NL9900024A - Prodn. of acoustic sonde for down hole well logging operations - Google Patents
Prodn. of acoustic sonde for down hole well logging operations Download PDFInfo
- Publication number
- NL9900024A NL9900024A NL9900024A NL9900024A NL9900024A NL 9900024 A NL9900024 A NL 9900024A NL 9900024 A NL9900024 A NL 9900024A NL 9900024 A NL9900024 A NL 9900024A NL 9900024 A NL9900024 A NL 9900024A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- array
- acoustic
- transducer
- elements
- piezoelectric
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims description 4
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 claims 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 25
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 26
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 25
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 25
- 238000003491 array Methods 0.000 description 17
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 10
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 8
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 7
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 7
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 4
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L lithium sulfate Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-]S([O-])(=O)=O INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 3-aminoazetidine-1-carboxylate;hydrochloride Chemical compound Cl.CC(C)(C)OC(=O)N1CC(N)C1 RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000010428 baryte Substances 0.000 description 1
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 1
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005404 monopole Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/40—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
- G01V1/52—Structural details
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
- B06B1/0633—Cylindrical array
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
- B06B1/0655—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element of cylindrical shape
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Titel: Werkwijze en inrichting voor bundelbesturing enTitle: Method and device for bundle control and
Bessel-schaduwen van conformeel arrayBessel shadows from conformal array
Deze uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een werkwijze en inrichting voor akoestische boorgatregistraties in putten, zoals voor de produktie van petroleumprodukten, en beschrijft meer in het bijzonder een methodologie voor het afbeelden van kenmerken onder gebruikmaking van een cilindrisch array van piëzo-elektrische elementen. Deze methode benut het gebruik van mechanisch en elektronisch bundelfocusseren, elektronisch bundelbesturen en amplitude-schaduwen om resolutie te verbeteren en zijlobeffekten te overwinnen. Nog meer in het bijzonder introduceert de onderhavige uitvinding een nieuwe signaal-reconstructie-techniek die gebruik maakt van onafhankelijke array elementtransmissie en -ontvangst, waarbij focussering en bundelbesturing wordt gecreëerd. De onderhavige uitvinding heeft toepassing in draadlijn, meten tijdens het boren, pijpen pijpleiding-toepassing en medische toepassingen. De toepassingen van de uitvinding omvatten, maar zijn niet beperkt tot, boorgatkromtemeting, boorgat geometrie, boorgatbeeldvorming, inspectie van de bekleding, cement-evaluatie en volumetrische tasttoepassingen (bij voorbeeld fluïdum, achter de bekleding, open gat) .This invention relates generally to a method and apparatus for acoustic borehole recordings in wells, such as for the production of petroleum products, and more particularly describes a methodology for imaging features using a cylindrical array of piezoelectric elements. This method utilizes mechanical and electronic beam focusing, electronic beam control, and amplitude shadows to improve resolution and overcome side lobe effects. Even more particularly, the present invention introduces a new signal reconstruction technique that utilizes independent array element transmission and reception, thereby creating focusing and beam control. The present invention has application in wire line, drilling measurements, pipeline application, and medical applications. The applications of the invention include, but are not limited to, borehole curve measurement, borehole geometry, borehole imaging, coating inspection, cement evaluation, and volumetric probing applications (e.g., fluid, behind the coating, open hole).
Deze uitvinding heeft betrekking op werkwijzen en apparatuur voor het bepalen van de rangschikking van door een boorgat doorkruiste aardlagen, en betreft verbeterde werkwijzen en apparatuur, die gebruik maken van akoestische pulsenergietransmissie in met fluïdum gevulde boorgaten voor het detecteren van de hoek- en azimutale richting van de inclinatie van aardformaties.This invention relates to methods and equipment for determining the arrangement of earth strata traversed by a borehole, and relates to improved methods and equipment that utilize acoustic pulse energy transmission in fluid-filled boreholes to detect the angular and azimuth direction of the inclination of earth formations.
Het is conventionele praktijk om gebruik te maken van een inclinatiemeter voor het bepalen van de hoek en azimutale richting van de inclinatie van de door een boorgat doorkruiste aardformatielagen. Een gebruikelijke vorm van een inclinatiemeter maakt tegelijkertijd weerstandsmetingen bij drie of vier elektroden met gelijke afstanden in een vlak loodrecht op de as van het boorgat. De elektroden verschaffen een registratie van de weerstand ("resistivity”) van de omgevende formatie wanneer de elektroden zich langs de wand van het boorgat verplaatsen. De registraties van al de weerstandselektroden worden gecorreleerd teneinde de relatieve verplaatsing langs het boorgat af te leiden van de snijpunten met het vlak van de geologische inclinatie van de formatie. Inertiële sensoren met de inclinatiemeter verschaffen extra informatie met betrekking tot de richting en helling van het boorgat en de rotatiestand van het gereedschap zelf.It is conventional practice to use an inclination meter to determine the angle and azimuthal direction of the inclination of the earth formation layers traversed by a borehole. A conventional shape of an inclination meter simultaneously makes resistance measurements at three or four electrodes with equal distances in a plane perpendicular to the axis of the borehole. The electrodes provide a resistance of the surrounding formation as the electrodes move along the wall of the borehole The records of all the resistance electrodes are correlated to derive the relative displacement along the borehole from the intersections with the plane of the geological inclination of the formation Inertial sensors with the inclination meter provide additional information regarding the direction and slope of the borehole and the rotational position of the tool itself.
Weerstands-inclinatiemeters, hoewel effectief in boorgaten zonder fluïda of in met water gevulde boorgaten, zijn niet bijzonder effectief geweest in boorgaten die op olie gebaseerde boormodder bevatten. Dit is voornamelijk te wijten aan de isolerende eigenschap van de op olie gebaseerde boorfluïdum, aangezien effectieve weerstandsregistratie afhankelijk is van de meting van geleidbaarheid of soortelijke weerstand zoals verkregen door de boorfluïdum en de isolerende laag van aan de wand van het boorgat klevende modderkoek. Om dit probleem in zekere mate te overwinnen, zijn speciale "schraap"- en "hamer"-elektroden ("scratcher" and "polier" electrodes) gebruikt om door de isolerende laag van modderkoek te schrapen en dan kontakt te maken met de formatie teneinde de weerstandsmeting uit te voeren. Dergelijke pogingen hebben het doel het elektrische kontakt van de elektrode met de boorgatwand te optimaliseren. Deze pogingen hebben echter diverse maten van succes ontmoet, vaak intermitterende inclinatie-informatie producerend.Resistance inclination meters, although effective in non-fluid boreholes or in water-filled boreholes, have not been particularly effective in boreholes containing oil-based drilling mud. This is mainly due to the insulating property of the oil-based drilling fluid, since effective resistance recording is dependent on the measurement of conductivity or resistivity as obtained by the drilling fluid and the insulating layer of mud cake adhering to the wall of the borehole. To overcome this problem to some extent, special "scraper" and "hammer" electrodes ("scratcher" and "polier" electrodes) have been used to scrape through the insulating layer of mud cake and then contact the formation in order to to perform the resistance measurement. Such attempts aim to optimize the electrical contact of the electrode with the borehole wall. However, these attempts have met with various measures of success, often producing intermittent inclination information.
Er zijn pogingen gedaan om akoestische energie te gebruiken bij het verkrijgen van informatie teneinde inclinatiemetingen van de formatie te bepalen. Er is geen behoefte aan een absolute meting, maar aan een putregistratie die de verandering of overgang van de ene aardlaag of formatie naar de andere kan bepalen. Er zijn pogingen gedaan om akoestische pulsenergie uit te zenden in de formatie uit een in contact met de boorgatwand staande transducent en dan de overgangstijd van de akoestische energie door de formatie naar op afstand gelegen, en eveneens in kontakt met de boorgatwand staande ontvangende transducenten te meten. Er zijn andere pogingen gedaan om de akoestische pulsenergie te richten naar de scheiding tussen de boorgatwand en de formatie en de daardoor gereflecteerde akoestisch pulsenergie te meten, hetgeen indicatief zou zijn voor de akoestische impedantie van de formaties. In beide bovenbeschreven gevallen is het echter niet mogelijk om de akoestische zendtransducent in continu direkt kontakt met de boorgatwand te plaatsen vanwege de willekeurige wandgeometrie die optreedt tijdens het boren, en elk binnendringen van de boorfluïdum op oliebasis tussen de transducenten en het grensvlak tussen boorgatwand en formatie zal enige verzwakking in de akoestische pulsenergie introduceren. Gebleken is, dat hoe zwaarder het "gewicht" van de oliebasismodder, des te groter is de verzwakking van de akoestische energie, ten gevolge van verstrooiing geproduceerd door het "wegende" materiaal, zoals bariet of hematiet, en de viscositeit van de oliebasismodder. In een puls-echo configuratie compliceert bovendien de door het "afvallen" van de zendende transducent gegenereerde "ruis" de detectie en nauwkeurige bepaling van de gereflecteerde akoestische pulsenergie. Als in het transducent ontwerp een "vertragingslijn"-ruimte is ingebouwd tussen het transducent-kristal en het boorgatfluïdum, zoals een "vertragingslijn" om het roepsignaal van de transducent te vertragen, introduceert ook de vertragingslijn extra reflectie- en transmissie-verliezen. Verder, in het eerste boven beschreven geval, introduceert de "reis" van de akoestische puls door de formatie zelf naar de ontvangende transducenten extra verzwakking. In veel gevallen zijn akoestische transducenten bedoeld om in hoofdzaak kontakt te maken met de boorgatwand en om in statische positie te blijven voor respectieve transducentpulsen. Het Amerikaanse octrooischrift 5.146.050 van Strozeski, et al toont dit algemene type van akoestisch registratieinstrument voor formatie-inclinatie. In andere gevallen, zoals getoond door het Amerikaanse octrooischrift 5.001.676 van Broding, is een akoestische transducent roteerbaar gemonteerd binnen een transducent behuizing en wordt typisch 360° geroteerd door een motor en as bij een rotatiesnelheid van 100-400 rpm, terwijl de transducent wordt gepulst in het gebied van ongeveer 2000 Hz. Het gebruik van een roteerbare akoestische transducent van dit type vereist een gecompliceerd transducent-ontwerp, hetgeen het zowel duur te vervaardigen als moeilijk te gebruiken maakt. Bijgevolg is het gewenst om een boorgat-registratieinstrument te verschaffen dat een hoge pulssnelheid heeft en toch een vereenvoudigd en probleemloos transducentontwerp heeft.Attempts have been made to use acoustic energy in obtaining information to determine inclination measurements of the formation. There is no need for an absolute measurement, but for a well registration that can determine the change or transition from one layer of earth or formation to another. Attempts have been made to transmit acoustic pulse energy into the formation from a transducer in contact with the borehole wall and then to measure the transition time of the acoustic energy through the formation to remote transducers and also in contact with the borehole wall . Other attempts have been made to direct the acoustic pulse energy to the separation between the borehole wall and the formation and to measure the acoustic pulse energy reflected thereby, which would be indicative of the acoustic impedance of the formations. In both cases described above, however, it is not possible to place the acoustic transducer in continuous direct contact with the borehole wall due to the random wall geometry that occurs during drilling, and any penetration of the oil-based drilling fluid between the transducers and the interface between borehole wall and formation will introduce some weakening in the acoustic pulse energy. It has been found that the heavier the "weight" of the oil base mud, the greater is the attenuation of the acoustic energy due to scattering produced by the "weighing" material, such as barite or hematite, and the viscosity of the oil base mud. Moreover, in a pulse-echo configuration, the "noise" generated by the "falling off" of the transmitting transducer complicates the detection and accurate determination of the reflected acoustic pulse energy. If a "delay line" space is built into the transducer design between the transducer crystal and the borehole fluid, such as a "delay line" to delay the transducer call signal, the delay line also introduces additional reflection and transmission losses. Further, in the first case described above, the "travel" of the acoustic pulse through the formation itself to the receiving transducers introduces additional attenuation. In many cases, acoustic transducers are intended to substantially contact the borehole wall and to remain in static position for respective transducer pulses. U.S. Patent No. 5,146,050 to Strozeski, et al. Shows this general type of acoustic recording instrument for formation inclination. In other cases, as shown by U.S. Patent No. 5,001,676 to Broding, an acoustic transducer is rotatably mounted within a transducer housing and is typically rotated 360 ° by a motor and shaft at a rotational speed of 100-400 rpm while the transducer becomes pulsed in the range of approximately 2000 Hz. The use of a rotatable acoustic transducer of this type requires a complicated transducer design, which makes it both expensive to manufacture and difficult to use. Accordingly, it is desirable to provide a borehole recording instrument that has a high pulse rate and yet has a simplified and trouble-free transducer design.
Volgens één principe van deze uitvinding wordt een werkwijze en apparatuur verschaft voor het akoestisch registreren van aardformaties die een een fluïdum bevattend boorgat omgeven, door middel van een in-het-gat-omlaag ("downhole") registratieinstrument dat is ingericht voor longitudinale beweging door het boorgat. Een akoestisch transducentstelsel is verschaft binnen het registratieinstrument en omvat een cilindrisch array van piëzo-elektrische elementen, waarbij het array is gefixeerd binnen de behuizingsstructuur. De werkwijze volgens de voorkeursuitvoeringsvorm van deze uitvinding benut het gebruik van mechanische en elektronische bundelfocussering, elektronische bundelbesturing, en amplitude-schaduwen om resolutie te vergroten en zijlob-effekten te overwinnen. Deze uitvinding introduceert een nieuwe signaalreconstructietechniek die gebruik maakt van onafhankelijke array element-transmissie en -ontvangst, en daarbij focussering en bundelbesturing creëert. Toepassing van de methodologie kan gebruikt worden in draadlijn-meting tijdens het boren, pijp, pijpleiding-toepassingen en medische toepassingen. Uit het standpunt van gatboring, toepassingen van de uitvinding omvatten maar zijn niet beperkt tot boorgatkaliber, boorgat geometrie, boorgat-beeldvorming, bekledingsinspectie, cement evaluatie, en volumetrische aftasting (bij voorbeeld fluïdum, achter de bekleding, open gat).According to one principle of the present invention, there is provided a method and equipment for acoustically recording earth formations that surround a fluid-containing borehole by means of an in-the-down-down ("downhole") recording instrument adapted to longitudinal movement by the borehole. An acoustic transducer system is provided within the recording instrument and includes a cylindrical array of piezoelectric elements, the array being fixed within the housing structure. The method of the preferred embodiment of the present invention utilizes mechanical and electronic beam focusing, electronic beam control, and amplitude shadows to increase resolution and overcome side lobe effects. This invention introduces a new signal reconstruction technique that utilizes independent array element transmission and reception, thereby creating focusing and beam control. Application of the methodology can be used in wire line measurement during drilling, pipe, pipeline applications and medical applications. From the borehole standpoint, applications of the invention include, but are not limited to, borehole caliber, borehole geometry, borehole imaging, liner inspection, cement evaluation, and volumetric scanning (e.g., fluid, behind liner, open hole).
Hoewel de voorkeursuitvoeringsvorm van deze uitvinding een cilindrisch array omvat van rechtlijnige piëzo-elektrische elementen, is deze uitvinding niet tot zoiets beperkt. Men dient in gedachten te houden, dat de omvang van deze uitvinding is bedoeld om arrays van meerdere piëzo-elektrische elementen van verschillende configuratie, zoals konisch, bikonisch, gebogen, etc. te omvatten.Although the preferred embodiment of the present invention comprises a cylindrical array of linear piezoelectric elements, the present invention is not limited to such a thing. It is to be borne in mind that the scope of this invention is intended to include arrays of multiple piezoelectric elements of different configuration, such as conical, bikonic, curved, etc.
Kortweg beschrijft deze uitvinding de methodologie voor het afbeelden van kenmerken onder gebruikmaking van een cilindrisch of konisch array van piëzo-elektrische elementen die zijn gevormd als, maar niet beperkt tot, een van de volgende: cilindrische arrays: (1) Een stel van N rechtlijnige elementen van gelijke breedte die zijn uitgelijnd langs de cilinderas van het stelsel waarvan de lengte gelijk is aan de hoogte van het array, waarbij N een willekeurig aantal elementen is.Briefly, this invention describes the methodology for displaying features using a cylindrical or conical array of piezoelectric elements that are formed as, but not limited to, one of the following: cylindrical arrays: (1) A set of N straight lines elements of equal width aligned along the cylinder axis of the system, the length of which is equal to the height of the array, where N is any number of elements.
(2) Een stel van N x M rechtlijnige elementen van gelijke lengte en breedte, die zijn uitgelijnd langs de cilinderas van het array, waarbij N het aantal elementen rondom het array is, en M het aantal elementen langs de as van het array is.(2) A set of N x M linear elements of equal length and width aligned along the cylinder axis of the array, where N is the number of elements around the array, and M is the number of elements along the axis of the array.
(3) Een stel van N gebogen transducent elementen van gelijke breedte, welke een geometrische radius R hebben evenwijdig aan de as van het array (en daarmee een brandpuntsafstand F creëren), uitgelijnd langs de as van het array, waarvan de lengte gelijk is aan de hoogte van het array.(3) A set of N curved transducer elements of equal width, having a geometric radius R parallel to the axis of the array (and thereby creating a focal length F), aligned along the axis of the array, the length of which is equal to the height of the array.
(4) Een stel van N x M rechtlijnige elementen van ongelijke grootte, uitgelijnd langs de cilinderas van het array, waarbij N het aantal elementen rondom het array is, en M het aantal elementen langs de as van het array is.(4) A set of N x M linear elements of unequal size aligned along the cylinder axis of the array, where N is the number of elements around the array, and M is the number of elements along the axis of the array.
