NL9002378A - Borehole casing thickness determn. method - selects reverberation segment from reflected acoustic signal - Google Patents

Borehole casing thickness determn. method - selects reverberation segment from reflected acoustic signal Download PDF

Info

Publication number
NL9002378A
NL9002378A NL9002378A NL9002378A NL9002378A NL 9002378 A NL9002378 A NL 9002378A NL 9002378 A NL9002378 A NL 9002378A NL 9002378 A NL9002378 A NL 9002378A NL 9002378 A NL9002378 A NL 9002378A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
jacket
acoustic
signal
reflection
samples
Prior art date
Application number
NL9002378A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Schlumberger Prospection
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schlumberger Prospection filed Critical Schlumberger Prospection
Priority to NL9002378A priority Critical patent/NL9002378A/en
Publication of NL9002378A publication Critical patent/NL9002378A/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/40Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
    • G01V1/44Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging using generators and receivers in the same well
    • G01V1/48Processing data
    • G01V1/50Analysing data
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/005Monitoring or checking of cementation quality or level
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/08Measuring diameters or related dimensions at the borehole
    • E21B47/085Measuring diameters or related dimensions at the borehole using radiant means, e.g. acoustic, radioactive or electromagnetic
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/12Analysing solids by measuring frequency or resonance of acoustic waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

The thickness of a casing cemented in a borehole passing through an earth formation is determined by a reflection signal. This is obtd. by acoustic examination using an impulse aimed at a radial segment of the casing and formed by sound waves of frequencies selected so as to stimulate thickness resonance in the casing wall. From the reflection signal a reverberation segment is selected representing that occurring between the casing walls. A spectrum signal is generated representing the frequency spectrum of the segment, and means are provided to determined the frequency of components of this signal which contribute to its peak value. From this a signal is produced representing the casing thickness.

Description

Aanvrager: Société de Prospection Electrique SchLumberger, Parijs,Applicant: Société de Prospection Electrique SchLumberger, Paris,

Frankrij k.France.

Korte aanduiding: Inrichting voor het bepalen van de dikte van een mantel die is gecementeerd in een boorgat.Short designation: Device for determining the thickness of a casing cemented in a borehole.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het bepalen van de dikte van een mantel, die is gecementeerd in een een aard-formatie doordringend boorgat uit een reflectiesignaal afgeleid van een akoestisch onderzoek van de mantel met een akoestische impuls gericht op een radiaal segment van de mantel en gevormd uit akoestische golven met frequenties gekozen voor het stimuleren van een dikteresonantie binnen de wanden van de mantel.The invention relates to a device for determining the thickness of a jacket, which is cemented in a borehole penetrating an earth formation from a reflection signal derived from an acoustic examination of the jacket with an acoustic impulse directed at a radial segment of the shell and formed from acoustic waves with frequencies selected to stimulate a thickness resonance within the walls of the shell.

In het voltooien van een boorgat wordt een streng van hoorbuizen of pijpen geplaatst in een boring en cement wordt gedrongen in de ringvormige ruimte tussen de hoorbuis en de boorwand van het gat, in hoofdzaak voor het scheiden van olie en gas voortbrengende lagen van elkaar en van water dragende lagen.In completing a borehole, a string of auditory tubes or pipes is placed in a bore and cement is forced into the annular space between the auditory tube and the borehole of the hole, mainly for separating oil and gas generating layers from each other and from water-bearing layers.

Indien de cement faalt in het verkrijgen van een scheiding van een zone van de andere kunnen onder druk staand fluida's van een zone in staat zijn om zich te verplaatsen en een andere nabij gelegen produk-tieve zone verontreinigen. In het bijzonder verplaatsing van water geeft een ongewenste waterindringing in een producerende zone en daardoor kan het mogelijk worden, dat een boorput niet langer commercieel te exploiteren is.If the cement fails to separate one zone from the other, pressurized fluids from one zone may be able to move and contaminate another adjacent production zone. In particular, displacement of water gives an undesirable water intrusion into a producing zone and it may therefore become possible that a well be no longer commercially exploitable.

Het falen van cement kan optreden op verschillende wijzen. Zo kan het bijvoorbeeld door een of andere reden een volledige afwezigheid van cement achter het segment van de hoorbuis zijn, waar cement aanwezig zal moeten zijn. Dit zal een ernstige hechtfout van het cement zijn, hetgeen leidt tot een snelle verontreiniging tussen zones, die juist gescheiden van elkaar zouden moeten zijn.Cement failure can occur in several ways. For example, for some reason it may be a complete absence of cement behind the section of the ear tube, where cement will have to be present. This will be a serious adhesion failure of the cement, leading to rapid contamination between zones, which should be separated from each other.

Een ander type falen van het cement ontstaat indien het cement achter de boorbuis aanwezig is, maar een kleine van cement vrije ringvormige ruimte tussen het cement en de mantel bestaat. Deze ringvormige ruimte kan zo breed zijn, dat een hydraulische verbinding tussen twee zones mogelijk wordt gemaakt hetgeen tot ongewenste verontreiniging Leidt.Another type of cement failure occurs if the cement is present behind the drill pipe, but a small cement-free annular space exists between the cement and the casing. This annular space can be so wide that a hydraulic connection between two zones is made possible, which leads to undesired contamination.

Een dergelijke ringvormige ruimte kan echter ook zo dun zijn, dat de hydraulische veiligheidswerking van het cement effectief is bewaard. Een dergelijke acceptabele kleine ringvormige ruimte kan ontstaan door 'de techniek, die wordt toegepast voor het inbrengen van het cement in de eerste plaats. De cement wordt bijvoorbeeld gebruikelijk ingébracht onder zeer hoge druk, zoals wordt voortgebracht door het gebruik van een zware boor-suspensie om de ceme.ntplug naar beneden en in de ringvormige ruimte om de mantel te jagen. De resulterende druk binnen de mantel of boorbuis veroorzaakt een lichte uitzetting van de boorbuis en daaropvolgende samentrekking indien de zware boorsuspensie wordt verwijderd, De grootte van de samentrekking hangt af van de druk en de dikte van de hoorbuis en neigt tot re-sultering in een kleine scheiding en de vorming van een ringvormige ruimte tussen de cement en de mantel. Het is belangrijk om te weten of het cement zijn functie uitvoert, d.w.z. of de cementhechting hydraulisch veilig is.However, such an annular space can also be so thin that the hydraulic safety effect of the cement has been effectively preserved. Such an acceptable small annular space can arise from the technique used to introduce the cement in the first place. For example, the cement is usually introduced under very high pressure, such as is generated by using a heavy drilling slurry to drive the cement plug down and into the annular space to chase the jacket. The resulting pressure within the casing or casing causes slight expansion of the casing and subsequent contraction when the heavy drilling mud is removed. The magnitude of the contraction depends on the pressure and thickness of the casing and tends to result in a small amount. separation and the formation of an annular space between the cement and the jacket. It is important to know whether the cement is performing its function, i.e. whether the cement bond is hydraulically safe.

Er zijn technieken voorgesteld om de kwaliteit van de cementhechting vast te stellen. In deze zin moet de term "hechting", zoals hierin gebruikt worden verstaan om die beide gevallen te omvatten, waarin de cement werkelijk hecht aan de mantel als ook indien er geen adhesie is, maar in plaats daarvan een kleine ringvormige micro-ruimte welke zo klein is dat fluidumverbinding tussen de door de cement van elkaar gescheiden zones wordt voorkomen.Techniques have been proposed to determine the quality of the cement bond. In this sense, the term "adhesion", as used herein, is to be understood to encompass both of those cases where the cement actually adheres to the jacket as well as if there is no adhesion, but instead a small annular micro-space which is so it is small that fluid communication between the zones separated by the cement is prevented.

Met andere woorden betekent de uitdrukking "goede hechting", dat scheiding van zones door het cement geschikt is om fluïdumverplaatsing tussen de zones te voorkomen zelfs in de aanwezigheid van een kleine ringvormige ruimte. Het is dan ook gewenst, dat cement-evaLuatietechnieken dergelijke micro ringvormige ruimtes als goede cementhechtingen identificeren, terwijl ringvormige ruimtes, die niet geschikt zijn om zones van elkaar te scheiden worden onderkend als hydraulisch onveilige of slechte hechtingen.In other words, the term "good adhesion" means that separation of zones by the cement is suitable to prevent fluid displacement between the zones even in the presence of a small annular space. It is therefore desirable that cement evaluation techniques identify such micro-annular spaces as good cement bonds, while annular spaces that are not suitable for separating zones are recognized as hydraulically unsafe or poor bonds.

De kwaliteit van de hechting wordt ook beïnvloed door de dikte van de cementmantel. Bij te dunne mantel kan geen goede hechting worden gewaarborgd.The quality of the adhesion is also influenced by the thickness of the cement jacket. Good adhesion cannot be guaranteed if the jacket is too thin.

Volgens de uitvinding kan nu de dikte van de cementmantel op doelmatige wijze worden bepaald, indien middelen aanwezig zijn voor het uit het reflectiesignaal kiezen van een terugkaatsingssegment dat in aanzien lijke mate representatief is voor acoustische terugkaatsingen tussen de mantelwand, van middelen voor het opwekken van een spectrumsignaal, dat representatief is voor het frequentiespectrum van het terugkaatsingssegment en van middelen voor het bepalen van de frequentie van componenten in het spectrumsignaal, dat representatief is voor het frequentiespectrum van het terugkaatsingssegment en van middelen voor het bepalen van de frequentie van componenten in het spectrumsignaal, die bijdragen tot een piekwaarde daarvan en een diktesignaal produceren dat representatief is voor de man-teldikte.According to the invention, the thickness of the cement jacket can now be determined efficiently if means are present for selecting from the reflection signal a reflection segment which is to a considerable extent representative of acoustic reflections between the jacket wall, means for generating a reflection wall spectrum signal, which is representative of the frequency spectrum of the reflection segment and of means for determining the frequency of components in the spectrum signal, which is representative of the frequency spectrum of the reflection segment and of means for determining the frequency of components in the spectrum signal, which contribute to a peak value thereof and produce a thickness signal representative of the jacket thickness.

De uitvinding zal hieronder nader worden uiteengezet aan de hand van bijgaande figuren.The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying figures.

Figuur 1 toont een schematische weergave van een inrichting voor het taxeren van de kwaliteit van de cementhechting en/of de dikte van de mantel in overeenstemming met de uitvinding.Figure 1 shows a schematic representation of a device for assessing the quality of the cement adhesion and / or the thickness of the jacket in accordance with the invention.

Figuur 2 toont een golfvormweergave van een de voorkeur verdienende acoustische implus, die wordt opgewekt in de in figuur 1 afgebeel-de inrichting.Figure 2 shows a waveform representation of a preferred acoustic implus generated in the device shown in Figure 1.

Figuur 3 toont een grafiek van het frequentiespectrum van de in figuur 2 afgebeelde acoustische impuls.Figure 3 shows a graph of the frequency spectrum of the acoustic impulse shown in Figure 2.

Figuur 4A, 4B en 4C zijn illustratieve golfvormen representatief voor acoustische reflecties verkregen in een impuls-echo onderzoek-techniek uitgevoerd in overeenstemming met de uitvinding.Figures 4A, 4B and 4C are illustrative waveforms representative of acoustic reflections obtained in an impulse echo survey technique performed in accordance with the invention.

Figuur 5 toont een amplitude-weergevingskromme, die bruikbaar is in het specificeren van de werkingsvereisten van een overdrager welke de voorkeur verdient om te worden gebruikt in een acoustisch boorgatonderzoek in overeenstemming met de uitvinding.Figure 5 shows an amplitude rendering curve useful in specifying the operating requirements of a transducer which is preferred for use in an acoustic borehole survey in accordance with the invention.

Figuur 6A—6C tonen illustratieve spectra van acoustische reflecties waargenomen met een acoustische onderzoekinrichting in overeenstemming met de uitvinding.Figures 6A-6C show illustrative spectra of acoustic reflections observed with an acoustic examination device in accordance with the invention.

Figuur 7 toont een blokschema van een signaalbehandelingsin-richting voor het taxeren van de cementhechting in overeenstemming met de ui tvinding.Figure 7 shows a block diagram of a signal treatment device for appraising cement adhesion in accordance with the invention.

Figuur 8 toont een blokschema van een andere uitvoeringsvorm van een signaalbehandelingsinrichting voor het taxeren van de cementhechting in overeenstemming met de uitvinding.Figure 8 shows a block diagram of another embodiment of a signal treatment device for appraising cement adhesion in accordance with the invention.

Fig. 9 toont een schematische weergave van een vérder taxatiegereedschap voor de cementhechting in overeenstemming met de uitvinding.Fig. 9 shows a schematic representation of a further cementation appraisal tool in accordance with the invention.

Fig. 10 toont een hlokschema van een signaalb ehandeli ngs i nr i c ht i ng te gebruiken met een eementhechtingstaxatiegereedschap van een type als af-gebeeld in figuur 9·Fig. 10 shows a clocking scheme of a signal operation to be used with an element adhesion appraisal tool of a type as shown in FIG. 9

Fig. 11 toont eer· timingschema van signalen opgewekt ir het signaalbehandeling sorgaan afgebeeld in figuur 10.Fig. 11 shows timing scheme of signals generated in the signal processing means shown in FIG. 10.

Figuur 12 en 13 tonen in bovenaanzicht en gedeeltelijk in doorsnede . overdragers te gebruiken in een gereedschap zoals afgebeeld in figuur 9.Figures 12 and 13 show in top view and partly in section. to use transmitters in a tool as shown in figure 9.

Fig. 1t toont in zijaanzicht een deel van een acoustisch onderzoeks-gereédschap waarbij gebruik wordt gemaakt van overdragers zoals afgebeeld in figuur 12 en 13.Fig. 1t shows a side view of part of an acoustic research tool using transmitters as shown in figures 12 and 13.

Fig. 15 toont een schematische Weergave van een inrichting voor het bepalen van de dikte van een mantel in overeenstemming met de uitvinding.Fig. 15 shows a schematic representation of a device for determining the thickness of a jacket in accordance with the invention.

Fig. 16 toont een amplitudefrequentie-uitzetting voor verschillende spectra verkregen met de in figuur 15 afgebeelde inrichting.Fig. 16 shows an amplitude frequency expansion for different spectra obtained with the device shown in FIG. 15.

Fig. 17 toont een blokschema van een signaalbehandelingsinrichting voor het bepalen van de kwaliteit van de cementhechting en de mantel-dikte in overeenstemming met de uitvinding.Fig. 17 shows a block diagram of a signal treatment device for determining the quality of the cement adhesion and the jacket thickness in accordance with the invention.

Fig. 18 toont.een blokschema. van een deel van een inrichting voor het bepalen van de manteldikte in overeenstemming· met de uitvinding.Fig. 18 shows a block diagram. of a part of a device for determining the jacket thickness in accordance with the invention.

Fig. 19 toont een doorsnede óver een acoustisch;gereedschap voor heronderzoeken van een. boorgat voorzien van eer. draaiende reflector voer het aftasten van een boorgat.Fig. 19 shows a cross-section of an acoustic tool for re-examination of one. borehole provided with honor. rotating reflector performs the scanning of a borehole.

In de figuren 1-3 is een systeem 10 weergegeven voor het accustisch onderzoeken van de kwaliteit van de cementhechting tussen een mantel .of-buis 12 en een ringvormige hoeveelheid cement 1l in een in een aardfor-matie 18 gevormd boorgat 16.Een acoustische impuls voortbrengend gereedschap 20. is opgehangen binnen de mantel 12 met een niet nader weergegeven kabel,die is voorzien van signaalbanen waarlangs signalen voor het regelen van het gereedschap 20 en voor het doen van waarneminger> vorder, overgebracht tussen een signaalbehandelingsorgaan 21 in het gereedschap 20 en eer. op het oppervlak opgestelde uitrusting 22 voor het regelen en behandelen var. signalen.Een dieptesignaal,dat representatief is voor de diepte van het gereedschap 20 in het boorgat 1k wordt afgeleid op een leiding 2k met een gebruikelijke niet nader weergegeven dieptem.onitor,die is gekoppeld aan de kabel,waarmede het gereedschap 20 langs ce mantel 12 wordt'verplaatst.Figures 1-3 show a system 10 for accustically examining the quality of the cement bonding between a jacket or tube 12 and an annular amount of cement 11 in a borehole 16 formed in an earth formation 18. An acoustic impulse generating tool 20. is suspended within the jacket 12 with a cable (not shown), which is provided with signal paths along which signals for controlling the tool 20 and for monitoring the progression are transferred between a signal processor 21 in the tool 20 and honour. surface-mounted control and handling equipment 22 var. Signals A depth signal, representative of the depth of the tool 20 in the borehole 1k, is derived on a conduit 2k with a conventional depth sensor (not shown) coupled to the cable, with which the tool 20 along the sheath 12 is moved.

De cilindrische mantel of huis 12 is gedeeltelijk in doorsnede weergegeven evenals de deze mantel omgevende ringvormige cementkraag 1^.In de figuur is de vorm van het boorgat 16 als gelijkmatig afgebeeld en is de mantel dienovereenkomstis op regelmatige gelijke afstand van de wand van het boorgat aangegeven.In de praktijk is echter de wand van het boorgat waarschijnlijk onregelmatig met scheuren en spleten.Dientengevolge kan de dikte van de ringvormige cementlaag 1^ en de tussenruimte tussen de mantel 12 en de aardformatie 18 variëren.The cylindrical casing or housing 12 is shown in partial cross-section as is the annular cement collar 1 ^ surrounding this casing. In the figure, the shape of the borehole 16 is shown to be uniform and the casing is accordingly equidistant from the wall of the borehole. In practice, however, the borehole wall is likely to be irregular with cracks and crevices. As a result, the thickness of the annular cement layer 11 and the spacing between the jacket 12 and the earth formation 18 may vary.

De cement 1^ is weergegeven met verschillende hechtingstoestanden,welke veelvuldig worden ontmoet.Bij het gebied 16 is het cement weergegeven als te hechten aan de mantel 12,terwijl bij 28 een ringvormige micro-ruim-te pa 30,welke hydraulisch veilig is,aanwezig is.In het gebied 32 is de ringvormige ruimte 30 vergroot weergegeven tot een dikte waarmede scheiding tussen zones in vertikale richting niet langer te bereiken is, terwijl bij het gebied 3^ de cement geheel afwezig is.De cement vrije gebieden bij 28,32 en 3^ zijn normaal met water of een combinatie van water en modder gevuld.Deze cementomstandigheden treden niet noodzakelijkerwijs op zoals weergegeven en zijn hier afgebeeld met het oog op het illustreren van de uitvinding.Voldoende is het om op te merken,dat de cementomstandigheden bij de gebieden 26 en 30 moeten worden getaxeerd als goede hechtingen, terwijl die bij de gebieden 32 en 3^ als slecht moeten worden waargenomen.The cement 11 is shown with different bonding states, which are frequently encountered. At the area 16, the cement is shown as to be adhered to the jacket 12, while at 28 an annular micro-space pa 30, which is hydraulically safe, is present In the area 32, the annular space 30 is shown enlarged to a thickness with which separation between zones in the vertical direction can no longer be achieved, while in the area 3 the cement is completely absent. The cement-free areas at 28, 32 and 3 ^ are normally filled with water or a combination of water and mud. These cement conditions do not necessarily occur as shown and are depicted here for the purpose of illustrating the invention. It is sufficient to note that the cement conditions at the areas 26 and 30 should be valued as good sutures, while those at areas 32 and 30 should be perceived as poor.

Verder is de mantel 12 afgebeeld met uitwendig gecorrodeerde segmenten 33.1 en 33.2 en een inwendig gecorrodeerd segment 33.3,waar de wand van de mantel in dikte is verkleind.Dergelijke corrosies kunnen optreden bij andere gebieden en kunnen in het bijzonder schadelijk zijn indien er een optreedt in een gebied leidend tot hydraulische verbinding tussen zones, welke geïsoleerd van elkaar moeten blijven.De geïllustreerde gecorrodeerde Segmenten 33.1-33.3 kunnen optreden als feitelijke spleten of optreden als schilfer segmenten,welke een ruw oppervlakte-uiterlijk geven en zelfs gedeeltelijk van het goede moedermateriaal kunnen zijn gescheiden.De schilfer segmenten worden verzadigd door de boorgatfluidunsegmenten,zodat acoustisch onderzoek van het goede moedermateriaal onder de schilferige segmenten nog steeds kan worden uitgevoerd.Furthermore, the jacket 12 is shown with externally corroded segments 33.1 and 33.2 and an internally corroded segment 33.3, where the wall of the jacket is reduced in thickness. Such corrosion may occur in other areas and may be especially harmful if one occurs in an area leading to hydraulic connection between zones, which must remain isolated from each other. The illustrated corroded Segments 33.1-33.3 may act as actual gaps or act as flake segments, which give a rough surface appearance and may even be part of the good parent material The flake segments are saturated by the borehole fluid segments, so that acoustic examination of the good parent material among the scaly segments can still be performed.

