijn, behorende bij de staafsectie, waaraan het oppervlak is bevestigd, en zodanig, dat het oppervlak naar buiten naar de formatie is gekeerd, en de lengte van de tenminste ene staafsectie langs de longitudinale hartlijn daarvan snel op een zodanige wijze wordt gevarieerd, dat akoestische drukgolven zich vanuit het stralings-25 oppervlak in de formatie voortplanten, welke akoestische golven het schei-dingsvlak tussen de boorput en de formatie in de richting van de longitudinale hartlijn treffen.

31. Werkwijze voor het opwekken van akoestische afschuif-golven in een onder het aardoppervlak gelegen formatie, door welke 30 formatie zich een boorput met een centrale hartlijn uitstrekt, met het kenmerk, dat (a) in de boorput een aantal staven wordt gebracht, elk met een longitudinale hartlijn, welke de centrale hartlijn snijdt, een buitenste uiteinde en een akoestisch stralingsoppervlak, dat aan dit buitenste uiteinde zodanig is bevestigd, dat dit oppervlak in het alge-35 meen naar buiten naar de formatie is gekeerd, een en ander zodanig, dat het oppervlak wordt gesneden door de longitudinale hartlijn behorende bij £ t' U 8 l o -J de staaf waaraan het oppervlak is bevestigd, (b) gedurende een eerste tijdinterval tenminste één van het aantal staven wordt verlengd terwijl tegelijkertijd tenminste een andere van het aantal staven wordt verkort, daarna tijdens een tweede tijdinterval de genoemde tenminste ene staaf 5 van het aantal staven wordt verkort terwijl tegelijkertijd tenminste een andere van het aantal staven wordt verlengd, (d) de stappen (a) en (b) afwisselend worden herhaald, zodat door de genoemde tenminste ene staaf van het aantal staven een eerste akoestische drukgolf wordt opgewekt en door de tenminste ene andere staaf van het aantal staven een tweede 10 akoestische drukgolf wordt opgewekt, welke eerste en tweede akoestische drukgolven zich in hoofdzaak met een faseverschuiving ten opzichte van elkaar uit de stralingsoppervlakken in de formatie voortplanten, zodat elke drukgolf het scheidingsvlak tussen de boorput en de formatie treft in de richting vein de longitudinale hartlijn, behorende bij de staaf, 15 welke de drukgolf opwekt.

32. Werkwijze volgens conclusie 31, met het kenmerk, dat de eerste en tweede golven een faseverschuiving van 180° ten opzichte van elkaar vertonen.

33. Werkwijze volgens conclusie 31, met het kenmerk, dat 20 elk van de tenminste ene staaf van het aantal staven zich bevindt tussen een verschillende staaf van de tenminste ene andere staaf van het aantal staven.

34. Werkwijze volgens conclusie 3,3, met het kenmerk, dat het variëren van de lengte van de genoemde tenminste ene staaf plaatsvindt 25 met een amplitude en frequentie, welke voldoende zijn om in de formatie uit de akoestische drukgolven een akoestische afschuifgolf op te wekken.

35. Eerkwijze volgens conclusie 34, met het kenmerk, dat elk van het aantal staven zich in de lengterichting langs een verschillende longitudinale hartlijn uitstrekt, waarbij elke verschillende longitudina- 30 le hartlijn met de centrale hartlijn een scherpe hoek α bepaalt.

36. Werkwijze volgens conclusie 35, met het kenmerk, dat elke verschillende longitudinale hartlijn van het aantal staven een hoek 6 insluit met een naastgelegen hartlijn van de verschillende longitudinale hartlijnen en waarbij alle hoeken α in hoofdzaak aan elkaar gelijk zijn.

37. Werkwijze volgens conclusie 36, met het kenmerk, dat het aantal staven bestaat uit een magnetostrictief materiaal en de stappen 3501239 van het verlengen en verkorten van het aantal staven het periodiek electrisch exciteren van het aantal staven omvatten.

38. Werkwijze volgens conclusie 36, met het kenmerk, dat het aantal staven uit een piëzoelectrisch materiaal bestaat en het ver- 5 lengen en verkorten van het aantal staven het periodiek electrisch exciteren van het aantal staven omvat.

39. Werkwijze volgens conclusie 35, met het kenmerk, dat het verlengen en verkorten van het aantal staven plaatsvindt bij een frequentie, welke voldoende is om de eerste en tweede akoestische druk- 10 golven op te wekken bij een frequentie, welke is gelegen in het gebied van ongeveer 3 kHz tot ongeveer 14 kHz.

40. Akoestische golfgeneratorinrichting ten gebruike bij akoestisch boorputonderzoek, gekenmerkt door een doorn, die coaxiaal gecentreerd is met een centrale hartlijn, welke doom een buitenste doornopper- 15 vlak bepaalt, een akoestische straler, die coaxiaal gecentreerd is met centrale hartlijn en om de doorn is opgesteld en een binnenste stralings-vlak bepaalt, waarbij de binnenste en buitenste vlakken verder daartussen een ringvormig gebied bepalen, en staaforganen, welke tussen de doorn en de straler zijn verbonden om in responsie op een electrische excita-20 tie een oscillatiebeweging van de straler in richtingen dwars op de centrale hartlijn ten opzichte van de doorn te veroorzaken.

