NO168207B - Akustisk broennlogging - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører akustisk brønnlogging generelt og nærmere bestem to fremgangsmåter for henholdsvis å generere og å detektere en dipol akustisk bølge i en underjordisk Jordformasjon som traverseres av et borehull med en sentral akse derigjennom. Videre vedrører oppfinnelsen to anordninger for henholdsvis å innføre og å detektere 2N<->pols akustiske bølger inn 1 en underjordisk Jordformasjon som traverseres av et borehull som har en langsgående akse, hvor N er et helt tall som ikke er mindre enn en.

Det har lenge vært kjent i forbindelse med undersøkelser

av underjordiske jordformasjoner som traverseres av et borehull at målinger eller "logginger" av akustisk energi som innføres i formasjonen kan gi uhyre nyttig informasjon om ulike formasjonsparametere og karakteristika. Følgelig har det vært vanlig å innføre en loggingssonde i borehulleet som inneholder en eller annen form for akustisk bølgegenerator og mottager for å rette akustisk energi fra generatoren inn i formasjonen tilliggende den borehullelevasjon som er av interesse og deretter registrere med mottageren de resulterende akustiske bølger som kommer tilbake fra formasjonen.

Ved slike akustiske brønnloggingsteknikker er det flere sammenknyttede begrensninger som forenes til i sterk grad å komplisere oppgaven å forbedre konstruksjonen av akustiske bølgegeneratorer eller "kilder".

For det første må kilden av flere grunner helst være av relativt liten størrelse. F.eks. må logglngsredskaper vanligvis kun ha en nominell ytterdiameter av størrelses-orden 10 cm e.l. Dessuten, selv om begrensningen med hensyn til den vertikale størrelsen av en kilde ikke synes å være så alvorlig, er det ikke desto mindre ønskelig å unngå alt for store lengder av loggingsverktøyet. Dette er p.g.a. behovet for å sikre en glatt passasje for sonden gjennom borehullet i (hvilket ofte kan ha avvik) og det faktum at den eskende kompleksitet med instrumentering nedover langs hullet setter alt rom innenfor loggingsverktøyet høyest.

En ytterligere begrensning med hensyn til konstruksjonen av akustiske logglngskllder 1 visse applikasjoner var at de må utsende akustiske bølger av relativt lav frekvens og likeledes ofte med en høy effekt, slik som f.eks. i tilfellet med direkte skjærbølgelogglng i myke formasjoner eller i tverr-borehull kompresjonsmessig bølgelogglng.

I forbindelse med skjærbølgelogglng i særdeleshet, men her som et eksempel, var måling av skjærbølgen ofte vanskelig å gjennomføre p.g.a. dens relative ringe amplitude relativt annen "støy" (som kan innbefatte kompresjonsmessige bølger o.l., slik som er velkjent innenfor teknikken). Således var det ofte ønskelig å generere sterke skjærbølger innenfor formasjonen. I sin tur betød dette at uhyre kraftige akustiske bølgekilder for oppsetting av skjærbølger ble krevet, ofte med lav frekvens, f.eks. i tilfellet ved logging av myke formasjoner.

Både kravene til lav frekvens og høy effekt i de akustiske logglngskllder antydet forslaget om å dra fordeler av den relativt større langsgående dimensjon av sonden ved konstruksjonen av disse kilder. I særdeleshet medførte nødvendigheten av å drive kilder i området av 3KHz eller lavere med betydelig utgangseffekt og de resulterende lengder av resonanselementene som trengtes for å oppnå de naturlige frekvenser i dette området, bruken av sondens langsgående dimensjon.

Imidlertid, som tidligere nevnt, var kildekonstruksjonen ikke bare heftet med nødvendigheten av å begrense kildenes bredde (p.g.a. den begrensede diameter av sonden), men det var dessuten ønskelig å unngå unødvendig nytterom innenfor en sonde i den langsgående retningen.