(5) Een stel van N x M gebogen transducent elementen van ongelijke lengte en breedte, met een geometrische radius R evenwijdig aan de as van het array (en daarmee een brandpuntsafstand F creërend), uitgelijnd langs de as van het array, waarvan de lengte is aan de hoogte van het array.(5) A set of N x M curved transducer elements of unequal length and width, with a geometric radius R parallel to the axis of the array (and thereby creating a focal length F), aligned along the axis of the array, the length of which is aware of the array.
(6) Een stel van N x M gebogen transducent elementen van ongelijke lengte en breedte, met een geometrische radius R evenwijdig aan de as van het array (en daarmee een brandpuntsafstand F creërend), uitgelijnd langs de as van het array en zodanig gemonteerd, dat hun oppervlak ligt op het geometrische oppervlak met radius R, waarvan de lengte gelijk is aan de hoogte van het array.(6) A set of N x M curved transducer elements of unequal length and width, with a geometric radius R parallel to the axis of the array (and thereby creating a focal length F), aligned along the axis of the array and mounted such, that their surface is on the geometric surface with radius R, the length of which is equal to the height of the array.
(7) Een stel van N x M rechtlijnige transducent elementen, die zodanig zijn opgesteld, dat de lange afmeting van elk element loodrecht staat op de as van het array, waarbij N het aantal elementen is dat is opgesteld rond de as van het array, en M het aantal elementen langs de as van het array is.(7) A set of N x M linear transducer elements arranged so that the long dimension of each element is perpendicular to the axis of the array, where N is the number of elements arranged around the axis of the array, and M is the number of elements along the axis of the array.
(8) Een stel van N x M gebogen transducent elementen van ongelijke lengte en breedte en zodanig opgesteld, dat de lange afmeting loodrecht staat op de as van het array, waarbij N en M gedefinieerd zijn in (7) hierboven. De kromming van het array definieert een fysieke focussering in de richting loodrecht op de as van het array.(8) A set of N x M curved transducer elements of unequal length and width and arranged so that the long dimension is perpendicular to the axis of the array, where N and M are defined in (7) above. The curvature of the array defines a physical focus in the direction perpendicular to the axis of the array.
Konische arrays (Het bovenbeschreven cilindrische array is een speciaal geval van het meer algemene konische array). Het oppervlak van het cilindrische array kan beschreven worden door een omwentelingsoppervlak van een cirkel met straal R om de as van het array, waarbij de straal loodrecht staat op het oppervlak van het array. Het konische array-oppervlak is een afgeknotte kegel (in de hierna volgende beschrijving "kegel" genoemd) en wordt beschreven door een omwentelingsoppervlak om de as van het array beschreven door een cirkel van straal R, waarbij de straal niet loodrecht op de as van het array staat. Een lineair oppervlak kan beschreven worden door een oneindig grote straal R. De konische transducent-arrays omvatten: (1) Een stel van N rechtlijnige elementen van gelijke breedte en gelegen op het oppervlak van de kegel, uitgelijnd langs de cilinderas van het array, waarvan de lengte gelijk is aan de hoogte van het array, waarbij N een willekeurig aantal elementen is.Conical arrays (The cylindrical array described above is a special case of the more general conical array). The surface of the cylindrical array can be described by a surface of revolution of a circle with radius R about the axis of the array, the radius being perpendicular to the surface of the array. The conical array surface is a truncated cone (hereinafter referred to as "cone") and is described by a surface of revolution about the axis of the array described by a circle of radius R, the radius not perpendicular to the axis of the array state. A linear surface can be described by an infinitely large radius R. The conical transducer arrays include: (1) A set of N linear elements of equal width and located on the surface of the cone, aligned along the cylinder axis of the array, of which the length is equal to the height of the array, where N is any number of elements.
(2) Een stel van N x M rechtlijnige elementen van gelijke lengte en breedte en gelegen op het oppervlak van de kegel, uitgelijnd langs de cilinderas van het array, waarbij N het aantal elementen om het array is, en M het aantal elementen langs de as van het array is.(2) A set of N x M linear elements of equal length and width and located on the surface of the cone aligned along the cylinder axis of the array, where N is the number of elements around the array, and M is the number of elements along the axis of the array.
(3) Een stel van N gebogen transducent elementen van gelijke breedte, gelegen op het oppervlak van de kegel met een geometrische radius R evenwijdig aan de as van het array (en daarmee een brandpuntsafstand F creërend), uitgelijnd langs de as van het array, waarvan de lengte gelijk is aan de hoogte van het array.(3) A set of N curved transducer elements of equal width, located on the surface of the cone with a geometric radius R parallel to the axis of the array (and thereby creating a focal length F), aligned along the axis of the array, whose length is equal to the height of the array.
(4) Een stel van N x M rechtlijnige elementen van ongelijke grootte, gelegen op het oppervlak van de kegel, uitgelijnd langs de cilinderas van het array, waarbij N het aantal elementen om het array is, en waarbij M het aantal elementen langs de as van het array is.(4) A set of N x M linear elements of unequal size, located on the surface of the cone, aligned along the cylinder axis of the array, where N is the number of elements around the array, and where M is the number of elements along the axis of the array.
(5) Een stel van N x M gebogen transducent elementen van ongelijke lengte en breedte, met een geometrische radius R evenwijdig aan de as van het array (en daarmee een brandpuntsafstand F creërend), gelegen op het oppervlak van de kegel en uitgelijnd langs de as van het array, waarvan de lengten gelijk zijn aan de hoogte van het array.(5) A set of N x M curved transducer elements of unequal length and width, with a geometric radius R parallel to the axis of the array (and thereby creating a focal length F), located on the surface of the cone and aligned along the axis of the array, the lengths of which are equal to the height of the array.
(6) Een stel van N x M gebogen transducente elementen van ongelijke lengte en breedte, met een geometrische radius R evenwijdig aan de as van het array (en daarmee een brandpuntsafstand F creërend), gelegen op het oppervlak van de kegel, uitgelijnd langs de as van het array en zodanig gemonteerd, dat hun oppervlak is gelegen op het geometrische oppervlak van straal R, waarvan de lengte gelijk is aan de hoogte van het array.(6) A set of N x M curved transducer elements of unequal length and width, with a geometric radius R parallel to the axis of the array (and thereby creating a focal length F), located on the surface of the cone, aligned along the axis of the array and mounted such that their surface is on the geometric surface of radius R, the length of which is equal to the height of the array.
(7) Al de bovengenoemde, waarbij de elementen trapezoïdaal zijn met breedten die toenemen langs het konisch oppervlak, waardoor een gelijke afstand tussen elementen wordt gehandhaafd.(7) All of the above, wherein the elements are trapezoidal with widths increasing along the conical surface, thereby maintaining an equal distance between elements.
(8) Een stel van N x M rechtlijnige transducent elementen, die zijn gelegen op het oppervlak van de kegel, zodanig opgesteld, dat de lange afmeting van elk element loodrecht staat op de as van het array, waarbij N het aantal elementen is dat is opgesteld om de as van het array, en M het aantal elementen is langs de as van het array.(8) A set of N x M linear transducer elements located on the surface of the cone, arranged so that the long dimension of each element is perpendicular to the axis of the array, where N is the number of elements that is arranged around the axis of the array, and M is the number of elements along the axis of the array.
(9) Een stel van N x M gebogen transducent elementen van ongelijke lengte en breedte, gelegen op het oppervlak van de kegel en zodanig opgesteld, dat de lange afmeting daarvan loodrecht staat op de as van het array, waarbij N en M gedefinieerd zijn in (7) hierboven. De kromming definieert een fysiek focusseren in de richting loodrecht op het lokale oppervlakteas van de kegel.(9) A set of N x M curved transducer elements of unequal length and width, located on the surface of the cone and arranged so that their long dimension is perpendicular to the axis of the array, N and M being defined in (7) above. The curvature defines physical focusing in the direction perpendicular to the local surface axis of the cone.
Het stelsel zal gebruikt worden in de volgende configuraties: (1) Enkelvoudig array.The system will be used in the following configurations: (1) Single array.
(2) Tweevoudig array (a) cilindrisch (b) bi-konisch, waarbij de punt van de kegels gericht is naar ander konisch array.(2) Dual array (a) cylindrical (b) bi-conic, with the tip of the cones facing other conical array.
(c) bi-konisch, de punt van de kegels wijzen weg van ander konisch array.(c) bi-conical, the point of the cones pointing away from another conical array.
(3) Meervoudige arrays, van een willekeurige combinatie van (1) en (2) hierboven.(3) Multiple arrays, of any combination of (1) and (2) above.
In de volgende discussie wordt met "axiale richting" de richting langs de as van het array bedoeld, en wordt met de "orthogonale richting" een vlak bedoeld orthogonaal ten opzichte van de as van het array. In het geval van de konische arrays is het beschreven orthogonale oppervlak een konisch of kegeloppervlak dat loodrecht staat op het oppervlak van de kegelsectie (bij het centrum daarvan, indien het elementoppervlak gebogen is).In the following discussion, "axial direction" means the direction along the axis of the array, and "orthogonal direction" means a plane orthogonal to the axis of the array. In the case of the conical arrays, the orthogonal surface described is a conical or conical surface that is perpendicular to the surface of the conical section (at the center thereof, if the element surface is bent).
Mechanisch focusseren:Mechanical focusing:
Het array kan gefocusseerd worden in ofwel de axiale of orthogonale richting, ofwel door de cilindrische kromming van de elementen, of door akoestische lenzen voor alle arrays.The array can be focused in either the axial or orthogonal direction, or by the cylindrical curvature of the elements, or by acoustic lenses for all arrays.
N x M arrays kunnen al dan niet zijn voorzien van mechanisch focusseren.N x M arrays may or may not be equipped with mechanical focusing.
Elektronisch focusseren:Electronic focusing:
Focusseren in de arrays zal elektronisch tot stand worden gebracht door het ontwikkelen van een virtueel brandvlak door het verschaffen van de juiste vertragingen aan de elektrische stimuli van elk element van het array. Het focusseren van het array kan ofwel axiaal ofwel orthogonaal zijn, of in het geval van N x M kunnen arrays elektronisch zowel in de axiale als in de orthogonale richtingen gefocusseerd worden. In het geval van axiale of orthogonale focussering, kan de orthogonale of axiale as mechanisch gefocusseerd worden.Focusing in the arrays will be accomplished electronically by developing a virtual focal plane by providing proper delays to the electrical stimuli of each element of the array. Focusing the array can be either axial or orthogonal, or in the case of N x M, arrays can be electronically focused in both the axial and the orthogonal directions. In the case of axial or orthogonal focusing, the orthogonal or axial axis can be mechanically focused.
Mechanische sturing:Mechanical control:
Mechanisch gefocusseerde arrays zullen geen variabele stuurmogelijkheden hebben in de door het mechanische focus gecontrolleerde richting. Een enkele stuurrichting dient gedefinieerd te worden door mechanische vorm in de axiale richting of orthogonale richting. Een cilindrisch array zal akoestische pulssignalen loodrecht op de as van het array uitzenden. Een konisch array zal uitzenden over een oppervlak loodrecht op het oppervlak van de kegel, bij een hoek ten opzichte van de as van het array gedefinieerd door de helling van het konisch oppervlak (voor gebogen konische elementen wordt de hoek gedefinieerd bij het centrum van de elementen) .Mechanically focused arrays will not have variable control options in the direction controlled by the mechanical focus. A single steering direction must be defined by mechanical shape in the axial direction or orthogonal direction. A cylindrical array will transmit acoustic pulse signals perpendicular to the axis of the array. A conical array will emit over a surface perpendicular to the surface of the cone, at an angle to the axis of the array defined by the slope of the conical surface (for curved conical elements, the angle is defined at the center of the elements ).
Elektronische sturing:Electronic control:
Het sturen in de arrays zal elektronisch tot stand worden gebracht door het ontwikkelen van een virtueel brandvlak door het verschaffen van de juiste vertragingen aan de elektrische stimuli van elk element van het stelsel naar de punt het uitgangssignaal in de gewenste stuurrichting. De sturing van het array kan ofwel axiaal of orthogonaal zijn of kan, in het geval van N x M, gestuurd worden in alle richtingen. In het geval van axiale of orthogonale sturing, kan de orthogonale of axiale as mechanisch gestuurd worden naar een gefixeerd oppervlak.Steering in the arrays will be accomplished electronically by developing a virtual focal plane by providing the correct delays to the electrical stimuli from each element of the system to the point the output signal in the desired control direction. The control of the array can be either axial or orthogonal or, in the case of N x M, can be controlled in all directions. In the case of axial or orthogonal steering, the orthogonal or axial axis can be mechanically steered to a fixed surface.
Opdat de wijze waarop de in het voorgaande op genoemde kenmerken, voordelen en doelen van de onderhavige uitvinding worden bereikt, gedetailleerd kan worden begrepen, wordt een nauwkeuriger beschrijving van de in het voorgaande kort samengevatte uitvinding gegeven onder verwijzing naar uitvoeringsvormen daarvan welke in de bijgevoegde tekeningen worden geïllustreerd.In order for the manner in which the aforementioned features, advantages and objects of the present invention are achieved to be achieved in detail, a more detailed description of the invention briefly summarized above is given with reference to embodiments thereof which are included in the accompanying drawings. are illustrated.
Opgemerkt dient echter te worden, dat de bijgevoegde tekeningen slechts typische uitvoeringsvormen van deze uitvinding illustreren en daarom niet beschouwd moeten worden als beperkend voor de omvang, aangezien de uitvinding ook kan worden toegepast in andere, even effectieve uitvoeringsvormen.It should be noted, however, that the accompanying drawings only illustrate typical embodiments of this invention and, therefore, should not be construed as limiting the scope, since the invention can also be applied in other equally effective embodiments.
Fig. 1 is een schematische illustratie van een werkwijze en apparaat voor bundelbesturing en Bessel-schaduwen van een conformeel array volgens de leer van de onderhavige uitvinding.FIG. 1 is a schematic illustration of a method and apparatus for beam control and Bessel shading of a conformal array according to the teachings of the present invention.
Fig. 2 is een dwarsdoorsnede van een gedeelte van de akoestische putregistratiesonde van fig. 1, en toont een cilindrisch array met meerdere piëzo-elektrische elementen, opgenomen binnen een sub-huis van de sonde.FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion of the acoustic well recording probe of FIG. 1, showing a cylindrical array with a plurality of piezoelectric elements incorporated within a sub-housing of the probe.
Fig. 3 is een isometrische illustratie van een uit 32 elementen bestaand cilindrisch piëzo-elektrisch array, zoals is opgenomen binnen het sub-huis van de sonde van fig. 2.FIG. 3 is an isometric illustration of a 32-element cylindrical piezoelectric array as contained within the sub-housing of the probe of FIG. 2.
Fig. 4 is een uiteengenomen isometrische illustratie vergelijkbaar met die van fig. 3, en illustreert een begintoestand in de vervaardiging van een in overeenstemming met deze uitvinding geconstrueerd cilindrisch piëzo-elektrisch array met 64 elementen.FIG. 4 is an exploded isometric illustration similar to that of FIG. 3, illustrating an initial state in the manufacture of a 64-element cylindrical piezoelectric array constructed in accordance with the present invention.
Fig. 5 is een bovenaanzicht van het uit 64 elementen bestaande array van de fig. 4 en 6.FIG. 5 is a plan view of the 64-element array of FIGS. 4 and 6.
Fig. 6 is een isometrische illustratie van een uit 64 elementen bestaand piëzo-elektrisch array bij voltooiing van het vervaardigingsproces daarvoor.FIG. 6 is an isometric illustration of a 64-element piezoelectric array upon completion of its manufacturing process.
Fig. 7 is een bovenaanzicht van een piëzo-elektrisch transducent array dat de onderhavige uitvinding belichaamt en is voorzien van piëzo-elektrische transducenten van ongelijke afmeting.FIG. 7 is a plan view of a piezoelectric transducer array embodying the present invention and including piezoelectric transducers of uneven size.
Fig. 8 is een isometrische illustratie die vergelijkbaar is met die van de fig. 3 en 6 en een gebogen piëzo-elektrisch array toont.FIG. 8 is an isometric illustration similar to that of FIGS. 3 and 6 and showing a curved piezoelectric array.
Fig. 9 is een dwarsdoorsnede volgens de lijn 9-9 van fig.FIG. 9 is a cross-section along the line 9-9 of FIG.
8 .8.
Fig. 10 is een isometrische illustratie van een cilindrisch piëzo-elektrisch array, dat zich bevindt binnen een in het algemeen cilindrisch akoestisch raam, voorzien van een mechanische focusseermogelijkheid.FIG. 10 is an isometric illustration of a cylindrical piezoelectric array located within a generally cylindrical acoustic window provided with a mechanical focusing capability.
Fig. 11 is een doorsnede langs de lijn 11-11 van fig. 10.FIG. 11 is a section along the line 11-11 of FIG. 10.
Fig. 12 is een doorsnede langs de lijn 12-12 van fig. 11.FIG. 12 is a section along the line 12-12 of FIG. 11.
Fig. 13 is een isometrische illustratie van een in het algemeen cilindrisch piëzo-elektrisch akoestisch array, waarin zijn opgemomen gestapelde circulair georienteerde stralers van piëzo-elektrische elementen die zijn opgesteld rondom een achtergrond substraat.FIG. 13 is an isometric illustration of a generally cylindrical piezoelectric acoustic array in which are stacked up circularly oriented radiators of piezoelectric elements arranged around a background substrate.
