NO157197B

NO157197B - Fremgangsmaate og apparat for aa bestemme kvaliteten av sementeringen rundt et foringsroer.

Info

Publication number: NO157197B
Application number: NO782193A
Authority: NO
Inventors: R Mark Havira
Original assignee: Schlumberger Ltd
Priority date: 1977-07-11
Filing date: 1978-06-23
Publication date: 1987-10-26
Also published as: NL187089C; NL7806810A; MX144838A; NO782193L; GB2002902A; GB2059064A; GB2002902B; DE2829982A1; DE2829982C2; IT1096934B; BR7804364A; FR2400613A1; AU3745078A; NO157197C; GB2059064B; FR2400613B1; CA1129066A; MY8500174A; EG13406A; IT7825401A0

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt en fremgangsmåte og et apparat for akustisk undersøkelse av et borehull. Mer spesielt angår den en fremgangsmåte og et apparat som anvender en akustisk ekkopulsteknikk for undersøkelse av kvaliteten av sementbindingen rundt et foringsrør som er sementert i et borehull.

Ved fullføring av en oljebrønn blir en streng med forings-rør satt ned i borehullet og sement blir tvunget inn i det ringformede rommet mellom foringsrøret og veggene i borehullet, først og fremst for å separere olje- og gassførende soner fra hverandre og fra vannførende lag.

Hvis sementen (sementeringen) svikter når det gjelder å skille en sone fra en annen, så kan fluider under trykk bli i stand til å vandre og forurense en ellers produktiv sone i nærheten. Særlig vandring av vann tilveiebringer uønsket vannoppblanding av en produserende sone og kan kanskje gjøre en brønn uøkonomisk.

Sementfeil kan inntreffe på mange måter. For eksempel kan det av en eller annen grunn fullstendig mangle sement bak foringssegmentet der det skulle være sement. Dette ville være en stor sementbindingsfeil som ville føre til hurtig forurensning mellom soner som skulle vært adskilt.

En annen type sementfeil oppstår når sementen er til stede bak foringsrøret, men det er et lite sementfritt ringformet rom mellom sementen og røret. Dette ringformede rommet kan være så tykt at det muliggjør hydraulisk forbindelse mellom sonene og medfører uønsket forurensning.

Slike ringformede rom kan imidlertid også være så tynne at de effektivt bevarer den hydrauliske sikkerhetsfunksjonen til sementen. Slike aksepterbare små rom kan oppstå på grunn av den teknikk som anvendes for å føre sementen inn i borehullet. For eksempel blir sementen vanligvis innført under meget høyt trykk som tilveiebringes ved å bruke tungt slam til å presse sement-pluggen ned og inn i det ringformede rommet rundt foringsrøret. Det resulterende trykket inne i foringsrøret medfører en svak ut-videlse av foringen og følgelig sammentrekning når det tunge slammet blir fjernet. Størrelsen av sammentrekningen avhenger av trykket og tykkelsen på foringsrøret og har en tendens til å resultere i en liten adskillelse, et ringformet rom, mellom sementen og foringsrøret. Det er viktig å vite om sementen løser sin oppgave, dvs. om sementbindingen er hydraulisk sikker.

Det er blitt foreslått fremgangsmåter til å sikre kvaliteten av sementbindingen. I den mening uttrykket "binding" brukes her, skal det omfatte både de tilfeller hvor sementen virkelig henger fast til foringsrøret og de hvor det ikke er noen slik fastklebning, men i stedet et lite mikro-ringrom som er så lite at det forhindrer fluidumforbindelse mellom soner separert med s ement.

Uttrykket "god binding" betyr med andre ord at sementen adskiller sonene tilstrekkelig til å forhindre fluidumvandring mellom sonene selv om det er til stede et ringformet mikro-rom. Det er derfor ønskelig at sementvurderingsteknikker identifiserer slike mikro-rom som gode sementbindinger, mens rom som ikke er i stand til å separere sonene blir gjenkjent som hydraulisk usikre eller dårlige bindinger.

Problemet med å undersøke sementen bak en tykk forings-vegg med et apparat anbrakt inne i foringen, har ført til flere sementvurderingsteknikker som anvender akustisk energi.

For eksempel i U.S.-patent nr. 3.401.773 blir det beskrevet en sementloggeteknikk der det brukes et apparat med en konvensjonell lydsender og lydmottager i avstand fra hverandre. Foringssignalet som forplanter seg gjennom foringen, blir be-handlet, hvorved en senere del som blir påvirket av tilstedeværelse eller fravær av sement, blir utvunnet. Det utvunne segment blir integrert for å frembringe et mål på dets energi som en indikasjon på tilstedeværelse eller fravær av sement bak foringen. Selv om en slik teknikk tilveiebringer nyttig informasjon om sementdefekter bak foringen, vil ikke vurderingen av kvaliteten av sementbindingen være tilstrekkelig nøyaktig siden målingen midler sementforhold over en betydelig avstand mellom senderen og mottageren og ikke tilveiebringer omkretsmessig informasjon, dvs. informasjon med hensyn til bindingstilstanden ved forskjellige punkter rundt foringsrøret. Dessuten kan teknikken karakterisere et hydraulisk sikkert hulrom som en defekt sementbinding på grunn av utilstrekkelig overføring av foringssignalet til sementen gjennom det ringformede rommet.

En mer nøyaktig teknikk for vurdering av sementtilstanden er beskrevet i U.S.-patent nr. 3.697.937. Det er her beskrevet en sonisk sender-mottager uten mellomrom for å måle refleksjonskoeffisientene fra refleksjoner frembrakt av material-diskontinui-teter. Sementtilstander i forede borehull blir vurdert ved å sammenligne den relative amplityden og fasen til reflektert sonisk energi som faller inn mot par av akustiske transdusere ved flere frekvenser. Den soniske undersøkelsen blir beskrevet som spesielt nyttig ved frekvenser i området fra omkring 5 kHz til 50 kHz. Ved slike soniske frekvenser avhenger refleksjonskoeffisientene (forholdet mellom amplitydene til innkommende bølger og utgående bølger i slammet inne i foringsrøret)

av om det er et sementert eller usementert ringformet rom, av bredden av det ringformede rommet og hardheten til formasjonen.

I U.S.-patent nr. 3.732.947 blir det beskrevet en akustisk pulsteknikk for sementvurderingslogging der dempningen av akustiske signaler reflektert fra materialdiskontinuiteter blir effektivt målt ved radielle resonansfrekvenser uten omkretsmessig oppløsning. De målte dempningskonstantene blir så anvendt til å beregne tykkelsen av ringen og sementen, idet beregningen avhenger av formasjonstypen og målinger utført ved forskjellige res onans frekvens er. Denne fremgangsmåten anvender lave frekvenser hvor det er nødvendig med kompensasjon for formasjonskarakteri-stikker som må tilveiebringes fra andre borehullslogger. Videre er informasjoner om tykkelsen på sementringen nødvendig for å utlede en vurdering av ringrommet mellom sementen og foringsrøret.

Når akustiske sementvurderingsteknikker blir utført ved lave frekvenser slik som beskrevet i de to sistnevnte patenter, blir såkalte radial- eller ringmodusresonanser observert. En resonans innbefatter systemet av foring og ringrom, en andre høyere resonans inntreffer for selve sementringen. Teknikken med å anvende slike resonanser til å avføle fravær eller tilstedeværelse av sement i ringrommet rundt foringsrøret, egner seg ikke særlig til å vurdere sementbindingskvaliteten ved forekomst av små mellomrom mellom foringsrør og sementring.

I U.S.-patent nr. 3.175.639 blir det beskrevet en akustisk ekkopulsteknikk for å undersøke formasjonssonen langs et borehull. En akustisk pulsgenerator som arbeider ved en frekvens på omkring 10 MHz blir anordnet nær veggen i et borehull og aktivert til å frembringe meget korte akustiske pulser mot formasjonen. Den forløpne tid mellom frembringelsen av de soniske senderpulsene og de reflekterte pulsene blir målt så vel som amplityden til den returnerte pulsen. Målingene blir så brukt til å utlede den akustiske impedansen til formasjonen.

I det sistnevnte patent blir det beskrevet et behandlings-apparat ved hjelp av hvilket returpulsen som opptrer etter senderpulsen blir likerettet og integrert. Det integrerte signal blir indikert som proporsjonalt med gjennomsnittsamplityden til returpulsen. Det integrerte signal blir brukt til å utlede den akustiske impedansen til formasjonen langs borehullet med anvendelse av en måling av tykkelsen av slamkaken, kjennskap til amplityden av senderpulsen, absorpsjonskarakteristikken til slammet og den akustiske impedansen til slamkaken.

Den akustiske ekkopulsteknikken som er beskrevet i ovennevnte patent, egner seg ikke særlig godt for vurdering av kvaliteten av sementbindingen. Den foreslåtte arbeidsfrekvensen er for høy og har derfor en tendens til å karakterisere alle mikro-ringrom som dårlige sementbindinger. Videre er den akustiske transduseren montert tett inntil borehullsveggen slik at det kan oppstå problemer med sekundærekkointerferenser, slik som når et ekko blir reflektert fra senderen som en annen sending tilbake til formasjonen.

I U.S.-patentskrift nr. 3.340.953 er det beskrevet en teknikk for akustisk logging av formasjoner gjennom en borehulls-foring med akustiske frekvenser bestemt av foringens tykkelse. Apparatet virker ved å sende akustisk energi fra en sender til

et par fjernt adskilte mottagere. Frekvensen til den akustiske energien blir valgt på grunnlag av et spesielt forhold som

avhenger av hastigheten til skjærbølgen i foringen, et vilkårlig dimensjonsløst tall og foringstykkelsen. De foreslåtte sender-frekvenser er fra 300 kHz til 460 kHz for en foringstykkelse på 8,5 mm (1/4 tomme) og tilsvarende lavere frekvenser for tykkere foringer.

Systemet i henhold til dette sistnevnte U.S.-patent opererer ikke på et spesielt isolert foringssegment, men tilveiebringer en middelvurdering over den aktuelle avstand mellom sender og mottagere langs borehullet. Patentet beskriver heller ikke et apparat eller en fremgangsmåte for undersøkelse av sementbindingen ved å analysere refleksjonene fra suksessive radiale grensesnitt.

U.S.-patent 3.883.841 beskriver i likhet med forannevnte U.S.-patent 3.175.639, en akustisk ekkopulsteknikk for måling av den akustiske impedansen til materiale langs en vegg i borehullet. Den akustiske pulstransduseren er forsynt med forskjellige akustiske koblingslag mellom den i flukt monterte transduseren og borehullet. Innretningen i henhold til dette patentet anvender en pulskilde hvis frekvensspektrum ligger i området fra omkring 100 kHz til omkring 5 MHz. Dette er et frekvensområde med den generelt samme båndbredde som foreslått i U.S.-patentskrift nr. 2.825.044 som foreslo en ultralydinnretning for undersøkelse av en borehullsvegg med akustiske bølger ved frekvenser fra 100 kHz til 10 MHz.

De akustiske ekko som oppnås som foreslått i U.S.-patentskrift nr. 3.883.841, fastslås å være nyttige til å kontrollere sementbindingen. Av patentskriftet fremgår det at for å måle den akustiske impedansen til materialet som er i kontakt med foringen, må det tilveiebringes to fortløpende topper av mottatte pulser og forholdet mellom dem for bruk i et beregningsnettverk til å beregne den akustiske impedansen. Siden en foringstykkelse i praksis kan variere så meget som fra 10 til 20%, er den port-styring som foreslås i U.S.-patentskrift nr. 3.883.841 for å tilveiebringe suksessive pulser, vanskelig å utføre. Videre vil de akustiske impedanskoblingslagene som foreslås i patentskriftet, innføre dempning. Resultatet blir at den potensielle feil i målingene av individuelle refleksjoner økes, dermed reduseres effektiviteten av analysen av den akustiske undersøkelsen.

Ved en forenklet fremgangsmåte i henhold til sistnevnte patentskrift, under henvisning til figur 15, foreslås det å kontrollere sementbindingen ved direkte å integrere hele det mottatte ekkosignalet og registrere den resulterende integrasjon som en funksjon av dybden. Denne fremgangsmåten inkluderer den sterke foringsrefleksjonen hvis medvirkning maskerer de mer signi-fikante senere refleksjoner og som antagelig inkluderer forma-sjonsekko i harde formasjoner ved god binding.

Et frekvensområde som foreslått i ovennevnte patent, omfatter ved den nedre ende frekvenser som har en tendens til å drive forings-ringrommet i båndmodusresonans med de ledsagende følsomheter som gjør vurderinger av sementbindingen ved nærvær av små ringrom vanskelig. Ved den øvre enden av frekvensområdet vil ringrommet mellom foringen og sementen kunne bli tolket som dårlige sementbindinger selv om sementen kan være hydraulisk sikker. Videre vil avstanden mellom mottagertransduseren og foringen i henhold til dette patentet ha en tendens til å opptre som et lite ringrom og således forstyrre vurderingen av sementbindingen.