Følgelig var det ønskelig med en akustisk bølgekllde som var liten 1 størrelse (p.g.a. praktiske fysiske begrensninger av en loggingssonde), men som dog hadde relativ høy utgangseffekt og lav egen resonansefrekvens, og dessuten tilpasset 1 særdeleshet til å opprette sterke akustiske skjærbølger i formasjonen i slik grad at de var tilstrekkelg for direkte skjærbølgelogglng 1 myke formasjoner.

Ved fremgangsmåten for å generere en dlpol akustisk bølge som nevnt innledningsvis, foreslås det ifølge oppfinnelsen å anbringe i nevnte borehull en akustisk generator som omfatter en stav som har en ytre ende og en langsgående akse som skjærer nevnte sentrale akse og nevnte ytre ende, og en ringformet akustisk utstråler festet til den ytre enden av staven i koaksial innretting med borehullets sentrale akse, idet staven er slik at lengden derav langs dens langsgående akse vil variere som reaksjon på elektrisk eksitering, og elektrisk å eksitere staven for derved å variere lengden av nevnte minst ene stav langs dens langsgående akse på en måte slik at den akustiske utstråler gjennomgår oscillerende bevegelse perpendikulært på borehullets sentrale akse, hvilket bevirker akustiske trykkbølger til å forplante seg fra nevnte akustiske utstråler utad inn i nevnte formasjon, slik at nevnte akustiske bølger vil være innfallende ved grensesjiktet mellom borehullet og formasjonen i retningen av nevnte langsgående akse, og vil påvirke hverandre i formasjonen til å frembringe en dlpol akustisk bølge.

Fremgangsmåten for å detektere en dipol akustisk bølge ifølge oppfinnelsen som nevnt innlednigsvis, kjennetegnes ved å anbringe i nevnte borehull en akustisk detektor omfattende en stav som har en ytre ende og en langsgående akse som skjærer nevnte sentrale akse og nevnte ytre ende, og en akustisk detektorring som er festet til den ytre enden av staven i koaksial innretting med borehullets sentrale akse, Idet staven er slik at lengden derav langs dens langsgående akse vil variere som reaksjon på treff av respektive akustiske trykkbølgekomponenter for nevnte dipol akustiske bølger på separate detektorregioner av nevnte ring, og å generere elektriske utgangssignaler fra nevnte akustiske detektor som reaksjon på nevnte treff av nevnte akustiske trykkbølgekomponenter på nevnte ring, idet nevnte utmatede elektriske signaler er karakteristiske for nevnte dipole akustiske bølger.

Anordningen for å innføre 2N<->pols akustiske bølger som angitt innledningsvis, kjennetegnes ifølge oppfinnelsen ved et hus som har en sentral langsgående akse og som definerer minst en vindu, idet nevnte hus er tilpasset til å bli anbragt i borehullet slik at den sentrale langsgående akse på huset er 1 alt vesentlig parallell med borehullets langsgående akse, og en akustisk bølgegenerator som omfatter minst en stav anbragt innenfor nevnte hus, idet hver stav har en langsgående akse som strekker seg gjennom et av nevnte minst ene vindu, og at staven eller hver stav består av et materiale slik at den endrer seg i lengde langs sin langsgående akse som reaksjon på elektrisk eksistering for derved å bevirke den akustiske bølgegeneratoren til å generere akustiske bølger innenfor nevnte hus på en måte slik at de akustiske bølgene vil forplante seg mot formasjonen og være innfallende på grensesjiktet mellom borehullet og formasjonen i retningen av stavens langsgående akse, og vil deretter påvirke hverandre i formasjonen til å frembringe en 2N<->pol akustisk bølge i formasjonen.

Anordningen for å detektere 2^-pols akustiske bølger som angitt innledningsvis, kjennetegnes ifølge oppfinnelsen ved et hus som har en sentral langsgående akse og som definerer minst et vindu, idet nevnte hus er tilpasset til å bli anbragt i borehullet slik at den sentrale langsgående aksen for huset er i alt vesentlig parallell med borehullets langsgående akse, og en akustisk bølgedetektor som omfatter minst en stav som er anbragt innenfor nevnte hus, idet hver stav har en langsgående akse som strekker seg gjennom et av nevnte minst ene vindu, og at staven eller hver stav består av materiale slik at den endrer seg 1 lengde langs sin langsgående akse som reaksjon på tvers av respektive akustiske trykkbølgekomponenter i nevnte 2^-pols akustiske bølger på separate detektorregioner av nevnte akustiske bølgedetektor innenfor nevnte hus, for derved å bevirke-den akustiske bølgedetektoren til å generere elektriske utgangssignaler som er karakteristiske for de 2^-pols akustiske bølgene.