Het gereedschap 20 past in de mantel 12,welke normaal is gevuld met water of een mengsel van water en boorsuspensie.Het gereedschap 20 wordt centraal in de mantel 12 gehouden met geschikte niet nader weergegeven een- treerorganen,die op zich in de techniek bekend zijn.Bij de praktische toepassing en uitvoering van de uitvinding wordt het gereedschap 20 hij voorkeur evenwijdig aan de wand van de mantel gehouden ofschoon het gereedschap ten opzichte van de centrale hartlijn van de mantel 12 kan worden verplaatst.Zoals verder aan de hand van.figuur 1 zal.worden uiteengezet wordt enige compensatie voor kantelstanden,d.w.z. indien het gereedschap 20 een hoek insluit met de hartlijn van de mantel,verkregen met het systeem 10.The tool 20 fits into the jacket 12, which is normally filled with water or a mixture of water and drilling mud. The tool 20 is held centrally in the jacket 12 with suitable nitrates not shown in detail, which are known per se in the art In the practical application and implementation of the invention, the tool 20 is preferably held parallel to the wall of the casing, although the tool can be moved relative to the central axis of the casing 12. As further illustrated in Figure 1. some compensation for tilt positions, ie if the tool 20 encloses an angle with the centerline of the casing obtained with the system 10.

Het gereedschap 20 is verder voorzien van een overdrager 36 welke werkt als een impulszender en ontvanger.In sommige omstandigheden kunnen de zender en ontvangerfuncties. door afzonderlijke inrichtingen worden voortgebracht.De overdrager 36 is georiënteerd om een acoustische impuls te richten op een acoustische reflector 38 en dan door een venster ko op een gekozen radiaal segment van de mantel 12.De acoustische impuls wordt gedeeltelijk gevoerd door de mantel 12 en gedeeltelijk opgesloten in de mantel 12,waarbij terugkaatsingen optreden in het radiale segment hij de dikteresonantie var. de mantel.The tool 20 further includes a transmitter 36 which acts as a pulse transmitter and receiver. In some circumstances, the transmitter and receiver functions. produced by separate devices. The transducer 36 is oriented to direct an acoustic impulse to an acoustic reflector 38 and then through a window ko to a selected radial segment of the jacket 12. The acoustic impulse is partially passed through the jacket 12 and partially enclosed in the sheath 12, reflections occurring in the radial segment and the thickness resonance var. the cloak.

De term "radiaal segment" zoals hierin gebruikt betekent het segment van de mantel dat zich uitstrekt tussen zijn wanden en een bepaalde 'straal welke zich althans in hoofdzaak loodrecht óp de wand var. de mantel vanaf het hart van de mantel uitstrekt,omgeeft.The term "radial segment" as used herein means the segment of the jacket that extends between its walls and a defined radius that extends at least substantially perpendicular to the wall. the mantle extends from the heart of the mantle, surrounds it.

De aard van het venster k0 kan variëren er. is hij voorkeur uit zodanig materiaal, gevormd en zo hellend ten opzichte van de bewegingsrichting van de acoustische impulser. van de zender 36,dat de accustisehe terugkeringen kunnen doorbewegen met een minimum van demping er. bron van reflecties .Het venster k-0 kan zijn vervaardigd uit polyur et haan, zoals verkocht door de Emerson-Cummings Company als CFC-k1 met een' accustische snelheid van ongeveer 1700 meter/seconde en een dichtheid van ongeveerThe type of window k0 can vary there. it is preferably made of such material, shaped and so inclined to the direction of movement of the acoustic impulser. from transmitter 36, that the battery returns can propagate with a minimum of attenuation there. source of reflections. The window k-0 may be made of polyurethane, as sold by the Emerson-Cummings Company as CFC-k1 with an accustic velocity of about 1700 meters / second and a density of about

OO

1,1 gram/cm . Een dergelijk materiaal toont een soortgelijke acoustische impedantie als een fluïdum geplaatst in de ruimte tussen bror. 3d,reflector 38 en venster ko voor het vereffenen van druk over venster kc.1.1 grams / cm. Such a material shows a similar acoustic impedance as a fluid placed in the space between bror. 3d, reflector 38 and window ko for equalizing pressure over window kc.

Het fluïdum waarmede de ruimte binnen het gereedschap tussen de overdrager 36 en venster ko is gevuld is bij voorkeur gek.czen voor lage of minimale demping en een acoustische impedantie,welke niet te sterk.zal contrasteren met die van het boorgatfluïdum in het van belang zijnde . frequentiegebied.Een acceptabel fluïdum wordt bijvoorbeeld gevormd door ethyleen glycol.The fluid with which the space within the tool between the transducer 36 and window ko is filled is preferably selected for low or minimal damping and an acoustic impedance which will not contrast too strongly with that of the borehole fluid of interest. . frequency range An acceptable fluid is, for example, ethylene glycol.

Het venster 1+0 is hellend onder een hoek Q ,welk wordt bepaald als de hoek tussen de voortplantingsrichting van de aanvankelijke acoustische impuls van overdrager 36 en de loodlijn 1+1 op het vensteroppervlakge-bied waarop deze acoustische impuls invallend is.Een dergelijke helling dient voor het afbuigen van secondaire overdragingen,zoals 1+3.1 in een richting,welke door het venster voortgebrachte interferentie vermijdt. Geschikte ringvormige acoustische absorberende oppervlakken,zoals keerschotten 1+5 kunnen binnen het gereedschap worden gebruikt voor het opsluiten en absorberen van acoustische reflecties 1+3.2 van de binnenwand van het venster 1+0.De maat van de hoekO kan in de orde van grootte van 28 tot 30° zijn,zoals voorgesteld in het Amerikaanse octrooi 3·5θ1+.75δ.The window 1 + 0 is inclined at an angle Q, which is determined as the angle between the propagation direction of the initial acoustic impulse of transducer 36 and the perpendicular 1 + 1 on the window surface area on which this acoustic impulse is incident. serves to deflect secondary transfers such as 1 + 3.1 in a direction which avoids interference generated by the window. Suitable annular acoustic absorbing surfaces, such as baffle plates 1 + 5, can be used within the tool to trap and absorb acoustic reflections 1 + 3.2 of the inner wall of the window 1 + 0. The size of the angle O can be of the order of 28 to 30 °, as proposed in U.S. Patent 3, 5θ1 + .75δ.

Ofschoon de helling van het venster 1+0 kan zijn in een richting gemeten ten opzichte van de invallende straalbewegingsbaan,zoals afgeheeld in het Amerikaanse octrooi 3.501+.75Ö of 3-501+.759 is de de voorkeur verdienende oriëntatie zoals weergegeven in figuur 1 ten einde het gebruik van een grotere reflector 38 mogelijk te maken.Although the slope of the window may be 1 + 0 in a direction measured relative to the incident beam trajectory as set forth in U.S. Patent 3,501 + .75Ö or 3-501 + .759, the preferred orientation as shown in Figure 1 is in order to allow the use of a larger reflector 38.

De maat van de reflector 38 is van betekenis doordat het reflector-vlak oppervlak het scherp stellen van de acoustische energie op de mantel 12 en het opvangen van een voldoende acoustische terugkeer voor een verbeterde signaal ten opzichte van ruisverhouding beïnvloedt.The size of the reflector 38 is significant in that the reflector flat surface affects focusing the acoustic energy on the jacket 12 and capturing a sufficient acoustic return for an improved signal to noise ratio.

Indien de reflectors volgens bovengenoemde Amerikaanse octrooien worden vergroot is het waarschijnlijk,dat de inwendige reflecties van hun vensters worden onderschept door de reflectors en opnieuw gericht op de ontvanger-overbrenger in interferentie met de gewenste acoustische terugkeringen van de mantel .Met een vensterhelling zoals weergegeven Ir, figuur 1 van onderhavige aanvrage kan echter een grotere reflector 38 worden gebruikt met effectieve afmetingen die voldoende zijn om de straal-vorm van de op de mantel 12 gerichte acoustische energie hetzij scherp te stellen of te behouden en een belangrijke acoustische terugkeer naar de ontvanger-overbrenger 36 te verkrijgen.If the reflectors according to the above-mentioned U.S. patents are enlarged, it is likely that the internal reflections of their windows are intercepted by the reflectors and refocused on the receiver transducer in interference with the desired acoustic returns from the jacket. However, in Figure 1 of the present application, a larger reflector 38 may be used with effective dimensions sufficient to either focus or retain the beam shape of the acoustic energy directed to the jacket 12 and an important acoustic return to the receiver. transmitter 36.

De helling van venster 1+0 kan duidelijk worden onderscheiden van die toegepast bij de constructies volgens bovengenoemde Amerikaanse octrooien onder verwijzing naar de oriëntatie van de inwendige loodlijn 1+1' op het venster ten opzichte van het invalpunt van de acoustische straal langs zijn bewegingsbaan D^ van de reflector 38.Indien,zoals weergegeven in figuur 1, de loodlijn 1+1' ligt tussen de straalbewegingsbaan D? en de acoustische ont- vangerfunctie van de overdrager 36 kan de hellingshoek en ook de invalshoek als positief vorden beschouwd.Deze hoek zal ook positief zijn indien de inwendige loodlijn ligt tussen de straalbevegingsbaan en een afzonderlijke acoustische ontvanger,zoals toegepast in het acoustische boorgatapparaat weergegeven in'het Russische octrooi SÜ. Λθ5·095·The slope of window 1 + 0 can be clearly distinguished from that used in the structures of the above-mentioned U.S. patents with reference to the orientation of the internal perpendicular 1 + 1 'on the window relative to the point of impact of the acoustic beam along its path of movement D of the reflector 38. If, as shown in Figure 1, the perpendicular 1 + 1 'lies between the beam path D? and the acoustical receiver function of the transducer 36 can be considered positive as the inclination angle and also the angle of incidence. This angle will also be positive if the internal perpendicular lies between the beam sweeping path and a separate acoustic receiver as used in the acoustic borehole apparatus shown in the Russian patent SÜ. 05 · 095 ·

In het geval van een vensteroriëntatie zoals weergegeven in de genoemde Amerikaanse octrooien kan de hellingshoek of invalshoek worden beschouwd als negatief omdat de inwendige loodlijn op het venster aan de andere zijde van de acoustische straalbewegingsbaan is en weg vijst van de ontvanger-overdrager.In the case of a window orientation as shown in the aforementioned U.S. patents, the angle of inclination or angle of incidence can be considered negative because the internal perpendicular to the window is on the opposite side of the acoustic beam path and away from the receiver transducer.

Met de vensterhelling zoals weergegeven in figuur 1 moet er zorg voor worden gedragen dat het richten van reflecties zoals b3.2 cv de overdrager 36 wordt vermeden.De hellingshoek moet daarvoor positief en voldoende groot zijn.De hellingshoek moet echter niet zo groot zijn,dat reflecties zoals ^3*2 niet worden geabsorbeerd.of onderschept door de beerschotten i+5. ;With the window slope as shown in figure 1, care must be taken to avoid directing reflections such as b3.2 cv the transducer 36. The angle of inclination must therefore be positive and sufficiently large, however the angle of inclination must not be so great that reflections such as ^ 3 * 2 are not absorbed.or intercepted by the bear baffles i + 5. ;

Een deel van de acoustische impuis wordt gevoerd door de mantel 12 en. wordt op zijn beurt gedeeltelijk gereflecteerd door het volgende tussenvlak,hetgeen in het gebied 26 cementmateriaal zal zijn,terwijl het ir. de gebieden 28. en 32 de ringvormige ruimte 30 er vater-boorsuspensie bij gebied 3¼ zal zijn.Part of the acoustic impulse is passed through the jacket 12 and. in turn, is partially reflected by the next interface, which will be cement material in the area 26, while the areas 28. and 32 in the annular space 30 will be more waterborne slurry at area 3¼.

In het uitvoeringsvoorpeeld van figuur 1 is de acoustische overdrager 36 selectief zo geplaatst,dat zijn effectieve afstand (de bewegingstijd voor een acoustische impuls) tot de mantel 12 voldoende lang is om isolatie van interferentie van secondaire transmissie veroorzaakt indien de sterke acoustische mantelreflectie veer gedeeltelijk wordt gereflecteerd door hetzij een venster of de overdrager 36 terug naar de mantel 12 voor het voortbrengen van nieuwe terugkaatsingen en secondaire acoustische terugkeringen,mogelijk te maken Een gewenste totale tussenruimte D is verkregen door de overdrager .36 in hoöfdzaak te plaatsen op een axiale afstand D/ van reflector 38,welke or zijn beurt on een afstand Ev van de mantel 12 I “ * ά is gelegen.In the exemplary embodiment of Figure 1, the acoustic transducer 36 is selectively positioned so that its effective distance (the travel time for an acoustic impulse) from the jacket 12 is sufficiently long to cause isolation of interference from secondary transmission if the strong acoustic jacket reflection spring becomes partial. reflected from either a window or the transducer 36 back to the jacket 12 to allow for the generation of new reflections and secondary acoustic returns. A desired total spacing D is obtained by substantially placing the transducer .36 at an axial distance D /. of reflector 38, which in turn is located at a distance Ev from the jacket 12 I "* ά.

De totale afstand D = Di + Dn tussen overdrager 36 en mantel 12 wordt verder voldoende lang gekozen zodanig dat de gewenste acoustische.terug-' keringen,waaronder die toe te schrijven aan terugkaatsingen opgesloten tussen de binnen- en buitenwanden 13 resp. 13' van de mantel kunnen worden •waargenomen.De totale afstand D is dus voldoende lang om deze acoustische terugkeringen in te sluiten voorafgaand aan hun verval tot een kleine •waarde als resultaat van lekkage in aangrenzende media. Anderzijds wordt de totale afstand D voldoende klein gehouden om ongewenste demping door de zich "buiten het gereedschap '20 bevindende boorsuspensie en het zich binnen het gereedschap 20 bevindende fluïdum te vermijden.The total distance D = Di + Dn between transducer 36 and sheath 12 is further selected to be sufficiently long such that the desired acoustic returns, including those due to reflections trapped between the inner and outer walls 13 and 13, respectively. 13 'of the mantle can be observed. Thus, the total distance D is sufficiently long to include these acoustic returns prior to their decay to a small value as a result of leakage into adjacent media. On the other hand, the total distance D is kept sufficiently small to avoid undesired damping by the drilling mud located outside the tool 20 and the fluid inside the tool 20.

In aanvulling op deze overwegingen met betrekking tot de tussenruimtes is gebleken,dat de afstand tussen de overdrager 36 en de reflector 38 de gevoeligheid van het systeem op gereedschapstanden weg van een concentrische verhouding met de centrale hartlijn hj van de mantel 12 beïnvloedt. Het zal duidelijk zijn,dat het gereedschap 20 is uitgerust met geschikte, in de techniek bekende en niet nader weergegeven centreerorganen.Ondanks de aanwezigheid van dergelijke centreerorganen kan een zekere verplaatsing Van het gereedschap,aangeduid als een excentriciteitsafstand e tussen de hartlijn kj van de mantel en de hartlijn bp van het gereedschap ontstaan tengevolge van een aantal omstandigheden binnen de mantel 12. Met het oog hierop wordt de afstand gekozen om een maximale maat van gereedschaps-excentriciteit e te toloreren.In addition to these spacing considerations, it has been found that the distance between the transducer 36 and the reflector 38 affects the sensitivity of the system on tool positions away from a concentric relationship to the center axis hj of the jacket 12. It will be clear that the tool 20 is provided with suitable centering members known in the art and not shown in more detail. Despite the presence of such centering members, a certain displacement of the tool, indicated as an eccentricity distance e between the center line kj of the casing and the centerline bp of the tool arises due to a number of conditions within the sleeve 12. In view of this, the distance is chosen to tolerate a maximum measure of tool eccentricity e.

De optimale waarde voor de afstand hangt verder af van factoren zoals de effectieve afmetingen van oppervlak 37 van overdrager 36,zoals zijn diameter in het geval van een schijfoverdrager 36.The optimum distance value further depends on factors such as the effective dimensions of surface 37 of transducer 36, such as its diameter in the case of a disc transducer 36.

Voor een schijfoverdrager met een diameter in de orde van grootte van ongeveer 1 inch voor het voortbrengen van een impuls 50 zoals aangeduid in figuur 2 met een frequentiespectrum zoals aangeduid bij 52 in figuur 3 is de totale afstand in het algemeen in de orde van grootte tussen ongeveer 2 tot ongeveer 3 inches.For a disk drive with a diameter on the order of about 1 inch for producing a pulse 50 as indicated in Figure 2 with a frequency spectrum as indicated at 52 in Figure 3, the total distance is generally on the order of magnitude between about 2 to about 3 inches.

Een basis voor het kiezen van de totale afstand D is dus het waarborgen van voldoende tijd voor het ontvangen van al die acoustische terugkeringen,welke in aanzienlijke mate bijdragen tot een nauwkeurige beoordeling met betrekking tot de kwaliteit van de cement-hechting in de aanwezigheid van een kleine mantel-cementringruimte. De totale afstand D moet lang genoeg zijn om het mogelijk te maken dat het deel in de acoustische terugkeringen,dat toe te schrijven is aan een slechte ce-menthechting vrij van interferentie wordt ontvangen.Thus, a basis for choosing the total distance D is to ensure sufficient time to receive all those acoustic returns, which contribute significantly to an accurate assessment of the quality of the cement bond in the presence of a small jacket-cement ring space. The total distance D must be long enough to allow the portion in the acoustic returns due to poor cement adhesion to be received free of interference.

De acoustische terugkeringen omvatten acoustische reflecties,die ontstaan als een resultaat van de onderlinge samenwerking van de aanvankelijke acoustische impuls met verschillende media. Een eerste acoustische mantelreflectie ontstaat bij het tussenvlak tussen het water of de boorsus-pensie binnen de mantel 12 en de inwendige mantelvand 13.Deze eerste reflectie neigt ertoe consequent hetzelfde te zijnsvarierende met de boorsuspensie-samenhang, inwendige mantelwandtoestand en kanteling van het gereedschap 20. Daaropvolgend ontstaan acoustische terugkeringen als een functie van reflecties van opeenvolgende media evenals de lekkage van acoustische terugkaatsingen opgesloten tinnen de mantel.The acoustic returns include acoustic reflections, which arise as a result of the interaction of the initial acoustic impulse with different media. A first acoustic shell reflection occurs at the interface between the water or the drilling mud within the shell 12 and the inner shell wall 13. This first reflection tends to be consistently the same as the drilling mud consistency, interior shell wall condition, and tilt of the tool 20. Subsequently, acoustic returns occur as a function of reflections from successive media as well as the leakage of acoustic reflections trapped within the mantle.

Ka de eerste mantelreflectie is dus het acoustische gedeelte overgedragen in mantel 12 nu terugkaatsend binnen de mant el wand en 13-13' en energie verliezend tij iedere reflectie .De verloren energie hangt af van de reflectiecoëfficienten r (de reflectiecoëfficiënt tussen het fluïdum binnen mantel 12 en de mantel) en r^ (de reflectiecoëfficiënt tussen mantel 12 en de volgende laag,welke kan worden gevormd door cement zoals in het gebied 26 of door va;er zoals in het gebied 32).De duur waarover van betekenis zijnde terugkaatsingen verblijven binnen de mantelwanden 13-13' is eèn functie van de mantel dikte. Aangezien een mantel met grotere dikte ertoe neigt langer blijvende terugkaatsingen te veroorzaken moet de totale afstand D tussen de mantel en de ontvanger-overdrager overeenkomstig vorder; vergroot.In the first jacket reflection, the acoustic portion transferred into jacket 12 is now reflected within the jacket wall and 13-13 'and loses energy during each reflection. The energy lost depends on the reflection coefficients r (the reflection coefficient between the fluid within jacket 12 and the jacket) and r ^ (the reflection coefficient between jacket 12 and the next layer, which may be formed by cement as in the area 26 or by var as in the area 32). the shell walls 13-13 'is a function of the shell thickness. Since a jacket of greater thickness tends to cause longer lasting reflections, the total distance D between the jacket and the receiver transducer must progress accordingly; increases.

Indien een,venster, dat loodrecht is op de bewegingsrichting van de acoustische impuls,zoals voorgesteld in stippellijnen bij h2 in figuur 1,wordt toegepast produceren de mantelreflectie en andere acoustische terugkeringen reflecties bij het tussenvlak tussen het venster h2 en de boorsuspensie binnen de mantel 12.Dergelijke reflecties verschijnen als secondaire over-dragingen,die worden teruggevóerd naar de mantel voer het vóórtbrengen van een:tweede mantelreflectie met daaropvolgende terugkaatsingen in de mantel én dus ook secondaire acoustische terugkeringen.Deze secondaire acoustische· terugkeringen verstoren de cementtaxatie,in het bijzonder in het geval van een goede cementhechting,,ïndien de formatie ook een glad oppervlak heeft.When a window, which is perpendicular to the direction of movement of the acoustic impulse, as shown in dotted lines at h2 in Figure 1, is used, the mantle reflection and other acoustic returns produce reflections at the interface between the window h2 and the drilling mud within the mantle 12. Such reflections appear as secondary transfers, which are fed back to the mantle for the production of a second mantle reflection with subsequent reflections in the mantle and thus also secondary acoustic returns. These secondary acoustic returns disturb cement appraisal, especially in the case of good cement adhesion, if the formation also has a smooth surface.

In deze laatste, situatie mengen reflecties veroorzaakt door secondaire terugkaatsingen met een van betekenis zijnde reflectie van de formatie waardoor een totaal onjuiste indruk van een slechte hechting wordt gegeven.In the latter situation, reflections caused by secondary reflections mix with a significant reflection of the formation giving a totally false impression of poor adhesion.