Når det anvendes en akustisk pulsekkoteknikk for under-søkelse av et borehull, er det ønskelig å oppnå et passende antall perioder i de reflekterte pulsene før en sekundærinterferens som beskrevet i forbindelse med U.S.-patent 3.175.639, blir observert. Når en akustisk pulstransduser, som beskrevet i U.S.-patent 3.883.841, blir montert i flukt med innerveggen i en foring, vil det første ekkoet opptre meget snart, og dets refleksjon fra transduseren tilbake til foringen forårsaker sekundærrefleksjoner som har en tendens til å interferere med de første ekkosignalene av interesse.

Man kan innføre spesielle akustiske koblingslag mellom transduseren og foringen som foreslått i sistnevnte patent. Med slike lag har imidlertid ekkosignalene en tendens til å få redusert amplityde. Det at transduseren ligger så nær materialgrense-flåtene reduserer videre det antall ekkosignaler som har brukbare amplityder før sekundærsende-interferenser oppstår. Selv om bruk av høye frekvenser, slik som fra en til fem MHz, muliggjør skarpere eller kortere varighet av senderpulsene, har de samme frekvenser en tendens til å være uforenlig med vurdering av små ringrom mellom foringen og sementen. Slike høyfrekvente lyd-bølger har også en tendens til å bli påvirket av foringsoverflaten hvis ruhet kan forårsake ødeleggende interferens.

Når en akustisk pulsfrembringer som beskrevet i sistnevnte patent, blir anvendt i en akustisk ekkoprøveinnretning som beskrevet i russisk patent SU 405095 eller U.S.-patent 3.974.476, muliggjør den økede avstand mellom transduseren og foringen som foreslås i sistnevnte patent, mottagning av et større antall perioder. I et slikt tilfelle har imidlertid de mellomliggende lag som tidligere er foreslått, en tendens til å dempe alvorlig de ekkosignalene som allerede ankommer med redusert amplityde på grunn av øket avstand.

U.S.-patentskrift nr. 3.339.666 beskriver en akustisk pulsekkoteknikk for et foret borehull ved å bruke en akustisk frekvens ved hvilken foringen er transparent. Det foreslåtte akustiske pulsfrekvensområdet er omkring 100 kHz, med et spesielt område foreslått mellom 200 og 400 kHz. Refleksjonene blir sendt fra borehullsapparatet til overflaten hvor alle refleksjonene som opptrer etter en portstyringstid på omkring 100 mikrosekunder som følger utsendelsen og før den neste etterfølgende akustiske pulsen fra senderen, blir likerettet, integrert og registrert.

I det sistnevnte patent karakteriseres det refleksjons-segmentet som velges for integrasjon og registrering som representativt for formasjonens akustiske impedans. I praksis opptrer imidlertid betydelige refleksjoner fra formasjonen ved resonansfrekvensen for foringstykkelsen i enkelte situasjoner, slik som når sementen er godt forbundet med både foringen og formasjonen og når formasjonen selv kan frembringe en sterk refleksjon. Formasjonsrefleksjoner har en tendens til å bli maskert av sekundærsende-effekter, slik som når en opprinnelig akustisk refleksjon fra den indre veggen i foringen forårsaker en sekundær-sending når den delvis reflekteres fra transduserens overflate.

Når borehullsveggen er ru eller har kratere eller revner, som ofte er tilfelle, har de akustiske refleksjonene fra formasjonen en tendens til å bli spredt og være ganske svake når de ankommer til den akustiske transduseren. Når sementringen ikke er skikkelig forbundet med foringen og formasjonen, er ytterligere dempning og spredning av formasjonsrefleksjonen sannsynlig, noe som resulterer i ytterligere svekkelse eller fullstendig tap av formasjonsrefleksjonen.

I sistnevnte patent foreslås det å overføre refleksjonene gjennom passende ledere i en kabel. Teknikker for overføring av høyfrekvenssignaler i størrelsesorden 500 kHz som opptrer i refleksjonssignalene, er velkjent. Loggekabler for borehull er imidlertid vanligvis begrenset til signaler hvis frekvenser ligger under omkring 100 kHz. Resultatet er at et høyfrekvent refleksjonssignal som kan tilskrives etterklanger mellom den indre og ytre foringsveggen, ville bli svært dempet i kabelen.

Nærmere bestemt tar således oppfinnelsen utgangspunkt i en fremgangsmåte for å bestemme kvaliteten av sementeringen rundt et foringsrør sementert i et borehull som gjennomtrenger en grunnformasjon, omfattende følgende trinn: generering av en akustisk energipuls rettet radialt mot foringsrøret og med et frekvensspektrum som er i stand til å stimulere resonans, avledning av et signal som representerer akustisk returenergi som skyldes akustiske refleksjoner fra forskjellige materialgrenser i den bane som gjen-nomløpes av den akustiske puls, og bestemmelse av energien over et parti av signalet.

Det nye og særegne ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i at den akustiske puls rettes bare mot et begrenset parti av foringsrøret, at frekvensspektret velges med sikte på å frembringe en tykkelsesresonans i foringsrøret ved det nevnte begrensete parti av foringsrøret, at signalet videre avledes slik at det også blir representativt for akustisk returenergi som kan henføres til akustisk lekkasje fra etterklang i foringsrørets vegger, at det utvelges et segment som omfatter den del av signalet som representerer akustisk returnenergi som kan henføres til akustisk lekkasje fra etterklang i foringsrørets vegger, og at energien i segmentet bestemmes.

Oppfinnelsen omfatter også et apparat for å bestemme kvaliteten av sementeringen rundt et foringsrør sementert i et borehull som gjennomtrenger en grunnformasjon. Nærmere angivelser av apparatet og de nye og særegne trekk ved dette ifølge oppfinnelsen, er tatt inn i patentkravene.

Oppfinnelsen gjør det mulig å bestemme kvaliteten av sementeringen mer nøyaktig, på kortere tid og med lavere omkostninger enn det som er tidligere kjent. Alle disse tre faktorer er ekstremt viktige i oljeindustrien, hvor driftsstans kan være overordentlig kostbart, spesielt ved boreplattformer til sjøs. Nøyaktighet i be-stemmelsen av sementeringen er viktig fordi dårlig sementering kan tillate fluidum-kommunikasjon mellom tilstøtende formasjoner. På den annen side er en bestemmelse av feilaktig eller dårlig sementering når denne i virkeligheten er akseptabel, noe som kan forårsake unødvendige og kostbare reparasjoner.

Ytterligere fordeler og formål med oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse av flere utførelsesformer beskrevet i detalj i forbindelse med tegningene, der: Fig. 1 er en skjematisk fremstilling av et apparat for vurdering av kvaliteten av sementbindingen av

foringen.

Fig. 2 er en bølgeform som representerer en foretrukket akustisk puls frembrakt i apparatet på fig. 1. Fig. 3 er en opptegning av frekvensspektret til den akustiske pulsen som er vist på fig. 2. Figurene 4A, 4B og 4c er illustrerende bølgeformer som er representative for akustiske refleksjoner oppnådd i en ekkopuls-undersøkelse utført i henhold til oppfinnelsen. Fig. 5 er en amplityderesponskurve som er nyttig når det gjelder å spesifisere kravene til ytelse for en transduser som foretrekkes brukt i en akustisk borehullsundersøkelse i henhold til oppfinnelsen. Figurene 6A-6C viser spektre for akustiske refleksjoner observert med et akustisk undersøkelsesapparat i henhold til oppfinnelsen. Fig. 7 er et blokkskjema av et signalbehandlingsapparat for vurdering av sementbindingen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8 er et blokkskjema av en annen form for signal-behandlings apparat for vurdering av sementbindingen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 9 er en skjematisk fremstilling av et annet apparat for vurdering av sementbinding i henhold til oppfinnelsen. Fig. 10 er et blokkskjema over en signalprosessor for bruk i forbindelse med et apparat som vist på fig. 9. Fig. 11 er et tidsdiagram over signaler frembrakt-i signalprosessoren vist på fig. 10. Figurene 12 og 13 er grunnriss i delvis snitt av transdusere for bruk i et apparat slik som vist på fig. 9-Fig. 14 er et delvis sideriss av et akustisk undersøkel-sesapparat som anvender transdusere som vist på fig. 12 og 13. Fig. 15 viser skjematisk et apparat for bestemmelsé av tykkelsen til en foring. Fig. 16 er et amplityde/frekvens-diagram over flere spektre oppnådd med apparatet på fig. 15. Fig. 17 er et blokkskjema over et signalbehandlingsapparat for bestemmelse av kvaliteten av sementbindingen. Fig. 18 er et snitt gjennom et akustisk borehullsunder-søkelsesapparat som anvender en roterende reflektor for avsøking av borehullet.

Figurene 1, 2 , 3, 4 og 5

Det vises til figurene 1 til 3 der det er vist et system 10 for akustisk undersøkelse av kvaliteten av sementbindingen mellom en foring 12 og en sementring 14 i et borehull 16 dannet i en grunnformasjon 18. Et akustisk pulsfrembringende apparat 20 er opphengt inne i foringen 12 med en kabel (ikke vist) som har signalbaner langs hvilke signaler for styring av apparatet 20 og for dets observasjoner blir overført mellom en signalprosessor 21 i apparatet 20 og styre- og signalbehandlingsutstyr på overflaten, som vist ved 22. Et dybdesignal som er representativt for dybden i borehullet 16 av apparatet 20, blir utledet på en ledning 24 med en konvensjonell dybdemåler (ikke vist) koblet til kabelen med hvilken apparatet 20 blir beveget langs foringen 12.

Den sylindriske foringen 12 er vist i delvis snitt i likhet med den omgivende sementringen 14. Formen på borehullet 16

er vist uniform og foringen tilsvarende illustrert i jevn avstand fra borehullsveggen. I praksis vil imidlertid ofte borehullsveggen være ujevn med fordypninger og revner. Derfor kan sementringen 14 variere i tykkelse, og avstanden mellom foringen 12 og formasjonen 18 kan variere.

Sementen 14 er vist med forskjellige bindingstilstander som ofte opptrer. Ved området 26 er sementen vist forbundet med foringen 12 mens det ved 28 er vist et mikro-ringrom 30 som er hydraulisk sikkert. I området 32 er ringrommet 30 vist for-størret til en tykkelse der det ikke lenger kan oppnås vertikal soneseparasjon, og i området 34 mangler det fullstendig sement. De sementfrie områdene ved 28, 32 og 34 er vanligvis fylt med vann eller en kombinasjon av vann og slam. Disse sement-tilstandene inntreffer ikke nødvendigvis som illustrert, og er vist her bare for å illustrere oppfinnelsen. Det skal bemerkes at sementtUstandene ved områdene 26 og 30 skal vurderes som gode bindinger, mens de ved områdene 32 og 34 må detekteres som dårlige.

Foringen 12 er videre vist med ytre korroderte segmenter 33.1, 33.2, og et indre korrodert segment 33.3 hvor foringsveggen er blitt redusert i tykkelse. Slike korrosjoner kan inntreffe ved andre områder og kan delvis være skadelige når de opptrer i et område som fører til hydraulisk forbindelse mellom soner som må holdes isolert fra hverandre. De viste korroderte segmentene 33.1-33.3 kan være i form av virkelige groper eller som"skjell-belagte" segmenter med ru overflate, og de kan endog delvis være separert fra det gode metallet i foringen. De skjellete segmentene blir mettet av borehulls-fluidumet slik at akustisk under-søkelse av det gode metallet under de skjellete segmentene like-vel kan foretas.

Apparatet 20 befinner seg inne i foringen 12 som vanligvis er fylt med vann eller en blanding av vann og slam.

Apparatet 20 blir holdt sentralt i foringen 12 med passende sentreringsanordninger (ikke vist) som vel kjent på området. Ved utførelse av oppfinnelsen blir apparatet 20 fortrinnsvis holdt parallelt med foringsveggen, selv om apparatet kan være forskjøvet i forhold til foringens 12 sentrale akse. Som forklart senere under henvisning til fig. 1, oppnås det med systemet 10 en viss kompensasjon for helningstilstander, som når for eksempel apparatet 20 danner en vinkel med foringsaksen.

Apparatet 20 er videre forsynt med en transduser 36 som virker som en pulssender og mottaker. I enkelte tilfeller kan sender- og mottagerfunksjonene ivaretas av separate innretninger. Transduseren 36 er orientert for å rette en akustisk puls mot en akustisk reflektor 38 og så gjennom et vindu 40 mot en valgt radial seksjon av foringen 12. Den akustiske pulsen forplanter seg delvis gjennom foringen 12 og blir delvis innfanget i foringen 12 med etterklanger som opptrer i den radiale seksjon ved tykkelsesresonansen til foringen 12.

Uttrykket "radial seksjon" som brukt her, betyr det begrensede parti av foringen som strekker seg mellom dens vegger og omgir en gitt radius som strekker seg hovedsakelig normalt på foringsveggen fra sentrum av foringen.

Beskaffenheten av vinduet 40 kan variere og er fortrinnsvis dannet av et slikt materiale og med en slik helning i forhold til forplantningsretningen til den akustiske pulsen fra senderen 3 6 at de akustiske ekkoene kan passere gjennom med minimal dempning. Vinduet 40 kan være laget av polyuretan som selges av Emerson-Cummings Company som CPC-41, med en akustisk hastighet på omkring 1700 meter/sekund og en tetthet på omkring 1,1 gram/cm<3>. Et slikt materiale oppviser en lignende akustisk impedans som et fluidum anbrakt i rommet mellom kilden 36, reflektor 38 og vindu 40 for å utligne trykket over vinduet 40.