41. Inrichting volgens conclusie 40, met het kenmerk, dat de doorn verder een ringvormig gebied bepaalt, dat in hoofdzaak dwars staat op de centrale hartlijn en zich tussen het buitenste doornopper- 25 vlak en een cilindrisch binnenoppervlak binnen de doorn uitstrekt, waarbij de staaforganen zijn voorzien van een staaf, die zich gedeeltelijk binnen de doorn in het in hoofdzaak transversale ringvormige gebied bevindt, welke staaf zich uitstrekt in de richting van een longitudinale hartlijn, die in hoofdzaak loodrecht op de centrale hartlijn staat, 30 waarbij de staaf is voorzien van een binnenste uiteinde, dat met de doorn is verbonden, en een buitenste uiteinde, dat met het binnenste stralings-vlak is verbonden.

42. Inrichting volgens conclusie 41, met het kenmerk, dat de oscillatiebeweging van de straler plaatsvindt in de richtingen van de lon- 35 gitudinale hartlijn van de staaf.

43 Inrichting volgens conclusie 42, met het kenmerk, dat £ Λ Λ > - U <*· '·! ^ S de staaf uiteen magnetostrictief materiaal bestaat.

44. Inrichting volgens conclusie 43, met het kenmerk, dat de staaforganen verder zijn voorzien van electrische spoelorganen, die om de staaf zijn opgesteld voor het verschaffen van de electrische exci- 5 tatie.

45. Inrichting volgens conclusie 41, met het kenmerk, dat de staaf uit een pièzoelectrisch materiaal bestaat.

46. Inrichting volgens conclusie 41, met het kenmerk, dat het buitenoppervlak van de doom cilindrisch is.

47. Akoestische golfbroninrichting voorzien van een centrale N hartlijn, voor het opwekken van 2 -polige akoestische golven, waarbij N een geheel getal is, dat niet kleiner is dan één, ten gebruike bij het akoestisch boorputonderzoek van een onder het aardoppervlak gelegen formatie, gekenmerkt door een aantal spaakorganen, elk met een buitenste uit-15 einde, die zich elk in radiale richting naar buiten vanuit een plaats bij de centrale hartlijn en langs een respectieve longitudinale hartlijn, in hoofdzaak dwars op de centrale hartlijn uitstrekken, waarbij elk van de spaakorganen bestemd is om langs de respectieve longitudinale hartlijn daarvan in responsie op een electrische excitatie te oscilleren, en een 20 aantal akoestische stralingsorganen, die elk aan een buitenste uiteinde van respectieve verschillende spaak van het aantal spaakorganen zijn bevestigd, waarbij elk van de radiatororganen is voorzien van een respectief stralingsvlak, dat radiaal naar buiten naar de formatie is gekeerd om een respectieve akoestische golf uit elk stralingsoppervlak in de forma-25 tie voort te planten in responsie op de oscillatie van elk spaakorgaan.

48. Inrichting volgens conclusie 47, met het kenmerk, dat de projectie van elke respectieve longitudinale hartlijn op een eerste vlak, loodrecht op de centrale hartlijn, een hoek $ insluit met de projectie op het eerste vlak van elke verschillende as van de longitudinale 30 assen, onmiddellijk naast de genoemde elke respectieve longitudinale hartlijn, waarbij elke respectieve longitudinale hartlijn met de centrale hartlijn een hoek α bepaalt.

49. Inrichting volgens conclusie 48, met het kenmerk, dat 2N spaakorganen aanwezig zijn.

50. Inrichting conclusie 49, waarbij 6 - 360°/(2N).

51. Inrichting volgens conclusie 50, met het kenmerk, dat ' *3 ^ V ·' · : w 'sjf de oscillatie van elk van de spaakorganen in fase is verschoven ten opzichte van de oscillatie van een verschillend orgaan van de spaakorganen, dat onmiddellijk naast het genoemde spaakorgaan is gelegen.

52. Inrichting volgens conclusie 51, met het kenmerk, dat 5 de niet in fase zijnde beweging een faseverschuiving van 180° vertoont.

53. Inrichting volgens conclusie 52, met het kenmerk, dat α kleiner is dan 90°.

54. Inrichting volgens conclusie 53, met het kenmerk, dat het aantal spaakorganen is voorzien van een eerste aantal staven, die 10 uit een eerste magnetostrictief materiaal met een eerste vormverande-ringsconstante bestaan, en een tweede aantal staven, bestaande uit een tweede magnetostrictief materiaal met een tweede vormveranderingscon-stante, welke in teken verschilt van de eerste vormveranderingsconstante, waarbij elk van het tweede aantal staven is opgesteld tussen een ver-15 schillend paar naast elkaar gelegen staven van het eerste aantal staven.

55. Inrichting volgens conclusie 54, gekenmerkt door elec-trische spoelorganen, die om elk van het eerste aantal staven en elk van het tweede aantal staven zijn aangebracht voor het verschaffen van de electrische excitatie van het aantal spaakorganen.

56. Inrichting volgens conclusie 53, met het kenmerk, dat elk van het aantal spaakorganen uit een piëzoelectrisch materiaal bestaat. ,.·* PT .-'S λ f) “ Μ ιΛ : :! 1 'ui ί,Λ Vfcir * iaM