Fig. 14 is een isometrische illustratie van een convex gekromd array van piëzo-elektrische elementen die zijn opgesteld voor het verschaffen van een array van convexe configuratie voor het doel van mechanische focussering.FIG. 14 is an isometric illustration of a convexly curved array of piezoelectric elements arranged to provide an array of convex configuration for the purpose of mechanical focusing.
Fig. 15 is een isometrische illustratie van een in het algemeen kegelvormig piëzo-elektrisch array, dat meerdere piëzo-elektrische elementen heeft, welke zijn opgesteld om een uitwendige vorm van konische configuratie te bieden.FIG. 15 is an isometric illustration of a generally cone-shaped piezoelectric array that has a plurality of piezoelectric elements arranged to provide an external shape of conical configuration.
Fig. 16 is een isometrische illustratie die een taps convex gekromd piëzo-elektrisch array met uiteinden van verschillende afmetingen toont.FIG. 16 is an isometric illustration showing a tapered convexly curved piezoelectric array with ends of different sizes.
Fig. 17 is een isometrische illustratie die een veelvoud toont van piëzo-elektrische elementen opgesteld in een in zijn algemeenheid konische configuratie waarbij de grotere afmeting het bovenuiteinde van het array definieert.FIG. 17 is an isometric illustration showing a plurality of piezoelectric elements arranged in a generally conical configuration with the larger dimension defining the upper end of the array.
Fig. 18 een isometrische illustratie is die een piëzo-elektrisch array toont, dat is geconstrueerd in overeenstemming met deze uitvinding, en is voorzien van gekromde boven- en ondertussenvlakken, die op afstand van elkaar worden gehouden door een in zijn algemeenheid cilindrische sectie en een array concept definiëren met focusseren als doel.FIG. 18 is an isometric illustration showing a piezoelectric array constructed in accordance with the present invention and having curved upper and intermediate surfaces that are spaced apart by a generally cylindrical section and an array concept define with focusing as a goal.
Fig. 19 is een isometrische illustratie van een piëzo-elektrisch array, dat is geconstrueerd in overeenstemming met de onderhavige uitvinding en dat een veelvoud van stralers van piëzo-elektrische elementen heeft, elk in de vorm van een octagon.FIG. 19 is an isometric illustration of a piezoelectric array constructed in accordance with the present invention and having a plurality of emitters of piezoelectric elements, each in the form of an octagon.
Fig. 20 is een bovenaanzicht van het piëzo-elektrische array van fig. 19.FIG. 20 is a plan view of the piezoelectric array of FIG. 19.
Fig. 21 is een isometrische illustratie van een piëzo-elektrisch array dat een veelvoud van stralers van piëzo-elektrische elementen heeft, die een achtzijdige arraystructuur definiëren, welke conventioneel gekromde externe signaalfocusserende oppervlakken bieden.FIG. 21 is an isometric illustration of a piezoelectric array that has a plurality of radiators of piezoelectric elements that define an eight-sided array structure that provides conventionally curved external signal focusing surfaces.
Fig. 22 is een bovenaanzicht van het piëzo-elektrische array van fig. 21.FIG. 22 is a plan view of the piezoelectric array of FIG. 21.
Fig. 23 is een uiteengenomen isometrische illustratie van een transformatorblok dat meerdere transformatoren heeft en gebruikt kan worden zoals getoond in fig. 4.FIG. 23 is an exploded isometric illustration of a transformer block that has multiple transformers and can be used as shown in FIG.
Fig. 24 is een doorsnede langs de lijn 24-24 van fig. 23.FIG. 24 is a section along the line 24-24 of FIG. 23.
Fig. 25 is een gedeeltelijke doorsnede van een transformator, die kan worden afgestemd.FIG. 25 is a partial sectional view of a transformer that can be tuned.
Fig. 26 is een bovenaanzicht van een transformatorblok, vergelijkbaar met dat van fig. 4.FIG. 26 is a top view of a transformer block, similar to that of FIG. 4.
Thans verwijzend naar de tekeningen, en eerst naar fig.Referring now to the drawings, and first to FIG.
1, wordt met het verwijzingscijfer 10 in het algemeen de gegevens-zendende en gegevens-ontvangende systemen aangeduid voor een akoestische boorgatregistratiesonde voor een omlaag gericht gat. De akoestische boorgatregistratie sonde is in zijn algemeenheid aangeduid met het verwijzingsci jfer 12, en wordt in zijn algemeenheid gedefinieerd door een sonde-behuizing 14, die een akoestisch transparante sectie of "raam"-sectie 16 heeft, waardoor akoestische signalen worden gezonden naar de boorgatwand 18 en de door het boorgat doorkruiste, omgevende aardformatie 20 in. Zoals getoond, wordt de sonde 12 ondersteund door een draadlijnkabel 22 die zich rond kabelschijven 24 en 26 uitstrekt naar een kabeltrommel 28. De elektrische geleiders 30 van de draadlijnkabel vestigen een gegevensoverdrachtkoppeling met een ontvangstsysteem 32 en een data-acquisitie systeem 34 . Het data-acquisitie systeem is voorzien van een uitgang 36, waarmee een data-registratie systeem zoals een bandsysteem 38 is gekoppeld voor het magnetisch registreren van uitgangssignalen van het acquisitiesysteem, een grafisch systeem 40 voor het verschaffen van een harde kopie van de uitgangssignalen, en een kathode straalbuis 42 voor het verschaffen van een werkelijke-tijd visueel beeld van de door het acquisitie-systeem vergaarde data.1, reference numeral 10 generally designates the data-transmitting and data-receiving systems for an acoustic downhole recording probe. The acoustic borehole recording probe is generally designated by reference numeral 12, and is generally defined by a probe housing 14 which has an acoustically transparent section or "window" section 16 through which acoustic signals are sent to the borehole wall 18 and the surrounding earth formation 20 traversed by the borehole. As shown, the probe 12 is supported by a wire line cable 22 which extends around cable disks 24 and 26 to a cable drum 28. The electrical conductors 30 of the wire line cable establish a data transfer coupling with a receiving system 32 and a data acquisition system 34. The data acquisition system is provided with an output 36 to which a data recording system such as a tape system 38 is coupled for magnetically recording output signals from the acquisition system, a graphic system 40 for providing a hard copy of the output signals, and a cathode ray tube 42 for providing a real-time visual image of the data collected by the acquisition system.
De in een gat neer te laten sonde 12 omvat in zijn inwendige elektronische ketens en een array 44 van akoestische transducenten, waarvan een voorkeursuitvoeringsvorm is getoond in de fig. 3 en 4 t/m 6. Het transducentarray 44 is voorzien van een veelvoud van array-schakelaars 46, die zijn gekoppeld met array-ontvangers 48 en array-zenders 50 onder besturing van een array-tempeerketen 52. De uitgangssignalen van de array-zenders 50 worden bewerkt door een amplitude/ontvangstbesturing 54 onder de besturing van een signaalverwerkingsketen 56. De uitgangssignalen van de array-ontvangers worden dan bewerkt door analoog-naar-digitaal omzetketens 58, zodat aan een array-geheugenketen 60 een gedigitaliseerd array-ontvangstsignaal wordt verschaft. De gegevens uit het array-geheugen 60 worden verwerkt door een array-bewerkingsketen 62 en verschaft aan een ingangsbuffer 63 en aan de signaalprocessor 56. Het uitgangssignaal van de signaalprocessor 56 wordt verschaft aan een uitgangsbuffer 64, dat gecontroleerde datatransmissie van een datatransmissie-keten 66 mogelijk maakt, welke data verschaft aan de ontvangstsysteemketen 32.The probe 12 to be lowered into a hole comprises in its internal electronic circuits and an array 44 of acoustic transducers, a preferred embodiment of which is shown in Figs. 3 and 4 to 6. The transducer array 44 is provided with a plurality of array switches 46 coupled to array receivers 48 and array transmitters 50 under the control of an array timing circuit 52. The output signals from the array transmitters 50 are processed by an amplitude / receive control 54 under the control of a signal processing circuit 56. The output signals from the array receivers are then processed by analog-to-digital converter circuits 58 so that an array memory circuit 60 is provided with a digitized array reception signal. The data from the array memory 60 is processed by an array processing circuit 62 and provided to an input buffer 63 and to the signal processor 56. The output signal from the signal processor 56 is supplied to an output buffer 64, which has controlled data transmission from a data transmission chain 66 which provides data to the receiving system circuit 32.
De schakeling van fig. 1 staat toe, dat elk van de vele akoestische zenders van het zendarray 44 één voor één vuren in een gecontroleerde sequentie voor transmissie van akoestische signalen vanaf de sonde naar de boorgatwand en de formatie in. De array tempeerketen laat ook tijd-bestuurde ontvangst toe van akoestische reflecties van de omgevende formatie. De array-tempeerketen 52 samen met de signaalprocessor 56 voorziet ook de in het gat neer te laten sonde met de mogelijkheid tot het verschaffen van directioneel gecontroleerde of gefocusseerde akoestische signalen voor bundelsturing en Bessel-schaduwen van het conformele array. Onder thans verwijzen naar fig. 2, welke een dwarsdoorsnede is die een gedeelte van de sonde 12 illustreert, definieert de sondebehuizing 14 zoals boven genoemd een inwendig van schroefdraad voorziene contrasteker 68, welke het uitwendig van schroefdraad voorziene uiteinde 70 ontvangt van een langwerpig connectorgedeelte 72 van een behuizing connector-substelsel 74. De langwerpige behuizingconnector 72 definieert een inwendige boring 76, welke een droge door-draaddoorlaat definieert voor meerdere elektrische geleiders, die individueel verbonden zijn met piëzo-elektrische elementen van het array, zoals in het hiernavolgende zal worden beschreven. Het connector-uitsteeksel 72 is afgedicht ten opzichte van de huissectie 78 van de behuizing 14 door cirkelvormige afdichtingen 80, welke zijn opgenomen binnen respectieve afdichtgroeven van het connectoruitsteeksel.The circuitry of FIG. 1 allows each of the many acoustic transmitters of the transmitter array 44 to fire one by one into a controlled sequence for transmission of acoustic signals from the probe to the borehole wall and into the formation. The array timing circuit also allows time-controlled reception of acoustic reflections from the surrounding formation. The array timing circuit 52 together with the signal processor 56 also provides the probe to be lowered into the hole with the ability to provide directionally controlled or focused acoustic signals for beam control and Bessel shading of the conformal array. Referring now to Fig. 2, which is a cross-sectional view illustrating a portion of the probe 12, the probe housing 14 as defined above defines an internally threaded mating connector 68 which receives the externally threaded end 70 from an elongated connector portion 72 of a housing connector subsystem 74. The elongated housing connector 72 defines an internal bore 76, which defines a dry wire passage for a plurality of electrical conductors individually connected to piezoelectric elements of the array, as will be described below . The connector protrusion 72 is sealed with respect to the housing section 78 of the housing 14 by circular seals 80 which are contained within respective sealing grooves of the connector protrusion.
De lengte van het connectoruitsteeksel werkt samen met de huissectie 78 om een ringvormige uitsparing of ontvangstbak ("receptacle") 82 te definiëren, welke wordt afgesloten door een ringvormig, mechanisch gefocusseerd, akoestisch transparant venster 84, dat is voorzien van een tussen-focusseersectie 86 met een concave kromming. Het focusseer-venster 84 is afgedicht ten opzichte van de huissecties 78 en 74 door middel van cirkelvormige afdichtingen 88 en 90 die zijn opgenomen binnen respectieve ringvormige afdichtgroeven van de huissecties. Hoewel het akoestisch transparante venster 84 een gekromde sectie heeft om akoestische signalen die door de rechte transducenten worden uitgezonden, mechanisch te focusseren, dient men in gedachten te houden dat de transducenten zelf gekromd kunnen zijn om signaalfocussering te bereiken, en het venster kan van de niet-focusserende soort zijn. Binnen de ringvormige uitsparing of ontvangstbak 82 bevindt zich een ringvormig steungedeelte 92 dat wordt omgeven door een veelvoud van piêzo-elektrische elementen 94 met in hoofdzaak gelijke onderlinge afstand, welke gescheiden kunnen zijn van het steungedeelte of desgewenst aan het steungedeelte bevestigd kunnen zijn. Binnen de uitsparing of ontvangstbak 82 bevindt zich een connectorblok 96 dat is voorzien van een veelvoud van connectorpennen 98 die zich uitstrekken door respectieve doorlaten van de huissectie 74, waarbij eindgedeelten daarvan blootliggen voor verbinding binnen een conventionele en niet weergegeven busconnector. Elk van de connectorpennen 98 is door een elektrische geleider gekoppeld met een individeel piëzo-elektrisch element 94 en is ingericht om vuurpulsen te geleiden naar het respectieve piëzo-elektrische element om dat te exciteren, en voor het geleiden van gereflecteerde akoestische signalen vanaf de piëzo-elektrische elementen voor verwerking door de schakeling van figuur 1 samen met acquisitie van akoestische gegevens die de omgeving van de formatie onder in het gat representeren.The length of the connector protrusion cooperates with the housing section 78 to define an annular recess or receptacle (82), which is closed by an annular, mechanically focused, acoustically transparent window 84, which is provided with an inter-focusing section 86 with a concave curvature. The focusing window 84 is sealed with respect to the housing sections 78 and 74 by means of circular seals 88 and 90 which are received within respective annular sealing grooves of the housing sections. Although the acoustically transparent window 84 has a curved section to mechanically focus acoustic signals emitted by the straight transducers, it should be borne in mind that the transducers themselves may be curved to achieve signal focusing, and the window may not -focusing type. Within the annular recess or receptacle 82 there is an annular support portion 92 that is surrounded by a plurality of piezoelectric elements 94 with substantially equal mutual spacing, which may be separate from the support portion or may be attached to the support portion if desired. Within the recess or receptacle 82 is a connector block 96 which is provided with a plurality of connector pins 98 extending through respective passages of the housing section 74, with end portions thereof exposed for connection within a conventional and non-shown bus connector. Each of the connector pins 98 is coupled by an electrical conductor to an individual piezoelectric element 94 and is arranged to conduct fire pulses to the respective piezoelectric element to excite it, and to conduct reflected acoustic signals from the piezoelectric element. electrical elements for processing through the circuit of Figure 1 together with acquisition of acoustic data representing the environment of the formation at the bottom of the hole.
Thans wordt verwezen naar fig. 3, waar een isometrische illustratie van een uit 32 elementen bestaand cilindrisch array wordt geïllustreerd dat representatief is voor de piëzo-elektrische arraymodule van fig. 2. Een akoestisch verzwakkende steunsectie 92 bestaat bij voorkeur uit een geschikte elastomeer gevuld met metaalschaafsel van hoge dichtheid, zoals wolfraamschaafsel. De steunsectie 92 is gekozen om bij voorkeur een akoestische verzwakking van ongeveer 30 db/cm te verschaffen, en verschaft, wanneer het gevuld is met het wolfraamschaaf sel van hoge dichtheid, een akoestische impedantie van ongeveer 13,3 mega-rayls, MKS. Dit is een gewenste impedantie-aanpassing voor de meervoudige piëzo-elektrische transducentelementen die kunnen bestaan uit lood-metaniobaat keramiek met een akoestische impedantie van 21,7 mega-rayls, MKS, aangezien een verhouding van 2:1 gewenst is. In de voorkeursuitvoeringsvorm is de arraytransducent ingebed in een module met een hoge structurele sterkte, welke akoestisch transparant is (venster) bij het buitenzendvlak van het array, en akoestisch verzwakkend op het binnenvlak (steungedeelte) van het array. De module dient bestand te zijn tegen drukken van 20 kpsi, en temperaturen van ongeveer 200 °C, zonder belangrijke radiale deformatie ten gevolge van de door de drukomgeving gecreëerde compressiekrachten. De akoestische eigenschappen van het buitenvlak dienen voldoende dikte in het venster toe te laten om de radiale compressiesterkte te verschaffen, bij een dikte van 1/4 van een golflengte van de primaire component van uitgezonden frequentie. De module dient hermetisch afgedicht te zijn en compatibel met de roestvrij stalen en/of titanium componenten waaraan deze is bevestigd. Het buitenvlak van de module moet resistent zijn tegen de corroderende omgevingen welke gewoon zijn in de draadlijnindustrie. De thermische expansie-coëfficiënt van het modulemateriaal dient zo dicht mogelijk de thermische expansie-eigenschappen van de transducenten te benaderen. Het meervoudige transducentarray, incl. zijn akoestisch transparante venster, kan een integrale eenheid zijn welke wordt vastgehouden door de huisstructuur en ten opzichte van de behuizing afgedicht door O-ringen of andere geschikte afdichtelementen. Om het transducentarray in staat te stellen de hydrostatische drukcondities die typisch zullen zijn voor diepe putten, te weerstaan, zal het transducentarray zijn orowikkeld met een koolstofvezelmateriaal, zodat de koolstofvezels daarvan structurele weerstand tegen radiale compressie zullen toevoegen. De resulterende ringvormige transdu cent array structuur kan dan eenvoudig worden geïnstalleerd binnen de behuizing van een in een gat neer te laten registratiesonde door een eenvoudige "plug in” constructie. Dit kenmerk zou het mogelijk maken dat het transducentarraypakket gemakkelijk en efficiënt wordt uitgewisseld, zelfs onder veldomstandigheden in het geval dat zo iets geschikt zou worden.Reference is now made to Fig. 3, where an isometric illustration of a cylindrical array consisting of 32 elements is illustrated which is representative of the piezoelectric array module of Fig. 2. An acoustically attenuating support section 92 preferably consists of a suitable elastomer filled with high density metal shavings, such as tungsten shavings. The support section 92 is selected to preferably provide an acoustic attenuation of about 30 db / cm, and when filled with the high-density tungsten shavings, provides an acoustic impedance of about 13.3 mega-rays, MKS. This is a desired impedance adjustment for the multiple piezoelectric transducer elements that may consist of lead-metaniobate ceramic with an acoustic impedance of 21.7 mega-rays, MKS, since a ratio of 2: 1 is desired. In the preferred embodiment, the array transducer is embedded in a module with a high structural strength, which is acoustically transparent (window) at the outer transmitting surface of the array, and acoustically attenuating on the inner surface (supporting portion) of the array. The module must be able to withstand pressures of 20 kpsi, and temperatures of around 200 ° C, without significant radial deformation due to the compression forces created by the printing environment. The acoustic properties of the outer surface must allow sufficient thickness in the window to provide the radial compression strength, at a thickness of 1/4 of a wavelength of the primary component of transmitted frequency. The module must be hermetically sealed and compatible with the stainless steel and / or titanium components to which it is attached. The outer surface of the module must be resistant to the corrosive environments that are common in the wiring industry. The thermal expansion coefficient of the module material should be as close as possible to the thermal expansion properties of the transducers. The multiple transducer array, including its acoustically transparent window, can be an integral unit that is retained by the housing structure and sealed to the housing by O-rings or other suitable sealing elements. To enable the transducer array to withstand the hydrostatic pressure conditions that will be typical for deep wells, the transducer array will be or wound with a carbon fiber material, so that its carbon fibers will add structural resistance to radial compression. The resulting annular transducer array structure can then be easily installed within the housing of a recording probe to be lowered into a hole by a simple "plug-in" construction. This feature would allow the transducer array package to be exchanged easily and efficiently even under field conditions in the event that such a thing becomes suitable.