Fluidumet som rommet mellom transduseren 36, og vinduet

40 er fylt med, er fortrinnsvis valgt for lav eller minimal dempning og en akustisk impedans som ikke står i for stor kontrast til impedansen til borehullsfluidumet i det frekvensområde som har interesse. En akseptabel væske kan for eksempel være etylenglykol.

Vinduet 40 er skråttstilt med en vinkel 0 som er definert som vinkelen mellom retningen av forplantningen til den første akustiske pulsen fra reflektoren 38 og normalen 41 til vindus-overflaten som denne pulsen faller inn på. En slik helning tjener til å avbøye sekundærutsendelser slik som 43.1 i en retning som unngår interferens frembrakt av vinduet. Passende ringformede akustisk absorberende overflater slik som baffler 45,

kan brukes inne i apparatet for å fange inn og absorbere akustiske refleksjoner 43.2 fra innerveggen til vinduet 40. Stør-relsen på vinkelen © kan være i området fra 20° til 30° som antydet i U.S.-patentskrift nr. 3.504.758.

Selv om helningen til vinduet 40 kunne være i en retning målt i forhold til banen for den innfallende strålen, som vist i U.S.-patentskrift nr. 3.504.758 eller 3.504.759, er den fore-trukne orientering som vist på fig. 1 for å muliggjøre en større reflektor 38.

Dimensjonen av reflektoren 38 er viktig, idet reflek-torens overflateareal påvirker fokusering av den akustiske energien mot foringen 12 og innfangningen av et tilstrekkelig akustisk ekko for forbedret signal/støy-forhold.

Hvis reflektorene i de to sistnevnte patentene blir for-størret, vil de interne refleksjonene fra deres vinduer antagelig bli oppfanget av reflektorene og rettet mot mottagertransduseren i interferens med de ønskede akustiske ekko fra foringen. Når det anvendes en vindushelning som vist på fig. 1, kan det imidlertid anvendes en stor reflektor 38 med effektive dimensjoner tilstrekkelig til enten å fokusere eller bevare stråleformen til den akustiske energien rettet mot foringen 12, og det frembringes et betydelig akustisk ekko til mottagertransduseren 36.

Helningen til vinduet 40 skiller seg klart fra hva som

er kjent fra de to sistnevnte U.S.-patentene.

Orienteringen av den indre vindusnormalen 41<1> i forhold til inn-fallspunktet for den akustiske strålen langs dens forplantningsbane D2 fra reflektoren 38, ligger som vist på fig. 1,

mellom strålens bane D2 og den akustiske bane fra/til transduseren 36. Denne helningsvinkelen og også innfalls-vinkelen kan betraktes som positiv. Denne vinkelen ville og-så være positiv når den indre normalen ligger mellom strålens forplantningsbane og en.separat akustisk mottager slik som anvendt i det akustiske borehullsapparat som er illustrert i det tidligere nevnte russiske patent SU 405.095.

I tilfelle av en vindusorientering som vist i de to sistnevnte U.S.-patentene, kan helningsvinkelen eller innfalls-vinkelen konstrueres som negativ, fordi den indre vindusnormalen er på den andre siden av den akustiske strålens forplantningsbane og peker vekk fra mottagertransduseren.

Med den vindushelningen som er vist på fig. 1, bør det tas forholdsregler for å unngå å rette refleksjoner slik som 43.2 mot transduseren 36, helningsvinkelen bør derfor være positiv og tilstrekkelig stor. Imidlertid bør ikke helningsvinkelen være så stor at refleksjoner slik som 43.2 unngår å bli enten absorbert eller avbrutt av bafflene 45.

En del av den akustiske pulsen passerer gjennom foringen 12 og blir så delvis reflektert av den neste grenseflaten, som i område 26 vil være sementmaterialet, mens det ved områdene 28, 32 vil være ringrommet 30 og vann-slammet ved område 34.

I utførelsesformen på fig. 1 er den akustiske transduseren 36 selektivt anordnet slik at dens effektive avstand (løpetiden for en akustisk puls) fra foringen 12 blir tilstrekkelig lang til å tillate isolering av interferensen fra sekundær-sending frembrakt når den sterke akustiske foringsrefleksjonen igjen blir delvis reflektert av enten vinduet eller transduseren 3 6 tilbake til foringen 12 for å frembringe nye etterklanger og sekundære akustiske ekko. En ønsket total avstand D blir oppnådd ved å lokalisere transduseren 36 hovedsakelig i en aksial avstand D1 fra reflektoren 38, som igjen er anbrakt i en avstand T>2 fra foringen 12.

Den totale avstanden D = + D2 mellom transduseren 36 og foringen 12 blir videre valgt tilstrekkelig lang slik at de ønskede akustiske ekko omfatter dem som skyldes etterklanger innfanget mellom foringens indre og ytre vegger 13 og 13', kan detekteres. Den totale distansen D er således tilstrekkelig lang til å omfatte de akustiske ekkoene før de svekkes til en liten verdi på grunn av lekkasje til tilstøtende medier. På den annen side blir den totale avstanden D hoidt tilstrekkelig liten til å unngå unødig dempning i slammet utenfor apparatet 20 og fluidumet inne i apparatet 20.

I tillegg til disse avstandsbetraktningene er avstanden D^ mellom transduseren 36 og reflektoren 38 blitt funnet å påvirke følsomheten for systemet til apparatposisjoner vekk fra et konsentrisk forhold med den sentrale aksen 47 i foringen 12. Det skal bemerkes at apparatet 20 er forsynt med passende sentreringsanordninger, ikke vist, som er velkjente på området. Til tross for slike sentreringsanordninger kan det av flere grunner oppstå en eksentrisk forskyvning e mellom foringsaksen 47 og apparataksen 49. Avstanden D-^ blir av denne grunn valgt for å tåle en maksimal størrelse på apparateksentrisiteten e.

Den optimale verdien for avstanden D-^ avhenger videre av slike faktorer som de effektive dimensjonene på overflaten 37 av transduseren 36, slik som dens diameter i tilfelle av en skive-formet transduser 36.

For en skivetransduser med en diameter i størrelsesorden omkring 25 millimeter for å frembringe en puls slik som 50 på fig. 2 med et frekvensspektrum slik som 52 på fig. 3, er den totale avstanden D vanligvis av en størrelsesorden på fra omkring 50 mm til 75 mm.

Et grunnlag for å velge den totale avstanden D er derfor å sikre tilstrekkelig tid til å motta alle de akustiske ekko som i betydelig grad bidrar til en nøyaktig bedømmelse av kvaliteten av sementbindingen ved tilstedeværelse av et lite ringformet rom mellom foring og sement. Den totale avstanden D bør være lang nok til å muliggjøre en mottagning fri for interferenser fra den

del i de akustiske ekko som skyldes en dårlig sementbinding.

De akustiske ekkoene omfatter akustiske refleksjoner som oppstår som et resultat av samvirkningen av den opprinnelige akustiske pulsen med forskjellige medier. En første akustisk foringsrefleksjon oppstår fra grenseflaten mellom vannet eller slammet inne i foringen 12 og innsiden av foringsveggen 13. Denne første refleksjonen har en tendens til hele tiden å være hovedsakelig den samme, men varierer med slamsammensetningen, tilstanden av foringens innside og helningen av apparatet 20. Etterfølgende akustiske ekko oppstår som en funksjon av refleksjoner fra suksessive medier så vel som lekkasjen av akustiske etterklanger innfanget inne i foringen.

Etter den første foringsrefleksjonen blir den akustiske delen som er overført inn i foringen 12, kastet frem og tilbake inne i foringsveggene 13-13' og lekker energi ved hver refleksjon. Den energien som tapes, avhenger av refleksjonskoeffisientene rQ (refleksjonskoeffisienten mellom fluidumet inne i foringen 12 og foringen) og r^ (refleksjonskoeffisienten mellom foringen 12 og det neste laget som kan være sementen som i området 26 eller vannet som i området 32). Den varighet over hvilken betydelige etterklanger varer inne i foringsveggene 13-13', er en funksjon av foringens tykkelse. Siden foringer med større tykkelse har en tendens til å forårsake etterklanger av lengre varighet, bør den totale avstanden mellom foringen og mottagertransduseren økes tilsvarende.

Når et vindu, som er normalt på forplantningsretningen til den akustiske pulsen, blir brukt som antydet med prikkede linjer ved 42 på fig. 1, frembringer foringsrefleksjonen og andre akustiske ekko refleksjoner ved grenseflaten mellom vinduet 42 og slammet inne i foringen 12. Slike refleksjoner opptrer som sekundærsendinger som blir kastet tilbake til foringen og frembringer en annen foringsrefleksjon med etterfølgende etterklanger i foringen og derfor også sekundære akustiske retursignaler. Disse sekundære akustiske retursignaler eller ekko forstyrrer sementvurderingen, spesielt ved tilfeller av god sementbinding når formasjonen også har en glatt overflate. I denne sistnevnte situasjon blander refleksjoner, forårsaket av sekundære etterklanger, seg med en betydelig refleksjon fra formasjonen, noe som gir det totalt feilaktige inntrykk at det dreier seg om en dårlig binding.

Et annet kriterium for å bestemme avstanden mellom foring og mottager kan derfor medføre valg av en avstand D3 mellom vindu 42 og foringen 12, slik at sekundære akustiske retursignaler eller ekko svekkes til under en forutbestemt brøkdel av sin opprinnelige verdi. Det kan derfor vises at antallet N retter-klanger i stålforingen 12 i et slikt område er gitt av forholdet

hvor x er prosentandelen.

Avstanden D^ kan så vises som gitt av forholdet

hvor L er tykkelsen av foringen 12, CQ lydhastigheten i materialet inne i foringen, hovedsakelig vann, og C-^ lydhastigheten i foringen, nemlig stål.

Som et numerisk eksempel for å komme frem til en akseptabel total avstand mellom foring og mottager, kan man gå ut fra de materialverdier som er vist i følgende tabell 1.

og Z2=ZQ i tilfelle av en dårlig binding.

Ved å bruke disse konstantene kan verdiene for refleksjonskoeffisientene bestemmes som

r = 0,937

o

r-, LG= 0,731 (for en god binding)

r-^B= 0,937 (for en dårlig binding).

Avstanden D^ mellom foring og mottager kan bestemmes ut fra de ovennevnte konstanter og tidsmessige restriksjoner. Hvis for eksempel etterklangene i foringen skal svekkes til omkring 5% av deres opprinnelige verdi, kan avstanden D^ være fra omkring 32 mm til omkring 7 6 mm for det normale området av foringstykkelser L fra omkring 5 mm til omkring 16,5 mm. Ved å minske den endelige svekkelsesverdien av foringsetterklangene kan avstanden mellom kilden og foringen minskes, men omkring 25 mm er antagelig den minst mulige verdi for D.^. Siden den største foringstykkelsen må kunne rommes, blir avstanden fra transduseren 3 6 til et av vinduene 40 eller 42 valgt slik at der ikke er noen sekundærsendings-interferenser over det interessante tids-intervallet. Avstanden D3 blir, når den anvendes, valgt slik at sekundærrefleksjoner som skyldes vinduet, ikke frembringer signalinterferens. Når det i apparatet 20 anvendes et vindu slik som 40, kommer ikke sekundærrefleksjoner fra vinduet i betrakt-ning når det gjelder valg av avstand mellom transduser og foring.

Ved valg av transduser 36 blir det anvendt en skivetransduser med diameter/bølgelengde-forhold større enn en. I praksis er en skivetransduser med en diameter på omkring 25 mm funnet brukbar. Senderpulsen blir gitt slik varighet og frekvens at den stimulerer et valgt radialt parti av foringen som pulsen faller inn mot til tykkelsesresonans. Akustisk energi blir overført til foringen og kastes frem og tilbake på en forsterket måte slik at varigheten og størrelsen av etterklangene er meget følsom for det materiallaget som ligger mot den ytre flaten av foringen 12. Slik følsomhet bør imidlertid ikke innbefatte hydraulisk sikre mikro-ringrom slik som ved området 28.

Ved valg av frekvensspektrum for den akustiske pulsen fra transduseren 36, blir grunnlaget bestemt av den fundamentale tykkelsesresonansfrekvensen til foringen 12. Slik resonans muliggjør en innfangningsmodus (eller stående bølger) der frem-hevet akustisk energi blir innfanget i foringen. Den etter-følgende reduksjon av den innfangede energien i foringen kan betraktes som et resultat av lekkasje som skyldes graden av akustisk kobling til tilstøtende media. Frekvensspektret til den akustiske pulsen bør fortrinnsvis omfatte grunnfrekvensen eller en høyere harmonisk av denne. Uttrykt matematisk er den stimu-lerende frekvensen i den akustiske pulsen gitt av

der er foringens kompresjonshastighet og L er foringstykkelsen målt normalt til foringsveggen, og N er et helt tall.