Verder kan een ander criterium voor het bepalen van een acceptabele afstand tussen mantel en ontvanger omvatten het kiezen van een afstand D~ tussen een venster k'2 en mantel 12,zodanig,dat secondaire acoustische terug- keringen vervallen' onder een vooraf bepaald percentage van hun aanvankelijke vaarde. Zo kan worden aangetoond,dat het aantal van terugkaatsingen in de stalen mantel 12 in een dergelijk gebied wordt gegeven door de vergelijking:Furthermore, another criterion for determining an acceptable distance between jacket and receiver may include selecting a distance D ~ between a window k'2 and jacket 12 such that secondary acoustic returns fall below a predetermined percentage of their initial skill. Thus, it can be shown that the number of reflections in the steel jacket 12 in such an area is given by the equation:

Figure NL9002378AD00121

waarin x het percentagedeel is.where x is the percentage part.

De afstand kan dan worden weergegeven als gegeven door de vergelijking: D 7 N L C0 r ÜT ’ waarin L de dikte van de mantel 12,C0 de snelheid van geluid in het materiaal binnen de mantel,hoofdzakelijk water,-en de snelheid van geluid in de mantel,namelijk staal,is.The distance can then be represented as given by the equation: D 7 NL C0 r ÜT 'where L is the thickness of the jacket 12, C0 is the speed of sound in the material within the jacket, mainly water, and the speed of sound in the mantle, namely steel, is.

Als een numeriek voorbeeld tot het komen tot een acceptabele totale afstand van mantel tot ontvanger kan men de waarden voor de toegepaste materialen in de volgende tabel 1 aannemen.As a numerical example of achieving an acceptable total distance from jacket to receiver, the values for the materials used can be taken in Table 1 below.

TABEL 1TABLE 1

Acoustische impedantie dichtheid geluidssnelheid 2 3 z in g/cm sec. p in g/cm C in ft/sec.Acoustic impedance density, speed of sound 2 3 z in g / cm sec. p in g / cm C in ft / sec.

water Zc = 1.5 x 105 f> ^ 1 Cc = I9ZOwater Zc = 1.5 x 105 f> ^ 1 Cc = I9ZO

staal Z1 = b.6 x I0é p = 7.8 C-, = 19,klCsteel Z1 = b.6 x I0é p = 7.8 C-, = 19, klC

cement Z2 = 7.7 x 10^ — 1-96 C0 = 12,000 en Zg = Z0 in het geval van een slechte hechting.cement Z2 = 7.7 x 10 ^ - 1-96 C0 = 12,000 and Zg = Z0 in case of poor adhesion.

Bij gebruikmaking van deze constanten kunnen de vaarden voor de reflec-tiecoëfficiënten worden bepaald als: r0 = 0,937 rlG = - 0,731 (voor een goede hechting) rlB = ~ 0,937 (voor een slechte hechting).Using these constants, the coefficient of reflection coefficients can be determined as: r0 = 0.937, rG = 0.731 (for good adhesion), rB = ~ 0.937 (for poor adhesion).

De afstand van de mantel tot de ontvanger of D^ kan worden bepaald uit de bovengenoemde constanten en de tijdinstellingsbeperkingen (constraints) · Indien bijvoorbeeld de 'terugkaatsingen in de mantel moeten vervallen tot ongeveer 5 procent van hun aanvankelijke waarde kan de afstand van ongeveer een en een kwart inch tot ongeveer drie inches voor een normaal optrfe' dend gebied van manteldiktes L van ongeveer 0,2 inch tot ongeveer 0,6? inch zijn.Door ontspanning van de uiteindelijke waarde van verval van de mantel-terugkaatsingen kan de afstand van bron tot mantel worden verminderd ofschoon ongeveer 1 inch waarschijnlijk de laagst mogelijke grens voor D^ is. Aangezien de grootste manteldikte hij voorkeur wordt opgenomen wordt de afstand van de overdrager 36 tot hetzij venster 1*0 of b2 zodanig gekozen,dat er geen secondaire overdrachtsinterferentie is over het van belang zijnde tijdsinterval. Indien toepasbaar wordt de afstand D^ zodanig gekozen,dat secondaire reflecties,die toe te schrijven zijn aan het venster,geen signaalinterferentie geven. Indien het gereedschap 20 een venster zoals het venster Uo bezit zijn secondaire reflecties van een dergelijk venster niet langer een overweging in het kiezen van de afstanden van de overdrager tot de mantel.The distance from the jacket to the receiver or D ^ can be determined from the above constants and the time constraints (constraints) · For example, if the reflections in the jacket are to drop to about 5 percent of their initial value, the distance may be from about one and a quarter inch to about three inches for a normal rising area of jacket thicknesses L from about 0.2 inches to about 0.6? inch. By relaxation of the final decay value of the sheath reflections, the distance from source to sheath can be reduced, although about 1 inch is probably the lowest possible limit for D ^. Since the greatest jacket thickness is preferably included, the distance from the transducer 36 to either window 1 * 0 or b2 is chosen such that there is no secondary transfer interference over the time interval of interest. If applicable, the distance D ^ is chosen such that secondary reflections attributable to the window do not give signal interference. If the tool 20 has a window such as the window Uo, secondary reflections from such a window are no longer a consideration in choosing the distances from the transducer to the jacket.

In de keuze van de overdrager 36 wordt een schijfoverdrager met een diameter tot golflengteverhouding groter dan de eenheid toegepast.In de praktijk is een schijfoverdrager met een diameter van ongeveer een inch bruikbaar gebleken.De zenderimpuls wordt gevormd met een zodanige duur en frequentie dat een gekozen radiaal segment van de mantel waarop de impuls invalt fn een dikteresonantie wordt gestimuleerd.Acoustische energie wordt overgedragen in 'de mantel en kaatst terug in eer. verhoogde wijze met de duur en grootte van terugkaatsingen in sterke mate gevoelig voor de materiaallaag nabij het uitwendige otmervlak van de mantel 12.In the choice of the transducer 36, a disc transducer with a diameter to wavelength ratio greater than the unit is used. In practice, a disc transducer with a diameter of about one inch has been found useful. The transmitter pulse is formed with such duration and frequency that a selected radial segment of the sheath on which the impulse falls and a thickness resonance is stimulated. Acoustic energy is transferred into the sheath and bounces back in honor. increased manner with the duration and magnitude of reflections highly sensitive to the material layer near the outer surface of the jacket 12.

Een dergelijke gevoeligheid zal echter niet hydraulisch veilige ringvormige micro-ruimtes,zoals hij gebied 28 omvatten.However, such sensitivity will not include hydraulically safe annular microspaces such as region 28.

In de keuze var. het frequentiespectrum van de acoustische impuls var. overdrager 36 wordt een eerste basis bepaald door dé ·'fundamentele dikte-,. fesonantifrequentie van mantel 12. Een dergelijke resonantie maakt een opsluitwijze mogelijk waarmede verhoogde acoustische energie wordt gevangen in de mantel.De daaropvolgende reductie van opgesloten energie in de mantel kan werden beschouwd, als resultaat van lekkage toe te schrijven aan de mate van acoustische koppeling tot naburige media. Her frequentiespectrum van de acoustische impuls zal bij voorkeur hetzij de fundamentele of ëen hogere harmonische daarvan omvatten.üitgedrukt ir. mathematische termen wordt de stimulatiefrequentie in de acoustische impuls gegeven door:..In the choice var. the frequency spectrum of the acoustic impulse var. transducer 36 is a first base determined by the fundamental thickness. fesonanti frequency of sheath 12. Such a resonance allows for a trapping method that traps increased acoustic energy in the sheath. The subsequent reduction of trapped energy in the sheath may be considered as a result of leakage due to the degree of acoustic coupling to neighboring media. The frequency spectrum of the acoustic impulse will preferably include either the fundamental or a higher harmonic thereof. Expressed in mathematical terms, the stimulation frequency in the acoustic impulse is given by:.

f0 = ȣi 21, waarin C-j de mantelsamendrukkingssnelheid is en L de manteldikte is gemeten loodrecht op de mantelwand en N een heel getal.f0 = ȣ i 21, where C-j is the jacket compression rate and L the jacket thickness is measured perpendicular to the jacket wall and N is an integer.

Een "bovenste 'grens van het frequentiespectrum van de acoustische impuls vordt gesteld door praktische overwegingen,zoals mantelruvheid,korrelafmeting in de ::talen mantel en "boorsuspensie demping .Verder moet de hydraulisch veilige ringvormige micro-ruimte doorlatend schijnen.An "upper" limit of the frequency spectrum of the acoustic impulse is posed by practical considerations such as mantle roughness, grain size in the metal mantle, and "drilling mud attenuation. Furthermore, the hydraulically safe annular micro-space must appear permeable.

In praktische cementhechttoepassingen "biedt een ringvormige mantel-cementruimte gelijk of kleiner dan 0,005 inch (0,127 mm) een goede cementhechting en voorkomt dus hydraulische verbindingen cussen zones, die van elkaar gescheiden moeten zijn.Indien ringvormige ruimtes groter dan deze waarde optreden moeten zij worden beschouwd en vastgesteld als slechte ceménthechtingen.Verder is,zolang als een ringvormige ruimte in dikte minder is dan ongeveer 1/30 van een golflengte van een acoustische golf,die in water beweegt,een dergelijke ringvormige ruimte effectief doorlatend voor een acoustische golf van een uergelijke golflengte.In termen van ringvormige ruimte tussen mantel en cement kan dus het frequentiespectrum van de acoustische impuls zodanig worden gekozen,dat: fo k. Co _ (gat) x 30 , waarin Cp de snelheid van geluid in water en pat de dikte van de ringvormige ruimte is.In practical cement bonding applications, "an annular jacketed cement space equal to or less than 0.005 inch (0.127 mm) provides good cement adhesion and thus prevents hydraulic connections between zones, which must be separated from each other. If annular spaces greater than this value occur, they must be considered and established as poor cement attachments. Furthermore, as long as an annular space in thickness is less than about 1/30 of a wavelength of an acoustic wave moving in water, such an annular space is effectively transmissive for an acoustic wave of an equal wavelength. Thus, in terms of annular space between shell and cement, the frequency spectrum of the acoustic impulse can be chosen such that: fo k. Co _ (hole) x 30, where Cp is the speed of sound in water and pat the thickness of the annular is space.

Manteldiktes L,die normaal worden ontmoet zijn van ongeveer 0,2 inch (5,08 mm) tot ongeveer 0,65 inch (16s51 mm). Met een effectieve frequentie van af ongeveer 300 KHz tot ongeveer 600 KHz voor de acoustische impuls kan dientengevolge de mantel 12 worden gestimuleerd in een vangwijze, welke ongevoelig is voor hydraulisch veilige ringvormige micro-rnirntes.Jacket thicknesses L normally encountered are from about 0.2 inch (5.08 mm) to about 0.65 inch (16s51 mm). As a result, with an effective frequency of from about 300 KHz to about 600 KHz for the acoustic impulse, jacket 12 can be stimulated in a capture mode insensitive to hydraulically safe annular microdynamics.

Dit frequentiespectrum is zodanig gekozen,dat de vangwijze kan worden gestimuleerd met hetzij de fundamentele frequentie of zijn tweede harmonische voor de dikkere mantels.This frequency spectrum is chosen so that the capture mode can be stimulated with either the fundamental frequency or its second harmonic for the thicker mantles.

Binnen een dergelijk frequentiespectrum wordt de duur van de terugkaatsingen binnen de stalen mantels gevoelig voor zowel goede als slechte ringvormige micro-ruimtes.Voor een acceptabele ringvormige micro-ruimte vervallen de mantelterugkaatsingen (en hun waargenomen lekkage) sneller dan voor bijzonder grote ringvormige micro-ruimtes.Within such a frequency spectrum, the duration of the reflections within the steel jackets becomes sensitive to both good and bad annular microspaces. For an acceptable annular microsphere, the sheath reflections (and their observed leakage) decay faster than for particularly large annular microspaces .

De acoustische zenderimpuls wordt dus gevormd met karakteristieken zoals weergegeven in figuur 2 en 3.De zenderimpuls 50 weergegeven in figuur 2 toont een sterk gedempte acoustische impuls van een duur van de orde van grootte van ongeveer 8 micro-seconden.Het frequentiespectrum van een derge lijke impuls 50 is weergegeven in figuur 3 met een frequentieamplitude-kromme 52 welke een 6 db (half vermogen) bandbreedte toont verlopende van ongeveer 275 KHz tot ongeveer 625 KHz met een piek bij ongeveer k25 KHz.De dikke mantels,welke een vangwijze onder 275 KHz hebben worden primair in resonantie gedreven met een hogere harmonische, zoals de tweede,welke optreedt met aanzienlijke amplitude in de bandbreedte van spectrum 52.Thus, the acoustic transmitter pulse is formed with characteristics as shown in FIGS. 2 and 3. The transmitter pulse 50 shown in FIG. 2 shows a highly damped acoustic pulse of a duration of the order of about 8 microseconds. The frequency spectrum of such Pulse 50 is shown in Figure 3 with a frequency amplitude curve 52 showing a 6 dB (half power) bandwidth ranging from about 275 KHz to about 625 KHz peaking at about K25 KHz. The thick shrouds, which capture mode below 275 KHz are primarily driven in resonance with a higher harmonic, such as the second, which occurs with significant amplitude in the bandwidth of spectrum 52.

De zender 36 kan worden gevormd door een aantal welbekende materialen voor het voortbrengen van impuls 50 met het frequentiespectrum 52.Een elektrisch signaal dat deze karakteristieken heeft kan bijvoorbeeld worden gevormd en versterkt voor het aandrijven van een geschikte piezo-elektrisehe overdrager 36 welke in staat is om als een zender en ontvanger te werken.The transmitter 36 can be formed by any number of well-known materials for producing pulse 50 with the frequency spectrum 52. For example, an electrical signal having these characteristics can be generated and amplified to drive a suitable piezoelectric transducer 36 capable of to work as a transmitter and receiver.

Bij voorkeur is de overdrager 36 uitgevoerd met een piezo-elektrisch schijf-kristal,dat wordt ondersteund met een kritisch aangepaste impedantie zodanig dat een acoustische impuls wordt gevormd bij de resonantie-frequentie van de schijf.Het ondersteuningsmateriaal heeft een impedantie gekozen in aanpassing aan met dat van het kristal terwijl het de acoustische impuls sterk dempt ter vermijding van reflecties van de ondersteuning.In sommige toepassingen kan een beschermende voorlaag worden toegegast,die integraal is^angebracht op de voorzijde var. de overdrager 36.Een dergelijke voorlaag wordt bij voorkeur vervaardigd uit een zwak dempend na-teriaal met een acoustische impedantie welke ongeveer het geometrische gemiddelde is tussen de kristal impedantie er. de verwachte impedantie van het boorgatfluïdum.Een dergelijke voorlaag heeft een kwart gclflengte- dikte gemeten bij de middenresonantiefrequentie van het kristal.Preferably, the transducer 36 is constructed with a piezoelectric disc crystal, which is supported with a critically matched impedance such that an acoustic pulse is generated at the resonance frequency of the disc. The support material has an impedance selected to match with that of the crystal while strongly damping the acoustic impulse to avoid reflections from the support. In some applications, a protective front layer, which is integrally applied to the front face, may be used. the transducer 36. Such a pre-layer is preferably made of a weakly damping material with an acoustic impedance which is approximately the geometric mean between the crystal impedance there. the expected impedance of the borehole fluid. Such a pre-layer has a quarter wave length thickness measured at the center resonance frequency of the crystal.

Aangezien de schijf kritisch is afgesteld heeft de acoustische output-impuls een brede frequentiebandbreedte.Bekrachtiging van een ciergelijke zender 36 kan dan worden verkregen met een elektrische impuls van zeer korte duur.Een impuls die bijvoorbeeld een stijgtijd van ongeveer 10 tot ongeveer 100 nanoseconden heeft en een daaltijd van 0,5 tct ongeveer 5 mieroseeonden kan worden gebruikt.Since the disc is critically tuned, the acoustic output pulse has a wide frequency bandwidth. Energization of a similar transmitter 36 can then be obtained with an electrical pulse of very short duration, for example, a pulse having a rise time of about 10 to about 100 nanoseconds and a fall time of 0.5 tct about 5 molar eaves can be used.

In de zendvijze kan de overdrager 36 in werking worden gesteld in een herhalende wijze met een impulswaarde van bijvoorbeeld ir. de orde van grootte van 100 impulsen per seconde. Bij een dergelijke vaarde kan een omtreksgebied. om de mantel 12 worden afgetast indien het gereedschap 20 omhoog wordt bewogen langs de mantel door reflector 38 en het daarbij behorende venster 1*0 zoals weergegeven draaibaar te ondersteunen voor draaiing in de richting van pijl 53.In the transmit mode, the transducer 36 can be operated in a repetitive manner with an impulse value of, for example, about the order of 100 pulses per second. A circumferential area can be used with such a vessel. about the shroud 12 are scanned as the tool 20 is moved up the shroud by supporting reflector 38 and the associated window 1 * 0 as shown for rotation in the direction of arrow 53.

Figuur 5 bepaalt de prestatie-criteria voor een geschikte overdrager 36. De overdrager heeft een midden 'acoustische frequentie op ongeveer 1*25 KHz met een 6 db bandbreedte van 300 KHz«Figuur 5 toont een acceptabele ontvangen amplitude-response curve 55,indien overdrager 36 wordt bekrachtigd met een impulsaandrijfsignaal van ongeveer 2 micro-seconde duur en gericht op een water/lucht-tussenvlak dat op een afstand van de overdrager is gelegen gelijk aan ongeveer 100 micro-seconden van 2-weg acoustische golfverpla.atsingstijd,T^. Het outputsignaal van overdrager 36 als een resultaat van de echo van het tussenvlak zal bij voorkeur een voorkomen hebben als weergegeven,waar de eerste echo gevormd uit de drie hoofdpieken 57·1,57·2 en 57·3 van geen grotere totale duur Tp zal zijn dan ongeveer 6 micro-seconden.Het niveau var. de ruis onmiddellijk na de eerste echo zal ongeveer 50 db onder het niveau van de pieken 57 zijn en een duur hebben van minder dan ongeveer 30 micro-seconden.Het ruisniveau A^ volgend op interval zal bij voorkeur tenminste 6o db onder bet niveau A^ van de pieken 57 zijn.Figure 5 determines the performance criteria for a suitable transducer 36. The transducer has a mid-acoustic frequency at approximately 1 * 25 KHz with a 6 dB bandwidth of 300 KHz. Figure 5 shows an acceptable received amplitude-response curve 55, if transducer 36 is energized with an impulse drive signal of about 2 microseconds duration and directed to a water / air interface spaced from the transmitter equal to about 100 microseconds of 2-way acoustic wave propagation time, T 1. The output signal from transducer 36 as a result of the interface echo will preferably have an appearance as shown, where the first echo formed from the three main peaks 57 · 1.57 · 2 and 57 · 3 will not have a greater total duration Tp are then about 6 micro-seconds. The level var. the noise immediately after the first echo will be about 50 db below the level of peaks 57 and have a duration of less than about 30 microseconds. The noise level A ^ following interval will preferably be at least 6o db below level A ^ of the peaks are 57.

De regeling en het circuit noodzakelijk voor het ontsteken van de overdrager kan zijn oorsprong hebben in bovengronds gelegen uitrusting of van een geschikte klokbron,die is opgenomen in het gereedschap 20.In beide gevallen worden repeterende synchronisatie-impulsen voortgebracht op een leiding 5^ (figuur 1) voor het activeren van een iropuls-netwerk 56 voor het aandrijven van een overdrager 36 onder het gelijktijdig beschermen van een input 60 aan een versterker 62 met een signaalleiding 61+.The control and circuit necessary for igniting the transducer may originate from overhead equipment or from an appropriate clock source contained in tool 20. In both cases, repetitive synchronization pulses are generated on a line 5 ^ (Figure 1) for activating an iropulse network 56 to drive a transducer 36 while simultaneously protecting an input 60 on an amplifier 62 with a signal line 61+.

De overdrager 36 reageert op de impuls van netwerk 56 met een acoustische impuls van het type zoals weergegeven in figuur 2 en 3.De acoustische impuls wordt gericht op de reflector 38 welke werkt voor het richten van de acoustische energie op de wand van de mantel 12.Het effect van de reflector 38 draagt bij in het compenseren voor variaties in uitlijning van de acoustische impuls uit het vlak loodrecht op de mantelwand.De reflector 38 kan een vlak oppervlak zijn onder een hoek** van ongeveer 1+5° ten opzichte van.de acoustische energie van overdrager 36,of een enigszins concaaf of convex oppervlak.The transducer 36 responds to the impulse of network 56 with an acoustic impulse of the type shown in FIGS. 2 and 3. The acoustic impulse is directed to the reflector 38 which acts to direct the acoustic energy to the wall of the jacket 12. The effect of the reflector 38 contributes to compensate for variations in alignment of the acoustic impulse from the plane perpendicular to the jacket wall. The reflector 38 may be a flat surface at an angle ** of about 1 + 5 ° to the acoustic energy of transducer 36, or a slightly concave or convex surface.