Ytterligere utførelsesformer av de nevnte to anordningene ifølge oppfinnelsen vil fremgå av de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere under henvisning til de vedlagte tegningene. Fig. 1 viser et illustrerende riss, delvis skjematisk, over et akustisk loggingssystem ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 2A er et illustrerende riss, delvis i snitt, som viser en kvadrupol skjærbølgeloggingskilde ifølge foreliggende oppfinnelse, hvilken er egnet for anvendelse i systemet som er vist i fig. 1. Fig. 2B er et illustrerende riss av en del av loggingskilden

ifølge fig. 2A.

Fig. 3 viser et vertikalriss, i tverrsnitt, av loggingskilden ifølge fig.2A tatt på et plan som innbefatter den langsgående sentrale akse som er felles for loggingssonden vist i fig. 1 og loggingskilden 1 flg. 2A som befinner seg 1 denne. Fig. 4 er et planriss i tverrsnittet av loggingskilden

ifølge fig. 2A langs linjen 4-4.

Fig. 5 er et illustrerende riss av stavelementene og de tilhørende spoler hos loggingskilden ifølge fig. 2A og illustrerer skjematisk den elektriske oppkopling av disse spoler. Fig. 6 er et illustrerende riss av en alternativ utfør-elsesform av stavelementene for loggingskilden i fig. 2A og illustrerer skjematisk den elektriske oppkopling av disse. Fig. 7 er et planriss, i tverrsnitt, av en 16-pols skjærbølgeloggingskilde og illustrerer en alternativ utførelsesform av loggingskilden i fig. 4. Fig. 8 eret illustrerende riss av en annen alternativ

utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 9A er et vertikalriss av en ytterligere alternativ

utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 9B er et planriss av den alternative utførelsesform av

den foreliggende oppfinnelse vist i fig. 9A.

Fig. 1 er et illustrerende riss av et akustisk loggingssystem ifølge foreliggende oppfinnelse tilpasset seg særlig for anvendelse ved akustisk skjærbølgelogglng i en underjordisk jordformasjon som traverseres av et borehull. Den underjordiske formasjonen 10 som skal undersøkes traverseres av et brønnborehull 12 som typisk inneholder et fluidum 14. En loggingssonde 16 er tilveiebragt som er tilpasset til å beveges vertikalt langs borehullet 12 til den ønskede borehullelevasjon ved hvilken formasjonen skal undersøkes.

Sonden 16 er vanligvis av en seksjonsmessig utformning og kan innbefatte en akustisk bølgegenereringskildeseksjon 18, og en eller flere akustiske bølgedetektorseksjoner, slik som seksjonene 20, 22 og 24. Hver detektorseksjon er forsynt med en tilsvarende detektor , Dg, og Dn, som samlet betegnes som en detektorrekke 25. Selv om tre detektorer er vist i fig. 1, vil man forstå at detektorrekken 25 kan innbefatte et hvilket som helst antall av detektorer.

På tilsvarende måte vil kildeseksjonen 18 huse en akustisk kilde 26 ifølge foreliggende oppfinnelse. Man vil bemerke at detektorseksjonene 20, 22 og 24 typisk vil være fysisk isolert fra kildeeksjonen 18 med hjelp av en avstandsseksjon 29 på en i og for seg kjent måte innenfor teknikken, og at seksjonene 18-24 dessuten vil være koaksialt innrettet om en langsgående sentral akse 28 for å danne den sylindriske sonden 16. Når sonden 16 er anbragt innnenfor borehulletl2, vil den sentrale aksen 28 sees til også fortrinnsvis å tilnærme seg borehullets 12 akse.