En øvre grense for frekvensspektret til den akustiske pulsen gis av praktiske betraktninger slik som foringens runet, kornstørrelsen i stålforingen og slamdempningen. Videre må det hydraulisk sikre mikro-ringrommet opptre som transparent.

I praksis vil et ringrom mellom foring og sement som er mindre eller lik 0,127 mm, representere en god sementbinding og således forhindre hydrauliske forbindelser mellom soner som skal holdes adskilt. Når det opptrer ringrom større enn denne verdi, bør disse betraktes som dårlige sementbindinger. Når videre et ringrom er mindre i tykkelse enn omkring 1/30 av en bølgelengde for en akustisk bølge som forplanter seg i vann, er slike ringrom effektivt transparente for en akustisk bølge ved slike bølge-lengder. Uttrykt ved ringrommet mellom foringen og sementen bør derfor frekvensspektret til den akustiske pulsen velges slik at

hvor CQ er lydhastigheten i vann og ^uafc er tykkelsen på ringrommet .

I praksis er foringstykkelser L som man vanligvis møter, fra omkring 5 mm til omkring 16,5 mm. Med en effektiv frekvens på fra omkring 300 kHz til omkring 600 kHz for den akustiske pulsen, kan derfor foringen 12 stimuleres til en innfangningsmodus som er ufølsom for hydraulisk sikre mikro-ringrom. Dette frekvensspektret blir valgt slik at innfangningsmodusen kan stimuleres med enten grunnfrekvensen eller dens annen harmoniske for tykkere foringer.

Innenfor et slikt frekvensområde blir varigheten av etterklangene inne i stålforingen følsomme både for gode og dårlige mikro-ringrom. For et akseptabelt mikro-ringrom svekkes foringsetterklangene (og deres observerte lekkasje) raskere enn for et meget større mikro-ringrom.

Den akustiske senderpulsen blir således dannet med karak-teristikker som vist på figurene 2 og 3. Senderpulsen 50 vist på fig. 2 representerer en sterkt dempet akustisk puls med en varighet på omkring åtte mikrosekunder. Frekvensspektret til en slik puls 50 er vist på fig. 3 med en frekvens/amplitydekurve 52 som oppviser en 6 db båndbredde som strekker seg fra omkring 2 75 kHz til omkring 625 kHz med en topp ved omkring 425 kHz. De tykkeste foringene som har en innfangningsmodus under 275 kHz, blir primært drevet i resonans med en høyere harmonisk slik som den andre som opptrer med betydelig amplityde i båndbredden til spektret 52.

Senderen 36 kan være dannet av flere velkjente materialer for å frembringe pulsen 50 med frekvensspektret 52. Et elektrisk signal som har disse karakteristikkene, kan for eksempel dannes og forsterkes for å drive en passende piezoelektrisk transduser 36 som kan virke både som sender og mottager.

Fortrinnsvis består transduseren 36 av et piezo-elektrisk skivekrystall som er forbundet med en kritisk tilpasset impedans, slik at det blir dannet en akustisk puls ved skivens resonans-frekvens. Materialet som skiven er forbundet med, har en impedans som er valgt slik at den passer til krystallets impedans mens det demper den akustiske pulsen sterkt for å unngå refleksjoner fra baksiden. Ved noen anvendelser kan det anvendes et beskyttende frontlag montert på forsiden av transduseren 36. Et slikt frontlag blir fortrinnsvis laget av et materiale med lav dempning og med en akustisk impedans som er tilnærmet lik den geometriske middelverdien mellom krystall-impedansen og den forventede impedansen til borehullsfluidene. Slike frontlag har en tykkelse på en kvart bølgelengde målt ved krystallets senter-resonansfrekvens.

Siden skiven er kritisk tilpasset, har den akustiske utgangspulsen en bred frekvensbåndbredde. Eksitering av en slik transduser 36 kan oppnås med en elektrisk puls av meget kort varighet. For eksempel kan en puls med en stigetid på fra omkring 10 til omkring 100 mikrosekunder og en falltid på fra 0,5 til omkring 5 mikrosekunder brukes.

Brukt som sender kan transduseren 36 aktiveres gjentatte ganger med en pulshastighet av størrelsesorden omkring hundre pulser pr. sekund. Med en slik hastighet kan et omkretsmessig område rundt foringen 12 avsøkes etter hvert som apparatet 20 beveges oppover langs foringen ved å la reflektoren 38 og dens tilhørende vindu 40 være dreibart montert for rotasjon i retning av pilen 53.

Figur 5 definerer ytelseskriteriene for en passende transduser 36. Transduseren har en akustisk senterfrekvens ved omkring 425 kHz med en 6 db båndbredde på 300 kHz. Fig. 5 illustrerer en akseptabel mottatt amplityderesponskurve 55 når transduseren 36 blir energisert med et drivpulssignal av omkring

2 mikrosekunders varighet og rettet mot en vann/luft-grenseflate som er adskilt fra transduseren med en avstand som er ekvivalent med løpetiden frem og tilbake for en akustisk bølge på omkring 100 mikrosekunder. Utgangssignalet fra transduseren 36 som et resultat av ekkoet fra grenseflaten, bør fortrinnsvis ha et utseende som vist, hvor det første ekkoet som utgjøres av de tre hovedtoppene 57.1, 57.2 og 57.3 ikke bør ha lenger total varighet, T2, enn omkring 6 mikrosekunder. Nivået A2 av støyen umiddelbart etter det første ekkoet bør være omkring 50 db under nivået A1

av toppene 57 og ha en varighet på mindre enn omkring 30 mikrosekunder. Støynivået A^ som følger intervallet T^, bør fortrinnsvis være minst 60 db under nivået A^ til toppene 57.

Styrekretsene og de øvrige kretsene som er nødvendig for avfyring av transduseren, kan befinne seg i overflateutstyret eller en passende klokkekilde anordnet i apparatet 20. I begge tilfeller blir det frembrakt gjentatte synkroniseringspulser på en ledning 54 på fig. 1 for å aktivere et pulsnettverk 56 som frembringer en passende puls på ledning 58 for å drive transduseren 36 mens inngangen 60 til forsterker 62 samtidig beskyttes med en signalledning 64.

Transduseren 36 reagerer på pulsen fra nettverket 56 med en akustisk puls av den type som er vist på figurene 2 og 3.

Den akustiske pulsen blir rettet mot reflektoren 38 som virker til å rette den akustiske energien mot veggen i foringen 12. Virkningen av reflektoren 38 hjelper til å kompensere for variasjoner i retningen for den akustiske pulsen ut av planet normalt på foringsveggen. Reflektoren 38 kan være en plan overflate med en vinkel a på omkring 45° til den akustiske energien fra transduseren 36, eller en svakt konkav eller konveks overflate.

Når den akustiske pulsen 50 faller mot foringen 12, blir noe av energien reflektert og noe overført inn i foringen 12.

Den reflekterte energien blir sendt tilbake til transduseren 36 via reflektoren 38 og blir reprodusert som et elektrisk signal og tilført inngangen 60 på forsterker 62.

Energien som overføres inn i foringen 12, kastes frem og tilbake og forårsaker i sin tur ytterligere akustiske retursignaler til transduseren 36. Den resulterende mottatte utgang fra transduseren 36 kan ha et utseende som vist med refleksjonssignalene 64, 66 og 68 på figurene 4A, 4B og 4C.

Det første segmentet 70 av hver refleksjonssignal-bølgeform representerer den første sterke foringsrefleksjonen hvis varighet er av størrelsesorden fem mikrosekunder. Resten av bølgeformen 72 blir karakterisert som et etterklangsegment,

da det representerer et stort antall perioder av pulser som er representative for akustiske etterklanger hvis størrelser svekkes over en tidsperiode. Svekkelsesperioden varierer som en funksjon av typen av sementbinding som man kan se av bølgeformene 64, 66 og 68 som er oppnådd for de respektive ringrom 30 av forskjellig størrelse rundt foringen 12.

Bortsett fra det første foringsrefleksjonssegmentet 70, har ikke refleksjonssignalene 64, 66 og 68 noe utpreget fast mønster hvor toppene eller spissene er nøyaktig definert og kan trekkes ut. Følgelig er den tidligere kjente teknikk som er beskrevet i ovennevnte U.S.-patent 3.883.841 for sammenligning av tilstøtende topper for utledning av svekkelsestidskonstanter for bølgeformene, vanskelig å utføre.

I stedet virker signalbehandlingssegmentet 21 i apparatet 10 på hvert refleksjonssignal ved å adskille etterklangssegmentet

72 fra det første sterke akustiske foringsrefleksjonssegmentet 70 og deretter integrere etterklangssegmentet 72 over et spesielt

tidsrom for å bestemme energien i dette.

I henhold til utførelsesformen på fig. 1 blir refleksjonssignalene fra transduseren 36 forsterket i forsterker 62 hvis utgang blir ført til en helbølgelikeretter 76 for å frembringe et likespenningssignal på ledning 78 som representerer amplityden av den mottatte akustiske bølgen. Likespennings-signalene blir filtrert i et filter 80 for på ledningen 82 å tilveiebringe et signal som er representativt for omhyllingskurven til bølgeformene fra transduseren 36.

Omhyllingssignalet på ledning 82 blir ført til en terskeldetektor 84 som innleder etterfølgende signalbehandling ved å detektere begynnelsen av det første foringsrefleksjonssegmentet 70 (se fig. 4). Amplityden som terskeldetektoren arbeider ved, kan varieres ved hjelp av en velgerkontroll tilført ledning 86 og kan innstilles automatisk.

Utgangen på ledning 88 fra terskeldetektoren 84 blir til-ført for å aktivere en klargjøringspuls på utgang 90 fra et pulsfrembringende nettverk 92. Pulsen fra dette nettverket 92 blir valgt med en slik varighet at omhyllingssegmentet på ledning 82 som kan tilskrives den første foringsrefleksjonen 70, blir portstyrt gjennom en forsterker 94 som et foringsrefleksjonssignal.

Varigheten av klargjøringspulsen på utgangen 90 kan velges slik at hele foringsrefleksjonssegmentet 70 kan velges for det tilfelle at dets varighet varierer. Likespenningsformen av foringsrefleksjonssignalet blir tilført en integratorkrets eller amplityde-toppdetektor 96 for å tilveiebringe et signal som er representativt for amplityden til foringsrefleksjonen på ledning 98. Dette foringsamplitydesignalet blir lagret i en sample- og holdekrets 100 som aktiveres av en passende puls, utledet på ledning 102 fra kretsen 92 ved slutten av pulsen på ledning 90.

Utgangen 88 fra terskeldetektoren 84 blir også tilført

en etterklangssegmentvelgerkrets 103 omfattende en forsinkelseskrets 104 som frembringer en klargjøringspuls til det pulsfrembringende nettverket 106 ved et tidspunkt etter at den første foringsrefleksjonen 70 er slutt.

Nettverket 106 frembringer en segmentvelgerpuls på ledning 108 som starter ved begynnelsen av etterklangssegmentet 72 og har en varighet som er tilstrekkelig til å portstyre hele omhyllingsformen av etterklangssegmentet 72 (se fig. 4) gjennom portforsterkeren 110 til integrator 112. Segmentvelgerpulsen på ledning 108 begynner etter den første foringsrefleksjonen og slutter etter at det ønskede antall akustiske returer av interesse er blitt mottatt, men før sekundærsender-interferenser oppstår.

En typisk puls ville starte omkring seks mikrosekunder etter at den første foringsrefleksjonen er detektert, og ville vare i en periode på omkring 40 mikrosekunder etter en utsendt akustisk puls, som vist på figurene 2 og 3, ved en avstand D i størrelses-orden 75 mm.

Integratoren 112 integrerer omhyllingsformen over en tidsperiode som bestemmes av pulsen på ledning 108. Ved slutten av denne sistnevnte pulsen aktiverer et signal på ledning 114 fra en pulsfrembringer 106 en sample- og holdekrets 116 til å lagre et signal som er representativt for energien i etterklangssegmentet 72.

Utgangene fra sample- og holdekretsene 100, 116 blir ført til en kombineringskrets i form av en deler 118 som danner en kvotient ved å dividere signalet som representerer energien i etterklangssegmentet 72 med normaliseringssignalet som indikerer amplityden til foringsrefleksjonen 70 for å frembringe et normalisert energibindingssignal på utgangsledningen 120. Det normaliserte energisignalet på ledning 120 kan overføres til overflaten for registrering av refleksjonsenergien som en funksjon av dybden på en plotter 122. Det normaliserte energisignalet kan også til-føres en komparator 124 for sammenligning med et referansesignal på ledning 126 utledet fra en krets 128 og som er representativt for terskelnivået mellom gode og dårlige sementbindinger. Utgangen 130 fra komparator 124 som indikerer tilstedeværelse eller fravær av en god sementbinding, kan også registreres på plotteren 122 som en funksjon av dybden.

Med signalbehandlingsutførelsene blir bindingssignalet på ledning 120 gjort mindre følsomt for apparathelninger og dempning i fluidet, hvorved den akustiske energien blir rettet mot foringen 12 langs et plan som er skråttstilt i forhold til aksen til foringen 12. Når slike forhold inntreffer, blir de mottatte akustiske ekko redusert i amplityde og kan tolkes som gode sementbindinger når sementbindingen i virkeligheten kan være dårlig. Ved å anvende amplityden til den første foringsrefleksjonen som et mål på apparathelning og slamforhold, frembringer bindingssignalet på ledning 120 en pålitelig indikasjon på kvaliteten av sementbindingen.