Indien de acoustische impuls 50 botst op de mantel 12 wordt een deel van de energie gereflecteerd en een deel overgedragen in de mantel 12.De gereflecteerde energie wordt teruggevoerd naar de overdrager 36 via de reflector 38 en wordt gereproduceerd als een elektrisch signaal en aangebracht op invoer 60 van versterker 62.When the acoustic impulse 50 impinges on the jacket 12, some of the energy is reflected and part is transferred into the jacket 12. The reflected energy is fed back to the transmitter 36 via the reflector 38 and is reproduced as an electrical signal and applied to input 60 from amplifier 62.

De energie overgedragen in de mantel 12 kaatst terug hetgeen op zijn beurt verdere acoustische terugkeringen naar overdrager 36 veroorzaakt.The energy transferred into the jacket 12 bounces back which in turn causes further acoustic returns to transmitter 36.

De resulterende ontvangen output van dè overdrager 36 kan het uiterlijk hebben als weergegeven met reflectiesignaalgolfvormen éb,66 en 68 5η figuur ^A,^E en fcc.The resulting received output from the transducer 36 may have the appearance as shown with reflection signal waveforms éb, 66 and 68 5η FIG.

Het aanvankelijke segment 70 van iedere reflectiesignaalgolfvorm geeft. de sterke aanvankelijke mantelreflectie weer,waarvan de duur in de orde. van ongeveer 5 micro-seconden ligt.Het overblijvende deel 72 wordt gekenmerkt als een terugkaatsingssegmentdoordat het een groot aantal kringlopen weergeeft van impulsen,die representatief zijn voor acoustische terugkaatsingen waarvan de groottes over eer. tijdsperiode vervallen.De vervalperiode varieert als functie van het type cenenthechting,zoals kan worden waargenomen uit golfvormen 6h,66,68 verkregen met desbetreffende verschillend bemeten ringvormige ruimtes 30 om de mantel 12.The initial segment 70 of each reflection signal waveform gives. the strong initial mantle reflection, the duration of which is in order. of about 5 microseconds. The remaining portion 72 is characterized as a reflection segment because it represents a large number of cycles of impulses representative of acoustic reflections whose magnitudes are about. The decay period varies as a function of the type of cen adhesion, as can be seen from waveforms 6h, 66,68 obtained with respective differently sized annular spaces 30 about the jacket 12.

Behoudens voor het aanvankelijke mantelreflectiesegment 70 hebben de reflectiesignalen 6h,66 en 63 geen sterk voorspelbaar patroon waarin de pieken nauwkeurig bepaald en af te scheiden zijn.Dienovereenkomstig is een bekende techniek voor het vergelijken van naburige pieken voor het vaststellen van vervaltijdeonstanten voor de golfvormen moeilijk toe te passen.Except for the initial shell reflection segment 70, the reflection signals 6h, 66 and 63 do not have a highly predictable pattern in which the peaks can be accurately determined and separated. Accordingly, a known technique for comparing neighboring peaks to determine decay time constants for the waveforms is difficult to fit.

Inplaats daarvan werkt het signaalbehandelingssegment 21 van de inrichting' 10 op ieder reflectiesignaal door het terugkaatsingssegment 72 te scheiden van het aanvankelijk sterke acoustische mantelreflectiesegment 70 en het vervolgens integreren van het terugkaatsingssegment 72 over een bepaalde tijdsduur voor het vaststellen van de energie daarin.Instead, the signal treatment segment 21 of the device 10 acts on each reflection signal by separating the reflecting segment 72 from the initially strong acoustic jacket reflecting segment 70 and then integrating the reflecting segment 72 over a period of time to determine the energy therein.

In het uitvoeringsvoorbeeld volgens figuur 1 worden de reflectiesignalen van de overdrager 36 versterkt in versterker 62,waarvan de output wordt aangebracht op een volledige golf-gelijkrichter 76 voor het op leidinsr 7P vóórtbrengen van een gelijkstroomsignaal,dat representatief is voor de amplitude van de ontvangen acoustische golf.De gelijkstroomsignalen worden gefilterd in een filter 80 voor het op ue leiding 82 verkrijger, van een signaal,dat representatief is voor de omhullende van de golfvormen van overdrager 36.In the exemplary embodiment of FIG. 1, the reflection signals from the transducer 36 are amplified in amplifier 62, the output of which is applied to a full wave rectifier 76 to produce a DC signal representative of the amplitude of the received acoustic signal at line 7P. wave. The DC signals are filtered in a filter 80 for line 82 of a signal representative of the envelope of the waveforms of transducer 36.

Het omhullingssignaal op leiding 82 wordt aangebracht op een drempel-'ietector 8¼,welke een daaropvolgende signaalbehandeling op gang brengt door het waarnemen van het begin van het aanvankelijke mantelreflectie-segment 70 (zie figuur ^).De amplitude waarbij de drempeldetector 8k in werking is kan worden gevarieerd met een keuzeregeling aangebracht op leiding 86 en kan automatisch worden ingesteld,The envelope signal on line 82 is applied to a threshold detector 8¼ which initiates subsequent signal processing by sensing the onset of the initial mantle reflection segment 70 (see FIG. 1). The amplitude at which the threshold detector 8k is operated. can be varied with a selector fitted on line 86 and can be set automatically,

De output van drempeldetector 8k op leiding 88 wordt toegepast voor het activeren van een vrijmaakimpuls op output 90 van een een impuls voortbrengend netwerk 92.De impuls van dit netwerk 92 wordt met zodanige duur gekozen,dat het omhullingssegment op leiding 82 en toe te schrijven aan de aanvankelijke mantelreflectie 70 wordt gepoort door een versterker 9^ als een mantelreflectiesignaal.The output of threshold detector 8k on line 88 is used to activate a release pulse on output 90 of an impulse generating network 92. The impulse of this network 92 is chosen to be such that the envelope segment on line 82 is attributable to the initial shell reflection 70 is gated through an amplifier 91 as a shell reflection signal.

De duur van de vrijmaakimpuls op output 90 is te kiezen zodanig dat. het gehele mantelreflectiesegment 70 kan worden gekozen in het geval zijn duur varieert.De gelijkstroomvorm van het mantelreflectiesignaal wordt aangebracht op een integratornetwerk of piekamplitude-detector 96 voor het voortbrengen van een signaal representatief voor de amplitude van de mantelreflectie 70 op leiding 98.Dit mantelamplitudesignaal wordt zodanig opgeslagen als met een monster en vasthoudnetwerk 100 in werking gesteld door een geschikte impuls afgeleid op leiding 102 van netwerk 92 bij het einde van de impuls op leiding 90.The duration of the release pulse at output 90 is selectable such that. the entire mantle reflection segment 70 can be selected in case its duration varies. The DC shape of the mantle reflection signal is applied to an integrator network or peak amplitude detector 96 to generate a signal representative of the amplitude of the mantle reflection 70 on line 98. stored as with a sample and holding network 100 actuated by an appropriate pulse derived on line 102 from network 92 at the end of the pulse on line 90.

De output 88 van de drempeldetector 8^ wordt ook aangebracht on een terugkaatsingssegmentkeuzenetwerk 103 voorzien van een vertraging 1θΗ, welke een vrijmaakimpuls voortbrengt op impuls voortbrengend netwerk 106 op een tijdstip nadat de aanvankelijke mantelreflectie 70 is beëindigd.The output 88 from the threshold detector 8 ^ is also applied to a reverberation segment selection network 103 having a delay 1θΗ, which generates a release pulse on pulse generating network 106 at a time after the initial shell reflection 70 has ended.

Het netwerk 106 wekt een segmentkeuze-impuls op op leiding 1θ8 beginnende bij het begin van het terugkaatsingssegment 72 en met een duur voldoende voor het poorten van de gehele omhullingsvorm van het terugkaatsingssegment 72 (zie figuur k) door poorten van versterker 110 naar integrator 112.The network 106 generates a segment selection pulse on line 18 starting at the start of the bounce segment 72 and of a duration sufficient to gate the entire envelope shape of the bounce segment 72 (see Figure k) through gates from amplifier 110 to integrator 112.

De segmentkeuze-impuls op leiding 108 begint na de aanvankelijke mantelreflectie en eindigt nadat het gewenste aantal van belang zijnde acoustisehe terugkeringen zijn ontvangen,maar voordat secondaire overbrengingsinterferen-tie ontstaat.Een gebruikelijke impuls zal ongeveer 6 micro-seconden nadat de aanvankelijke mantelreflectie is waargenomen,beginnen en zal duren voor een periode van ongeveer micro-seccnden na een acoustische impuls af gegeven zoals afgeheeld in figuur 2 en 3 en met een afstand D van de orde van grootte van ongeveer 3 inches.The segment selection pulse on line 108 begins after the initial sheath reflection and ends after the desired number of acoustic returns of interest are received, but before secondary transmission interference occurs. A usual pulse will be approximately 6 microseconds after the initial sheath reflection is observed, begin and will last for a period of about microseconds after an acoustic impulse delivered as shown in FIGS. 2 and 3 and with a distance D of the order of about 3 inches.

De integrator 112 integreert de omhullingsvorm voor een tijdsperiode bepaald door de impuls op leiding l08.Bij het einde van deze laatste impuls activeert een signaal van een impuls-voortbrenger 1o6 op leiding ' .11.¾. een monster en vasthoudnetwerk 116 voor het opslaan van een signaal dat representatief is voor de energie in het terugkaatsingssegment 72. 'The integrator 112 integrates the envelope shape for a period of time determined by the pulse on line 108. At the end of this last pulse, a signal from pulse generator 106 activates on line 11. a sample and holding network 116 for storing a signal representative of the energy in the reflection segment 72. "

De outputs van monster en vasthoudnetverken .100,116 worden aangebracht op een combineernetwerk in de vorm van een verdeler 118,welke, een quotiënt vormt door delen van het signaal dat representatief is voor de energie in het terugkaatsingssegment 70 door het nörmaliseringssignaal dat een indicatie geeft van de amplitude van de mantelrefleetie 70 voor het opwekken van een genormaliseerd energie-hechtingssignaal op ui+gangslei-ding 120,Het genormaliseerde en erg ie-signaal opleiding 120 kan worden overgebracht tot hoven de grond voor het vastleggen van de reflectie-ener-gie als een functie van de diepte op een uitzetinrichting 122.Het genormaliseerde energie-signaal kan ook worden .aangebracht op een vergelijkings-inrichting 12¾ voor vergelijking met een referentiesignaal op leiding 126 afgeleid van een netwerk 128 en representatief voor de drempelwaarde tussen goede en slechte cementhechtingen.De output 130 v&n '&e vc-rgelijkings-inriclvting 12¾ geeft de aanwezigheid of het afwezig zijn van een goede cementhechting aan en kan ook'worden'opgenomen op Vaetlegcrgaan 122 als· een functie van de diepte.The outputs of sample and retaining network .100,116 are applied to a combiner network in the form of a divider 118, which forms a quotient by dividing the signal representative of the energy in the reflection segment 70 by the normalization signal indicative of the amplitude of the sheath refraction 70 to generate a normalized energy bond signal on output + output line 120, The normalized and very ie signal training 120 can be transferred to courts above the ground to capture the reflection energy as a function of depth on an expander 122. The normalized energy signal may also be applied to a comparator 12¾ for comparison with a reference signal on line 126 derived from a network 128 and representative of the threshold between good and bad cement bonds. output 130 v & n '& e vc equation device 12¾ indicates the presence or absence are of good cement adhesion to and may also be "recorded" on Layer 122 as a function of depth.

Met de signaalbehsujd'elingsuitvoeringsvcrmen' wordt hel; hecht ingssignaal op leiding 120 minder gevoelig gemaakt voor kantelingen van het gereedschap en demping in het fluïdum waardoor de aeoustisehe energie wordt gericht hij mantel 12 langs een vlak,dat ten opzichte van de hartlijn van de mantel 12 schuin is.Tndien een dergelijke toestand optreedt worden de ontvangen acoustische terugkeringen verminderd in amplitude en kunnen worden geïnterpreteerd als goede ceir.entheehtingen,terwijl in feite de cementhechting slecht kan zijn.Door toepassing van de amplitude van de aanvankelijke ma.ntelreflectie als een maat van g-erêedschapskanteling en toestand van de bcorsuspensie geeft het hechtingssignaal cp de leiding 120 een betrouwbare indicatie van de.kwaliteit van1de cementhechting.With the signal operation execution modes, hell becomes; adhesion signal on line 120 made less susceptible to tool tilting and fluid damping directing the energetic energy through jacket 12 along a plane oblique to the centerline of jacket 12. the received acoustic returns decrease in amplitude and can be interpreted as good cement tea joints, when in fact the cement adhesion may be poor. By using the amplitude of the initial magnitude reflection as a measure of tool tilt and condition of the suspension the bonding signal on line 120 provides a reliable indication of the quality of cement bonding.

In sommige gevallen kan er een behoefte ontstaan tot het verkrijger, van een hechtingssignaal,dat niet is genormaliseerd of dat op een later tijdstip kan worden genormaliseerd.In een dergelijk geval is de output 117 van het monster.en vasthoudnetwerk 116 het hechtingssignaal,dat naar bovengronds gelegen uitrusting kan worden overgegeven voor het als zodanig vastleggen op een bandrecorder of op een vastleginrichting 122 of in het geheugen van een signaalbehandelingsinrichting 130 na omzetting in een digitale vorm.In some cases, there may be a need for the acquirer of an adhesion signal that is not normalized or that can be normalized at a later time. In such a case, the output 117 of the sample and holding network 116 is the adhesion signal which is equipment located above ground may be surrendered for recording as such on a tape recorder or a recording device 122 or in the memory of a signal processing device 130 after conversion to a digital form.

Nadat een hechtingssignaal is opgewekt en een nieuwe synchronisatie-impuls optreedt op leiding 5^ wordt de synchronisatie-impuls aangebracht op verschillende terugstel-inputs van monster en vasthoudnetwerk 100,116 en integrator 96,112. De terugstelling van de monster en vasthoudnetwerken 110,116 kan worden vertraagd voor eer geleidelijkere output tot aan het tijdstip dat de outputs van de integrators 96,112 gereed voor monsterneming zijn.After an adhesion signal is generated and a new synchronization pulse occurs on line 5 ^, the synchronization pulse is applied to various reset inputs of sample and holding network 100,116 and integrator 96,112. The reset of the sample and holding networks 110,116 can be delayed for more gradual output until the outputs of integrators 96,112 are ready for sampling.

De keuze van een signaal,dat representatief is voor de acoustische terugkaatsingsterugkeer 72 wordt verkregen met een impuls voortgebracht op leiding 108 zoals kan worden bepaald met een segment keuze netwerk 132. Dit netwerk regelt de lengte van de vertraging 1(A en de breedte van de vrijmaakimpuls van impulsorgaan 106.Zoals hierboven reeds beschreven aan de hand van de figuren l*A,lfB en itC wordt het terugkaatsingssegment 72 op zodanige wijze gekozen,dat de mantelreflectie 70 effectief wordt uitgesloten.The selection of a signal representative of the acoustic reflection return 72 is obtained with an impulse generated on line 108 as can be determined with a segment selection network 132. This network controls the length of the delay 1 (A and the width of the release pulse from pulse member 106. As already described above with reference to Figures 1 * A, 1fB and itC, the reflection segment 72 is selected in such a way that the sheath reflection 70 is effectively excluded.

Dit uitsluiten kan doelmatig worden verkregen door de signaalbehandelingsinrichting 21 aangezien deze wordt geactiveerd door de waarneming van de sterke mantelreflecties 70,zoals gevoeld door drempeldetector 8U.De resulterende integratie van de overblijvende omhulling geeft een scherp onderscheid tussen een signaal van een goede hechting en een signaal van een slechte hechting.De integratie van het terugkaatsingssegment 72.1 van de golfvormen 6b in figuur Ua zal bijvoorbeeld groter zijn dan de integratie van het terugkaatsingssegment 72.3 van de golfvorm 68 in figuur door een factor van ongeveer 3.Indien het oppervlak van de omhullingen wordt vergeleken voor een voorbeeld als uitgezet in tabel 1 met de resulterende reflectiecoëfficiënten voor r^ en r^ voor goede en slechte cemer.t-hechtingen treedt een integratieverhouding van ongeveer 3,8 tot 1 tussen slechte en goede signalen op.Dientengevolge wordt een bijzonder scherp goed tot slecht hechtingscontrast verkregen,welke waarschijnlijk zelfs wordt verkregen in de aanwezigheid van een dichte boorsuspensie binnen de mantel 12.This exclusion can be effectively obtained by the signal processing device 21 as it is activated by the observation of the strong jacket reflections 70, as sensed by threshold detector 8U. The resulting integration of the remaining envelope gives a sharp distinction between a signal of good adhesion and a signal of poor adhesion. For example, the integration of the reflecting segment 72.1 of the waveforms 6b in Figure Ua will be greater than the integration of the reflecting segment 72.3 of the waveform 68 in Figure by a factor of about 3. If the area of the envelopes is compared for an example as plotted in Table 1 with the resulting reflection coefficients for r ^ and r ^ for good and bad cemer.t adhesions, an integration ratio of about 3.8 to 1 between bad and good signals occurs. As a result, a particularly sharp good to poor adhesion contrast, which is likely i is even obtained in the presence of a dense drilling mud within the jacket 12.

Bij Bepaalde soorten cement kan men -wénsen . een ringvormige micro-ruimte met een dikte in de orde van grootte van ongeveer 0,010 inches (0,25 mm) ais een goede cementhechting te zien.In een dergelijk geval kan het frequentiespectrum 52 van de acoustische impuls 50 worden ingesteld voor het onderzoeken van het cement .Men kan Bijvoorbeeld tvee soorten acoustische impulsen van verschillend frequentiespectrum toepassen, waarvan er een de fundamentele frequentie en de andere acoustische impuls een harmonische heeft. Indien de resultaten van deze impulsen niet dezelfde aflezing geven kan worden geconcludeerd,dat er een hydraulisch veilige ringvormige micro-ruimte aanwezig is.With certain types of cement one can wish. an annular microsphere with a thickness on the order of about 0.010 inches (0.25 mm) as good cement adhesion can be seen. In such a case, the frequency spectrum 52 of the acoustic impulse 50 can be adjusted to examine the cement. For example, it is possible to use types of acoustic pulses of different frequency spectrum, one of which has the fundamental frequency and the other which has a harmonic. If the results of these impulses do not give the same reading, it can be concluded that a hydraulically safe annular micro-space is present.

Theoretisch zal een hechting verschijnen als goed voor een ringvormige micro-ruimte met een dikte in de orde van grootte van eer ^alve golflengte (ongeveer.-0,-08 inches).In de praktijk is het ontstaan van een dergelijke grote ringvormige ruimte onwaarschijnlijk en kunnen andere gebruikelijke cementkvaliteitonderzoekingstechnieken worden toegepast voor het identificeren van dergelijke onwaarschijnlijk grote ringvormige ruimtes als een slechte cementhechting.Theoretically, an adhesion will appear as good for an annular micro-space with a thickness on the order of previous wavelength (about -0.08 inches). In practice, the formation of such a large annular space is unlikely and other conventional cement quality assay techniques can be used to identify such improbably large annular spaces as poor cement adhesion.

Figuren 6A-6C tonen de doelmatigheid van het gereedschap 10 indien een frequentiespectrum wordt gemaakt op de waargenomen volledige acoustische terugkeringen zoals weergegeven in .figuren lA-lC.De spectra 1-0 van de figuren éA-6c tonen resp. een slechte hechting met een grote ringvormige ruimte,een tussengelegen hechtsituatie zoals met een ringvormige ruimte van 0,005 inch en een goede cementhechting.De spectra Ho kunnen,indien origineel verkregen,hebben gevarieerd in absolute grootte omdat de reflectievijzigingen in de gereedsehapsexcentriciteit e en de koppeling van acoustische energie tot het cement 11 achter de mantel 12 varieert.Voor een goede cementhechting is dus de absolute amplitude van de acoustische terugkeringen lager dan voor een slechte cementhechting.Figures 6A-6C show the efficiency of the tool 10 when a frequency spectrum is made on the observed full acoustic returns as shown in Figures 1A-1C. The spectra 1-0 of Figures 1A-6c show resp. poor adhesion with a large annular space, an intermediate bonding situation such as with an 0.005 inch annular space and good cement adhesion. The spectra Ho, if originally obtained, may have varied in absolute size because the reflective changes in tool eccentricity e and the coupling of acoustic energy until the cement 11 behind the jacket 12 varies. Thus, for good cement adhesion, the absolute amplitude of the acoustic returns is lower than for poor cement adhesion.

De relatieve afmeting van dips 11+2 varieert.echter met een grotere dip voor een slechte cementhechting en een kleinere dip 1^2 voor een goede cementhechting.Ter wille van de doelmatigheid zijn in de figuren bA-Cc de spectra 1A0 weergegeven met althans in hoofdzaak gelijke amplitudes, zodat de desbetreffende öips 11+2 kunnen worden getaxeerd door eer. visuele vergelijking met elkaar.De betekenis van de dips 1.1+2 moet vorder. bepaald in het licht van het totale energiespectrum van het reflectiesignaal.The relative size of dips 11 + 2 varies, however with a larger dip for poor cement adhesion and a smaller dip 1 ^ 2 for good cement adhesion. For the sake of efficiency, the spectra 1A0 are shown with at least in substantially equal amplitudes, so that the respective ips 11 + 2 can be appraised by honor. visual comparison with each other. The meaning of the dips 1.1 + 2 must progress. determined in light of the total energy spectrum of the reflection signal.