Et nærmere studium av fig. 1 viser at seksjonene 18-24 hver er forsynt med et respektivt sett av fire akustiske vinduer 27A-D, 36A-D, 38A-D og 40A-D. Selv om hvert sett av vinduer 27A-D, 36A-D, 38A-D og 40A-D er vist i fig. 1 med fire vinduer, vil man forstå at hvert sett av vinduer kan ha flere eller færre enn fire vinduer. Under drift vil kilden 26 generere to eller flere akustiske kompresjonsbølgepulser (kun en av disse er vist som trykkbølge 30) på en måte som skal beskrives i det etterfølgende i nærmere detalj. Hver bølge 30 vil gå ut av sitt respektive vindu, slik som vinduet 27A i en vinkel a relativt den sentrale aksen 28. Akustisk energi i bølgen 30 (og de andre kompresjonsbølgene som genereres av kilden 26) vil traversere borehullfluidumet 14, gå inn i formasjonen 10 og bevege seg i langsgående retning nedad, hvoretter den vil gå inn igjen i fluidumet 14, passere gjennom settene av vinduer 36A-D, 38A-D og 40A-D (og eventuelle andre vinduer tilhørende andre detektorer i detektorrekken 25), og detekteres av detektorrekken 25 også på en måte som skal beskrives nærmere 1 detalj.

En utløser og registreringsstyreenhet 44 anvendes til å styre energiserlngen av kilden 26 ved passende ønskede tids-punkter, funksjonelt angitt ved nærværet av bryteren 42. Akustiske bølgeformer som genereres av detektorene D^-Dn i rekken 25 som svarer på akustisk energi som treffer disse fra formasjonen 10, vil bli avlevert på respektive signallinjer 46, 48 og 50 (og andre signallinjer, ikke vist, fra andre detektorer i detektorrekken 25) til kretser 52, 54, 56 og 58 ved hullets tap for behandling, registrering, frem-visning og lignende etter ønske.

Nærmere bestemt, og som funksjonelt angitt ved bryteren 52, vil hvert signal på linjene 46-50 velges og filtreres av et passende båndpassfilter 54, forsterket av forsterkeren 56,

og så avlevert til en tidsintervallenhet 58, alt på en måte og for formålet som er velkjent innenfor teknikken. Beveg-elsestldene for den akustiske energien fra kilden 26 gjennom formasjonen 10 til detektorene D1 ,-Dn„ hos rekken 25 kan så be-stemmes, hvorfra hastigheten for de akustiske bølgene i formasjonen 10 kan utledes.

Fig. 2A er et illustrerende riss som viser en foretrukket utførelsesform av en kvadrupolskjærbølgeloggingskilde ifølge foreliggende oppfinnelse som er egnet for bruk som kilde 26 som vist i flg. 1 og befinner seg i seksjonen 18. Kilden som er vist i fig. 2A omfatter et hult sylindrisk hus 60 gjennom hvilket en nedre støttespindel 62 passerer som understøtter en skiveformet basis 64.

I midtpartiet av huset 60 befinner det seg vinduer 27A-D som tidligere nevnt (hvorav kun to er vist for tydlighetsskyld som vinduene 27A og 27B). Hvert av vinduene 27A-D omfatter en apertur hvor det forløper over denne en respektiv tynn membran, slik som en gummiduk 61A (eller 61B med hensyn til vinduet 27B) som er i alt vesentlig akustisk gjennomsiktig, hvorved akustiske pulser som genereres internt i huset 60 kan sendes gjennom membranen til borehullfluidumet 14 og deretter til den omgivende formasjonen 10. Membranen vil selvfølgelig være tetningsmessig i inngrep med veggen av huset 60 ved hjelp av et hvilket som helst hensiktsmessig middel, slik som metallklemmer for å hindre lekkasje av borehullfluidum 14 inn i husets 60 mellomrom.