Det kan i visse tilfeller oppstå et behov for å oppnå et bindingssignal som ikke er blitt normalisert eller som kan bli normalisert på et senere tidspunkt. I slike tilfeller er utgangen 117 fra sample- og holdekretsen 116 bindingssignalet som kan overføres til overflateutstyr for registrering, for eksempel på en båndopptager eller på plotter 122 eller i minnet på en signalprosessor 130 etter omforming til digital form.

Etter at et bindingssignal er blitt frembrakt og en ny synkroniseringspuls opptrer på ledning 54, blir synkroniserings-pulsen tilført flere tilbakestillingsinnganger på sample- og holdekretsen 100, 116 og integratorene 96, 112. Tilbakestillingen av sample- og holdekretsene 110, 116 kan forsinkes for en glattere utgang inntil det tidspunkt da utgangene fra integratorene 96, 112 er klar for sampling.

Utvelgingen av et signal som er representativt for det akustiske etterklangsekkoet 72, blir oppnådd med en puls frembrakt på ledning 108 som kan bestemmes med en segmentvelgekrets 132. Denne kretsen styrer lengden av forsinkelsen 104 og bredden av klargjøringspulsen fra pulskretsen 106. Som tidligere beskrevet under henvisning til figurene 4A, 4B og 4C, blir etterklangssegmentet 72 valgt på en slik måte at foringsrefleksjonen 70 effektivt blir undertrykt.

Denne undertrykkelsen kan fordelaktig oppnås ved hjelp av signalprosessoren 21 siden den blir aktivert ved deteksjonen av den sterke foringsrefleksjonen 70 som avføles av terskeldetektoren 84. Den resulterende integrasjon av den gjenværende omhyllingskurve tilveiebringer en skarp diskriminering mellom et godt bindingssignal og et dårlig bindingssignal. For eksempel vil integrasjonen av etterklangssegmentet 72.1 av bølgeformen 64 på fig. 4A være større enn integrasjonen av etterklangssegmentet 72.3 av bølgeform 68 på fig. 4C med en faktor på omkring 3.

Når arealet av omhyllingskurvene blir sammenlignet for et eksempel som angitt i tabell 1 med de resulterende refleksjonskoeffisientene rQ og r^ for gode og dårlige sementbindinger, opptrer det et integrasjonsforhold mellom gode og dårlige sementbindinger på fra omkring 3,8 til 1. Derfor oppnås det en meget skarp god-til-dårlig kontrast som vanligvis vil bli oppnådd selv ved forekomst av tett slam i foringen 12.

Ved visse typer sement ønsker man å lage et mikro-ringrom med en tykkelse i størrelsesorden 0,25 mm, som er en god sementbinding. I slike tilfeller kan frekvensspektret 52 til den akustiske pulsen 50 justeres for å undersøke sementen. Man kan for eksempel anvende to typer akustiske pulser med forskjellig frekvensspektrum, en med grunnfrekvensen og den annen med en harmonisk frekvens. Hvis resultatene fra disse pulsene ikke gir den samme avlesning, kan det konkluderes med at det finnes et hydraulisk sikkert mikro-ringrom.

Teoretisk vil en binding opptre som god for et mikro-ringrom med en tykkelse på omkring en halv bølgelengde (omkring 2 mm). I praksis er det imidlertid lite sannsynlig at slike store ringrom vil oppstå, og andre konvensjonelle fremgangsmåter for undersøkelse av sementkvaliteten kan anvendes for å identifisere slike urimelig store ringrom som en dårlig sementbinding.

Figurene 6A- 6C og 7

Figurene 6A-6C illustrerer effektiviteten av apparatet 10 når det lages et frekvensspektrum av de observerte fullstendige ekko slik som vist på figurene 4A-4C. Spektrene 140 på figurene 6A-6C representerer henholdsvis en dårlig binding med et stort ringrom, en mellomliggende bindingssituasjon med et ringrom på omkring 1,3 mm og en god sementbinding. Spektrene 140 kan opprinnelig ha variert i absolutt størrelse fordi refleksjonen for-andrer seg med apparatets eksentrisitet e, og koblingen av akustisk energi til sementen 14 bak foringen 12 varierer. For en god sementbinding er derfor den absolutte amplityden til de akustiske ekkoene lavere enn for en dårlig sementbinding. Den relative størrelsen av søkkene 142 varierer imidlertid med et større søkk for en dårlig sementbinding og et mindre søkk 142

for en god sementbinding. For enkelhets skyld er spektrene 140 vist på figurene 6A-6C med generelt like amplityder slik at deres søkk 142 kan vurderes visuelt i forhold til hverandre. Betyd-ningen av søkkene 142 bør bestemmes i lys av det totale frekvensspektret til refleksjonssignalet.

De skarpe søkkene 142 i spektrene 140 er sentrert ved innfangningsmodusen eller tykkelsesresonansen til foringen der refleksjonene kom fra. I spektrene 140 opptrer søkkene 142 ved 0,5 MHz (500 kHz) for en 5,8 mm tykk foring og ligner virkningen av et energi-innfangningsfilter med smal båndbredde. I tilfelle av en dårlig binding, slik som ved spektret 140.1 på fig. 6A,

er søkket 142.1 dypt, noe som indikerer at en forholdsvis betydelig energimengde ved tykkelsesresonansen er blitt innfanget inne i foringsveggene 13-13<1>.

Forbedringen av sementbindingen fremgår av spektret 140.2 ved en tilsvarende lavere energimengde innfanget i foringsveggene 13-13'. Derfor er søkket 142.2 på fig. 6B mindre sammenlignet med søkket 142.1 på fig. 6A, mens søkket 142.3 på fig. 6C er det minste for en god sementbinding.

Fig. 7 illustrerer en utførelsesform 150 for vurdering av sementbindingen under anvendelse av skarpheten til søkkene 142 i spektrene 140 på figurene 6A-6C. Utgangen 63 fra en forsterker 62 i kretsen 21 blir ført til to båndpassfiltre 152 og 154. Filteret 152 er et båndpassfilter avstemt til foringens tykkelsesresonansfrekvens ved akustiske undersøkelser. Pass-båndet for filteret 152 er fortrinnsvis smalt med skarpt stigende og fallende flanker. Filteret 152 bør imidlertid ha tilstrekkelig bredt passbånd til å overlappe frekvensområdet for søkkene 142 ved de forventede toleransevariasjoner i foringstykkelsen. Vanligvis vil et filter med et passbånd på omkring 10% til 15% av senterfrekvensen være tilstrekkelig, selv om et smalere passbånd på omkring 5% kan tilveiebringe en amplitydesøkk-indikasjon på ledning 156. Det kan anvendes så vel et digitalt som et analogt filter 152.

Filteret 154 er fortrinnsvis avstemt til et ikke over-lappende segment av spektret til signalet på ledning 63 for å tilveiebringe et referansesignal på ledning 158 som indikerer amplityden av spektret til signalet på ledning 63. Andre innretninger kan anvendes for å utlede referansesignaler, slik som den toppdeteksjonsteknikk som er beskrevet i forbindelse med utførelses formen på fig. 1. Amplitydesøkksignalet på ledning 156 blir deretter normalisert ved å dividere dette signalet med referansesignalet på ledning 158 i en delekrets 160. Et normalisert søkkverdisignal er så tilgjengelig på utgangen 162 fra deleren 160 for å tilveiebringe en indikasjon på kvaliteten av sementbindingen som kan registreres eller plottes.

Fig. 8

Fig. 8 illustrerer en annen utførelsesform til bestemmelse av sementbindingen. Utgangen fra transduseren 36 på ledning 63 fra forsterker 62 (se fig. 1) blir ført til en hurtig analog/digital-omformer 172 som blir aktivert på et spesielt tidspunkt etter en akustisk puls. Dette frembringer et digitalisert refleksjonssignal dannet av sekvensielle numeriske samplinger som er representative for amplityden til refleksjonssignalet. A/D-omformeren kan deaktiviseres en viss tidsperiode som følger etter frembringelsen av en akustisk puls.

Analog/digital-omformeren 172 er anordnet nede i borehullet i apparatet 10 og kan operere med en meget høy hastighet og er forsynt med tilstrekkelig lagringskapasitet til først å lagre og deretter overføre samplingene med lavere hastighet til en signalprosessor 174 anordnet på overflaten. Denne kan også om ønsket være anordnet i apparatet 10, men dette vil avhenge av hensikten med de operasjoner signalprosessoren må utføre.

Det samplede digitale refleksjonssignalet blir lagret i et minne 17 6 som kan være et faststoffminne eller et magnetisk minne. Minnet kan utgjøre en del av prosessoren 174 for umiddel-bar behandling av samplingene eller være en perifer innretning som blir anvendt på et senere tidspunkt etter logging av borehullet 16.

Signalprosessoren 174 kan programmeres til å velge, ved 178, de refleksjonssampler, A , som er representative for foringsrefleksjonen 70 (se fig. 4). Prosedyren kan være lik den som er illustrert i analog form på fig. 1. Refleksjonssamplene blir så avsøkt for å detektere den første samplingen som overstiger en forutbestemt terskel, og denne første samplingsverdien blir ankomsttiden for foringsrefleksjonen. Et visst antall samplinger som følger etter denne første samplingen, blir så valgt som representative for foringsrefleksjonen 70 (se fig. 4).

Et visst antall refleksjonssamplinger, Ar, som følger etter foringsrefleksjonssamplingene Ac, blir ved 180 valgt som representative for etterklangssegmentet 72 i refleksjonssignalet (se fig. 4).

Integrasjon av etterklangssamplingene blir foretatt ved

å summere absoluttverdiene av samplingene ved 182. Dette summer-ingstrinnet kan også utføres idet etterklangssamplingene blir valgt ved 180. For klarhetens skyld er imidlertid summerings-operasjonen vist som et separat trinn. Den integrerte summen ER blir lagret.

Integrasjon av foringsrefleksjonssamplingene Ac blir oppnådd ved 184 ved å summere de absolutte samplingsverdiene og lagre resultatet E .

c

En normalisert bindingsverdi, CB, som er representativ for kvaliteten av sementbindingen, kan så oppnås ved 186 ved å dividere integralet E^, med integralet E_. Bindingsverdien CB kan lagres i minnet eller plottes etter ønske ved 188.

Figurene 9, IO og 11

Fig. 9 illustrerer ytterligere en utførelsesform for undersøkelse av kvaliteten av sementbindingen. Et apparat 210 som henger i en kabel 211 er forsynt med flere transdusere, slik som 36, men anordnet omkretsmessig rundt apparatet 210 for å tilveiebringe tilstrekkelig omkretsmessig oppløsning av sementbindingsvurderingen. Transduserne 36 er aksialt adskilt for å romme det store antallet. Et praktisk antall transdusere 36

kan være åtte, som er omkretsmessig adskilt med mellomrom på 45°. Den aksiale avstand blir valgt i forhold til dimensjonene på transduserne 36.

Figurene 10 og 11 vedrører en signalprosessor 215 i til-knytning til et apparat som 210 på fig. 9. Signalprosessoren 215 er beskrevet i forbindelse med et apparat 210 med åtte transdusere 36, imidlertid kan det anvendes flere transdusere. Signalprosessoren 215 har en regulerbar klokke 212 på hvis utgang 214 det er pulser 216 (se fig. 11) med en hastighet valgt for å bestemme oppløsningen av sementbindingsundersøkelsen. Klokke-kilden kan utledes fra innretninger på overflaten eller fra en passende oscillator anordnet i apparatet 210.

Klokkepulsene 216 blir ført gjennom en forsinkelseskrets 218 til en transduservelger 220 og en senderpulsmultiplekser 222. Transduservelgeren 220 tilveiebringer et diskret klargjørings-utgangssignal på ledning 224 for å identifisere hver forskjellige transduser 36 i rekkefølge. Multiplekseren 222 gjør det derfor mulig å koble avfyringspulser 226 i rekkefølge til transduserne 36.

Transduserne 36 virker også som mottagere og frembringer signaler på utgangsledningene 228 for forsterkning i for-forsterkere 230 som er operativt tilknyttet hver transduser 36. Utgangen fra forsterkerne 230 blir koblet til en mottagermultiplekser 232 som blir styrt av transduser-identifiseringssignalene på ledning 224 fra transduservelgeren 220. I tillegg blir en segmentvelger-krets 234 aktivert ved hver transduseravfyring for å tilveiebringe klargjøringssignaler 236, se fig. 11, på en utgang 238

for effektivt å klargjøre multiplekseren 232 til å velge det ønskede segment fra transduserutgangene, mens de første sender-segmentene forkastes eller undertrykkes. Utgangen 240 fra multiplekseren 232 vil ha et utseende som illustrert ved 244 på fig. 11. Et lite støysignal 242 kommer før refleksjonssignalet 244 som har et utseende som generelt vist på figurene 4A-4C.