De scherpe dips ί3+2 in de spectra's 1^0 vorden gecentreerd hij de vang-wijze of dikteresonantie van de mantel waarvan de reflecties kwamen.In de spectra's 1^0 treden de dïps 1^2 op hij 0»5 MHz (500 KHz) voor een mantel van 0,23 inch dik en lijken op het effect van een smalle handhreed-te-energievangfilter.In het geval van een slechte hechting,zoals voor het spectrum 1H0.1 in figuur 6a is de dip 1^2.1 diep als aanduiding dat een verhoudingsgewijs aanzienlijke hoeveelheid energie hij de dikteresonantie is gevangen hinnen de mantelwanden 13-13'.The sharp dips ί3 + 2 in the spectra 1 ^ 0 are centered in the capture mode or thickness resonance of the mantle from which the reflections came. In the spectra 1 ^ 0 the dips 1 ^ 2 occur at 0 »5 MHz (500 KHz). ) for a sheath 0.23 inch thick and resemble the effect of a narrow hand width energy trap filter.In case of poor adhesion, such as for the spectrum 1H0.1 in Figure 6a, the dip 1 ^ 2.1 is deep as indication that a relatively significant amount of energy has captured the thickness resonance within the mantle walls 13-13 '.

De verbetering van de cementhechting wordt duidelijk aangetoond in spectrum "\k0.2 door een overeenkomstig kleinere hoeveelheid energie, welke is opgesloten of gevangen hinnen de mantelwanden 13-13'.Dientengevolge is dip 1^2.2 in figuur 6b kleiner in vergelijking met dip 1^2.1 in figuur 6a,terwijl dip 11*2.3 in figuur 6C de kleinste is voor een goede cementhechting.The improvement in cement adhesion is clearly demonstrated in spectrum "\ k0.2 by a correspondingly smaller amount of energy trapped or trapped within the mantle walls 13-13". As a result, dip 1 ^ 2.2 in Figure 6b is smaller compared to dip 1 ^ 2.1 in figure 6a, while dip 11 * 2.3 in figure 6C is the smallest for good cement adhesion.

Figuur 7 toont een uitvoeringsvoorheeld 150 voor het taxeren van de cementhechting onder gebruikmaking van de scherpte van de dips 1U2 in spectra 1 li0 van figuren 6A-6c.De output 63 van versterker 62 in netwerk 21 wordt aangebracht op twee doorlaathandfilters 152 en l5^*De filter 152 is een doorlaathandfilter afgestemd op de manteldikteresonantiefrequentie van de mantel 12 onder aeoustisch onderzoek.De doorlaathand voor filter 152 is hij voorkeur smal met scherp stijgende en dalende hellingen.Het filter 152 moet echter voldoende breed in zijn frequentieband zijn voor het overlappen van het frequentiegehied van dips 11+2 voor de verwachte tolerantievariaties in manteldikte. In het algemeen zal een filter 152 met een doorlaathand van ongeveer 10 % tot 15$ van de middenfrequentie· voldoen ofschoon een smallere doorlaathand van ongeveer 5 % een dipampli-tude-indicatie op leiding 156 kan geven.Zowel een digitaal als een analoog filter 152 kan worden gebruikt.Figure 7 shows an exemplary embodiment 150 for appraising the cement adhesion using the sharpness of the dips 1U2 in spectra 1L0 of Figures 6A-6c. The output 63 of amplifier 62 in network 21 is applied to two transmission hand filters 152 and 15 ^ *. The filter 152 is a pass-through hand filter tuned to the jacket thickness resonance frequency of the jacket 12 under aural examination. The pass-through hand for filter 152 is preferably narrow with sharply rising and falling slopes. However, the filter 152 must be sufficiently wide in its frequency band to overlap the frequency range of dips 11 + 2 for the expected tolerance variations in shell thickness. In general, a filter 152 with a transmission hand of about 10% to 15 $ of the center frequency will suffice, although a narrower transmission hand of about 5% may provide a dipamplude indication on lead 156. Both a digital and an analog filter 152 can be used.

Het filter 15^ is hij voorkeur afgestemd op een afzonderlijk niet overlappend segment van het spectrum van het signaal op leiding 63 voor het Verkrijgen van een referentiesignaal op leidinp 118,dat een indicatie geeft van de amplitude van het spectrum van het signaal op leiding 63.Andere inrichtingen kunnen worden toegepast voor het afleiden van een dergelijk referentiesignaal,zoals een piekwaarneemtechniek beschreven aan de hand van het uitvoeringsvoorheeld in figuur I.Het dipamplitudesignaal op leiding I56 wordt daarop genormaliseerd door het delen van dit signaal door de referentie op leiding 158 met een deel netwerk I60.Een genormaliseerd dipwaardesignaal is dan beschikbaar op de output 162 van de deler 160 voor het verkrijgen van een indicatie van de kwaliteit van de segment-hechting voor het vastleggen of uitzetten al naar gelang het geval is.The filter 15 is preferably tuned to a separate non-overlapping segment of the spectrum of the signal on line 63 to obtain a reference signal on line 118, which gives an indication of the amplitude of the spectrum of the signal on line 63. Other devices can be used to derive such a reference signal, such as a peak sensing technique described with reference to the embodiment shown in Figure I. The dip amplitude signal on line I56 is normalized thereon by dividing this signal by the reference on line 158 by part network I60. A normalized dip value signal is then available on the output 162 of the divider 160 to obtain an indication of the segment adhesion quality prior to recording or expansion as appropriate.

Figuur 8 toont een ander uitvoeringsvoorbeeld voor het bepalen van de cementhechting.De output van een overdrager 36 op een leiding 63 van versterker 62 (zie figuur 1) wordt aangebracht op een hoge snelheid-analoog naar digitaal (a/d) omzetter 172,welke een bepaalde tijd na een acoustische impuls in beweging wordt gebracht.Dit brengt een gedigitaliseerd reflectiesignaal gevormd van opeenvolgende numerieke monsters representatief voor de amplitude van het reflectiesignaal voort.Figure 8 shows another embodiment for determining the cement adhesion. The output of a transducer 36 on a line 63 of amplifier 62 (see Figure 1) is applied to a high speed analog to digital (a / d) converter 172, which is moved a certain time after an acoustic pulse. This produces a digitized reflection signal formed from successive numerical samples representative of the amplitude of the reflection signal.

De A/D omzetter kan een bepaalde tijdsperiode worden gedeactiveerd volgend op de opwekking van een acoustische impuls.The A / D converter can be deactivated for a certain period of time following the generation of an acoustic impulse.

De A/D omzetter I72 is beneden in het gat in het perf^^ckap 10 gelegen en is in staat om te werker, met een zeer hoge snelheid en is uitge-, rust met een voldoende opslagcapaciteit voor het aanvankelijk opslaan, en vervolgens overbrengen van de monsters met een lagere snelheid naar een op het oppervlak gelegen signaalververkingsinrichting 17';.Deze laatste inrichting kan,indien gewenst,ook in het gereedschap 10 zijnopgereten, maar dit zal afhangen van de omvang van de verwerkingen.,welke de signaal -behandelingsinrichting 17^ moet uitvoeren.The A / D converter I72 is located downhole in the perf cap 10 and is capable of operating at a very high speed and equipped with a sufficient storage capacity for initial storage and subsequent transfer from the samples at a slower rate to a surface-mounted signal-enhancement device 17 '. The latter device may, if desired, also be contained in the tool 10, but this will depend on the extent of the processing which the signal-processing device 17 ^ must execute.

Het bemonsterde digitale reflectiesignaal wordt opgeslagen in een geheugen 176,dat een solid state geheugen of een magnetisch geheugen kan zijn.Het geheugen 176 kan een integraal deel van de inrichting 17- zijn voor het onmiddellijk verwerken van de monsters cf een randinrienting, welke op een later tijdstip wordt benaderd na het onderzoeken van het boorgat 16.The sampled digital reflection signal is stored in a memory 176, which may be a solid state memory or a magnetic memory. The memory 176 may be an integral part of the device 17 for immediate processing of the samples or an edge device, which is stored on a later time is approached after examining the borehole 16.

De signaalbehandelingsinrichting 17^ kan zijn geprogrammeerd cm bij 178 die reflectiemonsters Ac te kiezen,die representatief zijn voor öe mantelreflecties 70 (zie figuur l*).De procedure kan overeenkomend zijn aan die weergegeven in analoge vorm in figuur 1.De reflectiemcnsters worden dus afgetast voor het waarnemen van het eerste monster,dat een bepaalde drempel overschrijdt en dit eerste monster wordt de aankomsttijd van de mantelreflectie.Eer. aantal dit eerste monster volgende mor.-sters worden dan gekozen als representatief voor de mantelref1eeties 7C (zie figuur 4).The signal processing device 17 ^ may be programmed to select at 178 those reflection samples Ac, which are representative of all mantle reflections 70 (see Figure 1 *). The procedure may be similar to that shown in analog form in Figure 1. Thus, the reflection samples are scanned. for observing the first sample, which exceeds a certain threshold, and this first sample becomes the arrival time of the mantle reflection. The number of samples following this first sample are then chosen as representative of the mantle reflections 7C (see Figure 4).

Een aantal monsterreflecties A ,die de mantelreflectiemonsters A vol- “ c gen,worden gekozen bij 180 als representatief voor het terugkaatsings-segment 72 in het reflectiesignaal (zie figuur h).A number of sample reflections A, which follow the mantle reflection samples A, are chosen at 180 as representative of the reflection segment 72 in the reflection signal (see Figure h).

Integratie van de terugkaatsingsmonsters wordt gedaan door het optellen van de absolute waarden van de monsters bij 182.Deze sommeerstap kan worden uitgevoerd als de terugkaatsingsmonsters worden gekozen bij l80.Ter wille van de duidelijkheid is echter de sommeerhande- ling aangeduid als een afzonderlijke stap.De geintergreerde som E wordt r opgeslagen.Integration of the reflection samples is done by adding the absolute values of the samples at 182. This summing step can be performed if the reflection samples are chosen at 180. However, for the sake of clarity, the summing operation is indicated as a separate step. integrated sum E is stored r.

Integratie van de mantelreflectiemonsters Awordt verkregen bij 18¾ door sommeren van de absolute monsterwaarden en het opslaan van het resultaat E .Integration of the mantle reflection samples A is obtained at 18¾ by summing the absolute sample values and storing the result E.

cc

Een genormaliseerde hechtingswaarde CB,representatief voor de kwaliteit van de cementhechting,kan dan worden verkregen bij 186 door deling van de integraal Er door de integraal Ec bij 186.De hechtingswaarde CB kan worden opgeslagen in een geheugen of worden uitgezet,al naar gewenst wordt, bij 188.A normalized bonding value CB, representative of the cement bonding quality, can then be obtained at 186 by dividing the integral Er by the integral Ec at 186. The bonding value CB can be stored in a memory or plotted, as desired, at 188.

Figuur 9 toont nog een uitvoeringsvoorbeeld voor het onderzoeken van de kwaliteit van de cementhechting.Een aan een kabel 211 opgehangen gereedschap 210 is uitgerust met een aantal overdragers 36,die langs de orntrelc van het gereedschap 210 staan opgesteld voor het verkrijgen van een voldoende cementhechtingstaxatie-oplossing langs de omtrek.De overdragers 36 zijn axiaal op afstand van elkaar gelegen om het mogelijk te maken het grote aantal op te nemen.Een praktisch aantal overdragers 36 kan ac>>t zijn, waarbij deze acht overdragers langs de omtrek zijn opgesteld met tussen-• i o ruimtes van 45 . De axiale afstand wordt gekozen samenhangend met de afmeting van de overdrager 36.Figure 9 shows another embodiment for examining the quality of the cement bond. A tool 210 suspended from a cable 211 is equipped with a plurality of transducers 36 arranged along the structure of the tool 210 to provide adequate cement bonding appraisal. circumferential solution. The transducers 36 are axially spaced to allow the large number to be recorded. A practical number of transducers 36 may be ac, where these eight transducers are arranged circumferentially with - • io rooms of 45. The axial distance is selected according to the size of the transducer 36.

Figuur 10 en 11 hebben betrekking op een signaalbehandelingsinrichting 215 voor het bedrijven van een gereedschap 210 afgebeeld in figuur 9.De signaalbehandelingsinrichting 215 zal hier worden beschreven in de vorm bruikbaar voor een gereedschap 210 met acht overdragers 36.Een groter aantal overdragers kan echter worden opgenomen.De signaalbehandelingsinrichting 215 heeft een instelbare klok 212 op de uitgang 21¾ waarvan impulsen 216 (zie figuur 11) zijn met een waarde gekozen voor het bepalen van de oplossing van het onderzoek van de cementhechting.De klokbron kan worden afgeleid van boven de grond gelegen inrichtingen of van een geschikte in het gereedschap 210 opgenomen oscillator.Figures 10 and 11 relate to a signal handler 215 for operating a tool 210 shown in Figure 9. The signal handler 215 will be described herein in the form usable for a tool 210 with eight transmitters 36. However, a larger number of transmitters may be included. The signal processing device 215 has an adjustable clock 212 at the output 21¾ of which pulses 216 (see Figure 11) have a value chosen to determine the solution of the cement adhesion test. The clock source can be derived from above-ground devices or any suitable oscillator included in tool 210.

De klokimpulsen 216 worden door een vertragingsnetwerk 218 aangebracht op een overdragerkiesorgaan 220 en een zenderimpuls-vermenigvuldiger 222.The clock pulses 216 are applied by a delay network 218 to a transmitter selector 220 and a transmitter pulse multiplier 222.

De overdragerkiezer 220 geeft een afzonderlijk uitgaand vrijmaaksignaal op leiding 22b voor het in opeenvolging identificeren van iedere afzonderlijke overdrager 36.Vervolgens wordt de multiplexer 222 vrijgemaakt voor het opeenvolgend ontsteken van impulsorganen 226,die zijn gekoppeld met de overdragers 36.The transducer selector 220 provides a separate outgoing enable signal on line 22b to sequentially identify each individual transducer 36. Subsequently, the multiplexer 222 is released for sequentially firing pulse members 226 coupled to the transducers 36.

De overdragers 36 werken ook als ontvangers en produceren signalen op uitgangsleidingen 228 voor versterking in voor-versterkers 230,die werkzaam samenhangen met iedere overdrager. 36.De output van de versterkers 23Ó zijn verbonden met een ontvanger-multiplexer 232,welke wordt geregeld door de overdrager identificerende signalen op leiding 22b van overdragerkiezer 220.In aanvulling wordt een segmentkeuzenetwerk 23^ geactiveerd met iedere overdragerontsteking voor het opwekken van vrij-maaksignalen 236 (figuur. 11) op een uitgang 238 voor het effectief vrijmaken van multiplexer 232 voor het kiezen van het gewenste segment van de overdrageroutputs onder het afwijzen of uitwissen var. de aanvankelijke zendersegmenten.De output 2^0 van multiplexer 232 zal een uiterlijk hebben zoals weergegeven bij 2Ui in figuur 11.Eer. klein ruissignaal 2^2 gaat liet reflectiesignaal 2'Mp,dat een uiterlijk althans in hocflsaak als veer-, gegeven in de figuren l*A-kC heeft,vooraf.The transducers 36 also function as receivers and produce signals on amplification output lines 228 in pre-amplifiers 230, which are operatively associated with each transducer. 36. The output of amplifiers 230 are connected to a receiver multiplexer 232, which is controlled by the transducer identifying signals on line 22b of transducer selector 220. In addition, a segment selection network 23 ^ is activated with each transducer ignition to generate enable signals. 236 (Fig. 11) on an output 238 for effectively clearing multiplexer 232 for selecting the desired segment of the transducer outputs while rejecting or erasing var. the initial channel segments. The output 2 ^ 0 of multiplexer 232 will have an appearance as shown at 2Ui in Figure 11. small noise signal 2 ^ 2 precedes reflection signal 2'Mp, which has an appearance at least in hocflsaak as spring, given in Figures 1 * A-kC.

Zoals verder is aangeduid in figuur 10 werden de reflecties cj de uit-gangsleiding 2l+0 versterkt door twee variabele spanningsv er sterkers (VGA) 2^6,218.De versterker 2ho heeft zijn versterking geregeld door eer. signaal op leiding 2ho en afgeleid van hetzij boven de grond gelegen uitrusting ter instelling voor boorsuspensiedempingseffecten of vanaf een onder in het gat aangebrachte automatische versterkingsregeling.De versterking van de tweede versterker 2k8 wordt automatisch geregeld in het gereedschap 210 ter correctie van de excentrische ligging van gereedschap 2"0,zoals hieronder nader zal worden uiteengezet.As further indicated in Figure 10, the reflections cj the output line 2l + 0 were amplified by two variable voltage amplifiers (VGA) 2 ^ 6,218. The amplifier 2ho has its gain controlled by honor. signal on line 2ho and derived from either above ground equipment to adjust for drilling mud damping effects or from an automatic gain control located downhole. The gain of the second amplifier 2k8 is automatically controlled in tool 210 to correct tool off-center position 2 "0, as will be further explained below.

De output 250 van versterker 2h8 wordt gelijk gericht in een netwerk 76.1 en aangebracht op een mantelreflectievaarneemnetverk gevcn.-.d uit een gepoorte versterker 9^,integrator 96 en monster en vasthoudr.etverk ' 1CO, zoals beschreven aar. de hand van figuur 1.The output 250 of amplifier 2h8 is rectified in a network 76.1 and applied to a sheath reflector receiver network obtained from a gated amplifier 91, integrator 96 and sample and retainer receiver 1CO, as described. the hand of figure 1.

De output op.leiding 250 van versterker 2’. 8 wordt verder versterk! in een versterker 252 met een voldoende hoeveelheid om te compenséren voer het. benaderde verschil in signaalamplitude tussen de mantelrefleetie 'er. de acous- tische terugkeringen die een indicatie zijn van opvolgende terugkaatsingen. Een acceptabele compensatie kan een versterkingsfactor zijn van ongeveer 20 db voor versterker 252.De van belang zijnde reflecties vorden dan aangebracht op een volledige golfgelijkrichter 76.2 voor volgende integratie met inrichtingen zoals beschreven onder verwijzing naar figuur 1.The output on line 250 from amplifier 2 ". 8 is further amplified! in an amplifier 252 with an amount sufficient to compensate enter it. approximated difference in signal amplitude between the mantle refraction. the acoustic returns that are indicative of successive returns. Acceptable compensation may be a gain of about 20 db for amplifier 252, reflections of interest are then applied to a full wave rectifier 76.2 for subsequent integration with devices as described with reference to Figure 1.

Regeling over de poortversterkers 9^S110 wordt in het algemeen afgeleid zoals beschreven aan de hand van figuur 1 met een drempelwaar-neeminrichting 8b,welke reageert op de output op leiding 78 van volledige golfdetector 76.1.Een referentiedrempelwaarde wordt afgeleid op leiding 86 als resultaat van een soortgelijk voorafgaand cementhech-tingsonderzoek gemaakt met de desbetreffende overdrager zoals hieronder nader zal worden uiteengezet.Control over the gate amplifiers 9 ^ S110 is generally derived as described with reference to Figure 1 with a threshold sensing device 8b, which responds to the output on line 78 of full wave detector 76.1. A reference threshold value is derived on line 86 as a result of a similar preliminary cementitious bonding test has been made with the appropriate transferor as will be further explained below.

De output 88 van drempelnetwerk 8Π wordt aangebracht op de stel input van een grendelnetwerk 256.Netwerk 25^ heeft een terugstelinput 258, die reageert op klokimpulsen op leiding 21b (voor de vertraging van netwerk 218).Indien de drempeldetector een signaal waarneemt op de leiding 78,dat groter is dan de referentiewaarde op leiding 86 wordt een impuls aangebracht op netwerk 256 dat daarna wordt verhinderd te antwoorden op verdere inputs van de drampeldetector totdat netwerk 256 is teruggesteld door een impuls op leiding 21b.De output op leiding 260 zal een uiterlijk hebben als weergegeven met impulsen 262 (figuur 11) met een actieve toestand op het optreden van de grote mantelreflectie.The output 88 of threshold network 8Π is applied to the set input of a latch network 256. Network 25 ^ has a reset input 258, which responds to clock pulses on line 21b (for the delay of network 218). If the threshold detector detects a signal on the line 78, which is greater than the reference value on line 86, a pulse is applied to network 256 which is thereafter prevented from responding to further inputs from the drum detector until network 256 is reset by a pulse on line 21b. The output on line 260 will last as shown by pulses 262 (Figure 11) with an active state on the occurrence of the large mantle reflection.

De integratietijden en (zie ook figuur 11) voor signalen,die representatief zijn voor de mantelreflectie en de terugkaatsingen worden afgeleid met impulsnetwerken 92 resp. 1θ6 waarvan de outputs 90,108 worden aangebracht voor het vrijmaken van poortversterkers 9^,110.De duur en het optreden van de integratieperioden en zijn resp. ongeveer 8 micro-seconden voor de mantelreflectie en ongeveer 30 micro-seeonder voor de terugkaatsingen.The integration times and (see also Fig. 11) for signals representative of the sheath reflection and the reflections are derived with impulse networks 92 resp. 1θ6 whose outputs 90, 108 are applied to free gate amplifiers 91, 110.The duration and occurrence of the integration periods and are resp. about 8 microseconds for the mantle reflection and about 30 microseconds below for the reflections.