Den nedre basis 64 vil på den ytre sylindriske overflaten av denne være forsynt med et nedre O-ringholderspor 83 som bærer en 0-ring 84 som tilveiebringer et tettende inngrep mellom basisen 64 og den indre overflaten av huset 60.

En evre basis 76 vil være tilveiebragt innenfor huset 60 og som har en øvre støttespindel 78 som er forbundet med nevnte basis, og kan innbefatte et øvre O-ringholderspor 116 som bærer en øvre 0-ring 118 for tettende inngrep mellom den ytre sylindriske periferi av den øvre basisen 76 og den indre overflaten av huset 60. En flerhet av sammenkoplings-bolter 70, 71, 72 og 73 vil strekke seg i langsgående retning fra den øvre basisen 76 til den nedre basisen 64, idet hver slik bolt 70-73 har en respektiv gjenget ende 70A, B, C og D som ved gjengeinngrep mottas av en tilsvarende gjenget fordypning, henholdsvis 64A, B, C og D i basisen 64.

Man vil forstå at et innvendig volum 124 således vil tilveiebringes som er avtettet fra husets 60 utside og fra områder henholdsvis over og under basisene, henholdsvis 62 og 76. Dette volumet vil fortrinnsvis inneholde et materiale slik som hård gummi for å tilveiebringe dempning og å under-støtte en stavsammenstilling i korrekt innretning, slik det skal beskrives i det etterfølgende.

Idet det fortsatt henvises til fig. 2A, vil man se en stav-sammenstill ing vist i det nettopp beskrevne volum 124, bestående av første og andre staver, henholdsvis 66 og 68, om hvilke er anbragt tilsvarende første og andre elektriske spoler, henholdsvis 86 og 88. Akustiske utstrålere 102 og 106 er festet til motstående ender av staven 66. Akustiske utstrålere 104 og 108 er festet til motsatte ender av staven 68. Til sist er det tilveiebragt en gummiring 138 (tydligere vist i fig. 4) som strekker seg radielt utad fra utstrålerene 102-108 og innad fra duken 61A-D.

Ifølge fig. 2A og fig. 2B (som illustrerer en del av kilden ifølge fig. 2A), er en X- og Y-akse, henholdsvis 126 og 128 blitt vist perpendikulært på hverandre og skjærende en sentral akse 28 for å lette den detaljerte beskrivelse som følger.

Staven 66 er sammenføyet ved sitt midtpunkt med midtpunktet av staven 68 ved sveising eller lignende for å danne en kryssform, og skjæringspunktet eller forbindelsen som derved dannes vil dessuten fortrinnsvis være således orientert at den skjærer den sentrale aksen 28, hvorved stavene anbringes sentralt i huset 60.

Fra fig. 2A og 2B vil man dessuten se at staven 66 vil for-løpe i langsgående retning langs X-aksen 126 som, 1 sin tur vil strekke seg gjennom de diametralt motstående vinduer 27A og 27C (ikke vist i fig. 2A og 2B). På tilsvarende måte vil staven 68 strekke seg i langsgående retning langs Y-aksen 128 som forløper gjennom diametralt motstående vinduer 27B og 27D (ikke vist 1 flg. 2A og 2B). Dessuten vil aksene 126, 128 og 28 som vist være innbyrdes perpendikulære, og eksempelvis er aksene 126 og 128 perpendikulære på hverandre samt også relativt aksen 28.

Hver stav 66 eller 68 vil ha to radielt ytterste ender.

Den første staven 66 vil ha et par av første akustiske utstrålere 102 og 106, hver festet ved punktsveisning eller lignende til en annen av de to endene av staven 66. På tilsvarende måte vil den andre staven 68 ha et par av andre akustiske utstrålere 104 og 108 som hver er festet til en annen ende av staven 68.

I fig. 2B er kun stavene 66 og 68 ifølge foreliggende oppfinnelse blitt vist for på en klarere måte å illustrere virkemåten av den akustiske kilden Ifølge fig. 2A. Evis den første staven 66 bevirkes til å forlenge seg i retningen av dens langsgående akse 126 under et første tidsintervall,

vil man forstå at et økt (positivt) akustisk trykk vil oppstå ved endene av denne således at en positiv trykkbølge vil sendes i retningen av hver av pilene 98.