Een voorkeursuitvoeringsvorm van de structuur van het array-monteermateriaal voor de module is een koolstof-composietmateriaal, dat is ontworpen om akoestisch transparant te zijn bij het vensteroppervlak, en "beladen" met (wolfraam of andere materialen), poeder en schaafsel op de rug van de transducent om akoestische demping te verschaffen. Het koolstofcomposietmateriaal kan gemetalliseerd zijn met een dun corrosiebestendig metaal, met voldoende dikte voor het voorkomen van een ten gevolge van normaal schrapen en slijtage optredend verlies aan hermiticiteit. Het metallisatiemateriaal kan gekozen worden om periodieke her-metallisatie toe te laten.A preferred embodiment of the structure of the array mounting material for the module is a carbon composite material, which is designed to be acoustically transparent at the window surface, and "loaded" with (tungsten or other materials), powder and shavings on the back of the transducer to provide acoustic attenuation. The carbon composite material can be metallized with a thin corrosion-resistant metal with sufficient thickness to prevent a loss of hermiticity due to normal scraping and wear. The metallization material can be chosen to allow periodic re-metallization.
In een alternatieve uitvoeringsvorm van de bovengenoemde montagestructuur kunnen keramische materialen in plaats van koolstofcomposiet gebruikt worden.In an alternative embodiment of the aforementioned mounting structure, ceramic materials can be used instead of carbon composite.
De piëzo-elektrische transducent elementen 94 worden bij voorkeur vervaardigd van loodmetaniobaat; vóór andere werkfrequenties kunnen echter andere, transducente materialen worden gebruikt, zoals bijvoorbeeld (niet beperkend) lood, zirkonaat, titanaat (alle vormen), bariumtitanaat, lithiumsulfaat, kwarts, lithiumniobaat, en PVDP. De ruimte 96 tussen de elementen zoals getoond in fig. 3 zal gevuld zijn met akoestisch dempende materialen, zoals bijvoorbeeld (niet beperkend) met wolfraampoeder beladen epoxy, met wolfraam-poeder beladen koolstof compos iet, en met wolf raampoeder beladen keramieken. Met achterwaartse en inter-element-verzwakking worden de akoestische pulsen unidirectioneel uitgezonden vanaf het array in de radiaal naar buiten gerichte richting. De draagstructuren, verzwakking en venstersystemen zullen ontworpen zijn om elektrische kortsluiting tussen array elementen te voorkomen.The piezoelectric transducer elements 94 are preferably made from lead metaniobate; however, other transducer materials may be used for other operating frequencies, such as (non-limiting) lead, zirconate, titanate (all forms), barium titanate, lithium sulfate, quartz, lithium niobate, and PVDP. The space 96 between the elements as shown in Fig. 3 will be filled with acoustically damping materials, such as, for example (non-limiting) tungsten powder-laden epoxy, tungsten powder-laden carbon composite, and tungsten powder-loaded ceramics. With backward and inter-element attenuation, the acoustic pulses are transmitted unidirectionally from the array in the radially outward direction. The supporting structures, weakening and window systems will be designed to prevent electrical short circuits between array elements.
Het nominale werkfrequentiebereik van het piëzo-elektrische array dat de voorkeursuitvoeringsvorm representeert, zal gelegen zijn in het gebied van 200-500 kHz. Andere toepassingen kunnen frequenties omvatten die veel lager zijn (10 kHz) of veel hoger zijn (enkele MHz) . Voor beeldaftasting van een putboring, of evaluatie van de bekleding/cement, zal de voorkeursuitvoeringsvorm de vorm aannemen van een mechanisch vertikaal gefocusseerd, orthogonaal aftastarray van 32-128 elementen, werkend bij een frequentie van ongeveer 250 kHz. Voor beeldaf tasting van een putboring kan een verticale uitvoeringsvorm met hoge resolutie de voorkeur verdienen. Dit array zal mechanisch gefocusseerd zijn in de horizontale richting, en gefocusseerd en afgetast in de verticale richting. Een voorkeursuitvoeringsvorm zou acht horizontaal gefocusseerde elementen hebben op elk van de acht vlakken van een octogonaal parallellepipedum. Deze modus laat een verticale aftasting met hoge resolutie toe.The nominal operating frequency range of the piezoelectric array representing the preferred embodiment will be in the range of 200-500 kHz. Other applications may include frequencies that are much lower (10 kHz) or much higher (a few MHz). For image scanning of a well bore, or evaluation of the coating / cement, the preferred embodiment will take the form of a mechanically vertically focused, orthogonal scanning array of 32-128 elements operating at a frequency of about 250 kHz. For image scanning of a well bore, a high-resolution vertical embodiment may be preferred. This array will be mechanically focused in the horizontal direction, and focused and scanned in the vertical direction. A preferred embodiment would have eight horizontally focused elements on each of the eight planes of an octagonal parallelepiped. This mode allows a vertical scan with high resolution.
Voor volumetrische procedures achter de bekleding zal de voorkeursuitvoeringsvorm typisch de vorm aannemen van een mechanisch verticaal gefocusseerd, horizontaal aftastend konisch array van 32 tot 128 elementen welke ontworpen zijn om in te vallen op de boorgatwand bij een hoek van ongeveer 10° tot 35° en bij voorkeur ongeveer 20°. Voor volumetrische fluïdumprocedures kan een voorkeursuitvoeringsvorm de vorm aannemen van bikonische tweevoudige array-uitvoeringsvormen. Dit bi-konisch tweevoudig array zal tegengesteld gerichte, konische array-secties hebben welke gescheiden kunnen zijn door een tussengelegen "spacer". Desgewenst kan de tussengelegen "spacer" gemakshalve de vorm aannemen van een cilindrisch transducentarray van het algemene karakter zoals aangeduid in de figure 4 t/m 6. De toppen van de konische arrays zullen naar elkaar toe wijzen. De de voorkeur genietende arrayuitvoeringsvorm voor dit kenmerk is het mechanisch verticaal gefocusseerde, ortogonaal aftastende array. De ruimte tussen de arrayelementen zal ontworpen zijn om toe te laten dat reflecties van de putboring, bekleding of pijp worden ontvangen op het andere array. Uitwisselbare "spacers” zullen verschaft worden om het gebruik toe te laten in putboringen, bekledingen en pijp van diverse diameters.For volumetric procedures behind the cladding, the preferred embodiment will typically take the form of a mechanically vertically focused, horizontally sensing conical array of 32 to 128 elements designed to engage the borehole wall at an angle of about 10 ° to 35 ° and at preferably about 20 °. For volumetric fluid procedures, a preferred embodiment may take the form of bikonic dual array embodiments. This bi-conical dual array will have oppositely directed conical array sections that may be separated by an intermediate spacer. If desired, the intermediate "spacer" may conveniently take the form of a cylindrical transducer array of the general nature as indicated in Figures 4 to 6. The tips of the conical arrays will face each other. The preferred array embodiment for this feature is the mechanically vertically focused, orthogonal scanning array. The space between the array elements will be designed to allow reflections from the wellbore, liner or pipe to be received on the other array. Interchangeable spacers will be provided to allow use in well bores, linings, and pipe of various diameters.
Een andere uitvoeringsvorm van deze uitvinding voor volumetrisch aftasten kan gemakshalve de vorm aannemen van een bikonisch tweevoudig array zoals weergegeven in fig. 18, met gebogen of taps toelopende, afgeknot-kegelvormige uiteinden, behalve dat het array mechanisch gefocusseerd zal zijn in de horizontale positie, en elektronisch gefocusseerd en afgetast in de verticale richting. Het wordt voorzien dat deze uitvoeringsvorm acht horizontaal gefocusseerde elementen zou hebben op elk van de acht vlakken van een octogonale "kegel".Another embodiment of the present invention for volumetric scanning may conveniently take the form of a bikonic dual array as shown in Fig. 18, with curved or tapered, frusto-conical ends, except that the array will be mechanically focused in the horizontal position, and electronically focused and scanned in the vertical direction. It is anticipated that this embodiment would have eight horizontally focused elements on each of the eight planes of an octagonal "cone".
Een andere uitvoeringsvorm bestaat uit een volledig aftastarray, met elektronische focussering en besturing in beide horizontale richtingen. Dit array van konische variaties zou gebruikt kunnen worden in al de bovengenoemde toepassingen.Another embodiment consists of a full scanning array, with electronic focusing and control in both horizontal directions. This array of conical variations could be used in all the above applications.
Extra uitvoeringsvormen omvatten synthetische meervoudige zenders en ontvangers. Bijvoorbeeld zou een octogonale opstelling van orthogonaal gefocusseerde, verticaal bestuurde array elementen ontworpen kunnen worden om alle elementen rondom het octagon parallel te vuren, en daarbij verticaal bestuurde, monopool, dipool, gekruiste dipool, gesegmenteerde dipool, quadrapool, gekruiste quadrapool, octapool akoestische stralingsvelden, en combinatiemodi, te creëren. De ontvanger van de akoestische signalen zou het zendende array in een puls-echomodus kunnen zijn, of een tweede array zou geconfigureerd kunnen zijn om de pulsechosignalen te ontvangen. Een ander alternatief voor het puls-echosysteem is continue golftransmissie met een tweede ontvanger.Additional embodiments include synthetic multiple transmitters and receivers. For example, an octogonal arrangement of orthogonally focused, vertically controlled array elements could be designed to fire all elements around the octagon in parallel, and thereby vertically controlled, monopole, dipole, crossed dipole, segmented dipole, quadrapole, crossed quadrapole, octapole acoustic radiation fields, and combination modes. The receiver of the acoustic signals could be the transmitting array in a pulse echo mode, or a second array could be configured to receive the pulse echo signals. Another alternative to the pulse echo system is continuous wave transmission with a second receiver.
Directe metingen van formatiedichtheid onder gebruikmaking van bi-konische arrays kunnen de volgende algemene vormen aannemen: ARRAY-ELEKTRONICA:Direct measurements of formation density using bi-conical arrays can take the following general forms: ARRAY-ELECTRONICS:
Zender:Transmitter:
De array-zenders 50 bestaan uit piëzo-elektrische elementen, inductors, afsteminductors, transformatoren, multiplexers, aandrijfelektronica en spanningsbesturings-elektronica.The array transmitters 50 consist of piezoelectric elements, inductors, tuning inductors, transformers, multiplexers, drive electronics, and voltage control electronics.
Array-drijver:Array driver:
De array-drijvers zijn ontworpen onder gebruikmaking van conventionele pulsecho- of continue golf piëzo-elektrische drijvers, met ten minste één drijver per actief element, en zo veel als één drijver per element. Onder gebruikmaking van conventionele multiplextechnieken kan het aantal drijvers geminimaliseerd worden. De aandrijfpulsen zullen gevormd worden om harmonische vervorming in de akoestische pulsgolfvorm te minimaliseren, en om excitatie van ongewenste harmonische modi binnen het transducentelement te minimaliseren. Typische pulsvorming zal zijn (niet beperkend) half-sinusvormige, enkelvoudige pulsen, tot meervoudige halve perioden van een sinusgolf.The array drivers are designed using conventional pulsechoo or continuous wave piezoelectric drivers, with at least one driver per active element, and as much as one driver per element. The number of floats can be minimized using conventional multiplexing techniques. The drive pulses will be formed to minimize harmonic distortion in the acoustic pulse waveform, and to minimize excitation of unwanted harmonic modes within the transducer element. Typical pulse formation will be (non-limiting) semi-sinusoidal, single pulses, up to multiple half periods of a sine wave.
Het vermogen van het puls-echosignaal kan vergroot worden door gebruik te maken van meerdere vuurpulsen met een pulsfrequentie gelijk aan de karakteristieke frequentie van de transducent. De pulsen die de transducent aandrijven, kunnen unipolair of bi-polair zijn. De uitgangstrappen van de versterker kunnen ook "push-pull" zijn.The power of the pulse echo signal can be increased by using a plurality of fire pulses with a pulse frequency equal to the characteristic frequency of the transducer. The pulses driving the transducer can be unipolar or bi-polar. The output stages of the amplifier can also be "push-pull".
Array-transformator:Array transformer:
De array-drijvers zijn verbonden met elk transducent element door middel van transformatoren, inductors en afsteminductors.The array drivers are connected to each transducer element through transformers, inductors and tuning inductors.
In een voorkeursuitvoeringsvorm is een array van transformatoren, inductors en afsteminductors vervaardigd uit een enkel ferrietsubstraat, waarbij een module wordt gecreëerd die één transformator, één inductor en één afsteminductor per arrayelement bevat. De array-transformator kan zijn onderverdeeld in kleinere subgroepen, zoals gewenst door ruimtelijke geometriebeperkingen en magnetische elementgrootten. De voorkeursuitvoeringsvorm van de array-transformatoren zou de magnetische componenten plaatsen in een cirkelvormige ring met een buitendiameter gelijk aan de diameter van het array, en een binnendiameter ongeveer gelijk aan de binnendiameter van het array. Als de grootte van de magnetische elementen te groot zou zijn voor deze opstelling, zouden alternatieve uitvoeringsvormen toelaten dat de ringen worden geplaatst op beide uiteinden van het array, en optioneel zouden meervoudige ringen gebruikt kunnen worden. De inductor- en afstemelementen zijn gewenst om de respons op het aandrijf signaal te optimaliseren.In a preferred embodiment, an array of transformers, inductors, and tuning inductors is made from a single ferrite substrate, creating a module that contains one transformer, one inductor, and one tuning inductor per array element. The array transformer can be subdivided into smaller subgroups, as desired by spatial geometry constraints and magnetic element sizes. The preferred embodiment of the array transformers would place the magnetic components in a circular ring with an outer diameter equal to the diameter of the array, and an inner diameter approximately equal to the inner diameter of the array. If the size of the magnetic elements were too large for this arrangement, alternative embodiments would allow the rings to be placed on both ends of the array, and optionally multiple rings could be used. The inductor and tuning elements are desired to optimize the response to the drive signal.
Een alternatieve en de voorkeur verdienende array-transformator zou een rechtlijnig array zijn van ongeveer 2 inch bij 2 inch. De werkelijke grootte zal afhangen van het gekozen ferriet en het gedetailleerde ontwerp van de transformator, de inductor en de afsteminductor.An alternative and preferred array transformer would be a linear array of about 2 inches by 2 inches. The actual size will depend on the chosen ferrite and the detailed design of the transformer, the inductor and the tuner.
Afstemmen:Aligning:
Het array zal elektrisch worden afgestemd door de combinatie van de inductanties in de koppeltransformator, een gefixeerde inductor en een afsteminductor. De array-transforatoren, inductor en afstemelementen zullen ontworpen zijn om toe te laten dat het array en de transformatoren, gefixeerde inductor en afsteminductor als een eenheid worden verwijderd, waardoor vervanging van een transducent zonder opnieuw afstemmen mogelijk wordt gemaakt.The array will be electrically tuned by the combination of the inductances in the coupling transformer, a fixed inductor and a tuning inductor. The array transformers, inductor and tuning elements will be designed to allow the array and the transformers, fixed inductor and tuning inductor to be removed as a unit, allowing replacement of a transducer without re-tuning.
Controle van de zendamplitude:Check the transmit amplitude:
De vuurspanning voor elk element kan variabel zijn en bestuurd door de elektronica. De vuurspanning zal bestuurd worden door conventionele spannings- besturingselektronica.The firing voltage for each element can be variable and controlled by the electronics. The fire voltage will be controlled by conventional voltage control electronics.