Daaropvolgende integratie van het mantelreflectiesignaal door integrator 96 en het terugkaatsingssegment door integrator 112 worden beëindigd bij het einde van impulsen en indien de output van de versterkers 9^,110 terug gaat naar nul.De outputs van de integrators vorden bemonsterd bij het einde van impuls en de monsters beschikbaar gemaakt voor verdere behandeling met een geschikte multi-plexer 266 voor het overbrengen van de monsters naar de "boven de grond gelegen uitrusting.Overbrenging van informatie kan worden gedaan onder "benutting van een analoog naar digitaal-oazetter 2$7 en geschikte telemetry-uitrusting 269 voor overbrenging langs kabel 2h,De integrators 965112 worden teruggesteld door impulsen op leiding 219 en het monster en Vasthoudnetverk door impulsen op leiding 2lk van de overdrachtslogica 271 op het tijdstip van klokimpulsen 2\\.Subsequent integration of the jacket reflection signal by integrator 96 and the reflecting segment by integrator 112 are terminated at the end of pulses and if the output of amplifiers 91, 110 returns to zero. The outputs of the integrators are sampled at the end of pulse and made the samples available for further treatment with a suitable multiplexer 266 for transferring the samples to the "above ground equipment. Transfer of information can be done using" analog to digital oazette 2 $ 7 and appropriate telemetry equipment 269 for transmission along cable 2h, The integrators 965112 are reset by pulses on line 219 and the sample and Retention net sales by pulses on line 2lk of the transfer logic 271 at the time of clock pulses 2 \\.

Zoals hierboven reeds vermeld wordt de versterkingsregeling voor versterker 2I48 geautomatiseerd door waarneming van de piekwaarde van de mantelreflectie op leiding 178 met een piekdetector 270.De piekwaarde wordt dan omgezet naar een digitale waarde met een A/D omzetter 272 en deze waarde wordt geplaatst in een opslagnetwerk 27^ in een ligging samenhangend met de overdrager waarvan de reflectie werd verkregen.As mentioned above, the gain control for amplifier 2148 is automated by sensing the peak value of the jacket reflection on lead 178 with a peak detector 270. The peak value is then converted to a digital value with an A / D converter 272 and this value is placed in a storage network 27 in a location associated with the transducer from which the reflection was obtained.

De volgende keer dat deze overdrager wordt bekrachtigd voorziet de overdragerkiezer 220 in een geschikt adressignaal aan een inlees-uit-lees logisch netwerk 275 voor het aanbrengen van de voordien opgeslagen piekwaarde op een versterkingsregelnetwerk 276 en een drempelreferentie-signaal voortbrengend netwerk 278.The next time this transducer is energized, the transducer selector 220 provides a suitable address signal to a read-in-read logic network 275 for applying the previously stored peak value to an gain control network 276 and a threshold reference signal generating network 278.

Voor versterkingsregeling wordt de digitale piekwaarde omgezet in een analoog-signaal en een geschikte voorspanning aangebracht voor het regelen van de versterking van versterker 2lt6.0p soortgelijke wijze worde de drempelreferentievaarde op leiding 86 gehandhaafd op het juiste niveau voor iedere overdrager 1·6.For gain control, the digital peak value is converted to an analog signal and an appropriate bias is applied to control the gain of amplifier 2lt6.0. Similarly, the threshold reference value on lead 86 is maintained at the appropriate level for each transducer 1 · 6.

De technieken toegepast in het,taxeren van de cementhechting zoals hierboven beschreven maken doelmatig een nauwkeurige meting van de excentriciteit van het gereedschap mogelijk indien dit gereedschap langs de mantel beweegt.Deze techniek.omvat,zoals afgeteeld in figuur I0,een tijdregelaar 280,die iedere keer wordt bekrachtigd wanneer een overdrager 36 aanvankelijk op gang wordt gebracht.Het tijdregelorgaan 280 werd gedeactiveerd voor het opslaan van een gemeten tijdinterval indien een mantelreflectie wordt waargenomen door de drempeldetector 81+ zoals blijkt uit’het signaal op leiding 260,De gemeten tijdintervallen voor de verschillende overdragers moeten hetzelfde zijn en iéder verschil kan dan worden toegeschreven aan een uit het hart gelegen stand van het gereedschap.The techniques used in appraising the cement adhesion as described above effectively allow an accurate measurement of the eccentricity of the tool as the tool moves along the casing. This technique, as shown in Figure 10, includes a timer 280, which times is energized when a transducer 36 is initially triggered. The timer 280 was deactivated to store a measured time interval if a mantle reflection is sensed by the threshold detector 81+ as shown by the signal on line 260, The measured time intervals for the different transmitters must be the same and any difference can then be attributed to an off-center position of the tool.

De output van het tijdregelnetwerk kan worden opgenomen of uitgezet en op ·* geschikte wijze vorden behandeld voor het meten en vaststellen van de excentriciteit van het gereedschap 210.The timing network output can be recorded or turned off and appropriately treated for measuring and determining the eccentricity of the tool 210.

De vertikale oplossing van het gereedschap 210 is een functie van de herhalingssnelheid waarmede de overdragers 36 vorden bekrachtigd en waarneembare mantelreflecties eri terugkaatsingen voortbrengen.Een herhalingssnelheid zo hoog als 100 per seconde kan worden opgenomen voor het voortbrengen van een oplossing zo klein als ongeveer iedere een-tien-de van een inch indien het gereedschap met een onderzoekssnelheid van ongeveer 1D inch per seconde langs de mantel wordt bewogen.Een signaal op leiding 213 (zie figuur 9),representatief voor de diepte van het gereedschap 210 wordt verkregen om een signaalbehandelingsinrichting 215 vrij te maken voor aanpassing voor het verschil in niveau van overdragers 36.The vertical dissolution of the tool 210 is a function of the repetition rate at which the transducers 36 are energized and produce observable sheath reflections and reflections. A repetition rate as high as 100 per second can be recorded to produce a solution as small as about every one- tenths of an inch if the tool is moved along the casing at an examination speed of about 1D inch per second. A signal on line 213 (see Figure 9), representative of the depth of the tool 210, is obtained to release a signal handler 215 to adjust for the difference in level of transferors 36.

Figuren 12,13 en 11+ tonen een acoustische energiebron en detector 300 voor meervoudig gebruik op een gereedschap zoals afgebeeld en beschreven aan de hand van figuur 9-De detector/bron 300 is radiaal aangebracht op een cilindrisch huis 302 met een bevestigingssteun 30^ voorzien van een centrale opening 306 voor het opnemen van een cilindrische of schijf-overdrager 36. De bevestigingssteun 30^ strekt zich voorbij het uitstralende oppervlak 37 van de overdrager uit met een een weinig naar buiten uitzettende openingswand 308.Figures 12, 13 and 11+ show a multi-use acoustic power source and detector 300 on a tool as shown and described with reference to Figure 9-The detector / source 300 is mounted radially on a cylindrical housing 302 with a mounting bracket 30 of a central opening 306 for receiving a cylindrical or disc transducer 36. The mounting bracket 30 extends beyond the radiating surface 37 of the transducer with an opening wall 308 slightly expanding outward.

De steun 30^ kan rechtstreeks zijn aangebracht op het huis 302,zoals afgebeeld in figuur 12,of met een tussengelegen afstandsorgaan 310,zoals afgebeeld in figuur 13.In de montage volgens figuur 12 kan de tussenruimte D tussen overdrager en mantel kleinere mantels opnemen,bijvoorbeeld van ongeveer 5 1/2 inch diameter.De opstelling volgens figuur 13 kan grotere mantels opnemen.The bracket 30 ^ may be mounted directly on the housing 302, as shown in Figure 12, or with an intermediate spacer 310, as shown in Figure 13. In the assembly of Figure 12, the spacing D between the transducer and jacket may accommodate smaller jackets, for example, about 5 1/2 inches in diameter. The arrangement of Figure 13 can accommodate larger mantles.

De radiale oriëntatie van de overdragers 36 omvat bij voorkeur geen venster of tussengelegen materialen.Verder wordt de afstand D tussen het overdragervlak 37 en de mantel 12 zo klein mogelijk gehouden.Preferably, the radial orientation of the transducers 36 does not include a window or intermediate materials. Furthermore, the distance D between the transducing surface 37 and the jacket 12 is kept as small as possible.

Aangezien een te kleine tussenruimte D het mogelijk maakt,dat secondaire, overdrachten in conflict komen met de van belang zijnde reflec-tiee;mag de afstand D niet te klein zijn. Indien anderzijds de afstand D te groot is kunnen dempingseffecten van de boorsuspensie eveneens te groot worden. Dientengevolge moet een compromis met betrekking tot de afstand D worden gekozen gebaseerd op verwachte dempingen.Since too small a spacing D allows secondary transfers to conflict with the reflection of interest, the distance D should not be too small. On the other hand, if the distance D is too great, damping effects of the drilling mud can also become too great. As a result, a compromise regarding distance D must be chosen based on expected damping.

De dempingen kunnen variëren afhankelijk van het type gebruikte boorsuspensie .Een zware of dichte boorsuspensie kan bijvoorbeeld een ongewenst hoge demping veroorzaken.Dientengevolge kan het bij de keuze van een acceptabele tussenruimte D noodzakelijk zijn ook een bovenste grens voor de dichtheid van dit boorsuspensie te specificeren. Met een dergelijke bovengrens kan de maximale demping ongeveer 4 tot 5 db per inch zijn in tegenstelling met een zware boorsuspensiedemping van ongeveer 8 tot 10 db per inch.The damping may vary depending on the type of drilling mud used. For example, a heavy or dense drilling mud may cause undesirably high damping. Consequently, when selecting an acceptable gap D, it may be necessary to specify an upper limit for the density of this drilling mud. With such an upper limit, the maximum attenuation can be about 4 to 5 db per inch as opposed to a heavy drilling mud attenuation of about 8 to 10 db per inch.

Met deze algemene beperkingen kan een acceptabele afstand D in de orde van grootte van ongeveer een tot ongeveer twee inches voor de meeste mantels zijn.With these general limitations, an acceptable distance D can be on the order of about one to about two inches for most jackets.

De beschreven opstelling voor het gereedschap 20 met een draaibare reflector 38 kan op een aantal wijzen gevarieerd worden. In sommige gevallen kan het bijvoorbeeld gewenst zijn om de reflector 38 aan te brengen in een kussen nabij de wand van de mantel 12 voor het verminderen van de dempingseffecten van een dichte boorsuspensie. Zorg moet daarbij worden gedragen om te waarborgen dat de reflector 38 op voldoende afstand van de wand van de mantel 12 blijft.The described arrangement for the tool 20 with a rotatable reflector 38 can be varied in a number of ways. For example, in some instances, it may be desirable to place the reflector 38 in a pad near the wall of the jacket 12 to reduce the damping effects of a dense drilling mud. Care must be taken to ensure that the reflector 38 remains at a sufficient distance from the wall of the jacket 12.

De manteldikte wordt gemeten door het analyseren van het frequentiespectrum van het terugkaatsingssegment 72 (fig.4a) dat representatief is voor akoestische terugkeringen die toe te schrijven zijn aan terugkaatsingen tussen de mantelwanden 13 - 13'.Indien een akoestische impuls zoals 50 wordt gericht naar de mantel 12 wordt een aanzienlijke hoeveelheid akoestische energie bij de resonantiefrequentie binnen de mantelwanden gevangen.The shell thickness is measured by analyzing the frequency spectrum of the reverberation segment 72 (Fig. 4a) which is representative of acoustic returns due to reflections between the shell walls 13 - 13 '. If an acoustic pulse such as 50 is directed to the sheath 12 traps a significant amount of acoustic energy at the resonant frequency within the sheath walls.

Het terugkaatsingssegment 72 heeft overheersende bestanddelen in een frequentiegedeelte 320 (fig,6A- 6C) althans in hoofdzaak in frequentie in lijnliggïng met dips 142. De dips 142 nemen in diepte toe indien de kwaliteit van de cementhechting afneemt, maar de hoeveelheid energie opgevangen tussen de mantelwanden neemt toe met een slechtere hechting tussen de cement en de mantel.Dientengevolge zal de feitelijke amplitude van de akoestische terugkeringen in het frequentiegedeelte 320 variëren. In het algemeen vermindert <je feitelijke amplitude van de akoestische terugkaatsingen binnen het frequentiegedeelte 320 indien de akoediische koppeling tussen mantel 12 en cement 14 efficiënter wordt, dat wil zeggen indien de cementhechting beter wordt.The reflection segment 72 has predominant components in a frequency portion 320 (Fig. 6A-6C) at least substantially in frequency in line with dips 142. The dips 142 increase in depth as the quality of the cement adhesion decreases, but the amount of energy collected between the shell walls increase with poorer adhesion between the cement and the shell. As a result, the actual amplitude of the acoustic returns in the frequency portion 320 will vary. Generally, your actual amplitude of the acoustic reflections within the frequency portion 320 decreases as the acoustic coupling between shell 12 and cement 14 becomes more efficient, that is, as the cement adhesion improves.

Dit is weergegeven in de spectrumafbeelding van fig.16 met kromme 322 en 324 welke resp. het frequentiespectrum van een frequentiegedeelte 320 voor een sledite cementhechting en een goede cementhechting weergeven.This is shown in the spectrum image of Figure 16 with curves 322 and 324 which, respectively. represent the frequency spectrum of a frequency portion 320 for a sledite cement bond and good cement bond.

Indien dunne plaatsen ontstaan in de mantel 12,zoals bij 33.1 en 33.2 in fig.15 is het waarschijnlijk,d£ zij de taxering van de cemer.t-hechting beïnvloeden. Het effect van dergelijke dunne plaatsen op de cementhechting is niet gemakkelijk te voorspellen en blijkt waarschijnlijk een functie te zijn van dergelijke factoren als afmeting en ceroent-toestand. Er is bijvoorbeeld geen cementhechting achter de dunne plaats 33.1 ,maar aangezien de mantel hier aanzienlijk dunner is wordt minder akoestische energie gevangen binnen de mantelwanden 13 - 13' dan in het geval van een normale dikte,zodat de dunne plaats 33.1 kan verschijnen als een goede hechting. Indien anderzijds een geïsoleerde uitwendig dunne plaats,zoals 33.2 optreed bij een goed gehecht gebied kan het lijken, dat de mantel 12 slecht is gehecht. Het is dan ook van voordeel in staat te zijn een meting van manteldikte te correleren met een taxatie van de cementhechting om onduidelijkheden op te heffen.If thin spots arise in the sheath 12, such as at 33.1 and 33.2 in Fig. 15, it is likely that they affect the appraisal of the cement adhesion. The effect of such thin spots on cement adhesion is not easy to predict and is likely to be a function of such factors as size and cerentium. For example, there is no cement adhesion behind the thin spot 33.1, but since the shell is considerably thinner here, less acoustic energy is trapped within the shell walls 13 - 13 'than in the case of normal thickness, so that the thin spot 33.1 can appear as a good attachment. On the other hand, if an insulated externally thin place, such as 33.2 occurs at a well-adhered area, it may appear that the jacket 12 is poorly adhered. It is therefore advantageous to be able to correlate a measurement of jacket thickness with an appraisal of the cement adhesion to eliminate ambiguities.

ii

De meting van de manteldikte wordt gedaan in de in fig.15 afge-beelde inrichting 326 door vorming van een frequentiespectrum van het terugkaatsingssegment als afgeleid op leiding 63 van fig.l. Het frequentiespectrum wordt gekenmerkt door een of meer pieken,waarvan de grootste optreed bij een fundamentele frequentie waarvan de golflengte twee maal de dikte van de mantel is. Andere pieken treden op bij frequenties welke een gehele veelvoud verhouding tot de fundamentel frequentie dragen.The measurement of the jacket thickness is made in the device 326 shown in Figure 15 by forming a frequency spectrum of the reflection segment derived on line 63 of Figure 1. The frequency spectrum is characterized by one or more peaks, the largest of which occurs at a fundamental frequency whose wavelength is twice the thickness of the shell. Other peaks occur at frequencies that carry a whole multiple relationship to the fundamental frequency.

Fig.16 toont verschillende frequentiesspectra 322, 324 van verschillende terugkaatsingssegmenten 72 gekozen uit verschillende signalen. Het zal duidelijk zijn,dat in de weergave van de verschillende spectra in fig lier niet de bedoeling aanwezig is om een amplitudeverhouding voorop te stellen tussen het spectrum 52 van de akoestische impuls 50 (fig.2 en 3) en de andere spectra 322,324 ; veeleer is het slechts de bedoeling een frequentieverhouding weer te geven daarin dat de spectra 322, 324 optreden binnen de frequentiebandbreedte van de invallende akoestische impuls. In de praktijk zullen de absolute amplitudes van de akoestische spectra vrij klein zijn in vergelijking met die van de overgedragen impuls.Fig. 16 shows different frequency spectra 322, 324 of different reflection segments 72 selected from different signals. It will be clear that, in the representation of the different spectra in Fig. 1, it is not the intention to set an amplitude ratio between the spectrum 52 of the acoustic pulse 50 (Figs. 2 and 3) and the other spectra 322, 324; rather, it is only intended to represent a frequency ratio in that the spectra 322, 324 occur within the frequency bandwidth of the incident acoustic pulse. In practice, the absolute amplitudes of the acoustic spectra will be quite small compared to that of the transmitted pulse.

Van bijzonder belang is de relatifl/e frequentie/erschuivirp tussen de spectrauieken 328 en 330. Het frequentieverschil tussen pieken 328 en 330 kan worden toegeschreven aan een wijziging in de dikte L van mantel 12.Dientengevolge kar,door het bepalen van de frequentie van de pieken ,die in hoofdzaak toe te schrijven zijn aan akoestische terugkeringen van de terugkaatsirgen tussen de mantelwanden,een indicatie van de dikte van de mantel worden verkregen.Of particular interest is the relatif frequency / shuffle between spectra 328 and 330. The frequency difference between peaks 328 and 330 can be attributed to a change in the thickness L of sheath 12. Consequently, by determining the frequency of the peaks, which are mainly due to acoustic returns of the reflections between the shell walls, an indication of the thickness of the shell are obtained.

De manteldikte L kan worden afgeleid uit de volgende vergelijking: 1 - !:-h : P · waarin f^ de frequentie van de piek in het spectrum is, C de samendruksnelheid in de mantel 12 en $ een geheel getal is afhankelijk of de gemeten piek voor de fundamentele frequentie ( N= 1) of een hogere harmonische js.The sheath thickness L can be derived from the following equation: 1 -!: - h: P · where f ^ is the frequency of the peak in the spectrum, C is the compression rate in the sheath 12 and $ is an integer depending on whether the measured peak for the fundamental frequency (N = 1) or higher harmonic js.

Aai-gtzien het frequentiespectrum 52 van de akoestische impuls 50 een bandbreedte van ongeveer 300 tot 600 Khz heeft voor gebruik met mantels 12 overeen breed gebied van diktes,van ongeveer 0,2'inch tot onreve«=r 0,75 ii ch is het waarschijnlijk,dat de tweede harmonische (K = 2) de grootste piek voortbrengt in het terugkaatsingsspectra voor de dikkere mantels, terwijl N = 1 voor de dunnere mantels. De waarde voor f' kan dan ook worden bepaald voorafgaand aan een akoestisch onderzoek uit een kennis van het type mantel, dat is aangebracht in het boorgat.Considering that the frequency spectrum 52 of the acoustic pulse 50 has a bandwidth of about 300 to 600 Khz for use with shells 12 over a wide range of thicknesses, from about 0.2 inch to about 0.75 inch. probably, the second harmonic (K = 2) produces the largest peak in the reflection spectra for the thicker mantles, while N = 1 for the thinner mantles. The value for f 'can therefore be determined prior to an acoustic examination from a knowledge of the jacket type provided in the borehole.

Indien bijvoorbeeld bekend is,dat een aangebrachte mantel eer nominale dikte van 0,362 inches heeft treed zijn fundamentele diktereso-nantie op bij ongeveer 331 Khz voor een waarde van C van 20.000 ft/sec.For example, if it is known that an applied jacket has a nominal thickness of 0.362 inches, its fundamental thickness resonance occurs at about 331 Khz for a value of C of 20,000 ft / sec.

Zoals in feite is gemeten kan het spectrum 322 een piek 328 tonen bij een frequentie van f g van ongeveer 348 KHz overeenkomend met een feitelijke manteldikte van 0,345 inch in een radiaalsegment van de mantel. Spectrum 324 toont een piek 330 bij een frequentie 'f ^ van ongeveer 303 KHz overeenkomend met een feitelijke manteldikte van 0,395 inch.As actually measured, the spectrum 322 can show a peak 328 at a frequency fg of about 348 KHz corresponding to an actual jacket thickness of 0.345 inch in a radial segment of the jacket. Spectrum 324 shows a peak 330 at a frequency f of about 303 KHz corresponding to an actual jacket thickness of 0.395 inch.