Dersom, samtidig under det samme første tidsintervallet, den andre staven 68 bevirkes til å bli innkortet i retningen av dens langsgående akse 128, vil et redusert (negativt) trykk oppstå ved endene av denne slik at en negativ trykkbølge vil utsendes 1 retningen motsatt hver av pilene 100.

Omvendt, dersom under et suksessivt andre tidsintervall stavene 66 og 68 henholdsvis innkortes og forlenges, vil amplituden for hver trykkbølge som sendes i retningene av pilene 98 og retningene motsatt pilene 100 bli omsnudd. Dessuten, hvis de foregående to situasjoner hurtig gjentas, vil man forstå at første periodiske akustiske trykkbølger kan dannes som forplantes utad fra stavens 66 ender i retningene av pilene 98 langs aksen 126, som andre periodiske akustiske trykkbølger som forplanter seg radielt utad lans aksen 128. Dessuten vil man se at disse første og andre periodiske trykkbølger er ute av fase i en hvilken som helst ønsket grad, fortrinnsvis 180" ute av fase.

Det vil forstås av det foregående at respektive første og andre utstrålerpar 102, 104 og 106, 108 er blitt utelatt fra fig. 2B for tydelighetsskyld. Imidlertid, i den utstrekning de er sammenkoblet med respektive ender av stavene 66 og 68, vil man dessuten bemerke at de tidligere nevnte respektive første og andre akustiske trykkbølger i realiteten vil forplante seg radielt utad fra de ytre overflatene av utstrålerne 102-108 gjennom gummien i rommet 124, gjennom ringen 138 og respektive membraner 61A-D og vinduene 27A-D inn i formasjonen 10.

Idet det fortsatt vises til fig. 2B er det i denne fig. vist en flerhet av vinkler a som definerer vinklene som dannes av aksene 126 eller 128 og den sentrale aksen 28. På tilsvarende måte som vist i fig. 4, er en flerhet av vinkler e vist for definering av vinkler dannet av krysningen mellom aksene 126 og 128. Selv om, i den utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse som nettopp er blitt beskrevet, disse vinkler a og P alle vil være lik 90 ' skal det særlig påpekes at dette ifølge oppfinnelsen ikke trenger nødvendigvis å være tilfellet.

Det er eksempelvis blitt funnet at dannelsen av de ønskede skjær- eller "S" bølger i formasjonen kan forøkes ved å bevirke hovedlobene i tidligere nevnte først og andre akustiske trykkbølger til å bli forplantet inn i formasjonen 10 ikke i rett vinkel relativt borehullveggen (som angitt i fig. 2B langs aksen 126 og 128), men heller i en forskjøvet vinkel, hvorved de vil bli rettet utad i en spiss vinkel relativt den sentrale aksen 28. På denne måte vil omdann-else av kompresjonsbølger dannet i borehullfluidumet 14 til akustiske skjærbølger i formasjonen 10 forøkes fortrinnsvis relativt formasjonen av akustiske kompresjonsbølger. Således kan vinkelen a om ønskelig justeres, idet den optimale vinkel a i en gitt sammenheng er en funksjon av formasjonskarak-teristikker og det ønskede forholdet mellom akustiske skjær-bølgeenergi og akustisk kompresjonsbølgeenergi som forplanter seg i formasjonen 10.

Følgelig kan senterpunktet som tilsvarer skjæringen mellom aksene 126, 128 og 28 og stavene 66 og 68 beveges oppad langs aksen 28, og stavene 66 og 68 passende virkningsfullt bøyd, slik at ytterendene av stavene 66 og 68 (og utstrålerne 102-108 som er festet til disse) vil vende i en mer nedadrettet retning. I en slik utførelsesform vil man bemerke at hver stav 66 og 68 vil være dannet av to seksjoner på hver side av midtpunktet, hver med sin egen respektiv langsgående akse pekende nedad 1 vinkel a relativt den sentrale aksen 28 for derved å definere en firesidet pyramide. Det foregående vil bli diskutert nedenfor i nærmere detalj med hensyn til en som eksempel angitt alternativ utførelsesform.