Element-schaduwen:Element shadows:
Elektronisch schaduwen zal verschaft worden door elke array-elementaandrijfspanning variabel te maken, en aldus zijlob-onderdrukking mogelijk te maken onder gebruikmaking van bijvoobeeld (niet beperkend) Bessel-schaduwen, cosinus-schaduwen, of Gaussisch-schaduwen. Het schaduwen wordt tot stand gebracht door de vuurspanning op elk element van het array aan te passen door het verminderen van de aandrijfspanning (ten opzichte van het centrale element, als het aantal actieve elementen oneven is, of ten opzichte van het centrale paar als het aantal elementen even is) . Na elk - element ^volgens de door de gekozen schaduwtechnire kbeschreven funktie en de afstand van het element ten opzichte van de centrale piek. Het schaduwen in het geval van Bessel- of cosinus-schaduwen kan omvatten het schaduwen vanaf de centrale piek na de eerste nul, of naar buiten naar meedere nullen en pieken.Electronic shading will be provided by making each array element driving voltage variable, and thus allowing side lobe suppression using, for example, (non-limiting) Bessel shadows, cosine shadows, or Gaussian shadows. Shading is accomplished by adjusting the firing voltage on each element of the array by reducing the driving voltage (relative to the central element if the number of active elements is odd, or relative to the central pair if the number of elements is even). After each element according to the function described by the selected shadow technique and the distance of the element from the central peak. Shading in the case of Bessel or cosine shading may include shading from the central peak after the first zero, or out to multiple zeros and peaks.
Transmissie- tempeerbesturing:Transmission temperature control:
Elektronische focussering en sturing zal verschaft worden door conventionele array-tempeertechnologie.Electronic focusing and control will be provided by conventional array timing technology.
Ontvanger:Receiver:
De array-zenders bestaan uit piëzo-elektrische elementen, inductors, afsteminductors, transformatoren, multiplexers, en elektronische versterkers en versterkingsfactor besturings-elektronica en analoog-naar-digitaal-omzetters .The array transmitters consist of piezoelectric elements, inductors, tuning inductors, transformers, multiplexers, and electronic amplifiers and gain factor control electronics and analog-to-digital converters.
Array-ontvanger:Array receiver:
De array-ontvangers zijn ontworpen onder gebruikmaking van conventionele puls-echo of continue golfpiëzo-elektrische ontvangers, met ten minste één ontvanger per actief element, en zoveel als één ontvanger per element. Onder gebruikmaking van conventionele multiplextechnieken kan het aantal drijvers geminimaliseerd worden. Het filteren zal tot stand worden gebracht door gebruikmaking van conventionele, actieve, elektronische filters.The array receivers are designed using conventional pulse echo or continuous wave piezoelectric receivers, with at least one receiver per active element, and as many as one receiver per element. The number of floats can be minimized using conventional multiplexing techniques. Filtering will be accomplished by using conventional, active, electronic filters.
Besturing van de versterkingsfactor in de ontvanger:Control of the gain factor in the receiver:
De versterkingsfactor zal select eerbaar zijn onder gebruikmaking van conventionele elektronika voor variabele versterkingsfactor.The gain factor will be selectable using conventional electronics for variable gain factor.
Element-schaduwen:Element shadows:
De versterkingsfactoren van de ontvangstelementen kunnen worden aangepast onder gebruikmaking van technieken voor variabele versterkingsfactor onder gebruikmaking van conventionele elektronica. Het schaduwen zal gebruik maken van Bessel-schaduwen, cosinus-schaduwen, of Gaussisch-schaduwen zoals in het bovenstaande beschreven in verband met de transmissie- sectie.The gain factors of the receiving elements can be adjusted using variable gain factor techniques using conventional electronics. The shading will use Bessel shadows, cosine shadows, or Gaussian shadows as described above in connection with the transmission section.
Tempeerbesturing in de ontvanger:Timer control in the receiver:
Elektronisch focusseren en sturen zal verschaft worden door conventionele array-tempeertechnologie.Electronic focusing and control will be provided by conventional array timing technology.
Dynamische transducentdemping:Dynamic transducer damping:
Dynamische transducentdemping zal tot stand worden gebracht door het verschaffen van een terugkoppel-aandrijfsysteem om de harmonische beweging van de transducent op te heffen, door het aandrijven van de transducent voor het opheffen van door de oscillatie van de transducent gegenereerde beweging. Het terugkoppel-uitgangssignaal kan ook worden gebruikt als een oppiksignaal van de ontvanger. Het terugkoppelsignaal zal te allen tijde een nul-spanning handhaven op de transducente elektroden, behalve voor de vuurpuls. De elektronica zal ontworpen zijn voor het voorkomen van overspanningscondities op de ontvangstsectie van de array- elektronica, en om maximale toepassing van aandrijfspannings-vermogen toe te laten.Dynamic transducer damping will be accomplished by providing a feedback drive system to cancel the harmonic motion of the transducer by driving the transducer to cancel motion generated by the oscillation of the transducer. The feedback output signal can also be used as a pick-up signal from the receiver. The feedback signal will maintain a zero voltage at all times on the transducer electrodes, except for the fire pulse. The electronics will be designed to prevent overvoltage conditions on the receiving section of the array electronics, and to allow maximum application of driving voltage power.
In het geval van vuursequenties voor meervoudige pulstransducenten, zal het volgende worden gebruikt in samenhang met de bovenbeschreven terugkoppeltechniek: volgend op de activeringspulsreeksen zal een aangrenzende pulsreeks van gelijke lengte of minder, 180° uit fase met de activeringspulsreeks, de transducent aandrijven. Het optimale aantal van uit-fasesignalen voor het verschaffen van actieve demping zal voor het array volgend op fabrikatie worden bepaald. Het doel van de actieve demping is het verminderen van de transducent aanslagspanning in het besturingsbereik van de bovenbeschreven actieve terugkoppelelektronica.In the case of firing sequences for multiple pulse transducers, the following will be used in conjunction with the feedback technique described above: following the activation pulse sequences, an adjacent pulse sequence of equal length or less, 180 ° out of phase with the activation pulse sequence, will drive the transducer. The optimum number of out-of-phase signals for providing active attenuation will be determined for the array following fabrication. The purpose of the active attenuation is to reduce the transducer excitation voltage in the control range of the active feedback electronics described above.
Array-processoren: ----------------ue array-eiektronica zal ëefTaantal toegewezen signaalprocessoren van conventioneel ontwerp omvatten voor het in werkelijke tijd verwerken van de array-gegevens met hoge gegevenssnelheid.Array processors: ---------------- The array electronics will include a number of dedicated signal processors of conventional design for real-time processing of the array data at a high data rate.
Signaal-reconstructie:Signal reconstruction:
In de array-elektronica kan gebruik worden gemaakt van een uniek werkelijke- tijdsignaalverwerkingsalgorithme. Deze techniek vereist het individueel vuren van elk element, en het ontvangen van de pulsecho van het signaal gelijktijdig op de gekozen actieve array-elementen. Het ontvangstsignaal wordt mathematisch gereconstrueerd in de array-processoren door de juiste tempeer-verschuivingen en versterkings-aanpassingen toe te passen. In deze techniek zou bijvoorbeeld bij een array van 64 verticale elementen, elk element éénmaal gevuurd worden voor het produceren van 64 zenddatasets per omwenteling. Elke dataset zou de resultaten bevatten van de analoog-naar-digitaal-omzetting van het op elk ontvangst element ontvangen puls-echosignaal. Indien bijvoorbeeld 8 ontvangstelementen actief zouden zijn, zouden er 8 gedigitaliseerde puls-echo golfvormen zijn voor elk van de 64 ontvangers in het array, of 512 datasets per omwenteling. Het signaal wordt gereconstrueerd in de volgende methode . Elke puls-echo signatuur wordt digitaal in fase verschoven naar de juiste tempering zoals berekend voor focussering en sturing en compensatie van reistijd met fluïdumsnelheid en een versterkingsfactorterm wordt gegenereerd voor elke pulsechosignatuur zoals berekend door de schaduwtechniek en compensatie voor de fluïdumverzwakking. Elk datapunt in de signatuur wordt vermenigvuldigd met zijn juiste versterkings-factor (of verzwakkingsfactor). De array signatuur wordt dan opgebouwd door de in fase en versterking aangepaste signaturen van elke elementcombinatie van vurende en ontvangende elementen op te tellen. Het aantal signaturen dat beschikbaar is voor deze reconstructie is N in het kwadraat, waarbij N het aantal actieve elementen is voor het gefaseerde array. Dit dient te resulteren in een signaalverbetering van tot 20 * logiN^) dB; voor N gelijk aan 8 is dit 36 dB en een signaal/ruis-verbetering van 20 * log(N2) dB, voor N gelijk aan 8 is dit 18 dB. De onderstaande tabel illustreert voor 8 actieve elementen de zend/ontvangst-combinaties die gebruikt kunnen worden voor het reconstrueren van de golf vorm. Elke Xij is een array van M monsters van signatuur data. Het aantal monsters in de signatuur zal afhangen van de karakteristieke frequentie en monstersnelheden van de analoog-naar-digitaal-omzetters zoals aangeduid door het volgende voorbeeld:A unique real-time signal processing algorithm can be used in array electronics. This technique requires individual firing of each element, and receiving the pulse echo of the signal simultaneously on the selected active array elements. The reception signal is mathematically reconstructed in the array processors by applying the correct timing shifts and gain adjustments. In this technique, for example, with an array of 64 vertical elements, each element would be fired once to produce 64 transmit data sets per revolution. Each data set would contain the results of the analog-to-digital conversion of the pulse echo signal received on each receiving element. For example, if 8 receiver elements were active, there would be 8 digitized pulse echo waveforms for each of the 64 receivers in the array, or 512 data sets per revolution. The signal is reconstructed in the following method. Each pulse echo signature is digitally shifted to the correct tempering as calculated for focusing and controlling travel time with fluid velocity and a gain factor term is generated for each pulse echo signature as calculated by the shadow technique and compensation for fluid attenuation. Each data point in the signature is multiplied by its correct gain factor (or attenuation factor). The array signature is then constructed by summing the phase and gain adjusted signatures of each element combination of firing and receiving elements. The number of signatures available for this reconstruction is N squared, where N is the number of active elements for the phased array. This should result in a signal improvement of up to 20 * logiN ^) dB; for N equal to 8 this is 36 dB and a signal / noise improvement of 20 * log (N2) dB, for N equal to 8 this is 18 dB. The table below illustrates for 8 active elements the transmit / receive combinations that can be used to reconstruct the waveform. Each Xij is an array of M samples of signature data. The number of samples in the signature will depend on the characteristic frequency and sample rates of the analog-to-digital converters as indicated by the following example:
Tl T2 T3 Τ4 Τ5 Τ6 Τ7 Τ8 R1 XII Χ12 Χ13 Χ14 Χ15 Χ16 Χ17 Χ18 R2 Χ21 Χ22 Χ23 Χ24 Χ25 Χ26 Χ27 Χ28 R3 Χ31 Χ32 Χ33 Χ34 Χ35 Χ36 Χ37 Χ38 R4 Χ41 Χ42 Χ43 Χ44 Χ45 Χ4 6 Χ47 Χ48 R5 Χ51 Χ52 Χ53 Χ54 Χ55 Χ56 Χ57 Χ58 R6 Χ61 Χ62 Χ63 Χ64 Χ65 Χ66 Χ67 Χ68 R7 Χ71 Χ72 Χ73 Χ74 Χ75 Χ76 Χ77 Χ78 R8 Χ81 Χ82 Χ83 Χ84 Χ85 Χ86 Χ87 Χ88Tl T2 T3 Τ4 Τ5 Τ6 Τ7 Τ8 R1 XII Χ12 Χ13 Χ14 Χ15 Χ16 Χ17 Χ18 R2 Χ21 Χ22 Χ23 Χ24 Χ25 Χ26 Χ27 Χ28 R3 Χ31 Χ32 Χ33 Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ55 Χ56 Χ57 Χ58 R6 Χ61 Χ62 Χ63 Χ64 Χ65 Χ67 Χ67 R7 Χ71 Χ72 Χ73 Χ74 Χ75 Χ76 Χ77 Χ78 R8 Χ81 Χ82 Χ83 Χ84 Χ85 Χ86 Χ87 Χ88
Een weegarray kan ontwikkeld worden voor het compenseren van schaduwen en signaalverzwakking ten gevolge van verschillende baanlengten van elk van de signalen, zoals aangeduid door het volgende: .......-..........................Tl........................-12-........-...... T3....................T4.....................T5...............................T6........................T7...................T8.......-.......- R1 Wil W12 W13 W14 W15 W16 W17 W18 R2 W21 W22 W23 W24 W25 W26 W27 W28 R3 W31 W32 W33 W34 W35 W36 W37 W38 R4 W41 W42 W43 W44 W45 W46 W47 W48 R5 W51 W52 W53 W54 W55 W56 W57 W58 R6 W61 W62 W63 W64 W65 W66 W67 W68 R7 W71 W72 W73 W74 W75 W76 W77 W78 R8 W81 W82 W83 W84 W85 W86 W87 W88A weighing array can be developed to compensate for shadows and signal attenuation due to different path lengths of each of the signals, as indicated by the following: .......-............. ............. Tl ........................- 12 -........- ...... T3 .................... T4 ..................... T5 ............................... T6 .................. ...... T7 ................... T8 .......-.......- R1 W12 W13 W14 W15 W16 W17 W18 R2 W21 W23 W24 W25 W26 W27 W28 W3 W31 W32 W33 W34 W35 W36 W37 W38 R4 W41 W42 W43 W44 W45 W46 W47 W48 R5 W51 W52 W53 W54 W55 W56 W57 W58 R6 W61 W62 W63 W64 W65 W66 W67 W68 W73 W74 W75 W76 W77 W78 R8 W81 W82 W83 W84 W85 W86 W87 W88
Het weegarray wordt vermenigvuldigd op een signatuur-voor-signatuur basis, hetgeen het volgende produktarray levert:The weighing array is multiplied on a signature-for-signature basis, which provides the following product array:
Tl T2 T3 Τ4 Τ5 Τ6 Τ7 Τ8 R1 W11X11 W12X12 W13X13 W14X14 W15X15 W16X16 W17X17 W18X18 R2 W21X21 W22X22 W23X23 W24X24 W25X25 W26X26 W27X27 W28X28 R3 W31X31 W32X32 W33X33 W34X34 W35X35 W36X36 W37X37 W38X38 R4 W41X41 W42X42 W43X43 W44X44 W45X45 W46X46 W47X47 W48X48 R5 W51X51 W52X52 W53X53 W54X54 W55X55 W56X56 W57X57 W58X58 R6 W61X61 W62X62 W63X63 W64X64 W65X65 W66X66 W67X67 W68X68 R7 W71X71 W72X72 W73X73 W74X74 W75X75 W76X76 W77X77 W78X78 R8 W81X81 W82X82 W83X83 W84X84 W85X85 W86X86 W87X87 W88X88Tl T2 T3 Τ4 Τ5 Τ6 Τ7 Τ8 R1 W11X11 W12X12 W13X13 W14X14 W15X15 W16X16 W17X17 W18X18 R2 W21X21 W22X22 W23X23 W24X24 W25X25 W26X26 W27X27 W28X28 R3 W31X31 W32X32 W33X33 W34X34 W35X35 W36X36 W37X37 W38X38 R4 W41X41 W42X42 W43X43 W44X44 W45X45 W46X46 W47X47 W48X48 R5 W51X51 W52X52 W53X53 W54X54 W55X55 W56X56 W57X57 W58X58 R6 W61X61 W62X62 W63X63 W64X64 W65X65 W66X66 W67X67 W68X68 R7 W71X71 W72X72 W73X73 W74X74 W75X75 W76X76 W77X77 W78X78 R8 W81X81 W82X82 W83X83 W85X86 W88X88 W88 W88 W88 W88 W88 W88 W88 W88
Elk van de weegfactoren is een combinatie van het gewenste schaduwen voor elk zend/ontvangst-paar, de variaties in signaalsterkte ten gevolge van de verschillende baanlengten en resulterende verzwakking in de propagatiemedia, en bepaalde geometrische overwegingen. Eén van de geometrische overwegingen is de "directe" reflectiebaan van de transducent naar zichzelf. Voor elementen die zich nabij het centrum van het array bevinden, kan de directie reflectiebaan gewenst zijn, terwijl voor elementen die zich op afstand bevinden van het array centrum, de directe reflectiebaan ongewenste en ongewilde directie reflecties kan produceren. Evenzo kunnen naburige elementen nabij het centrum gewenste reflectiebanen hebben, terwijl die paren die zich op enige afstand van het centrum bevinden, ongewenste reflectiepaden kunnen produceren. Uit geometrische overwegingen hebben elementen langs de diagonaal (Wii) in het algemeen gewenste reflectiepaden tenzij zij zich nabij het centrum van het array bevinden, terwijl de elementen op de anti-diagonaal (Wi, 9-i) alle gewenste ' reflectiepaden hebben. Elementen nabij de anti-diagonaal zijn meer gewenst dan die welke zich verder weg bevinden. Als de afstand wordt berekend vanaf geometrisch doelcentrum voor elk direct reflectiepunt voor elk array paar naar het gewenste brandpunt van het array, kan de berekende afstand worden gebruikt om het geometrisch wegen voor elk zend/ontvangst-paar te berekenen. Indien bijvoorbeeld het energieprofiel van de gefocusseerde bundel loodrecht op de bundel, bij het doel punt, een Gaussisch profiel zou volgen, waarbij de piek van de Gauss-curve zich bij het brandpunt bevindt, dan zou een Gaussische weegverdeling kunnen worden toegepast op het weeg array om ongewenste directe reflecties van elk element te reduceren. Bijvoorbeeld zou het volgende geometrisch wegen gebruikt kunnen worden:Each of the weighting factors is a combination of the desired shading for each transmit / receive pair, the variations in signal strength due to the different path lengths and resulting attenuation in the propagation media, and certain geometric considerations. One of the geometric considerations is the "direct" reflection path from the transducer to itself. For elements located near the center of the array, the direct reflection path may be desired, while for elements remote from the array center, the direct reflection path may produce unwanted and unwanted direct reflections. Similarly, neighboring elements near the center may have desired reflection paths, while those pairs at some distance from the center may produce unwanted reflection paths. For geometric reasons, elements along the diagonal (Wii) generally have desired reflection paths unless they are near the center of the array, while the elements on the anti-diagonal (Wi, 9-1) have all desired reflection paths. Elements near the anti-diagonal are more desirable than those further away. If the distance is calculated from the geometric target center for each direct reflection point for each array pair to the desired focal point of the array, the calculated distance can be used to calculate the geometric weighting for each transmit / receive pair. For example, if the energy profile of the focused beam perpendicular to the beam, at the target point, would follow a Gaussian profile with the peak of the Gaussian curve at the focal point, then a Gaussian weight distribution could be applied to the weighing array to reduce unwanted direct reflections from each element. For example, the following geometric weighing could be used:
Tl T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 R1 0 .1 .2 .4 .6 .8 .9 1 R2 .1 .2 .4 .6 .8 .9 1 .8 R3 .2 .4 .6 .8 .9 1 .9 .8 R4 .4 .6 .8 .9 1 .9 .8 .6 R5 .6 .8 .9 1.9 .8 .6 .4 R6 .6 .9 1 .9 .8 .6 .4 .2 R7 .9 1 .9 .8 .6 .4 .2 .1 — R8---- 1---------.9-----.8-----.6---------.4------------- .2--------------. 1 0 —T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 R1 0 .1 .2 .4 .6 .8 .9 1 R2 .1 .2 .4 .6 .8 .9 1 .8 R3 .2 .4 .6 .8 .9 1 .9 .8 R4 .4 .6 .8 .9 1 .9 .8 .6 R5 .6 .8 .9 1.9 .8 .6 .4 R6 .6 .9 1 .9 .8 .6 .4. 2 R7 .9 1 .9 .8 .6 .4 .2 .1 - R8 ---- 1 ---------. 9 -----. 8 -----. 6- --------. 4 ------------- .2 --------------. 1 0 -
De benadering is het verminderen van de amplitude van gereflecteerde signalen buiten de gewenste brandpuntgrootte door het wegen van deze reflecties te verminderen. Het wegen kan Gaussisch zijn, maar is niet beperkt tot Gaussische weegverdelingen.The approach is to reduce the amplitude of reflected signals outside the desired focal size by reducing the weighting of these reflections. The weighing can be Gaussian, but is not limited to Gaussian weight distributions.