Deze metingen tonen de oplossing van de techniek door het waarnemen van een manteldiktevariatie van ongeveer + TL ten gevolge van fabricage van de nominale waarde van 0,362 inches.These measurements demonstrate the solution of the technique by observing a jacket thickness variation of approximately + TL due to fabrication of the face value of 0.362 inches.

In de in fig.15 afgebeelde. inrichting wordt de mar.teldikte gemeten door kiezen van het terugkaatsingssegment 72 op een leiding 332 met een keuzenetwerk 334,dat is gekoppeld met het reflectiesignaal op leiding 63. Het keuzenetwerk 334 maakt gebruik van een mantelreflectiedetector 336 voor het op output 338 verkrijgen van een impuls waarvan de voorlopende rand representatief is voor het begin van de mantelreflectie 70 ( fig.4). Detector 336 kan worden gevormd door een drempeldetector 84 voor snelle reactie of,zoals weergegeven in fig.l,door een volledige golfgelijkrichter 76,filter 80 en drempeldetector 84.In the one shown in fig.15. The gauge thickness is measured by selecting the reverberation segment 72 on a line 332 with a selection network 334 coupled to the reflection signal on line 63. The selection network 334 uses a jacket reflection detector 336 to obtain an impulse at output 338 the leading edge of which is representative of the start of the shell reflection 70 (fig. 4). Detector 336 may be constituted by a rapid response threshold detector 84 or, as shown in FIG. 1, by a full wave rectifier 76, filter 80 and threshold detector 84.

De impuls op leiding 338 wordt vertraagd door een vertraging 340 voor een tijdsperiode aangepast aan de duur van de sterke aanvankelijke mantelref lectie 70 om dan een impuls ïetvoerk 342 op gang te brengen. Dit impulsnetwerk produceert een terugkaatsin^egment· keuzeimpuls op leiding 344 voor het vrijmaken van een anologe poort346 voor een duur overeenkomend met de tijd nodig voor het kiezen van het deel van het reflectiesignaal dat in hoofdzaak representatief is voor terugkaatsingen binnen de mantelvanden.The pulse on lead 338 is delayed by a delay 340 for a period of time matched to the duration of the strong initial jacket reflection 70 to then initiate a pulse feed 342. This impulse network produces a reflective selection pulse on lead 344 to release an analog port 346 for a duration corresponding to the time required to select the portion of the reflection signal that is substantially representative of reflections within the jacketed walls.

Een spectrumanalyseinrichting 384 reageert op het terugkaatsingssegment op leiding 332 om op leiding 350 een signaal te verkrijgen,dat representatief is voor de amplitude Λ van de frequentiecomponenten in het terugkaatsingssegment 72,terwijl de outputleiding 352 een overeenkomstig frequentiesignaal f draagt representatief voor de frequentie van de amplitudecomponenten op leiding 350.A spectrum analyzer 384 responds to the reverberation segment on line 332 to obtain on line 350 a signal representative of the amplitude Λ of the frequency components in the reverberation segment 72, while the output line 352 carries a corresponding frequency signal f representative of the frequency of the amplitude components. on line 350.

De amplitude en frequentiesignalen op leidingen 350 en 352 worden afzonderlijk aangebracht op anoloog naar digitaalomzetters 354 en 35b welke in een geheugen 358 van een signaalbehandelingsinrichting 360 de digitale signalen,die representatief zijn voor de amplitude A, <-n de frequentie f^ van het frequentiespectrum van het terugkaatsingssogment 72 voortbrengen en opslaan.The amplitude and frequency signals on lines 350 and 352 are applied separately to anologue to digital converters 354 and 35b which, in a memory 358 of a signal processor 360, the digital signals representative of the amplitude A, <-n the frequency f ^ of the frequency spectrum of the reflection segment 72 and store it.

De werking van de spectrumanalyseinrichting 348 en de A/l) omzetters 354 en 356 wordt op gang gebracht door de terugkaatsingssegment keuzeimpuls opgewekt op leiding 344 doo-r impulsnetwerk 342. Tijdens deze laatste impuls wordt een plaatselijke oscillator,inwendig tot spectruraanalyse-inrichting 348,herhaaldelijk geveegd door een frequentiegebied voor het voortbrengen van het amplitudespectrum op leiding 350. Iedere keer dat de plaatselijke oscillator door zijn frequentiegebied wordt geveegd wekt de spectrumanalyse-inrichting· 348 een spectrumveld op van amplitude A^. en frequentie f^ signalen. Dientengevolge worden gedurende de selectie van een énkel terugkaatsingssegment 72 een aantal spectrumvel-den opgewekt en opgeslagen in geheugen 358.The operation of the spectrum analyzer 348 and the A / 1 converters 354 and 356 is initiated by the reflection segment selection pulse generated on line 344 through impulse network 342. During this last pulse, a local oscillator is internally converted to spectrum analyzer 348, repeatedly swept through a frequency range to generate the amplitude spectrum on lead 350. Each time the local oscillator is swept through its frequency range, the spectrum analyzer 348 generates a spectrum field of amplitude A ^. and frequency f ^ signals. As a result, during the selection of a single reflection segment 72, a number of spectrum fields are generated and stored in memory 358.

Voor een niet s repeterendterugkaatsingssegment 72 kan een afzonderlijk veelvoud van tijdbasis van de plaatselijke oscillator in de spectrum-analyseinrichting 348 voldoende zijn voor het afleidv>n van een indicatie van het frequentiespectrum. De A/D omzetters 354,356 zijn van een zodanig type,dat een geschikt aantal omzettingen kunnen worden gemaakt tijdens iedere veging van de plaatselijke oscillator.For a non-repetitive reflection segment 72, a separate multiple time base of the local oscillator in the spectrum analyzer 348 may be sufficient to derive an indication of the frequency spectrum. The A / D converters 354,356 are of such a type that an appropriate number of conversions can be made during each sweep of the local oscillator.

Indien eenmaal de spectrumvelden gevormd uit frequentie en amplitude A.. signalen zijn opgeslagen in geheugen 358 wordt de signaalteharde-lihgsinrichting 360 in werking gesteld voor het zoeken naar een piekampli-tudewaarde A bij 362. Dit wordt gedaan door het ondeooeken van alle opgeslagen amplitudewaarden A^ en iedere waarde te vergelijken met de daaropvolgende amplitudewaarde en het achterhouden van de grootste amplitudewsar-de voor de volgende vergelijking. Door behouden van de frequentievaarde samenhangend met iedere achtergehouden amplitudewaarde kan de frequentie f van de piek A^ voorden gevonden en beide vorden op geschikte wijze bij 364 opgeslagen.Once the spectrum fields formed from frequency and amplitude A..signals are stored in memory 358, the signal hardener 360 is activated to search for a peak amplitude value A at 362. This is done by examining all stored amplitude values A and comparing each value with the subsequent amplitude value and withholding the greatest amplitude value for the following equation. By maintaining the frequency value associated with each retained amplitude value, the frequency f of the peak A ^ can be found and both are conveniently stored at 364.

In bepaalde gevallen kunnen meerdere pieken optreden in de opgeslagen spectrummonsters. Ofschoon de grootste piek wordt gebruikt voor het afleiden van een diktebepaling kan men ook beide pieken hiertoe toe passen en die manteldikteipeting kiezen als de juiste meting,welke het dichtste bij. de nominale waarde is gelegen.In some cases, multiple peaks may occur in the stored spectrum samples. Although the largest peak is used to derive a thickness determination, one can also apply both peaks to this and choose that jacket thickness measurement as the correct measurement, which is closest. the nominal value is located.

De waargenomen piekwaarden,zowel amplitude A^ en frequentie f kunnen dan worden vastgelegd, bijvoorbeeld op een aftekeninrichting 122. De frequentie f^ kan rechtstreeks worden vastgelegd als een aanduiding proportioneel aan de manteldikte L of deze laatste kan worden berekend op de basis van de hierboven gegeven verhouding en dan worden vastgelegd. Andere informatie kan gelijktijdig worden vastgelegd op de vastlegin -richting 122,zoals de putdiepte op leiding 24,het cemcnthecbtingssignaar op leiding 120,azimut van een draaibare aftastreflector op leiding 37 voor het aanduiden van de diepte en de omtreksligging van het radiale rantel-segment,waarvan de dikte werd gemeten.The observed peak values, both amplitude A ^ and frequency f, can then be recorded, for example on a scribe 122. The frequency f ^ can be recorded directly as an indication proportional to the jacket thickness L or the latter can be calculated on the basis of the above given ratio and then be recorded. Other information may be simultaneously recorded on the recording device 122, such as the well depth on line 24, the detection signal on line 120, azimuth of a rotary scanning reflector on line 37 to indicate the depth and circumferential location of the radial ridge segment, whose thickness was measured.

In een alternatief uitvoeringsvoorbeeld voor het bepalen van de man-teldikte,zoals afgebeeld in fig.17,wordt het gehele reflectiesignaal op leiding 63 gedigitaliseerd zoals beschreven aan de hand van fig.8 voor de taxering van de cementhechting. Het digjtaliseringsproces wordt begonnen bij de waarneming van de aankomst van de mantelreflectie door detector 336,hetgeen is beschreven aan de hand van fig.15.In an alternative exemplary embodiment for determining the jacket thickness, as shown in Figure 17, the entire reflection signal on line 63 is digitized as described with reference to Figure 8 for cement bond appraisal. The digitization process is initiated upon detection of the mantle reflection arrival by detector 336, which is described with reference to FIG. 15.

De outputimpuls op leiding 338 van de detector 336 is een impuls van voldoende duur om digitaliseren van een geheel reflectiesignaal zoals 64 (fig.4A) mogelijk te maken. Deze impuls activeert een netwerk 370,dat een impuls opwekt op leiding 372 met een duur in het algemeen ongeveer gelijk aan die van het mantelreflectiesegment 70 afgebeeld in fig.4. De impuls op leiding 327 sluit op zijn beurt een anologe mantellogica 374 voor deze tijdsperiode voor het doorvoeren van het mantelreflectiesegment 70 op A/D omzetter 172. Deze laatste digitaliseert het mantelreflectiesegment 70 en slaat de monsters op in een geschikt niet nader weergegeven geheugen.The output pulse on line 338 of the detector 336 is a pulse of sufficient duration to allow digitization of an entire reflection signal such as 64 (FIG. 4A). This pulse activates a network 370, which generates a pulse on line 372, with a duration generally about equal to that of the shell reflective segment 70 shown in FIG. 4. The pulse on line 327, in turn, closes an analogous shell logic 374 for this period of time for passing the shell reflection segment 70 to A / D converter 172. The latter digitizes the shell reflection segment 70 and stores the samples in a suitable memory, not shown.

Indien het raantelreflectiesegment is doorgegaan gaat de impuls op leiding 372 in-actief,hetgeen op zijn beurt een netwerk 342 activeert voor het verkrijgen van een vrijmaak impuls op leiding 344 ten einde het mogelijk te maken dat een anologe terugkaatsingspoort 346 een terugkaat-singssegment 72 voert door een versterker 376 met een versterkingsregel-input 374,naar A/D omzetter 172.If the grain count reflection segment has continued, the pulse on line 372 goes inactive, which in turn activates a network 342 to obtain a release pulse on line 344 to allow an analog analog bounce gate 346 to conduct a bounce segment 72 through an amplifier 376 with a gain control input 374, to A / D converter 172.

De versterker 376 maakt versterking mogelijk van het normaal zwakke terugkaatsingssegment 72 voor een meer nauwkeurige signaalbehandeling.Het gedigitaliseerde reflectiesignaal kan onder in het gat worden behandeld of langs de kabel naar boven worden doorgegeven met een geschikte telemetrie-inrichting 380.Amplifier 376 allows amplification of the normally weak bounce segment 72 for more accurate signal handling. The digitized reflection signal can be processed downhole or passed up the cable with a suitable telemetry device 380.

Een signaal behandelingsinrichting 382 is aangebracht om in te werken op het gedigitaliseerde reflectiesignaal van A/D omzetter 172. Het behan-delingsorgaan 382 geeft een manteldiktebepaling bij 384 en een cementhech-tings taxatiesignaal CB bij 386.A signal processing device 382 is arranged to act on the digitized reflection signal from A / D converter 172. The treating device 382 provides a jacket thickness determination at 384 and a cement adhesion appraisal signal CB at 386.

De manteldikte wordt bepaald door kiezen van de terugkaatsingsm n· sters P bij stap 388 en het opwekken van een spectrum daarvan bij 380 met een fourieromzetting. Het spectrum wordt gevormd uit amplitudewaarden A. en samenhangende frequetiewaarden F.,The jacket thickness is determined by selecting the reflection samples P at step 388 and generating a spectrum thereof at 380 with a Fourier conversion. The spectrum is formed from amplitude values A. and related frequency values F.,

Het spectrum wordt afgetast voor het kiezen van de maximale piekwaarde. Dit kan worden gedaan door bij 392 te stellen een teller gelijk aan het aantal DN van terugkaatsingsmonsters,een constante K = 1 en de waarden van AMAX en FMAX gelijk aan nul.The spectrum is scanned to choose the maximum peak value. This can be done by setting at 392 a counter equal to the number of DN of reflection samples, a constant K = 1 and the values of AMAX and FMAX equal to zero.

Een proef is gedaan bij 394 of de amplitude waarde A voor het monster K groter is dan AMAX. Indien zo dan worden de waarden voor AMAX en FMAX gelijk gemaakt aan A (K) en F (K) bij 392. De volgende monsters kunnen dan worden onderzocht door het vermeerderen van K én bet verminderen van de teller óver een bij 398 en te onderzoeken waarvoor de teller gelijk aan nul is bij 400.A test was made at 394 to determine whether the amplitude value A for the sample K is greater than AMAX. If so then the values for AMAX and FMAX are made equal to A (K) and F (K) at 392. The following samples can then be examined by increasing K and decreasing the counter over one at 398 and examining for which the counter is equal to zero at 400.

Indien niet alle monsters zijn afgetast is de teller niet gelijk aan nul en wordt het onderzoek voor een maximale spectrumwaarde herhr.c.ld bij 394. Indien eenmaal alle monsters zijn afgetast kunnen de mazimale waarden AMAX en FMAX worden vastgelegd bij 384 of de manteldikte L afgeleid uit de formule: L = N 2 (FMAX) *If not all samples have been scanned, the counter is not equal to zero and the examination for a maximum spectrum value is rehr.c.ld at 394. Once all samples have been scanned, the mazimal values AMAX and FMAX can be recorded at 384 or the jacket thickness L derived from the formula: L = N 2 (FMAX) *

Een cementhechtingtaxatie kan doelmatig worden gemaakt door signaal-behandelingsinrichting 382 onder gebruikmaking van de stappen zoals beschreven aan de hand van fig.8.A cement adhesion appraisal can be made effective by signal treating device 382 using the steps described with reference to Figure 8.

Het cementhechtingssignaal GB varieert als een functie var. de man-teldikte.Deze variatie kan in aanzienlijke mate van het cenenthechtings-signaal bij 402 worden verwijderd. Dit omvat het delen van het ceir.ent-heehtingssignaal CB door een manteldiktesignaal L als bepaald bij 4ΓΛ uit de frequentiemeting FMAX onder gebruikmaking van de manteldiktever-houding zoals hierboven uiteengezet. Deze normalisatie van het cementhech-tingssignaal verwijdert variaties ten gevolge van rechtstreekse proportionele manteldikte wijzigingen onder het achterlaten van kleinere van de tweede orde zijnde manteldikte effecten. De cementhechting voor een bepaald radiaal segment kan dus gunstig worden getaxeerd op een wijze, welke althans nagenoeg ongevoelig is voor de manteldikte bij ditzelfde radiale segment. Cementhechtingsnormalisatie ten opzichte van manteldikte kan ook rechtstreeks worden uitgevoerd met een cementhechtiigssignaal zoals beschikbaar bij 182 in fig.7 of op leiding 117 in fig.l voor normalisatie door het mantelreflectiesignaal. Dit laatste signaal kan dan worden benut voor het verder normaliseren van de cementhechtingstaxatie zo- als beschreven.The cement adhesion signal GB varies as a function var. the jacket thickness. This variation can be significantly removed from the cen adhesion signal at 402. This includes dividing the cell adhesion signal CB by a jacket thickness signal L as determined at 4ΓΛ from the frequency measurement FMAX using the jacket thickness ratio as set forth above. This normalization of the cement adhesion signal removes variations due to direct proportional jacket thickness changes, leaving smaller second order jacket thickness effects. Thus, the cement adhesion for a given radial segment can be advantageously appraised in a manner that is substantially insensitive to the jacket thickness in the same radial segment. Cement adhesion normalization to jacket thickness can also be performed directly with a cement adhesive signal available at 182 in Figure 7 or on lead 117 in Figure 1 for normalization by the jacket reflection signal. The latter signal can then be used to further normalize the cement adhesion appraisal as described.

Fig.18 toont een alternatief uitvoeringsvoorbeeld voor het afleiden van de frequentie van een piek in het spectrum van een terugkaatsings-segment 72. De outputs350 en 352 van spectrumanalyseinrichting 348 (fig.Fig. 18 shows an alternative embodiment for deriving the frequency of a peak in the spectrum of a reflection segment 72. The outputs 350 and 352 of spectrum analyzer 348 (Fig.

15) worden vastgelegd op continue sporen 410.1,410.2 van een opslagmedium 412 zoals een magnetische schijf of trommel. Na het vastleggen van de output van analyseinrichting 348 voor een terugkaatsingssegment 72 wordt de informatie teruggespeeld voor analyse voor een samenhangend signaalbe-handelingsnetwerk 414 voor het waarnemen, opslaan er.· vast leggen van de amplitude en frequentiepiekwaarden A en f .15) are recorded on continuous tracks 410.1,410.2 of a storage medium 412 such as a magnetic disk or drum. After recording the output of analyzer 348 for a bounce segment 72, the information is played back for analysis for a coherent signal processing network 414 for sensing, storing and recording the amplitude and frequency peak values A and f.

P PP P

De spectrumanalyseinrichting outputs 350 en 352 zijn weergegeven als te zijn gekoppeld door logische versterkers 416,418 aan vastleg/terugspee1-koppen 420, 422,die werkzaam zijn opgesteld met betrekking tot magnetische opslagschijf 412, De versterkers 416,418 worden vrijgemaakt door de seg-mentkeuze impuls op leiding 344 (fig.15). De amplitude A en frequentie f signalen worden vastgelegd op afzonderlijke continue sporen 410.1 en 410.2, welke een voldoende opnamelengte hebben voor het opnemen van een geheel terugkaatsingssegment 72.The spectrum analyzer outputs 350 and 352 are shown to be coupled by logic amplifiers 416,418 to capture / playback heads 420, 422 operatively arranged with respect to magnetic storage disk 412. The amplifiers 416,418 are released by the segment select pulse on lead. 344 (Fig. 15). The amplitude A and frequency f signals are recorded on separate continuous tracks 410.1 and 410.2, which have a sufficient recording length to record an entire reflection segment 72.

Na het opnemen van het terugkaatsingssegment worden logische terug-speelversterkers 424 en 426 vrijgemaakt ten gevolge van de verwijdering van het buiten werking stel effect van de impuls op leiding 344 door omzetter 428. Dit maakt dan een terugspelen van de voordien vastgelegde amplitude A en frequentie t signalen -mogelijk.After recording the reverberation segment, logic replay amplifiers 424 and 426 are released due to the removal of the disable pulse effect on lead 344 by converter 428. This then plays back the previously recorded amplitude A and frequency t signals - possible.

Een piekdetector 430 is aangebracht voor het tasten naar de piekvaarde in de amplitudesignalen die worden teruggespeeld door de versterker 42Λ. De waargenomen piekwaarde wordt dan aangebracht op een vergelijker 432 tesamen met een andere terugspeling van de voordien vastgelegde amplitudesignalen op spoor 410 · 1 om de bepaling van de frequentie f op het . PA peak detector 430 is provided to sense the peak value in the amplitude signals played back by the amplifier 42Λ. The observed peak value is then applied to a comparator 432 along with another replay of the previously recorded amplitude signals on track 410 · 1 to determine the frequency f on it. P

tijdstip dat de piek optreedt,mogelijk te maken.time that the peak occurs.

Indien de vergelijker 432 gelijkheid onderkent tussen zijn inputs wordt een impuls voortgebracht op outputleiding 434 voor het activeren van een monster en vasthoudnetwerk 436 dat is aangekoppeld voor het bemonsteren van het teruggespeelde frequentiesignaal f van versterker 426.De frequentie fp van de amplitudepiekwaarde'wordt dan opgeslagen en beschikbaar gemaakt op uitgangsleiding 438 voor vastlegging en gebruik als een indicatie van de dikte van de mantel 22,zoals hierboven beschreven.If comparator 432 recognizes equality between its inputs, a pulse is generated on output line 434 to activate a sample and hold network 436 coupled to sample the playback frequency signal f from amplifier 426. The frequency fp of the amplitude peak value is then stored and made available on output line 438 for recording and use as an indication of the thickness of the sheath 22, as described above.