Som tidligere nevnt er fig. 3 og 4 ganske enkelt elevasjons-og planriss av kilden i fig. 2A. Man vil bemerke at spolelederne 46 er vist forløpende fra spoler 86 og 88, hvilket, selv om det Ikke er vist, kan strekke seg gjennom sonden 16 til en elektrisk strømkilde ved overflaten levert slik som 1 flg. 1 ved hjelp av ledningen 40.

Flg. 5 er et Illustrerende riss av stavene 66 og 68 og tilsvarende spoler 86 og 88 av loggingskilden ifølge flg.

2A, beregnet til å vise funksjonelt den elektriske forbindelse for disse og deres utformning 1 nærmere detalj.

I utførelsesformen 1 flg. 5 vil man se at nevnte første og andre spoler 86 og 88 er koblet i serie. I en alternativ utførelse kan de også være koplet 1 parallell.

I den foretrukne utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er stavene 66 og 68 hver konstruert av ferro-magnetiske materialer som oppviser den egenskap som er kjent som det magnetostriktive fenomen, hvorved når et magnetisk felt påføres materialet, frembringes tilsvarende endringer i lengden av materialet i retningen av det påførte felt. Følgelig er dette et middel hvorved de hittil beskrevne endringer i lengden av stavene 66 og 68 kan oppnåes. Størrelsen av endringene og hvorvidt materialet utvider seg eller trekker seg sammen ved magnetisering er en funksjon av det spesielle magnetostriktive materialet. Således oppviser forskjellige materialer forskjellige materialdeformasjonskon-stanter (endringer i lengde pr. enhetslengde p.g.a. magneto-striksjon), hvilke enten kan være positive eller negative (som indikerer henholdsvis at materialet forlenges eller innkortes ved magnetisering). Dessuten kan slike konstanter enten være store eller små (hvilket indikerer henholdsvis større eller mindre prosentvis endringer i lengde for en bestemt magnetfeltstyrke).

Med henvisning til utførelsesformen vist i fig. 2A vil man forstå at det magnetostriktive fenomen som nettopp er blitt beskrevet kan anvendes til å konstruere en magnetostriktiv vibrator som er 1 stand til å generere de ønskede akustiske trykkbølger. Nærmere bestemt, i utførelsesformen i fig. 2A, vil staven 66 ønskelig være konstruert av et ferromagnetisk materiale kjent som 2V Permendur som har en positiv deformasjonskonstant, mens staven 68 kan være laget av et ferromagnetisk materiale slik som nikkel som har en negativ deformasjonskonstant med en absolutt verdi mindre enn den for 2V Permendur.

Fra det foregående, med ytterligere henvisning til fig. 5, vil man bemerke at ved påføring av et magnetfelt på stavene 66 og 68 ved lukking av bryteren 42, og derved energisering av tilsvarende spoler 86 og 88 fra en elektrisk energikilde 132, vil stavens 66 ytterender bevege seg utad når staven 66 forlenges i retningen av aksen 126 og pilen 98 p.g.a. den positive første deformasJonskonstanten for staven 66. På tilsvarende måte vil ytterendene av staven 68 bevege seg radielt innad i retningen av pilene 100 langs aksen 128 p.g.a. at staven 68 har en andre deformasjonskonstant som er negativ.