På fig. 10 blir refleksjonene på utgangsledningen 240 forsterket ved hjelp av to forsterkere med variabel forsterkning (VGA) 246, 248. Forsterker 246 får sin forsterkningsfaktor styrt av et signal på ledning 249 og utledet enten fra overflateutstyret for å justere for slamdempningsvirkninger eller fra en automatisk forsterkningsstyring nede i hullet. Den andre forsterkeren 248 får sin forsterkning automatisk styrt i apparatet 210 for å kompensere for eksentrisiteten til apparatet 210 som forklart nærmere senere.

Utgangen 250 fra forsterker 248 blir likerettet i en krets 76.1 og ført til en foringsrefleksjonsfølerkrets dannet av en portstyrt forsterker 94, integrator 96 og sample- og holdekrets 100 som beskrevet under henvisning til fig. 1.

Utgangen på ledning 250 fra forsterkeren 248 blir videre forsterket i en forsterker 252 tilstrekkelig til å kompensere for differansen i signalamplityde mellom foringsrefleksjonen og de akustiske retursignaler som indikerer etterfølgende etterklanger. En akseptabel kompensasjon kan være en forsterkningsfaktor på omkring 20 db for forsterker 252. Refleksjonene av interesse blir så ført til en helbølgelikeretter 76.2 for etterfølgende integrasjon med innretninger som beskrevet under henvisning til fig. 1.

Styringen av de portstyrte forsterkerne 94, 110 blir vanligvis utledet som beskrevet under henvisning til fig. 1, med en térskeldetektor 84 som reagerer på utgangen på ledning 78 fra helbølgelikeretteren 76.1. En referanse-terskelverdi blir utledet på ledning 86 som et resultat av en lignende tidligere sementbindingsundersøkelse foretatt med den spesielle transduseren som nærmere forklart senere.

Utgangen 88 fra terskelkretsen 84 blir tilført sette-inngangen til en holdekrets 256. Kretsen 256 har en tilbake-still ingsinngang 258 som reagerer på klokkepulsene på ledning 214 (før forsinkelsen fra kretsen 218). Når terskeldetektoren av-føler et signal på ledning 78 som er større enn referanseverdien på ledning 86, blir en puls tilført kretsen 256, som deretter blir sperret for ytterligere innganger fra terskeldetektoren inntil kretsen 256 blir tilbakestilt av en puls på ledning 214. Utgangen på ledning 260 vil ha det utseende som er vist med pulsene 262 (fig. 11) som har en aktiv tilstand ved opptreden av den store foringsrefleksjonen.

Integrasjonstidene, og T2 (se også fig 11), for signaler som er representative for foringsrefleksjonen og etterklangene, blir utledet med pulskretsene 92 og 106, hvis utganger 90 og 108 blir tilført for å klargjøre de portstyrte forsterkere

94, 110. Varigheten og opptredenene av integrasjonsperiodene Tl °g T2 er henholdsv;'-s omkring 8 mikrosekunder for forings-ref leks jonen og omkring 30 mikrosekunder for etterklangene.

Integrasjonen av foringsrefleksjonssignalet i integratoren 96 og av etterklangssegmentet i integratoren 112 blir avsluttet

ved enden av pulsene T.^ og T2 når utgangen fra forsterkerne 94, HO går tilbake til null. Integratorutgangene blir samplet ved slutten av pulsen T2 og samplingene gjort tilgjengelig for ytterligere behandling med en passende multiplekser 266 for over-

føring av samplingene til overflateutstyret. Overføring av informasjonen kan skje under anvendelse av en analog/digital-omf ormer 2 67 og passende fjernmålingsutstyr 2 69 for sending opp over kabelen 24. Integratorene 96, 112 blir nullstilt av pulsene på ledning 219 og sample- og holde-kretsene av pulser på ledning 214 fra overføringslogikken 271 ved tiden for klokkepulsene 214.

Som før nevnt blir forsterkningsstyringen av forsterker 248 automatisert ved å avføle toppverdien av foringsrefleksjonen på ledning 78 med en toppdetektor 270. Toppverdien blir så omformet til en digitalverdi med A/D-omformeren 272, og denne verdien blir plassert i en lagringskrets 274 anordnet i forbindelse med den transduser fra hvilken refleksjonen ble oppnådd. Neste gang denne transduseren blir energisert, frembringer transduser-velgeren 220 et passende adressesignal til en logisk innlesnings/utlesningskrets 275 for å føre den tidligere lagrede toppverdien til en forsterknings-styrekrets 276 og en krets 278 som frembringer terskelreferansesignaler.

For å oppnå forsterkningsstyring blir den digitale toppverdien omformet til et analogt signal, og en passende forspen-ning blir tilført for å styre forsterkningen av forsterker 248. På lignende måte blir terskelreferanseverdien på ledning 86 holdt på det nivå som passer for hver transduser 36.

Den teknikk som beskrives her for å vurdere sementbindingen, muliggjør fortrinnsvis nøyaktig måling av eksentrisiteten til apparatet etter hvert som det beveges langs borehullet. Denne teknikken medfører som vist på fig. 10, en tidskrets 280 som blir energisert hver gang en transduser 36 først blir avfyrt. Tidskretsen 280 blir deaktivert for å lagre et målt tidsintervall når en foringsrefleksjon blir detektert av terskeldetektoren 84 som det fremgår av signalet på ledning 260. De målte tidsinter-vallene for de forskjellige transdusere bør være de samme, og eventuelle differanser kan tilskrives at apparatet ikke ligger i sentrum av foringen. Utgangen fra tidskretsen kan registreres eller plottes og behandles på passende måte for å måle og lokalisere eksentrisiteten av apparatet 210.

Den vertikale oppløsningen for apparatet 210 er en funksjon av den repetisjonshastighet med hvilken transduserne 36 blir energisert og frembringer detekterbare foringsrefleksjoner og etterklanger.

En repetisjonsfrekvens så høy som 100 pr. sekund kan anvendes for å gi en oppløsning så liten som for omkring hver 2,5 mm når apparatet blir beveget med en loggehastighet på omkring 250 mm pr. sekund langs foringen. Et signal på ledning 213, se fig. 9, som er representativt for dybden av apparatet 210, blir frembrakt for å gjøre det mulig for en signalprosessor 215

å kompensere for differansen i nivåene til transduserne 36.

Figurene 12, 13 og 14

Figurene 12, 13 og 14 illustrerer en akustisk energikilde og detektor 300 for bruk i et apparat som beskrevet under henvisning til fig. 9. Detektoren/kilden 300 er radialt montert til et sylindrisk hus 302 med en monteringsbrakett 304 som har en sentral åpning 306 for opptagelse av en sylindrisk eller skivetransduser 36. Monteringsbraketten 304 strekker seg forbi den utstrålende flaten 37 til transduseren med en vegg 308 i åpningen som utvider seg svakt utover.

Braketten 304 kan være montert direkte til huset 302

slik som vist på fig. 12, eller med et mellomliggende avstands-organ 310 som vist på fig. 13. Med monteringen på fig. 12 kan avstanden D mellom transduseren og foringen gjøre at dette arrangementet kan brukes i mindre foringer, fra omkring 140 mm. Arrangementet på fig. 13 kan anvendes ved større foringer.

øen radiale orientering av transduserne 36 medfører fortrinnsvis ikke noe vindu eller mellomliggende materialer. Avstanden D mellom transduserflaten 37 og foringen 12 blir videre holdt så liten som mulig.

Siden en for liten avstand D muliggjør sekundærsendinger som interfererer med de interessante refleksjonene, kan ikke avstanden D være for liten. På den annen side kan dempningen i slammet bli for stor hvis avstanden D er for stor. Basert på de forventede dempninger kan det derfor velges en kompromissavstand.

Dempningene kan variere avhengig av den type slam som brukes. Et tungt eller tett slam kan for eksempel forårsake en uønsket høy dempning. Ved valg av en passende akseptabel avstand D kan det derfor være nødvendig å spesifisere en øvre grense-verdi for slam-tettheten. Med en slik øvre grense kan den maksimale dempning være omkring 4 til 5 db pr. 25 mm i motsetning til en sterk slamdempning på omkring 8 til 10 db pr. 25 mm.

Med disse generelle begrensningene kan en akseptabel avstand være i størrelsesorden fra omkring 25 mm til 50 mm for de fleste foringer.

Det beskrevne arrangement for apparatet 20 med en roterbar reflektor 38 kan varieres på flere måter. I noen tilfeller kan det for eksempel være ønskelig å montere reflektoren 38 i et kloss-organ nær veggen til foringen 12 for å redusere dempnings-effekten av en tett slamvæske. Man må imidlertid utvise stor forsiktighet så ikke reflektoren 38 kommer for nær veggen i foringen 12.

Figurene 15 og 16 og 6

Foringstykkelsen blir målt ved å analysere frekvensspektret til etterklangssegmentet 72 (se fig. 4A) som er representativt for akustiske retursignaler som skyldes etterklanger som er bølger som kastes frem og tilbake mellom foringsveggene 13-13'. Når en akustisk puls slik som 50 blir rettet mot foringen 12, blir en betydelig energimengde ved resonansfrekvensen innfanget i foringsveggene.

Etterklangssegmentet 72 har dominerende komponenter i en frekvensdel 320 (se figurene 6A-6C) som hovedsakelig tilsvarer søkkene 142. Søkkene 142 øker i dybde etter som kvaliteten av sementbindingen avtar, men den energimengden som er innfanget mellom foringsveggene, øker med dårligere binding mellom sementen og foringen. Den aktuelle amplityden til de akustiske retur-signalene i frekvensdelen 320 vil derfor variere. Vanligvis vil den aktuelle amplityden av de akustiske etterklangene innenfor frekvensdelen 320 reduseres etter hvert som den akustiske koblingen mellom foringen 12 og sementen 14 blir mer effektiv, dvs. etter hvert som sementbindingen blir bedre.

Dette er vist i spektret på fig. 16 med kurvene 322 og 324 som henholdsvis illustrerer frekvensspektret for en frekvensdel 320 ved en dårlig sementbinding og en god sementbinding.

Når det oppstår tynne områder i foringen 12, slik som ved 33.1 og 33.2 på fig. 15, har de en tendens til å påvirke vurderingen av sementbindingen. Virkningen av slike tynne områder på sementbindingen er ikke lett å forutsi og vil antagelig være en funksjon av slike faktorer som størrelse og sement-tilstand. For eksempel er der ingen sementbinding bak det tynne området 33.1, men siden foringen er betydelig tynnere her, blir mindre akustisk energi fanget inne i foringsveggene 13-13' enn tilfellet er for en foring av normal tykkelse, slik at det tynne området 33.1 kan opptre som en god binding. Hvis på den annen side en isolert tynn flekk slik som 33.2 opptrer på et område med god binding, kan foringen 12 opptre som om den hadde en dårlig binding. Det er derfor fordelaktig å kunne være i stand til å korrelere en måling av foringstykkelsen med en vurdering av sementbindingen for å fjerne tvetydigheter.

Målingen av foringstykkelsen blir utført med apparatet 326 på fig. 15 ved å danne et frekvensspektrum av etterklangssegmentet som utledet på ledning 63 på fig. 1. Frekvensspektret er karakterisert ved en eller flere topper av hvilke den største opptrer ved en grunnfrekvens hvis bølgelengde er to ganger tykkelsen av foringen. Andre topper opptrer ved frekvenser som er heltallige multipler av grunnfrekvensen.

Fig. 16 illustrerer flere frekvensspektre 322, 324 for flere etterklangssegmenter 72 valgt fra forskjellige signaler. Det skal bemerkes at i presentasjonen av de forskjellige spektre på fig. 16, er det ikke ment å vise noe amplitydeforhold mellom spektret 52 for den akustiske pulsen 50 (se fig. 2 og 3) og de andre spektrene 322, 324, men det er bare ment å vise et frekvensforhold ved at spektrene 322, 324 opptrer innenfor frekvensbåndbredden til den innfallende akustiske pulsen. I praksis ville de absolutte amplitydene til de akustiske spektrene være ganske små sammenlignet med amplityden til den utsendte pulsen.

Av spesiell interesse er den relative frekvensforskyvning mellom spektertoppene 328, 330. Frekvensdifferansen mellom toppene 328, 330 kan tilskrives en forandring i tykkelsen L til foringen 12. Ved derfor å bestemme frekvensen til toppene som i vesentlig grad skyldes akustiske retursignaler fra etterklangene mellom foringsveggene, kan det oppnås en indikasjon på foringstykkelsen.

Fig. 17

I en alternativ utførelsesform for bestemmelse av foringstykkelsen som vist på fig. 17, blir hele refleksjonssignalet på ledningen 63 digitalisert som beskrevet under henvisning til fig. 8 for vurdering av sementbindingen. Digitaliser-ings-prosessen blir påbegynt ved deteksjonen av ankomsten av foringsrefleksjonen i detektor 336 som beskrevet under henvisning til fig. 15.