Le opname,piekaftasting en piekfrequentiekeuze worden in volgorde uitgevoerd onder leiding van regelsignalen op leiding 1*1+0 van een logisch regelnetwerk 1+1*2.Dit netwerk wordt op gang gebracht door de impuls op leiding 3¼ en vervolgens door het terugspelen van eén opname van dergelijke impulsen afgeleid van een’ regelspoor 1*10.3 op het magnetische opslagmedium 1*12.The recording, peak scanning and peak frequency selection are performed in sequence under the control signals on line 1 * 1 + 0 of a logic control network 1 + 1 * 2. This network is initiated by the impulse on line 3¼ and then by the playback of one recording of such impulses derived from a control track 1 * 10.3 on the magnetic storage medium 1 * 12.

Figuur 19 toont een andere uitvoeringsvorm 1*6θ voor een acoustisch gereedschap voor het onderzoeken van de cementheehting en de mantel, waarin evenals als in figuur 1 een roterende reflector 38 wordt toegepast.Het gereedschap !*60 is uitgerust met een stationaire overbrenger 36 en een langseilinder 1*62,welke centraal en draaibaar is opgesteld ten opzichte van het gereedschap l*6o om een draaiingsas 1*6!*, welke in dit uitvoeringsvoorbeeld bij voorkeur samenvalt met de centrale hartlijn van het gereedschap.Figure 19 shows another embodiment 1 * 6θ for an acoustic tool for examining the cement hitch and casing, in which, as in Figure 1, a rotating reflector 38 is used. The tool! * 60 is equipped with a stationary transmitter 36 and a longitudinal cylinder 1 * 62, which is arranged centrally and rotatably with respect to the tool 1 * 6o about an axis of rotation 1 * 6! *, which in this exemplary embodiment preferably coincides with the central axis of the tool.

Het gereedschap l*6o heeft een ringvormig acoustisch transparant venster 1*66,dat is aangebracht tussen een bovenste gereedschapsectie 1+68 en een onderste gereedschapsectie 1*70.De cilinder 1*62 overbrugt inwendig het venster 1*66 en is draaibaar in ingrijping met de bovenste en onderste secties Λ68 en 1*70 via legers 1*72. .The tool l * 6o has an annular acoustically transparent window 1 * 66, which is arranged between an upper tool section 1 + 68 and a lower tool section 1 * 70.The cylinder 1 * 62 internally bridges the window 1 * 66 and is rotatable in engagement with the top and bottom sections Λ68 and 1 * 70 through armies 1 * 72. .

De. cilinder 1*62 heeft een buisvormige sectie 1*7!* jwaarin overdragers 36 uitsteken door .een open einde bij 1+76.De buisvormige sectie 1+7!+ eindigt bij reflector. 3.8 vanwaar de cilinder 1*62 bij voorkeur massief is tot aan zijn ondereinde 1*76.The. cylinder 1 * 62 has a tubular section 1 * 7! * in which transducers 36 protrude through an open end at 1 + 76. The tubular section 1 + 7! + ends at reflector. 3.8 from which the cylinder 1 * 62 is preferably solid up to its bottom end 1 * 76.

Cilinder 1+62 is uitgerust met een paar.ringvormige radiaal, uitstekende flenzen 1*78.1 en 1*78.2.Legers 1*72 zijn geklemd tegen flenzen 1*78 met ringvormige bussen 1+80 bevestigd aan gereedschapsecties 1*68 en 1*70 met behulp van bouten 1*82.Legers 1*72 passen in axiaal open ringvormige. groeven 1*81*,1*86 in flenzen 1+78 resp. bussen I+80.Legers 1*61* voorzien zowel in een een lage wrijving bezittende ondersteuning in radiale richting en in de duwrichting.Aanvullende legers en flenzen kunnen, indien nodig,worden toegepast.Cylinder 1 + 62 is equipped with a pair of annular radial, protruding flanges 1 * 78.1 and 1 * 78.2. Bearings 1 * 72 are clamped against flanges 1 * 78 with annular bushes 1 + 80 attached to tool sections 1 * 68 and 1 * 70 using bolts 1 * 82. Bearings 1 * 72 fit into axially open annular. grooves 1 * 81 *, 1 * 86 in flanges 1 + 78 resp. bushes I + 80. Bearings 1 * 61 * provide both low friction support in radial direction and push direction. Additional bearings and flanges can be used if required.

De cilinder 1*62 heeft een stevige sterke constructie voor het versterken van de onderste gereedschapsectie 1*70 waaraan een belasting voortbrengende inrichting,zoals een niet nader weergegeven uitwendig aangebracht centraliseerorgaan kan worden aangebracht.The cylinder 1 * 62 has a sturdy strong construction for reinforcing the lower tool section 1 * 70 to which a load generating device, such as an externally mounted centralizer, may be provided.

De cilinder 1*62 dient dus als een stevige versterkte brug over het acoustisch venster 1+66.De mogelijkheid om onder de draaiende reflector 38 een centraliseerorgaan toe te passen maakt een nauwkeurige plaatsing van de draaiingsas 1+61+ ten opzichte van de mantel 12 mogelijk en voorziet dus in een nauwkeurige afstand van de reflector 38 van de mantel 12.The cylinder 1 * 62 thus serves as a solid reinforced bridge over the acoustic window 1 + 66. The possibility to use a centralizing element under the rotating reflector 38 allows an accurate placement of the axis of rotation 1 + 61 + with respect to the jacket 12. possible and thus provides an accurate distance from the reflector 38 from the jacket 12.

De acoustische reflector 38 heeft een reflectiehoek van een grootte noodzakelijk om acoustische verbinding door een aan de zijkant gelegen opening ''-90 in de buisvormige sectie 1+71+ mogelijk te maken.Voor de opening en aansluitend verlopend met de buitenwand van de bovenste gereedschapsectie U68 is het acoustische venster 1+66 gevormd uit een materiaal dat een vooraf bepaalde acoustische impedantie heeft en uitgerust is met een vorm,die is gekozen voor het minimaal houden van ongewenste acoustische reflectie.The acoustic reflector 38 has a reflection angle of a size necessary to allow acoustic connection through a lateral opening '' -90 in the tubular section 1 + 71 +. In front of the opening and subsequently extending with the outer wall of the upper tool section U68, the acoustic window 1 + 66 is formed of a material that has a predetermined acoustic impedance and is equipped with a shape chosen to minimize unwanted acoustic reflection.

Het acoustische venster 1+66 is gevormd uit een materiaal waarvan de acoustische impedantie nauw past met de acoustische impedantie van een fluïdum,zoals beschreven aan de hand van figuur 1 en dat is geplaatst in de ruimte tussen de bron 36,reflector 38 en venster 1+66.De acoustische temperatuur en drukcoëfficiënt-en,d.w.z. de wijziging in acoustische impedantie als een functie van temperatuur en druk voor zowel het fluïdum en het venster 1+66 zijn zo dicht mogelijk als praktisch mogelijk gekozen.Het acoustische venster 1+66 kan zijn vervaardigd uit een materiaal zoals beschreven met betrekking tot het venster 1+0 in figuur 1 of uit polysulfone, een materiaal verkocht door de Union Carbide Corporation onder de handelsnaam Radel,welk materiaal een acoustische snelheid van ongeveer 2200 meter/seconde bezit. Indien dan ook een acoustische impuls wordt opgewekt vanaf de bron 36 naar de reflector 38 beweegt de acoustische energie door het fluïdum/venst-ertussenvlak 1+92 met een minma] e reflectie.The acoustic window 1 + 66 is formed from a material whose acoustic impedance closely matches the acoustic impedance of a fluid, as described with reference to Figure 1, and which is placed in the space between the source 36, reflector 38 and window 1 + 66.The acoustic temperature and pressure coefficients, i.e. the change in acoustic impedance as a function of temperature and pressure for both the fluid and the window 1 + 66 are chosen as close as practicable as possible The acoustic window 1 + 66 may be made of a material as described with respect to the window 1 + 0 in Figure 1 or from polysulfone, a material sold by the Union Carbide Corporation under the trade name Radel, which material has an acoustic velocity of about 2200 meters / second. Therefore, if an acoustic pulse is generated from the source 36 to the reflector 38, the acoustic energy travels through the fluid / window interface 1 + 92 with minimal reflection.

Ten einde het effect van acoustische reflecties van een venster geplaatst tussen de bron 36 en de mantel 12 verder te verminderen is het venster konisch gevormd met een hellingshoek Θ ten opzichte van de reflector 38 zoals beschreven aan de hand van figuur 1 ten einde het gebruik van een grotere reflector 38 mogelijk te maken en ook secondaire overdrachten weg te buigen van de mantel 12.In order to further reduce the effect of acoustic reflections from a window placed between the source 36 and the jacket 12, the window is conically shaped with an angle of inclination de to the reflector 38 as described with reference to Figure 1 in order to use allow a larger reflector 38 and also bend secondary transfers away from the jacket 12.

De overdrager 36 in figuur 19 is aangebracht op een steun 1+91+ jdie is bevestigd aan de wand van gereedschapsectie 1+68.Een elektrische kabel 1+96 verbindt de overdrager 36 met een niet nader weergegeven elektrisch circuit.The transducer 36 in Figure 19 is mounted on a support 1 + 91 + j which is attached to the wall of tool section 1 + 68. An electrical cable 1 + 96 connects the transducer 36 to an electrical circuit (not shown).

Een draaiaandrijving voor de cilinder b62 wordt verkregen door een elektromotor Ιρδ,άίθ is aangetracht tinnen het gereedschap ^βθ en is voorzien van een uitgaande as 500.Een tandwieloverbrenging 502 verbindt de motor-as 500 met de cilinder hè2.A rotary drive for the cylinder b62 is obtained by an electric motor Ιρδ, άίθ is driven within the tool ^ βθ and is equipped with an output shaft 500. A gear transmission 502 connects the motor shaft 500 to the cylinder hè2.

De tandwieloverbrenging 502 kan vele verschillende vormen innemen en is ter illustratie weergegeven als zijnde te bestaan uit een paar rondsels 50t en 506,waarbij het rondsel 506 is aangebracht op een as 508,die is gelegerd in een bus 510 op de steun 1+9^-Een konische tandwieloverbrenging voorzien van konische tandwielen 512,51¾ is gebruikt voor het onderling koppelen van de as 508 en de cilinder k62.The gear transmission 502 can take many different shapes and is shown for illustrative purposes as consisting of a pair of pinions 50t and 506, the pinion 506 being mounted on a shaft 508 mounted in a bush 510 on the support 1 + 9 ^ -A bevel gear with bevel gears 512,51¾ is used for coupling the shaft 508 and the cylinder k62.

Met een gereedschap U60,zoals weergegeven in figuur 19 is de constructieve samenhang van het gereedschap uitgestrekt tot onder het ringvormigevenster h66.Dit geeft aanvullende sterkte onder het venster en maakt de centralisering daarvan ten opzichte van de mantel 12 met een centraliseerinrichting mogelijk.Het venster b66 kan. voldoende Sterk zijn gemaakt cm dergelijke yringingskrachtenzoals daardoorheen . kunnen worden uitgeoefend vanaf de draaibare cilinder 162,te weerstaan.With a tool U60, as shown in Figure 19, the structural integrity of the tool extends below the annular window h66, providing additional strength under the window and allowing its centralization relative to the jacket 12 with a centralizing device. can. be made sufficiently strong for such bending forces as through them. can be exercised from the rotatable cylinder 162.

Na de bovergenoemde uiteenzetting van de technieken voor het onderzoeken van een mantel,die in een boorgat is gecementeerd, voor het taxeren van de cementhechting en de manteldikte zullen de voordelen van de uitvinding duidelijk zijn.After the above discussion of techniques for examining a casing cemented in a borehole for appraising cement adhesion and casing thickness, the advantages of the invention will be apparent.

Op de bovenbeschreven uitvoeringsvoorbeelden kunnen variaties worden aangebracht en de hierboven beschreven en afgeteelde uitvoerings-voorbeelden zijn slechts ter illustratie weergegeven.Variations can be made to the above-described embodiments, and the embodiments described and illustrated above are shown for illustrative purposes only.

Claims (7)

1. Inrichting voor het bepalen van de dikte van een mantel, die is gecementeerd in een een aardformatie doordringend boorgat uit een re- flectiesignaal afgeleid van een akoestisch onderzoek van de mantel met een akoestische impuls gericht op een radiaal segment van de mantel en gevormd uit akoestische golven met frequenties gekozen voor het stimuleren van een dikteresonantie binnen de wanden van de mantel, gekenmerkt door middelen voor het uit het reflectiesignaal kiezen van een terugkaatsingssegment dat in aanzienlijke mate representatief is voor akoestische terugkaatsingen tussen de mantelwanden, middelen voor het opwekken van een spectrumsignaal dat representatief is voor het frequentiespectrum van het terugkaatsingssegment en middelen voor het bepalen van de frequentie van bestanddelen in het spectrumsignaal, de bijdragen tot een peikwaarde daarvan en voor het voortbrengen van een diktesignaal dat representatief is als manteldikte.An apparatus for determining the thickness of a jacket, which is cemented in an earth formation penetrating borehole from a reflection signal derived from an acoustic examination of the jacket with an acoustic impulse directed at a radial segment of the jacket and formed from acoustic waves with frequencies selected to stimulate a thickness resonance within the walls of the jacket, characterized by means for selecting a reflection segment from the reflection signal which is significantly representative of acoustic reflections between the jacket walls, means for generating a spectrum signal which is representative of the frequency spectrum of the reverberation segment and means for determining the frequency of components in the spectrum signal, contributing to a peak value thereof, and producing a thickness signal representative of jacket thickness. 2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het reflectiesignaal wordt gevormd uit digitale monsters en het spectrumop-wekorgaan is voorzien van middelen voor het opwekken van een fourierom-zetting van monsters representatief van het terugkaatsingssegment als het spectrumsignaal.The device according to claim 1, characterized in that the reflection signal is formed from digital samples and the spectrum generating means is provided with means for generating a fourier conversion of samples representative of the reflection segment as the spectrum signal. 3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de middelen voor het bepalen van de piekwaarde verder zijn voorzien van middelen voor het vóórtbrengen van monsters van het spectrumsignaal met daarbij behorende waarden van de frequentie van de monsters en middelen voor het aftasten van de speetrummonsters voor een piekwaarde daarvan en het kiezen van de daarmee samenhangende frequentiewaarde als een indicatie van de dikte van de mantel.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the means for determining the peak value further comprises means for producing samples of the spectrum signal with associated values of the frequency of the samples and means for scanning of the spit drum samples for a peak value thereof and choosing the associated frequency value as an indication of the thickness of the shell. 4. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het keuzeorgaan verder is voorzien van middelen die reageren op het reflectiesignaal voor het waarnemen van een signaal daarin, dat representatief is voor een aanvankelijk akoestisch reflectiesignaal van de mantel en middelen, die reageren op het gerichte mantelreflectiesignaal voor het kiezen van dat gedeelte dat de aanvankelijke mantelrefLectie volgt.An apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the selector further comprises means responsive to the reflection signal for sensing a signal therein representative of an initial acoustic reflection signal from the jacket and means responsive. on the directional mantle reflection signal for selecting that portion that follows the initial mantle reflection. 5. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies gekenmerkt door middelen voor het opwekken van een sterk gedempte akoestische impuls van binnen de mantel in een radiale richting naar een radiaal segment van de mantel waarbij de akoestische impuls wordt opgewekt met akoestische golffrequenties in een bandbreedte, die is gekozen voor het stimuleren van een akoestische resonantie tussen de wanden van de mantel met akoestische terugkaatsingen en het verkrijgen van een reflectiesignaal, dat representatief is voor akoestische terugkeringen veroorzaakt door de akoestische impuls en van middelen voor het opwekken van digitale monsters van het reflectiesignaal, waarbij het keuzeorgaan is voorzien van middelen voor het kiezen van monsters, die representatief zijn voor de mantelterugkaatsingen en optreden volgend op monsters, die representatief zijn voor een aanvankelijke mantelreflectie, terwijl het opwekorgaan is voorzien van middelen voor het opwekken van een spectrum van de gekozen terugkaatsingsmonsters en het vormen van amplitudemonsters met daarmee samenhangende frequentiewaar-den en het bepalingsorgaan middelen omvat voor het bepalen van een een maximale amplitude bezittend monster en de daarmee samenhangënde frequentie-waarde als een indicatie van de dikte van de mantel.Device according to any one of the preceding claims, characterized by means for generating a strongly damped acoustic pulse from within the jacket in a radial direction to a radial segment of the jacket, the acoustic pulse being generated with acoustic wave frequencies in a bandwidth which is selected to stimulate an acoustic resonance between the walls of the jacket with acoustic reflections and to obtain a reflection signal representative of acoustic returns caused by the acoustic impulse and means for generating digital samples of the reflection signal, wherein the selector includes means for selecting samples, which are representative of the sheath reflections and occurrence following samples, which are representative of an initial sheath reflection, while the generating means is provided with means for generating a spectrum of the selected feedback measurement samples and forming amplitude samples with associated frequency values and the determining means comprises means for determining a maximum amplitude sample and the associated frequency value as an indication of the thickness of the shell. 6. Inrichting volgens conclusie 5, gekenmerkt door middelen voor het optellen van de absolute waarde van de gekozen monsters die representatief zijn van de terugkaatsingen in de mantel als een maat van de kwaliteit van de hechting tussen de mantel en het cement.The device according to claim 5, characterized by means for adding the absolute value of the selected samples representative of the reflections in the jacket as a measure of the quality of the adhesion between the jacket and the cement. 7. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies gekenmerkt door middelen voor het kiezen van monsters, die representatief zijn voor een aanvankelijke akoestische mantelrefLectie van de binnenwand van de mantel, middelen voor het optellen van de absolute waarden van de monsters, die respresentatief zijn voor de aanvankelijke akoestische mantelreflectie, middelen voor het sommeren van de absolute waarden van de gekozen monsters, die representatief zijn voor de mantelterugkaatsingen als een maat voor de kwaliteit van de hechting tussen de mantel en het cement en middelen voor het vormen van een quotiënt tussen de desbetreffende sommen opgewekt door de sommeerorganen voor het normaliseren van de meting van de kwaliteit van de cementhechting.An apparatus according to any preceding claim characterized by means for selecting samples representative of an initial acoustic mantle reflection of the inner wall of the mantle, means for adding the absolute values of the samples representative of the initial acoustic jacket reflection, means for summing the absolute values of the selected samples, which are representative of the jacket reflections as a measure of the quality of the adhesion between the jacket and the cement and means for forming a quotient generated between the corresponding sums by the summing means for normalizing the measurement of cement bonding quality.
NL9002378A 1977-07-11 1990-11-01 Borehole casing thickness determn. method - selects reverberation segment from reflected acoustic signal NL9002378A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9002378A NL9002378A (en) 1977-07-11 1990-11-01 Borehole casing thickness determn. method - selects reverberation segment from reflected acoustic signal

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US81458877A 1977-07-11 1977-07-11
US81458877 1977-07-11
NL9002378 1990-11-01
NL9002378A NL9002378A (en) 1977-07-11 1990-11-01 Borehole casing thickness determn. method - selects reverberation segment from reflected acoustic signal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL9002378A true NL9002378A (en) 1991-03-01

Family

ID=26646767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9002378A NL9002378A (en) 1977-07-11 1990-11-01 Borehole casing thickness determn. method - selects reverberation segment from reflected acoustic signal

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL9002378A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4382290A (en) Apparatus for acoustically investigating a borehole
US4255798A (en) Method and apparatus for acoustically investigating a casing and cement bond in a borehole
CA2014875C (en) Logging method and apparatus for acoustic inspection of a borehole fitted with casing
US5089989A (en) Method and apparatus for measuring the quality of a cement to a casing bond
US4928269A (en) Determining impedance of material behind a casing in a borehole
US9328606B2 (en) Method and device to measure perforation tunnel dimensions
CA2147456C (en) Method of sonic logging while drilling a borehole traversing an earth formation
US6188643B1 (en) Method and apparatus for inspecting well bore casing
EP0176408B1 (en) Method and measuring apparatus for the inspection of a borehole provided with a tube
EP0376580B1 (en) Method for acoustically measuring wall thickness of tubular goods
AU679193B2 (en) Spatially filtering formation and channel echo signals
US5146050A (en) Method and apparatus for acoustic formation dip logging
US6310426B1 (en) High resolution focused ultrasonic transducer, for LWD method of making and using same
US4885723A (en) Acoustic apparatus and method for detecting borehole wall discontinuities such as vertical fractures
US3747702A (en) Cement evaluation logging utilizing reflection coefficients
CN1038489A (en) The method of using acoustic wave to evaluate cement-bond well quality in all its aspests
JPS61145477A (en) Acoustic transducer for winze remote monitor bed detector and transducer system containing said transducer
CA1129066A (en) Method and apparatus for acoustically investigating a casing and casing cement bond in borehole penetrating an earth formation
NL9002378A (en) Borehole casing thickness determn. method - selects reverberation segment from reflected acoustic signal
JPH1062555A (en) Method and apparatus for bored hole sound wave reflection detection layer
Hastrup Digital analysis of acoustic reflectivity in the Tyrrhenian Abyssal Plain
JPS60222786A (en) Base rock sound measuring device
Groenenboom et al. Acoustic monitoring of hydraulic fracture growth
NO963770L (en) A borehole acoustic reflection logging method and apparatus
SU1273550A1 (en) Method of determining the direction of maximum weakness of rock mass

Legal Events

Date Code Title Description
A1A A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BC A request for examination has been filed
BV The patent application has lapsed