Dynamische signatuurcompensatie voor de zendkarakteris-tiek, pulsechomodus:Dynamic signature compensation for the transmission characteristic, pulsecho mode:
Aangezien de karakteristieke signatuur van een akoestische zender zeer herhaalbaar is, ook al kan dit gecompliceerd zijn, is dynamische signatuurcompensatie voor de transducent-karakteristiek realiseerbaar, zelfs in de aanwezigheid van diverse signalen. Aangezien de bijdrage van pulsecho in elk werkelijk meetsysteem tijdvariabel is in amplitude en fase, zal het gemiddelde over een voldoend aantal pulsechosignalen een dataset produceren met een gemiddelde van 0 en een lage variantie. Teneinde te compenseren voor door de zender geactiveerde akoestische signalen die geen terugkeerecho zijn, moet de signatuur voor elke zender worden bepaald. Elke signatuur of golfvorm wordt berekend uit een set van NSince the characteristic signature of an acoustic transmitter is very repeatable, even though it may be complicated, dynamic signature compensation for the transducer characteristic can be realized even in the presence of various signals. Since the contribution of pulse echo in each actual measuring system is time variable in amplitude and phase, the average over a sufficient number of pulse echo signals will produce a data set with an average of 0 and a low variance. In order to compensate for acoustic signals activated by the transmitter that are not a return echo, the signature must be determined for each transmitter. Each signature or waveform is calculated from a set of N
vuringen van enkelvoudige transducentelementen welke simultaan worden ontvangen op N afzonderlijke transducentketens. Wanneer bijvoorbeeld elk van de 64 transducenten van een akoestisch transducentarray wordt gevuurd, zullen 8 van de transducenten zich bevinden in een ontvangstmodus zodat meervoudige signalen worden ontvangen bij het vuren van elke transducent. Deze meervoudige signalen worden dan elektronisch verwerkt volgens deze uitvinding. De signatuur voor een gegeven array-vuurpositie wordt bepaald door de superpositie van deze enkelvoudige elementsignaturen, waarbij elke signatuur wordt vertraagd door de juiste vertraging voor focussering en sturing, zodat de uitgangsgolfvorm wordt beschreven doorfirings of single transducer elements which are received simultaneously on N separate transducer chains. For example, when each of the 64 transducers of an acoustic transducer array is fired, 8 of the transducers will be in a receive mode so that multiple signals are received when firing each transducer. These multiple signals are then processed electronically according to the present invention. The signature for a given array firing position is determined by the superposition of these single element signatures, each signature being delayed by the proper focus and control delay so that the output waveform is described by
waarin de vertraging is (gekwantiseerd naar de monstersnelheid van de golfvorm),wherein the delay is (quantized to the sampling rate of the waveform),
Wj>Jc het schaduwgewicht is, en g-j^k de geometrische schaduw is, enWj> Jc is the shadow weight, and g-j ^ k is the geometric shadow, and
waarbijat which
Wj/k=wj,k*9j,kWj / k = wj, k * 9j, k
De signatuur kan gecompenseerd worden volgens:The signature can be compensated according to:
waarbij het element-voor-element gemiddelde is van de gedigitaliseerde signatuur van een enkel element.wherein the element-by-element is average of the digitized signature of a single element.
Als een amplitudeprofiel van een zender, inclusief alle pulsecho-terugkeringen, punt voor punt wordt gedigitaliseerd, opgeslagen en gemiddeld, met een voldoende middelingstijd of gefilterd onder gebruikmaking van een laagfrequent laagdoorlaatfilter, dan zal het overblijvende signaal een goede benadering zijn van de transducentspanning die gemeten zou worden in de afwezigheid van pulsecho. Voor elke transducent in het array welke geactiveerd wordt als zowel een zender en een ontvanger, (of elke transducent in het algemeen), kan de gemiddelde signatuur van de zender worden afgetrokken van de ontvangen golfvorm op een punt voor punt basis, resulterend in een "zuivere" pulsechorespons. Dezelfde compensatietechniek kan gebruikt worden voor het elimeren van signatuuroverspraak tussen zendende elementen en hun buurelementen.If an amplitude profile of a transmitter, including all pulse echo returns, is digitized, stored and averaged, with a sufficient averaging time or filtered using a low-frequency low-pass filter, the remaining signal will be a good approximation of the transducer voltage measured would be in the absence of pulsecho. For each transducer in the array that is activated as both a transmitter and a receiver (or any transducer in general), the average signature of the transmitter can be subtracted from the received waveform on a point by point basis, resulting in a " pure "pulse chorse response. The same compensation technique can be used to eliminate signature cross-talk between transmitting elements and their neighboring elements.
Signatuurprocessor:Signature processor:
De signaalprocessor zal een conventionele signaalprocessor zijn, gebruikmakend van standaard ontwerptechnieken voor een signaalprocessor.The signal processor will be a conventional signal processor, using standard design techniques for a signal processor.
Array-compensatie en -callibratie:Array compensation and calibration:
Het array-instrument zal een toegewezen transducent hebben voor het meten van de fluïdumtraagheid en verzwakking. Het gereedschap zal ontworpen zijn om continu zelf kalibrerend te zijn. Dit zal bereikt worden door in het akoestisch pad een propagatiemedium met gekalibreerde akoestische eigenschappen en geometrie in te brengen. De "callibratie" zal gecallibreerd zijn over temperatuur- en drukvariaties om polynoommodellen voor verbeterde callibratie mogelijk te maken. De resultaten van deze metingen zullen gebruikt worden om de array-tempering en -amplitudes te compenseren.The array instrument will have an assigned transducer for measuring fluid inertia and attenuation. The tool will be designed to be self-calibrating continuously. This will be achieved by introducing into the acoustic path a propagation medium with calibrated acoustic properties and geometry. The "call calibration" will be calibrated over temperature and pressure variations to allow polynomial models for improved call calibration. The results of these measurements will be used to compensate for the array tempering and amplitudes.
Amplitudebesturing:Amplitude control:
De signaalprocessor zal de coëfficiënten van de weegma-trix berekenen en zal de coëfficiënten zenden naar de array processoren. De signaalprocessor zal de amplitudebesturings-matrices aanpassen voor veranderingen in fluïdumverzwakking, en baanlengtevariaties als de stuurtempering veranderingen in baanlengte aanduidt.The signal processor will calculate the coefficients of the weighing matrix and send the coefficients to the array processors. The signal processor will adjust the amplitude control matrices for changes in fluid attenuation, and track length variations if the control attenuation indicates changes in track length.
Temperingbesturing:Tempering control:
De signaalprocessor dient ook de centrering en excentriciteit van het boorgat te bepalen. De resultaten van de centrering en excentriciteit zullen gebruikt worden om te compenseren voor variaties in signaalamplitude ten gevolge van excentriciteit en centrering, en kunnen gebruikt worden om de gekozen array elementen te modificeren om gebruikt te worden voor het genereren van de putboringscan. Bijvoorbeeld, als het gereedschap zich buiten het centrum bevindt, en het doel-punt bevindt zich niet "voor” het normale array-centrum, zou het array-centrum één of meer elementen verplaatst kunnen worden om de ongewenste effecten van oppervlaktehoeken te minimaliseren.The signal processor must also determine the centering and eccentricity of the borehole. The results of the centering and eccentricity will be used to compensate for variations in signal amplitude due to eccentricity and centering, and can be used to modify the selected array elements to be used to generate the wellbore scan. For example, if the tool is outside the center, and the target point is not "before" the normal array center, the array center could move one or more elements to minimize the unwanted effects of surface angles.
Array-focussering:Array focusing:
Het brandpunt van het array kan dynamisch worden aangepast door de signaalprocessor op basis van de excentriciteit en buiten-het-centrum berekeningen. De signaalprocessor zal een gemodificeerde tempeer-arrays produceren om gezonden te worden naar de signaalprocessoren, om variaties in afstand naar de doel-punten toe te laten.The focal point of the array can be dynamically adjusted by the signal processor based on the eccentricity and off-center calculations. The signal processor will produce a modified timing arrays to be sent to the signal processors to allow for variations in distance to the target points.
Compensatie voor fluïdum in het array-boorgat:Compensation for fluid in the array borehole:
Verzwakking (zelf-kalibreren):Attenuation (self-calibration):
Een toegewezen transducent zal gebruikt worden in puls-echomodus. Hierbij zal gebruik gemaakt worden van conventionele puls-echosignaalgeneratie en ontvangstversterking en digitalisering. Een extra materiaal van bekende gekalibreerde akoestische eigenschappen, verzwakking, dikte en akoestische impedantie kan worden toegevoegd aan de akoestische baan tussen de transducent en een reflectief oppervlak dat is blootgesteld aan het putboring-fluïdum. Door de amplitude van de terugkerende signalen vanaf het vlak van de callibratie-eenheid te meten, evenals het reflectief oppervlak door de putboring-fluïdum en de in de kalibrator en de putboring fluïdum afgelegde afstand, kan de fluïdumverzwakking worden berekend. De callibratie kan worden uitgevoerd in software in de signaalprocessor en gebruikt voor het compenseren van de signaalamplituden voor elk element in de array-transducent.An assigned transducer will be used in pulse echo mode. Use will be made of conventional pulse echo signal generation and reception amplification and digitization. An additional material of known calibrated acoustic properties, attenuation, thickness, and acoustic impedance can be added to the acoustic path between the transducer and a reflective surface exposed to the wellbore fluid. By measuring the amplitude of the returning signals from the plane of the callibration unit, as well as the reflective surface through the wellbore fluid and the distance traveled in the calibrator and the wellbore fluid, the fluid attenuation can be calculated. The callibration can be performed in software in the signal processor and used to compensate for the signal amplitudes for each element in the array transducer.
Reistijd (zelf-kalibreren) :Travel time (self-calibration):
De zelfde transducent en elektronica als boven beschreven kunnen in puls-echomodus gebruikt worden om de fluïdumsnelheid te meten. Het kalibratorblok van bekende dikte en akoestische snelheid kan gebruikt worden als een referentie voor de tijd van vluchtmet ingen in de butboringf luïda. De reistijd naar elk —oppervlak in de trassducenteenhoid ^alr-gemeten worden, err der afstand over de kalibratie-eenheid en de spleet welke is blootgesteld aan de putboringfluïda zal gemeten worden. De in elk medium afgelegde afstanden, en de reistijd zullen gebruikt worden om een gekalibreerde moddersnelheid te verschaffen. De fluïdumtraagheid zal berekend worden in de signaalprocessor en worden toegepast om tempering van de arraytransducenten te compenseren.The same transducer and electronics as described above can be used in pulse echo mode to measure fluid velocity. The calibrator block of known thickness and acoustic speed can be used as a reference for the time of flight measurements in the butbore fluids. The travel time to each surface in the trass docenthide will be measured, the distance across the calibration unit and the gap exposed to the wellbore fluids will be measured. The distances traveled in each medium and the travel time will be used to provide a calibrated mud speed. The fluid inertia will be calculated in the signal processor and used to compensate for tempering of the array transducers.
Thans verwijzend naar de figuren 4 t/m 7 wordt een werkwijze voor het vervaardigen van een in zijn algemeenheid cilindrisch transducentarray, vergelijkbaar met dat van fig.Referring now to Figs. 4 to 7, a method of manufacturing a generally cylindrical transducer array similar to that of Figs.
3, beschreven, en wordt ook de basisstructuur van het transducentarray beschreven. Een steunelement 98 van in zijn algemeenheid cilindrische configuratie is verschaft, welke bestaat uit een willekeurige van de bovenbeschreven steunma-terialen. Bij voorkeur zal het steunmateriaal van steunelement 98 omvatten een elastomeer gevuld met metaalschaafsel van hoge dichtheid of wolfraamschaafsel van hoge dichtheid, waardoor het is voorzien van de mogelijkheid tot akoestische verzwakking en akoestische aanpassing. Rondom het steunelement 98 is een in zijn algemeenheid cilindrisch lichaam 100 verschaft dat bestaat uit een geschikt piëzo-elektrisch transducentmateriaal, zoals lood-metaniobaat, keramiek, zirkonaat, titanaat, bariumtitanaat, lithiumsulfaat, kwartz, lithiumniobaat en pvdp. De cilinders 98 enn 100 kunnen aan elkaar gehecht zijn bij cilindrisch grensvlak 102 door een willekeurig geschikte hechtstof, kleefstof of door een willekeurig ander middel om ze als stelsel bijeen te houden. Als alternatief kan het steunmateriaal 98 worden geïntroduceerd binnen de cilinder 100 in een onverharde vloeibare toestand, en laat men dit op zijn plaats uitharden. Dit proces zal gedetailleerd in het hiernavolgende worden beschreven. Aan de respectieve uiteinden 104 en 106 van het cilindrische stelsel dat de cilinders 98 en 100 omvat, zijn eindkappen 108 en 110 bevestigd die elk een omtreksgroef 112 hebben waarbinnen het respectieve uiteinde van het cilindrisch stelsel is ontvangen. De boven- en ondereindkappen 108 en 110 kunnen ook aan het cilindrische stelsel zijn bevestigd door een willekeurige geschikte hechtstof of door middel van een willekeurig geschikt kleefmateriaal. Een binnenconnector of signaalretourconnector 91 zetelt binnen de bovenste extremiteit van de arraycilinder 100 en is met zijn ondervlak 93 in aanzienlijke aangrijping met of in dichte nabijheid van het bovenuiteinde van het lichaam of steunmateriaal 98. Het buitencilindervlak 95 van de binnenconnector zal zijn ontvangen binnen het bovenuiteinde van de arraycilinder en zal gesoldeerd zijn of geleidend gehecht zijn aan het binnenvlak van de arraycilinder. De binnen- of signaalretourconnector bestaat bij voorkeur uit een metaal zoals koper dat is voorzien van een deklaag om bestand te zijn tegen corrosie, en verschaft een enkele elektrische connector 97 die zich centraal ten opzichte daarvan bevindt. Een buitenconnector of signaalconnector 99, voorzien van een veelvoud van daaruitstekende connectorpennen 101 die onderling op afstand van elkaar zijn gelegen, bevindt zich bij het bovenuiteinde van de arraycilinder en is bedekt door en misschien in positie vastgehouden door de boveneindkap 108. De buitensignaalconnector bestaat uit een geleidend materiaal zoals koper en is gesoldeerd aan of geleidend gehecht aan het buitenvlak van de arraycilinder. De connectorpennen 101 steken door daarmee uitgelijnde openingen 103 in de vlakke wand 105 van de boveneindkap voor contact met andere elektronische componenten. Een arraytransformatorblad 107 kan bevestigd zijn aan de boveneindkap nadat de snijhandeling is voltooid zodat de connectorpennen 101 elektrisch contact maken met respectieve van meerdere transformatoren binnen het transformatorblok. Het array transformatorblok is ontworpen om bevestigd te worden aan het piëzo-elektrisch array en elektrisch verbonden met de individuele array elementen en met aandrijf- en ontvangstelektronica, ofwel als een enkelvoudige eenheid ofwel als meerdere eenheden. Het transformatorblok 107 kan meerdere elektronica connectoren 109 definiëren voor contact mph-dfi-xespect ipvf· connect-nrpennen 3 01 -van de---------- buitenconnector. Als alternatief kunnen de connectorpennen 101 ontvangstruimten zijn en kunnen de connectoren 103 van het transformatorblok de vorm aannemen van connectorpennen. De binnenconnectorpen 97 zal blootliggen bij de centrale opening 111 van het transformatorblok.3, and the basic structure of the transducer array is also described. A support element 98 of a generally cylindrical configuration is provided, which consists of any of the support materials described above. Preferably, the support material of support element 98 will comprise an elastomer filled with high-density metal shavings or high-density tungsten shavings, thereby providing the option of acoustic attenuation and acoustic adjustment. Provided around the support member 98 is a generally cylindrical body 100 consisting of a suitable piezoelectric transducer material, such as lead metaniobate, ceramic, zirconate, titanate, barium titanate, lithium sulfate, quartz, lithium niobate, and PVD. The cylinders 98 and 100 may be attached to each other at cylindrical interface 102 by any suitable adhesive, adhesive, or by any other means to hold them together as a system. Alternatively, the support material 98 can be introduced within the cylinder 100 in an uncured liquid state, and allowed to cure in place. This process will be described in detail below. Attached to respective ends 104 and 106 of the cylindrical assembly comprising the cylinders 98 and 100 are end caps 108 and 110 each having a circumferential groove 112 within which the respective end of the cylindrical assembly is received. The upper and lower end caps 108 and 110 may also be attached to the cylindrical assembly by any suitable adhesive or by any suitable adhesive material. An inner connector or signal return connector 91 resides within the upper extremity of the array cylinder 100 and is with its lower surface 93 in substantial engagement with or in close proximity to the upper end of the body or support material 98. The outer cylinder surface 95 of the inner connector will be received within the upper end of the array cylinder and will be soldered or conductively bonded to the inner surface of the array cylinder. The inner or signal return connector preferably consists of a metal such as copper that is coated to be corrosion resistant, and provides a single electrical connector 97 centrally located therebetween. An outer connector or signal connector 99 provided with a plurality of protruding connector pins 101 spaced apart from one another is located at the upper end of the array cylinder and is covered by and perhaps held in position by the upper end cap 108. The outer signal connector consists of conductive material such as copper and is soldered or conductively bonded to the outer surface of the array cylinder. The connector pins 101 extend through aligned openings 103 in the flat wall 105 of the top end cap for contact with other electronic components. An array transformer blade 107 may be attached to the upper end cap after the cutting operation is completed so that the connector pins 101 make electrical contact with respective of a plurality of transformers within the transformer block. The array transformer block is designed to be attached to the piezoelectric array and electrically connected to the individual array elements and to drive and receiver electronics, either as a single unit or as multiple units. The transformer block 107 can define multiple electronics connectors 109 for contact mph-dfi-xespect instead of connect-pins of the outer connector. Alternatively, the connector pins 101 may be reception spaces and the connectors 103 of the transformer block may take the form of connector pins. The inner connector pin 97 will be exposed at the central opening 111 of the transformer block.