Utgangspulsen på ledning 338 fra detektoren 336 er en puls med tilstrekkelig varighet til å muliggjøre digitalisering av hele refleksjonssignalet slik som 64 (se fig. 4A). Denne pulsen aktiverer en krets 370 som frembringer en puls på ledning 372 med en varighet hovedsakelig lik varigheten av forings-ref leks j onssegmentet 70 vist på fig. 4. Pulsen på ledning 372 lukker så en analog foringslogikk-krets 374 for dette tidsrommet for å videreføre foringsrefleksjonssegmentet 70 til A/D-omformeren 172. Denne digitaliserer foringsrefleksjonssegmentet 70 og lagrer samplingene i et passende minne (ikke vist).

Når foringsrefleksjonssegmentet har passert, går pulsen på ledning 372 over i inaktiv tilstand, noe som i sin tur aktiverer en krets 342 til å frembringe en klargjøringspuls på ledning 344 for å tillate den analoge etterklangsporten 346 å videreføre et etterklangssegment 72 gjennom en forsterker 376, som har en forsterknings-styreinngang 374, til A/D-omformeren 172.

Forsterkeren 376 tillater forsterkning av det vanligvis svake etterklangssegmentet 72 for å oppnå en mer nøyaktig signalbehandling. Det digitaliserte refleksjonssignalet kan behandles nede i hullet, eller det kan overføres over kabelen ved hjelp av passende senderinnretning 380.

En signalprosessor 382 er tilveiebrakt for å bearbeide det digitaliserte refleksjonssignalet fra A/D-omformeren 172. Prosessoren 382 frembringer en foringstykkelsesbestemmelse ved 384 og et sementbindingsvurderingssignal, CB, ved 386.

Foringstykkelsen blir bestemt ved å velge etterklangssamplingene Aj^ ved trinn 388 og frembringe et spektrum av disse ved 390 med en fouriertransformasjon. Spektret blir dannet av amplitydeverdiene A^ og tilhørende frekvensverdier F^.

Spektret blir så avsøkt for å velge ut den maksimale toppverdien. Dette kan gjøres ved å innstille en teller ved 392 til lik antallet, DN, av etterklangssamplingene, en konstant K=l og verdiene av AMAX og FMAX lik null.

Ved 394 blir det foretatt en test for å undersøke om amplitydeverdien A for samplingen K er større enn AMAX. Hvis dette er tilfelle, blir verdiene for AMAX og FMAX gjort lik A(K) og F(K) ved 392. De neste samplingene kan så undersøkes ved å øke K og minske telleren med én ved 398 og undersøke om telleren er lik null ved 400.

Hvis ikke alle samplingene er avsøkt, er telleren ikke null, og søkingen etter en maksimal spektrumsverdi blir gjentatt ved 394. Når alle samplingene er blitt avsøkt, kan maksimum-verdiene AMAX og FMAX plottes ved 384 eller foringstykkelsen, L, utledet fra formelen L = N 2 — Q(-, FMAX)r- •

En sementbindingsvurdering kan hensiktsmessig gjøres ved at signalprosessoren 382 utnytter trinnene som beskrevet i forbindelse med fig. 8.

Sementbindingssignalet CB varierer som en funksjon av foringstykkelsen. Denne variasjonen kan i det vesentlige fjernes fra sementbindingssignalet ved 402. Dette medfører divisjon av sementbindingssignalet CB med et foringstykkelsessignal L som bestemt ved 404 ut fra frekvensmålingen FMAX ved å bruke forings-tykkelsesforholdet som tidligere forklart.

Denne normaliseringen av sementbindingssignalet fjerner variasjonene som skyldes forandringer direkte proporsjonale med foringstykkelsen, og etterlater foringstykkelsesvirkninger av lavere orden. Sementbindingen for et spesielt radialt segment kan således med fordel utledes på en måte som i det vesentlige er ufølsom for foringstykkelsen ved vedkommende radiale segment. Sementbindingsnormalisering i forhold til foringstykkelsen kan også utføres direkte med et sementbindingssignal som er tilgjengelig ved 182 på fig. 17, eller på ledning 117 på fig. 1 før normalisering med foringsrefleksjonssignalet. Det sistnevnte signalet kan så anvendes for ytterligere å normalisere sementbindingsvurderingen som beskrevet.

Fig. 18 illustrerer en annen form 460 for et akustisk apparat til undersøkelse av sementbinding (sementer ing), hvor det som på fig. 1 anvendes en roterbar reflektor 38. Apparatet 460 er forsynt med en stasjonær transduser 36 og en langstrakt sylinder 462 sentralt og roterbart montert i forhold til apparatet 460 omkring en rotasjonsakse 464 som i denne utførelsesform fortrinnsvis faller sammen med den sentrale apparataksen.

Apparatet 460 har et ringformet akustisk transparent vindu 466 montert mellom en øvre apparatseksjon 468 og en nedre apparatseksjon 470. Sylinderen 462 spenner over vinduet 466 inne i apparatet og ligger gjennom lagre 472 dreibart an mot den øvre og den nedre seksjon 468, 470.

Sylinderen 462 har et rørformet avsnitt inn i hvilket transduseren 36 strekker seg gjennom en åpen ende ved 476. Det rørformede avsnittet ender ved reflektoren 38 hvorfra sylinderen fortrinnsvis er massiv ned til sin ende 476. Sylinderen 462 er forsynt med et par ringformede flenser 478.1 og 478.2 som strekker seg radialt. Lagrene 472 er festet mot flensene 478 med ringformede foringer 480 som er festet til apparatseksjonene 468, 470 med skruer slik som 482. Lagrene 472 passer inn i aksialt åpne ringformede spor 484, 486 i flensene 478 og foringene 480. Lagrene 464 frembringer både radial og aksial opplagring med lav friksjon. Ytterligere lagre og flenser kan anvendes om nødvendig.

Sylinderen 462 er av robust og sterk konstruksjon for å forsterke den nedre apparatseksjonen 470 til hvilken en belast-nings frembringende anordning slik som en utenpå montert sentreringsinnretning (ikke vist) kan være montert. Sylinderen 462 utgjør således en forsterkende bro over det akustiske vinduet 466. Muligheten til å anvende en sentreringsanordning under den roterende reflektoren 38 muliggjør en nøyaktig anbringelse av rota-sjonsaksen 464 i forhold til foringen 12, og opprettholder derfor

en nøyaktig avstand mellom reflektoren 38 og foringen 12.

Den akustiske reflektoren 38 har en ref leks j onsvinkel ol med en størrelse som er nødvendig for å muliggjøre akustisk kommunikasjon gjennom en på siden anbrakt åpning 490 i det rør-formede avsnittet 474. Foran åpningen 490 og i nærheten av den ytre veggen til den øvre apparatseksjonen 468 er det akustiske vinduet 466 formet av et materiale som har en forutbestemt akustisk impedans og er gitt en form som er valgt for å minimere uønsket akustisk refleksjon.

Det akustiske vinduet 466 er dannet av et materiale hvis akustiske impedans ligger tett opp til den akustiske impedansen til et fluidum, slik som beskrevet under henvisning til fig. 1, og som befinner seg i rommet mellom kilden 36, reflektoren 38 og vinduet 466. De akustiske temperatur- og trykk-koeffisientene, dvs. forandringen i akustisk impedans som en funksjon av trykk og temperatur for både fluidet og vinduet 466, er valgt så like som praktisk mulig. Det akustiske vinduet 466 kan være laget av et materiale som beskrevet under henvisning til fig. 1, eller av polysulfon, et materiale solgt av Union Carbide Corporation under varemerket "RADEL" og som har en akustisk hastighet på omkring 2200 m/sek. Når en akustisk puls derfor blir frembrakt av kilden 36 mot reflektoren 38, passerer den akustiske energien gjennom grenseflaten mellom fluidet og vinduet,492, med et mini-mum av refleksjon.

For ytterligere å redusere virkningen av akustiske refleksjoner fra et vindu innskutt mellom kilden 36 og foringen 12,

er vinduet konisk formet med en skråningsvinkel 9 i forhold til reflektoren 38 som beskrevet under henvisning til fig. 1, for å tillate bruk av en stor reflektor 38, og også for å avbøye sekundærsendinger vekk fra foringen 12.

Transduseren 36 på fig. 18 er montert til en brakett 494 festet til veggen i apparatseksjonen 468. En elektrisk kabel 496 forbinder transduseren 36 til elektroniske kretser (ikke vist).

En rotasjonsdrivanordning for sylinderen 462 er utstyrt med en elektrisk motor 498 montert inne i apparatet 460 og har en utgangsaksel 500. En tannhjulsutveksling 502 forbinder motor-akselen 500 med sylinderen 462.

Tannhjulsutvekslingen 502 kan ha mange forskjellige former og er illustrert sammensatt av et par tannhjul 504, 506 med det sistnevnte montert til en aksel 508 opplagret i en foring 510 på braketten 494. Et vinkeldrev dannet av 45° koniske tannhjul 512, 514 blir brukt til å forbinde akselen 508 med sylinderen 462.

Med et apparat som vist på fig. 18, strekker den konstruk-sjonsmessige integriteten til apparatet seg til under det ringformede vinduet 466. Dette tilveiebringer ytterligere styrke under vinduet og tillater sentrering i forhold til foringen 12 ved hjelp av en sentreringsinnretning. Vinduet 466 kan lages tilstrekkelig sterkt til å motstå slike vridningskrefter som kan oppstå på grunn av den roterbare sylinderen 462.

Claims

1. Fremgangsmåte for å bestemme kvaliteten av sementeringen rundt et foringsrør sementert i et borehull som gjennomtrenger en grunnformas jon, omfattende følgende trinn: - generering av en akustisk energipuls rettet radialt mot foringsrøret og med et frekvensspektrum som er i stand til å stimulere resonans, - avledning av et signal som representerer akustisk returenergi som skyldes akustiske refleksjoner fra forskjellige materialgrenser i den bane som gjennomløpes av den akustiske puls, og - bestemmelse av energien, over et parti av signalet, karakterisert ved at den akustiske puls rettes (36, 38, 36.1, 36.2, 36.3, 36.4, 36.5, 36.6, 36.7, 36.8) bare mot et begrenset parti av foringsrøret, at frekvensspektret velges (56, 256) med sikte på å frembringe en tykkelsesresonans i for-ingsrøret ved det nevnte begrensede parti av foringsrøret, at signalet videre avledes (62, 76) slik at det også blir representativt for akustisk returenergi som kan henføres til akustisk lekkasje fra etterklang i foringsrørets vegger, at det utvelges (103, 104, 106, 108, 110) et segment som omfatter den del av signalet som representerer akustisk returenergi som kan henføres til akustisk lekkasje fra etterklang i foringsrørets vegger, og at energien i segmentet bestemmes (112).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at frekvensspektret velges slik at det dekker båndbredden fra 300 kHz til 600 kHz.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at frekvensbåndbredden av den akustiske puls velges for å generere akustiske bølger hvis bølgelengder i vann overskrider tykkelsen av hydraulisk sikre mikro-ringrom med en faktor som er tilstrekkelig til å gjøre disse mikro-ringrom effektivt transparente for den akustiske puls.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved bestemmelse av en karakteristikk (96) for et annet segment av signalet, hvilket annet segment velges (92, 94) for å inklu-dere en del av signalet som representerer akustisk returenergi som kan henføres til refleksjon fra den indre overflate av forings- røret, og ved anvendelse (118) av den karakteristikk som er bestemt i det annet segment til å normalisere den energi som er bestemt i det førstnevnte segment.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at det nevnte signal avledes (172, 176) i digital form sammensatt av sampler, og at det dannes en første sum (182) av absoluttverdier av sampler som representerer akustisk returenergi som kan henføres til akustisk lekkasje fra etterklang i forings-rørets vegger, at det dannes en annen sum (184) av absoluttverdier av sampler som representerer den akustiske returenergi som kan henføres til refleksjon fra den indre overflate av foringsrøret, og at den første sum vedrørende etterklang divideres (186) med den annen sum vedrørende refleksjon for normalisering.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at karakteristikken for det annet segment effektivt representerer den akustiske energi som kan henføres til refleksjon fra den indre overflate av foringsrøret.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at karakteristikken for det annet segment effektivt representerer amplituden av den akustiske energi som kan henføres til refleksjonen fra den indre overflate av foringsrøret.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at karakteristikken for det annet segment effektivt representerer den akustiske energi i foringsrør-refleksjonen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at karakteristikken for det annet segment effektivt representerer amplituden av foringsrør-refleksjonen.

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 4 til 7, karakterisert ved at den nevnte avledning innbefatter deteksjon av den akustiske returenergi som kan henføres til akustiske refleksjoner og den akustiske returenergi som kan henføres til akustisk lekkasje i en forutbestemt avstand fra foringsrøret, for å frembringe det nevnte signal i det vesentlige fritt for sekundærsend-ingsinterferens.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved identifisering (152) av størrelsen av den bestemte energi i det nevnte segment tilforordnet et første forutvalgt frekvensbånd, hvor det første frekvensbånd omfatter tykkelses-resonansfrekvenser for foringsrøret, - frembringelse (152) av et kvalitetssignal fra den identifiserte størrelse av den bestemte energi tilforordnet det første frekvensbånd, for å angi kvaliteten av sementeringen, - identifisering (154) av størrelsen av den bestemte energi i det nevnte segment tilforordnet et annet forutvalgt frekvensbånd, hvor det annet frekvensbånd er forskjellig fra det første frekvensbånd. - frembringelse (154) av et referansesignal ut fra den identifiserte størrelse av den bestemte energi tilforordnet det annet frekvensbånd, og - kombinering (160) av referansesignalet med kvalitetssignalet for normalisering av kvalitetssignalet.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at det første frekvensbånd er stort sett smalere enn omkring 15% av senterfrekvensen for tykkelsesresonans i forings-røret .

11. Fremgangsmåte, ifølge et av kravene 1 til 10, karakterisert ved måling (334, 348, 360) av frekvensen for en energitopp i frekvensspekteret for det førstnevnte segment, og frembringelse (364) av et tykkelsessignal som angir foringsrørets tykkelse ved det nevnte begrensede parti av foringsrøret ut fra den målte frekvens av energitoppen, for evaluering av det sementerte foringsrør og avklaring av mulige tvetydigheter ved evalueringen av sementeringen i det nevnte begrensede parti.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at variasjoner som hovedsakelig skyldes forandringer i foringsrørtykkelsen, fjernes (402) fra den nevnte energi som er bestemt i det førstnevnte segment.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at fjernelsen av de nevnte variasjoner omfatter divisjon (402) av den nevnte energi som er bestemt i det førstnevnte segment, med tykkelsessignalet.

14. Apparat for å bestemme kvaliteten av sementeringen rundt et foringsrør sementert i et borehull som gjennomtrenger en grunnformasjon, omfattende: - en anordning for generering av en akustisk energipuls rettet radialt mot foringsrøret og med et frekvensspektrum som er i stand til å stimulere resonans, - en anordning for avledning av et signal som representerer akustisk returenergi som skyldes akustiske refleksjoner fra for-i skjellige materialgrenser i den bane som gjennomløpes av den akustiske puls, og i en anordning for bestemmelse av energien over et parti av signalet, karakterisert ved en anordning (36, 38, 36.1, 36.2, 36.3, 36.4, 36.5, 36.7, 36.8) for å rette den akustiske puls bare mot et begrenset parti av foringsrøret og en innretning (56, 226) for utvelgning av et frekvensspektrum som frembringer en tykkelsesresonans i foringsrøret ved det nevnte begrensete parti av dette, en innretning (62, 76) for avledning av signalet slik at det også blir representativt for akustisk returenergi som kan henføres til akustisk lekkasje fra etterklang i foringsrørets vegger, og en innretning (103, 104, 106, 108, 110) for å utvelge et segment som omfatter den del av signalet som representerer akustisk returenergi som kan henføres til akustisk lekkasje fra etterklang i foringsrørets vegger, samt en innretning (112) for bestemmelse av energien i segmentet.

15. Apparat ifølge krav 14, karakterisert ved at frekvensspektret velges slik at det dekker båndbredden fra 300 kHz til 600 kHz.

16. Apparat ifølge krav 14 eller 15, karakterisert ved en anordning (62, 76, 80 og 84) som er påvirkbar av det nevnte signal for å detektere en første foringsrør-refleksjon fra innsiden av foringsrøret og frembringelse av et foringsrør-refleksjonssignal som angir denne, hvilken bestemmelsesinnretning omfatter en innretning (104, 106, 10) som aktiveres av det første foringsrør-refleksjonssignal for ut fra det nevnte signal å utvelge det nevnte segment som omfatter den del av signalet som representerer akustisk returenergi som kan henføres til akustisk lekkasje fra etterklang i foringsrørets vegger.

17. Apparat ifølge krav 16, karakterisert ved at anordningen for deteksjon av den første foringsrør-refleksjon omfatter en terskeldetektor (84) som effektivt reagerer på signalet for å bestemme når dette overstiger en amplitude som er representativ for forekomsten av nevnte første foringsrør-refleksjon.

18. • Apparat ifølge krav 17, karakterisert ved at terskeldetektoren omfatter en innretning (178) for å avsøke sampler av signalet for å bestemme lokaliseringen av nevnte første foringsrør-refleksjon.

19. Apparat ifølge krav 14, karakterisert ved en innretning til å utvelge frekvensbåndbredden av den akustiske puls slik at det genereres akustiske bølger hvis bølgelengder i vann overskrider tykkelsen av hydraulisk sikre mikro-ringrom med en faktor som er tilstrekkelig til å gjøre disse mikro-ringrom effektivt transparente for den akustiske puls.

20. Apparat ifølge krav 14, karakterisert ved at innretningen (103, 104, 106, 108, 110) for å utvelge et segment fra signalet omfatter en anordning (106) for frembringelse av et etterklangsegment-velgersignal som begynner ved et tidspunkt som varer til ankomsten av det segment som kan henføres til akustisk lekkasje fra etterklang i foringsrørveggene, og fortsetter i en tid som svarer til varigheten av et betydelig antall etterklanger, og en anordning (110) styrt av etterklangsementvelgersignalet og koblet for å motta signalet for å velge nevnte segment fra dette.

21. Apparat ifølge krav 20, karakterisert ved at den nevnte innretning for bestemmelse av energien i segmentet også omfatter en innretning (76) for likeretting av det valgte segment, og en innretning (112) for integrering av det likerettede valgte segment effektivt over varigheten av velgersignalet for etterklangsegmentet.

22. Apparat ifølge et av kravene 14 til 21, karakterisert ved at den nevnte anordning (36, 38, 36.1-36.8) for å rette den nevnte akustiske puls, er selektivt plassert inne i apparatet i en forutbestemt minimumsavstand fra foringsrøret, hvilken avstand er valgt for å redusere sekundærsendings-interferens i det nevnte segment.

23. Apparat ifølge krav 22, karakterisert ved at nevnte forutbestemte minimums-avstand mellom foringsrøret og anordningen (36, 38, 36.1-36.8) for å rette den nevnte akustiske puls, er valgt tilstrekkelig stor til å muliggjøre deteksjon av akustisk returenergi som har en amplitude over en forutbestemt amplitudeverdi og som hovedsakelig kan tilskrives lekkasje fra etterklangene inne i foringsrørveggene som et resultat av nevnte akustiske puls.

24. Apparat ifølge krav 23, hvor apparatet har en overflate som kan frembringe sekundærsendings-interferens ved å reflektere akustisk energi tilbake mot foringsrøret, karakterisert ved at nevnte overflate er anbrakt i en forutbestemt minimumsavstand D fra foringen, hvor avstanden D er bestemt slik at hvor L er tykkelsen av foringsrøret, CQ er lydhastigheten i det materiale som er innesluttet av foringsrøret, C1 er lydhastigheten i det materiale som er innesluttet i foringsrøret, og Nf representerer et betydelig antall etterklanger frembrakt inne i forings-røret som et resultat av akustisk energi-innfangning fra den tykkelsesresonans-frembringende akustiske puls, og er definert ved uttrykket hvor rQ og r^ er refleksjonskoeffisientene mellom det materiale som er innesluttet av foringsrøret og foringsrøret selv, henholdsvis mellom foringsrøret og det materiale som ligger på utsiden av foringsrøret, og hvor x representerer den nevnte forutbestemte amplitudeverdi uttrykt som en brøkdel av den opprinnelige amplitude av etterklangene.

25. Apparat ifølge krav 14, karakterisert ved en anordning (92, 94) for å velge et annet segment av signalet for å innbefatte en del av signalet som representerer akustiske returenergier som kan henføres til refleksjon fra den indre overflate av foringsrøret, en anordning (96) for å bestemme en karakteristikk for det annet segment, og en anordning (118) for å bestemme karakteristikken for det annet segment for å normalisere den energi som er bestemt i det førstnevnte segment.

26. Apparat ifølge krav 25, karakterisert ved at det nevnte signal er avledet (172, 176) i digital form bestå-ende av sampler, og at det inngår en anordning (182) for dannelse av en første sum av absoluttverdier av sampler som representerer akustisk returenergi som kan henføres til akustisk lekkasje fra etterklang i foringsrørveggene, en anordning (184) for dannelse av en annen sum av absoluttverdier av sampler som representerer akustisk returenergi som kan henføres til refleksjon fra den indre overflate av foringsrøret, og en anordning (176) for divi-dering av den førstnevnte sum med den annen sum for normalisering.

27. Apparat ifølge krav 25, karakterisert ved at karakteristikken for det annet segment effektivt representerer den akustiske energi som kan henføres tii refleksjon fra den indre overflate av foringsrøret.

28. Apparat ifølge krav 25, karakterisert ved at karakteristikken for det annet segment effektivt representerer amplituden av den akustiske energi som kan henføres til refleksjon fra den indre overflate av foringsrøret.

29. Apparat ifølge et av kravene 25 til 28, karakterisert ved at anordningen for utvelgning av det annet segment av signalet videre omfatter en terskeldetektor (84) som reagerer på signalet for å avføle en forutbestemt størrelse som indikerer ankomsten av en første akustisk returenergi som kan henføres til refleksjon fra den indre overflate av foringsrøret, og en anordning (110) som reagerer på det annet segment av signalet .

30. Apparat ifølge krav 14, karakterisert ved- en anordning (76, 80, 84, 100) som reagerer på signalet ved å frembringe et signal som indikerer varigheten av akustiske retursignaler som kan henføres til refleksjon fra den indre overflate av foringsrøret, - en anordning (116) for frembringelse av et normaliserings-signal som representerer en forutbestemt karakteristikk i den akustiske refleksjon fra foringsrøret, og ved - en anordning (118) til å kombinere den nevnte bestemte energi i det utvalgte segment med normaliseringssignalet for å frembringe en normalisert bestemt energi i det utvalgte segment, som er representativ for kvaliteten av sementeringen.

31. Apparat i henhold til krav 14, karakterisert ved - en anordning (152) til å identifisere størrelsen av den bestemte energi i det nevnte segment tilforordnet et første forutvalgt frekvensbånd, hvor det første frekvensbånd omfatter tykkel-ses-resonansfrekvenser for foringsrøret, - en anordning (152) til å frembringe et kvalitetssignal fra den identifiserte størrelse av den bestemte energi tilforordnet det første frekvensbånd, for å angi kvaliteten av sementeringen, - en anordning (154) til å identifisere størrelsen av den bestemte energi i det nevnte segment tilforordnet et annet forutvalgt frekvensbånd, hvor det annet frekvensbånd er forskjellig fra det første frekvensbånd, - en anordning (154) til å frembringe et referansesignal ut fra den identifiserte størrelse av den bestemte energi tilforordnet det annet frekvensbånd, og - en anordning (160) for å kombinere referansesignalet med kvalitetssignalet for normalisering av kvalitetssignalet.

32. Apparat ifølge krav 31, karakterisert ved at den førstnevnte identifiseringsanordning omfatter et båndpassfilter som har sitt passbånd tilpasset etter foringsrørets tykkelsesresonansfrekvens.

33. Apparat ifølge krav 32, karakterisert ved at filterets passbånd har en båndbredde som hovedsakelig er mindre enn omkring 15% av senterfrekvensen for foringsrørets tykkelsesresonans.

34. Apparat ifølge et av kravene 14 til 33, karakterisert ved at det er dimensjonert for å bevege seg inne i foringsrøret, og ved et flertall akustiske transdusere (36) montert på omkretsen rundt apparatet for å rette akustiske pulser i radial retning mot formasjonen for omkretsmessig og langsgående undersøkelse av sementeringen.

35. Apparat ifølge krav 34, karakterisert ved en anordning (222, 226) for energisering av transduserne, og midler (280)for måling av tidsperioden mellom hver transduser-energisering og deteksjonen av et akustisk retursignal for derved å bestemme posisjonen av transduserne i forhold til for-ingsrøret.

36. Apparat ifølge kravene 34 eller 35, karakterisert ved en anordning (222, 226) til å energisere transduserne i rekkefølge, - en anordning (230, 248) til å forsterke signalene fra transduserne med en felles forsterker, en anordning (232) for å frembringe styresignaler som er representative for amplituden av signalene fra transduserne, og - en anordning (272, 275, 276) for å regulere forsterkningen i forsterkeranordningen med det styresignal som er tilknyttet den transduser hvis signal blir forsterket.

37. Apparat ifølge et av kravene 14 til 36, karakterisert ved en anordning (334, 348, 360) til å måle frekvensen av en energitopp i frekvensspekteret for det førstnevnte segment, og en anordning (364) til å frembringe et tykkelsessignal som angir foringsrørets tykkelse ved det nevnte begrensede parti av foringsrøret ut fra den målte frekvens av energitoppen, for evaluering av det sementerte foringsrør og avklaring av mulige tvetydigheter ved evalueringen av sementeringen i det nevnte begrensede parti.

38. Apparat ifølge et av kravene 14 til 37, karakterisert ved en anordning (326) for ut fra det førstnevnte segment å bestemme et foringsrør-tykkelsessignal . som er representativt for tykkelsen av foringsrøret ved det nevnte begrensete parti av dette, og en anordning (402) for normalisering av den bestemte energi i det førstnevnte segment, med foringsrør-tykkelsessignalet for i det vesentlige å fjerne virkningen av tykkelsesvariasjoner i for-ingsrøret fra karakteriseringen av kvaliteten av sementeringen ved det nevnte begrensete parti.