Wanneer het de bedoeling is om een niet-uitgehard steunmateriaal te gebruiken, zullen de arraycomponenten, inclusief de arraycilinder, binnen- en buitenconnectoren en eindkappen geassembleerd worden, waarbij zich een inwendige scheidingsbuis bevindt binnen de cilinder en met zijn interne opening uitgelijnd met de centrale openingen 113 en 115 van de eindkappen. Het niet-uitgeharde steunmateriaal, in een vloeibare of semi-vloeibare toestand, wordt dan geforceerd door een eindkapopening zoals getoond bij 117 en 119, de ringvormige ruimte in tussen de binnenwand van de arra,y-cilinder en het buitenvlak van de inwendige buis. Openingen 87 en 89 zijn respectievelijk gedefinieerd in de buitenconnector 105 en de binnenconnector 91 om het aan het niet-uitgeharde steunmateriaal mogelijk te maken om vanuit de eindkapopening de ringvormige ruimte in te vloeien, Wanneer de ringvormige ruimte vol is met steunmateriaal, zal elke voermaat uittreden bij de tegenover elkaar gelegen eindkapopeningen 117 en 119. Nadat het steunmateriaal is uitgehard om een vaste massa te vormen, kan men de interne buis in samenhgang met het array op zijn plaats laten, of deze kan worden verwijderd.When it is intended to use a non-hardened support material, the array components, including the array cylinder, inner and outer connectors and end caps will be assembled, with an internal separation tube located within the cylinder and with its internal opening aligned with the central openings 113 and 115 of the end caps. The uncured support material, in a liquid or semi-liquid state, is then forced through an end cap opening as shown at 117 and 119, into the annular space between the inner wall of the arra, γ-cylinder and the outer surface of the inner tube. Openings 87 and 89 are respectively defined in the outer connector 105 and the inner connector 91 to allow the uncured support material to flow into the annular space from the end cap opening. When the annular space is full of support material, each feed size will exit at the opposite end cap openings 117 and 119. After the support material has cured to form a solid mass, the internal tube can be left in place in conjunction with the array, or it can be removed.
Nadat het cilindrisch stelsel van fig. 4 is voltooid, en voordat het transformatorblokk geïnstalleerd is, wordt een veelvoud van in de lengterichting verlopende, evenwijdige sneden gemaakt in het stelsel, zoals getoond in de fig. 5 en 6. Deze sneden reiken volledig door de buitentransducentlaag 100 en de binnenconducteurring 99 en enigszins tot in de steunlaag 98. Dit scheidt het ringvormig transducentlichaam in meerdere elektrisch geïsoleerde transducent- en connectorstelsels terwijl de binnengeleider continu blijft zodat elke retourgeleider van de respectieve transducenten zal zijn kortgesloten of elektrisch verbonden met de enkele retourconnectorpen. Een geschikt middel voor het tot stand brengen van deze sneden is door angulair georiënteerde zaagsneden om de cilinderas 116. Deze zaagsneden kunnen gemaakt worden door het cilindrisch transducentstelsel te monteren in een klauwplaat voor rotatie om de as 116 en door door zijn periferie te verdelen zodat de zaagsneden een gewenst aantal van transducentelementen van gelijke breedte zullen bereiken. Nadat de sneden zijn gemaakt, zal elke transducent en zijn respectieve elektrische verbinding elektronisch geïsoleerd zijn voor individuele elektronische excitatie. Indien transducentelementen van ongelijke breedte gewenst zijn, dan kunnen de zaagsneden op geschikte wijze gemaakt worden zodat de afmetingen daarvan ongelijk zijn, zoals getoond in fig. 7. Met betrekking tot fig. 7 wordt opgemerkt, dat de perifere sneden 118 van de kwartsecties 120 en 122 dichter bij elkaar zijn gelegen in vergelijking met de sneden 124 van kwartsegmenten 126 en 128. Deze bijzondere afstanden voor de sneden is echter niet bedoeld om beperkend te zijn voor deze uitvinding omdat ongelijke spatiëring van elke gewenste aard gebruikt kan worden zodat rechtlijnige piëzo-elektrische elementen van ongelijke breedte gebruikt kunnen worden in een akoestisch array.After the cylindrical assembly of FIG. 4 is completed, and before the transformer block is installed, a plurality of longitudinal parallel cuts are made in the assembly, as shown in FIGS. 5 and 6. These cuts extend completely through the outer transducer layer 100 and inner conductor ring 99 and somewhat into the support layer 98. This separates the annular transducer body into a plurality of electrically insulated transducer and connector systems while the inner conductor remains continuous so that each return conductor of the respective transducers will be short-circuited or electrically connected to the single return connector pin. A suitable means for making these cuts is by angularly oriented saw cuts around the cylinder axis 116. These saw cuts can be made by mounting the cylindrical transducer assembly in a jaw plate for rotation about the axis 116 and by dividing through its periphery so that the saw cuts will reach a desired number of transducer elements of equal width. After the cuts are made, each transducer and its respective electrical connection will be electronically isolated for individual electronic excitation. If transducer elements of unequal width are desired, then the saw cuts can be made suitably so that the dimensions thereof are uneven, as shown in Fig. 7. With regard to Fig. 7, it is noted that the peripheral cuts 118 of the quarter sections 120 and 122 are closer to each other compared to the cuts 124 of quartz segments 126 and 128. However, these particular distances for the cuts are not intended to be limiting to this invention because unequal spacing of any desired nature can be used so that linear piezoelectric elements of unequal width can be used in an acoustic array.
Zoals boven vermeld wordt het, voor doelen van put registratie, gewenst geacht om focussering van akoestische signalen te bereiken bij gewenste punten ten opzichte van de formatie die het boorgat omgeeft. Focussering kan mechanisch tot stand worden gebracht, zowel verticaal als horizontaal, door de configuratie van de piëzo-elektrische elementen van het array te controleren. Zoals getoond in de fig. 8 en 9, is een piëzo-elektrisch array in zijn algemeenheid aangeduid bij 130 door middel van isometrische illustratie, en gebruikt een centraal akoestisch verzwakkend steunorgaan 132 van ringvormige configuratie dat wordt omgeven door een veelvoud van gekromde piëzo-elektrische elementen 134 met gelijke onderlinge afstanden. Zoals duidelijk blijkt uit de doorsnede van fig. 9, definieert het steunelement 132 èèn in zijn algemeenheid cilindrische doorboring 136 die het mogelijk maakt dat de arrayeenheid 130 gemonteerd wordt op een cilindrische steun, zoals het connectoruitsteeksel 72 van fig. 2. Het steunelement 132 definieert verder een extern concaaf oppervlak 138 waaraan de gekromde binnenvlakken 140 van de gekromde rechtlijnige piëzo-elektrische elementen 134 gehecht of anderszins bevestigd zijn. Deze piëzo-elektrische elementen hebben een ongeveer constante breedte langs de verticale lengte daarvan en definiëren aldus externe akoestische signaalfocusserende oppervlakken 142 voor het mechanisch focusseren van de akoestische signalen bij de boorgatwand of bij een willekeurig andere geschikte locatie ten opzichte van het transducentarray. Wanneer akoestische signaalfocussering wordt bereikt, is er een langer bereik, diepere penetratie van de akoestische signalen tot in de formatie en daardoor betere diepte van penetratie van de signalen in de formatie zodat een betere hoekoplossing wordt bereikt. Elektronische focussering in de horizontale richting wordt gebruikt voor het doel van sturing.As stated above, for purposes of well recording, it is considered desirable to achieve focusing of acoustic signals at desired points relative to the formation surrounding the borehole. Focusing can be accomplished mechanically, both vertically and horizontally, by checking the configuration of the piezoelectric elements of the array. As shown in Figs. 8 and 9, a piezoelectric array is generally indicated at 130 by isometric illustration, and uses a central acoustic attenuator support member 132 of annular configuration surrounded by a plurality of curved piezoelectric elements 134 with equal mutual distances. As is clear from the cross-section of FIG. 9, the support member 132 and generally defines cylindrical bore 136 that allows the array unit 130 to be mounted on a cylindrical support, such as the connector protrusion 72 of FIG. 2. The support member 132 defines further an external concave surface 138 to which the curved inner surfaces 140 of the curved linear piezoelectric elements 134 are adhered or otherwise attached. These piezoelectric elements have an approximately constant width along their vertical length and thus define external acoustic signal focusing surfaces 142 for mechanically focusing the acoustic signals at the borehole wall or at any other suitable location relative to the transducer array. When acoustic signal focusing is achieved, there is a longer range, deeper penetration of the acoustic signals into the formation and therefore better depth of penetration of the signals into the formation so that a better angular solution is achieved. Electronic focusing in the horizontal direction is used for the purpose of control.
Thans wordt verwezen naar de fig. 10-12, waar een alternatieve uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding in zijn algemeenheid wordt getoond bij 144, welke is verschaft voor verticale mechanische focussering van de akoestische signalen. Het arraystelsel 144 bezit een extern akoestisch venster 146 met bovenste en onderste cilindrische eindsegmenten 148 en 150 waartussen zich een extern perifeer akoestisch focuseeroppervlak 152 bevindt dat van concave configuratie is. Het akoestisch venster bereikt daardoor focusering van akoestische signalen die worden uitgezonden door een intern akoestisch piëzo-elektrisch array. Het piëzo-elektrisch array wordt gedefinieerd door een in zijn algemeenheid cilindrische steun 154 die een cilindrische doorboring 156 definieert voor het monteren van het arraystelsel binnen de sonde. Het steunelement 154, dat een willekeurig geschikt akoestisch signaal verzwakkend materiaal kan bevatten, definieert ook een extern cilindrisch oppervlak 158 waaraan een veelvoud van onderling op afstand gelegen rechtlijnige elementen 160 is bevestigd door middel van hechten of door middel van een willekeurig geschikte kleefstof. De piëzo-elektrische elementen 160 definiëren externe oppervlaktesegmenten 162.Reference is now made to Figs. 10-12, where an alternative embodiment of the present invention is generally shown at 144, which is provided for vertical mechanical focusing of the acoustic signals. The array array 144 has an external acoustic window 146 with upper and lower cylindrical end segments 148 and 150 between which is an external peripheral acoustic focusing surface 152 that is of concave configuration. The acoustic window thereby achieves focus of acoustic signals emitted by an internal acoustic piezoelectric array. The piezoelectric array is defined by a generally cylindrical support 154 that defines a cylindrical bore 156 for mounting the array array within the probe. The support element 154, which may contain any suitable acoustic signal attenuating material, also defines an external cylindrical surface 158 to which a plurality of spaced-apart linear elements 160 are attached by means of adhesion or by means of any suitable adhesive. The piezoelectric elements 160 define external surface segments 162.
Thans wordt verwezen naar fig. 13, waar een in zijn algemeenheid cilindrisch piëzo-elektrisch array in zijn algemeenheid is aangeduid met 164 door middel van een isome-trische illustratie, welk array een intern en in zijn algemeen cilindrisch steunelement 166 omvat dat een interne doorboring 168 heeft. Extern van de signaalverzwakkende steun is een stel van piëzo-elektrische akoestische elementen verschaft dat een stel van NxM rechtlijnige piëzo-elektrische elementen van gelijke lengte en breedte omvat welke zijn uitgelijnd langs de cilinderas van het array, waarbij N het aantal elementen rondom het array is en M het aantal piëzo-elektrische elementen langs de cilinderas van het array is. In dit bijzondere geval representeert N 64 piëzo-elektrische elementen die zijn opgesteld rondom het array, en array presenteert N 8 piëzoelektrische elementen in elke verticale rij langs de arrayas. Bedacht moet worden, dat dit willekeurige getallen zijn waarbij zowel N als M elk willekeurig gewenst getal representeren voor beoogde resultaten. Bedacht moet echter worden, dat elk van de individuele piëzoelektrische elementen elektrisch gekoppeld is met een enkele elektrische geleider zodat dit individueel geëxciteerd kan worden door een elektrische spanningspuls voor signaalgeneratie. Ook dient bedacht te worden, dat de piëzoelektrische elementen gekoppeld kunnen zijn in geselecteerde groepen met individuele elektrische geleiders zodat zij desgewenst gelijktijdig gezuurd kunnen worden voor een bepaald karakter van de signaalgeneratie.Reference is now made to Fig. 13, where a generally cylindrical piezoelectric array is generally indicated by 164 by means of an isometric illustration, which array comprises an internal and generally cylindrical support element 166 which has an internal bore 168 has. Externally of the signal attenuating support, a set of piezoelectric acoustic elements is provided that includes a set of NxM linear piezoelectric elements of equal length and width aligned along the cylinder axis of the array, where N is the number of elements around the array and M is the number of piezoelectric elements along the cylinder axis of the array. In this particular case, N 64 represents piezoelectric elements arranged around the array, and array presents N 8 piezoelectric elements in each vertical row along the array axis. It must be borne in mind that these are random numbers, where both N and M represent any desired number for intended results. However, it should be borne in mind that each of the individual piezoelectric elements is electrically coupled to a single electrical conductor so that it can be excited individually by an electrical voltage pulse for signal generation. It should also be borne in mind that the piezoelectric elements can be coupled in selected groups with individual electrical conductors so that they can, if desired, be acidified simultaneously for a certain character of the signal generation.
De fig. 14 t/m 17 zijn grafisch representatief voor horizontaal focusserende piëzo-elektrische arrays. In fig. 14 is het in zijn algemeenheid met 172 aangeduide array van een gekromde externe configuratie die een concaaf extern arrayoppervlak 174 definieert en een boveneind extremiteit 176 heeft van grotere diameter dan de onderextremiteit 178. Het array 72 kan individueel gebruikt worden of in combinatie met andere arraysecties om te voorzien in gewenste horizontale horizontale focussering van akoestische signalen die worden uitgezonden voor individuele piëzo-elektrische elementen 180.Figures 14 to 17 are graphically representative of horizontally focusing piezoelectric arrays. In Fig. 14, the array generally designated 172 is a curved external configuration that defines a concave external array surface 174 and has an upper-end extremity 176 larger in diameter than the lower extremity 178. The array 72 can be used individually or in combination with other array sections to provide desired horizontal horizontal focusing of acoustic signals emitted for individual piezoelectric elements 180.
Zoals getoond in fig. 16, in zijn algemeenheid bij 182, voorziet deze uitvinding het verschaffen van een piëzo-elektrisch array van in zijn algemeenheid afgeknot-konische configuratie met een veelvoud van individuele piëzo-elektrische akoestische zendelementen 184 die collectief een extern konisch arrayoppervlak 186 definiëren. In het geval van fig.As shown in Fig. 16, generally at 182, this invention provides for providing a piezoelectric array of generally truncated conical configuration with a plurality of individual piezoelectric acoustic transmitter elements 184 that collectively have an external conical array surface 186 to define. In the case of FIG.
15 definieert de extremiteit 188 met grotere diameter het boveneinde terwijl de kleinere extremiteit 190 het benedeneinde van het array definieert.15, the larger diameter extremity 188 defines the upper end while the smaller extremity 190 defines the lower end of the array.
Zoals getoond in fig. 16, is een piëzo-elektrisch akoestisch array in zijn algemeen geïllustreerd bij 192 met een grote bovenextremiteit 194 en een kleinere benedenextre-miteit 196. Dit array wordt gedefinieerd door een veelvoud van individuele piëzo-elektrische elementen 198 die reiken van de bovenkant naar de onderkant van het array en die naast elkaar op onderlinge afstand zijn opgesteld. Elk van de piëzo-elektrische elementen heeft een gekromde configuratie zodat de transducenten collectief een extern gebogen concaaf oppervlak 200 van het array definiëren.As shown in Fig. 16, a piezoelectric acoustic array is generally illustrated at 192 with a large upper extremity 194 and a lower lower extremity 196. This array is defined by a plurality of individual piezoelectric elements 198 that extend from the top to the bottom of the array and which are arranged side by side at mutual distance. Each of the piezoelectric elements has a curved configuration such that the transducers collectively define an externally curved concave surface 200 of the array.
Zoals getoond in fig. 17, is een piëzo-elektrisch akoestisch array in zijn algemeenheid getoond bij 202 en heeft dit een in zijn algemeenheid afgeknot-konische configuratie met een groot bovenuiteinde 204 en een kleinere benedenuiteinde 206, en wordt dit gedefinieerd door een veelvoud van langwerpige piëzo-elektrische elementen 210 die externe oppervlakken hebben die collectief een extern array-oppervlak 212 definiëren van konische configuratie. De individuele piëzoelektrische elementen 210 zijn naast elkaar op onderlinge afstand opgesteld, waarbij de verticale hoogte daarvan de hoogte van het array definieert.As shown in Fig. 17, a piezoelectric acoustic array is generally shown at 202 and has a generally truncated configuration with a large upper end 204 and a smaller lower end 206, and is defined by a multiple of elongated piezoelectric elements 210 having external surfaces that collectively define an external array surface 212 of conical configuration. The individual piezoelectric elements 210 are arranged side by side at a mutual distance, the vertical height thereof defining the height of the array.
Onder verwijzing naar fig. 18 is een tabs of gebogen, in het algemeen bikonisch array in zijn algemeenheid bij 212 getoond in relatie tot een putboringwand 214. Het bikonische array omvat bovenste en onderste arraysecties die in hun algemeenheid zijn aangeduid met A en B, die elk de in fig. 16 getoonde configuratie hebben en een veelvoud van langwerpige naast elkaar opgestelde, met onderlinge afstand, gebogen piëzo-elektrische elementen hebben, vergelijkbaar met die welke in het voorgaande in verband met fig. 16 zijn besproken. De arrayelementen A en B zijn gescheiden door een tussensectie die is bestemd voor differentiële fluïdumstroming. Element A kan functioneren als een zender, waarbij elk van de piëzo-elektrische elementen 218 op geschikte wijze door elektrische pulsen worden geëxciteerd. De bikonische extremiteit B kan functioneren als een ontvanger, waarbij elk van zijn piëzo-elektrische elementen 220 elektrisch zijn gekoppeld in de ontvangstmodus. De uitgezonden akoestische signalen worden mechanisch verticaal gefocusseerd vanwege de configuratie van de piëzo-elektrische elementen zoals getoon door middel van stippellijnen. Door dan de akoestische signalen van de arrays A plus B op te tellen, kan de gemiddelde snelheid van fluïdumstroming bepaald worden, terwijl door de akoestische signalen A minus B af te trekken, de verschilsnelheid van de fluïdumstroming bepaald kan worden. De piëzo-elektrische elementen kunnen element voor element gevuurd worden, of zij kunnen simultaan gevuurd worden, zoals nodig voor een juiste signaalverzending en ontvangst. De lengte van de centrale "spacer" 216 kan worden ingesteld om het gebruik van een array van een bijzondere grootte in putboringen, bekledingen en pijp van diverse diameters op te nemen.Referring to Fig. 18, a tabs or curved, generally bikonic array is generally shown at 212 in relation to a wellbore wall 214. The bikonic array includes upper and lower array sections generally designated A and B, which each having the configuration shown in FIG. 16 and having a plurality of elongated, spaced apart, curved piezoelectric elements, similar to those discussed above in connection with FIG. The array elements A and B are separated by an intermediate section intended for differential fluid flow. Element A can function as a transmitter, each of the piezoelectric elements 218 being suitably excited by electrical pulses. The bikonic extremity B can function as a receiver, each of its piezoelectric elements 220 being electrically coupled in the receiving mode. The transmitted acoustic signals are mechanically focused vertically due to the configuration of the piezoelectric elements as shown by dotted lines. By then adding the acoustic signals from the arrays A plus B, the average velocity of fluid flow can be determined, while by subtracting the acoustic signals A minus B, the differential velocity of the fluid flow can be determined. The piezoelectric elements can be fired element by element, or they can be fired simultaneously, as needed for proper signal transmission and reception. The length of the central spacer 216 can be adjusted to accommodate the use of an array of particular size in well bores, linings, and pipe of various diameters.
Een andere uitvoeringsvorm die geschikt is voor volume-trisch aftasten is een bikonisch tweevoudig array zoals getoond in fig. 18, behalve dat het array mechanisch is gefocusseerd in de horizontale positie en elektronisch gefocusseerd en afgetast in de verticale richting. Voorzien wordt, dat een dergelijk array 8 horizontaal gefocusseerde elementen zou hebben op elk van de 8 vlakken van een octago-nale "kegel".Another embodiment suitable for volume scanning is a bikonic dual array as shown in Fig. 18, except that the array is mechanically focused in the horizontal position and electronically focused and scanned in the vertical direction. It is envisaged that such an array would have 8 horizontally focused elements on each of the 8 planes of an octagonal "cone".
Onder verwijzing naar de fig. 19 en 20 is een piëzo-elektrisch transducentarray in zijn algemeenheid bij 222 getoond, dat een niet-gefocusseerd array is van octagonale configuratie met meerdere piëzo-elektrische elementen die in hoofdzaak vlakke externe oppervlakken 224 definiëren. De array-configuratie van de fig. 19 en 20 zouden het best gebruikt kunnen worden voor verticale bundelsturing. Een uitvoeringsvorm van een octagonaal gefocusseerd array is in zijn algemeenheid getoond bij 226 in de fig. 21 en 22, waarbij elk van de 8 vlakken van de octagonale configuratie wordt gedefinieerd door horizontaal gekromde oppervlakken zoals getoond bij 228. Deze gekromde oppervlakken bereiken een verticale aftasting voor inclinatie-meting met hoge resolutie van een omgevende aardformatie.Referring to FIGS. 19 and 20, a piezoelectric transducer array is shown generally at 222, which is an unfocused array of octagonal configuration with a plurality of piezoelectric elements defining substantially flat external surfaces 224. The array configuration of Figs. 19 and 20 could best be used for vertical beam control. An embodiment of an octagonal focused array is generally shown at 226 in Figs. 21 and 22, each of the 8 planes of the octagonal configuration being defined by horizontally curved surfaces as shown at 228. These curved surfaces achieve a vertical scan for high resolution inclination measurement of a surrounding earth formation.
Zoals vermeld in verband met fig. 4 kan een transforma-torblok 107 worden gebruikt voor het wijzigen van de spanning die wordt aangeboden aan de individuele piëzo-elektrische transducenten. Zoals getoond in de fig. 23 en 24 kan het transducentblok een vorm aannemen zoals in zijn algemeenheid getoond bij 230, en een lichaam 232 omvatten van ferrietmateriaal dat cirkelvormige verdiepte gedeelten 234 definieert rondom integrale posten 236 en aldus veroorzaakt, dat de ferrietposten transformatorkernen representeren. De verdiepte gedeelten ontvangen transformatorwikkelgeleiders met een gewenst aantal windingen, welke de ingangs- en uitgangswikkelingen van de transformator representeren. De wikkelgeleiders zijn gezekerd binnen de respectieve verdiepte gedeelten door een inmaakmateriaal zoals een geschikte polymeer. Een sluitstuk 238, ook bestaand uit ferriet of een willekeurig ander geschikt materiaal, wordt gehecht of op andere wijze gefixeerd aan het oppervlak 240 teneinde tegelijkertijd voor al de transformatieverdiepingen een sluitstuk te vormen. De elektrische ingangs- en uitgangsleidingen van de transformatorwikkelingen zullen blootliggên voor elektrische verbinding met een ingangsbron en met de connectorelementen of -pennen van de transducent.As mentioned in connection with FIG. 4, a transformer block 107 can be used to change the voltage applied to the individual piezoelectric transducers. As shown in Figs. 23 and 24, the transducer block can take a form as generally shown at 230, and include a body 232 of ferrite material defining circular recessed portions 234 around integral posts 236 and thus causing the ferrite posts to represent transformer cores. The recessed portions receive transformer winding conductors with a desired number of turns, which represent the input and output windings of the transformer. The winding guides are secured within the respective recessed portions by a preserving material such as a suitable polymer. A closure piece 238, also consisting of ferrite or any other suitable material, is bonded or otherwise fixed to the surface 240 to simultaneously form a closure piece for all of the transformation floors. The electrical input and output lines of the transformer windings will be exposed for electrical connection to an input source and to the connector elements or pins of the transducer.
Elk van de transformatoren kan worden afgestemd door een eenvoudige transformator afsteminrichting zoals getoond in fig. 25. De centrale pool of kern 236 kan aan één zijde zijn afgeschuind, zoals getoond bij 242. Een ferrietafstemelement 244 met een aanpassleuf 246 en ook voorzien van een kernaanpaspost 248 is roteerbaar bevestigd. De ferrietpost 248 is afgeschuind bij zijn uiteinde 250 zodat, wanneer deze wordt geroteerd ten opzichte van de kernpost 236, de structuur van de transformatorkern wordt gemodificeerd met als doel het afstemmen van het uitgangssignaal van de transformator. Een transformatorarray van het in fig. 23 getoonde algemene karakter wordt vervaardigd en verkocht door Ceramic Magnetics, Inc., te Fairfield, New Jersey.Each of the transformers can be tuned by a simple transformer tuner as shown in Fig. 25. The central pole or core 236 can be chamfered on one side, as shown at 242. A ferrite tuning element 244 with an adaptation slot 246 and also provided with a core adaptation station 248 is rotatably mounted. The ferrite post 248 is chamfered at its end 250 so that when it is rotated relative to the core post 236, the structure of the transformer core is modified for the purpose of tuning the output signal of the transformer. A transformer array of the general nature shown in Fig. 23 is manufactured and sold by Ceramic Magnetics, Inc. of Fairfield, New Jersey.
Zoals getoond in fig. 26 is een ferrietarraytransforma-torblok van in zijn algemeenheid cirkelvormige configuratie in zijn algemeenheid getoond bij 254, met meerdere transformatoren 252. Het kan transformatoren omvatten die naar wens afgestemde of gefixeerde transformatoren zijn. Het kan ook een combinatie omvatten van afgestemde of gefixeerde transformatoren zoals nodig voor juiste werking van het transfor-matorblok in samenhang met het akoestische transducentarray van de uitvinding. Typisch zal het transformatorblok hetzelfde aantal transformatoren hebben als dat het akoestisch transducenten heeft, waarbij de uitgangsleidingen van individuele transformatoren elektrisch zijn verbonden met individuele transducentelementen.As shown in Fig. 26, a ferrite array transformer block of generally circular configuration is shown generally at 254, with a plurality of transformers 252. It may include transformers that are tuned or fixed as desired. It may also include a combination of tuned or fixed transformers as needed for proper operation of the transformer block in conjunction with the acoustic transducer array of the invention. Typically, the transformer block will have the same number of transformers as it has acoustic transducers, the output leads of individual transformers being electrically connected to individual transducer elements.
Het zal daarom duidelijk zijn dat de onderhavige uitvinding goed is aangepast voor het bereiken van al de in het voorgaande genoemde doelen en voordelen, samen met andere voordelen die duidelijk en inherent zullen worden uit een beschrijving van het apparaat zelf. Het zal duidelijk zijn, dat bepaalde combinaties en subcombinaties nuttig zijn en gebruikt kunnen worden zonder-referentie naar andere kenmerken en combinaties. Dit wordt voorzien door en valt binnen de omvang van deze uitvinding.It will therefore be appreciated that the present invention is well adapted to achieve all of the aforementioned objects and advantages, together with other advantages that will become apparent and inherent from a description of the device itself. It will be appreciated that certain combinations and sub-combinations are useful and can be used without reference to other features and combinations. This is provided by and falls within the scope of this invention.
Aangezien veel mogelijke uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding gemaakt kunnen worden zonder af te wijken van de geest en omvang daarvan, dient begrepen te worden dat alle in het voorgaande beschreven of in de begeleidende tekeningen getoonde zaken geïnterpreteerd dienen te worden als illustratief en niet in beperkende zin.Since many possible embodiments of the present invention can be made without departing from the spirit and scope thereof, it is to be understood that all matters described above or shown in the accompanying drawings should be interpreted as illustrative and not in a limiting sense. .
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL9900024A NL195023C (en) | 1994-03-22 | 2002-04-03 | Method for electronically focusing the acoustic signals of an electronic transducer array. |
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US21664894A | 1994-03-22 | 1994-03-22 | |
US21664894 | 1994-03-22 | ||
NL9500554A NL194519C (en) | 1994-03-22 | 1995-03-22 | Acoustic probe for borehole examination. |
NL9500554 | 1995-03-22 | ||
NL9900024A NL195023C (en) | 1994-03-22 | 2002-04-03 | Method for electronically focusing the acoustic signals of an electronic transducer array. |
NL9900024 | 2002-04-03 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL9900024A true NL9900024A (en) | 2002-09-02 |
NL195023C NL195023C (en) | 2003-06-18 |
Family
ID=26647314
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL9900023A NL195047C (en) | 1994-03-22 | 2002-04-03 | Acoustic probe for well registration operation. |
NL9900024A NL195023C (en) | 1994-03-22 | 2002-04-03 | Method for electronically focusing the acoustic signals of an electronic transducer array. |
NL9900025A NL195019C (en) | 1994-03-22 | 2002-04-03 | Method for manufacturing a piezoelectric acoustic array. |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL9900023A NL195047C (en) | 1994-03-22 | 2002-04-03 | Acoustic probe for well registration operation. |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL9900025A NL195019C (en) | 1994-03-22 | 2002-04-03 | Method for manufacturing a piezoelectric acoustic array. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NL (3) | NL195047C (en) |
-
2002
- 2002-04-03 NL NL9900023A patent/NL195047C/en not_active IP Right Cessation
- 2002-04-03 NL NL9900024A patent/NL195023C/en not_active IP Right Cessation
- 2002-04-03 NL NL9900025A patent/NL195019C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL195023C (en) | 2003-06-18 |
NL195019C (en) | 2003-06-10 |
NL195047C (en) | 2003-06-27 |
NL9900025A (en) | 2002-09-02 |
NL9900023A (en) | 2002-09-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NL9500554A (en) | Method and device for beam control and Bessel shadows of conformal array. | |
EP2603820B1 (en) | Acoustic transducer with impedance matching layer | |
US5044462A (en) | Focused planar transducer | |
US10416330B2 (en) | Composite transducer for downhole ultrasonic imaging and caliper measurement | |
NL194625C (en) | Sensor assembly. | |
JP5593311B2 (en) | Method and system for generating an acoustic energy beam from a borehole and its application | |
US8911376B2 (en) | Array of electroacoustic transducers and electronic probe for three-dimensional imaging | |
US9567846B2 (en) | Devices and methods for downhole acoustic imaging | |
AU2011261795B2 (en) | Device and method for generating a beam of acoustic energy from a borehole, and applications thereof | |
CN105793674A (en) | Ultrasonic transducer with backing having spatially segmented surface | |
US9423382B2 (en) | Test head for testing a workpiece having an ultrasonic transducer configuration containing a plurality of ultrasonic transducers and process for producing such a test head | |
NL8402564A (en) | ACOUSTIC DEVICE. | |
BR112017012055B1 (en) | EQUIPMENT AND METHOD FOR WALL-BASE IMAGERY USING A MATRIX ACOUSTIC TRANSDUCER WITH MULTI-BEAM PHASES | |
CN112041091B (en) | Ultrasonic transducer | |
Lafleur et al. | Acoustically active surfaces using piezorubber | |
Liu et al. | A dual-frequency piezoelectric micromachined ultrasound transducer array with low inter-element coupling effects | |
WO1991011145A1 (en) | Ultrasonic nondiffracting transducer | |
Rodrigues et al. | Development of a 2-d array ultrasonic transducer for 3-d imaging of objects immersed in water | |
US8559268B2 (en) | Multi-frequency borehole imager | |
NL9900024A (en) | Prodn. of acoustic sonde for down hole well logging operations | |
NL8303578A (en) | METHOD FOR SOIL EXAMINATION AND APPARATUS FOR APPLYING THIS METHOD | |
CN110177325A (en) | Wideband electro-acoustic energy converter and wideband electro-acoustic array | |
WO2010046685A1 (en) | Acoustic bore inspection device | |
CA2268415A1 (en) | Single element ultrasonic collimating transducers and a method and apparatus utilizing ultrasonic transducers in 3d tomography | |
JPS60222786A (en) | Base rock sound measuring device |
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 | ||
NP1 | Not automatically granted patents | ||
V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20061001 |