Ved åpning av bryteren 42 og derved deenergisering av spolen 86 og 88, vil stavene 66 og 68 gå tilbake til sin normale lengde. Følgelig, ved variering av styrken av det påførte magnetfelt, slik som eksempelvis ved hurtig åpning og lukking av bryteren 42, vil endeflatene av stavene 66 og 68 vibrere (eller oscillere) ute av fase på den ønskede måten for derved å skape tidligere nevnte første og andre akustiske bølger som beveger seg generelt horisontalt utad mot formasjonen 10 langs de respektive akser 126 og 128 for stavene 66 og 68. P.g.a. at den absolutte verdi for deformasJonskonstanten for 2V Permendur er større enn den for nikkel, for en bestemt magnetfeltstyrke, vil vibrasjonsamplituden for staven 66 være større enn den for staven 68. Følgelig, i utførelsesformen i den nettopp beskrevne fig. 2A, kan antallet av dreininger for spolen 88 gjøres større enn de for spolen 86 for å frembringe vibrasjoner av omtrentlig lik amplitude, hvilket er ønskelig for at kilden genererer fire trykkbølger som vil påvirke hverandre i formasjonen 10 til å frembringe akustiske kvadrupolbølger 1 formasjonen 10.

Generelt vil noen av stavene som anvendes ved konstruering av en kilde Ifølge foreliggende oppfinnelse ha en første deformasjonskonstant og noen vil ha en andre deformasjonskonstant hvis absolutte verdier avviker fra den for den første deformasjonskonstanten. F.eks. er den absolutte verdi av deformasjonskonstanten for nikkel omtrentlig halvparten av den for 2V Permendur. En annen måte å tilpasse de effektive deformasjonskonstanter for stavmaterlalene som anvendes er å innpakke stavene som har større absolutt deformasjonskonstant med et elektrisk ledende metallelement (som kan være en tråd) slik at metallelementet innpakkes mellom hver slik stav og den tilsvarende omgivende energiserende spole som frembringer det magnetiske feltet ved staven. Denne innpakking vil skjerme staven fra det magnetiske feltet, hvorved den effektive deformasjonskonstant for den innpakkede stav derved reduseres. For å illustrere denne teknikk, vil i en kilde som har noen nikkel og noen 2V Permendurstaver, en tynn aluminiumstrådinnpakking rundt hver 2V Permendurstav oppnå den ønskede tilpasningsvirkning for deformasjonskonstantene hos stavene.

Fig. 6 og 7 tilsvarer henholdsvis fig. 5 og 4, ved at de viser tilsvarende riss av alternative utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse. Nærmere bestemt, med henvisning til tilsvarende fig. 7 og 4, mens den foregående beskrivelse av foreliggende oppfinnelse er blitt begrenset til en aku-tisk kvadrupolbølgegenerator eller kilde, er oppfinnelsen Ikke tilsiktet å være således begrenset og omfatter fullt ut andre utførelsesformer.

Nærmere bestemt tilsikter den foreliggende oppfinnelse fullt ut ønskeligheten, i visse sammenhenger, av konstruksjonen og bruken av multipol akustiske bølgekilder med et utvalg av konstruksjoner som anvender en eller flere staver som vibrerer langs deres langsgående akser, idet hver slik stav er således anordnet at den 1 alt vesentlig er på tvers av den sentrale aksen 28.

Således kan der eksempelvis med en stav konstrueres en dlpolkllde (1 det etterfølgende beskrevet med henvisning til flg. 9A og 9B). Med to staver kan en kvadrupolkllde (tidligere beskrevet) konstrueres, med tre staver en oktopolkilde, og med fire staver kan en 16-polskilde (i det etterfølgende beskrevet med henvisning til fig. 7) konstrueres, osv.

I det generelle tilfellet kan en multipolkllde av orden N hvor N - 1, 2, 3 osv. uendelig, anmerkes som en 2 N-polkilde, hvor N - 1, 2, 3 og 4 for henholdsvis eksempelvis en dlpol, kvadrupol, oktopol og 16-polskilde. Man vil også bemerke at antallet av endeutstrålerflater som anvendes til å konstruere en 2 N-polkilde vil være 2N, idet det f.eks. vil være 2, 4, 6 og 8 utstrålere festet til et tilsvarende antall av stavender for henholdsvis dipolen, kvadrupolen, oktopolen og 16-polskildene. Videre vil vinkelen mellom projeksjonen for hosliggende stavender på et plan normalt på den sentrale aksen 28fortrinnsvis være 360°/(2N). Slike hosliggende stavender vil frembringe trykkbølger som er i alt vesentlig 180" ute av fase relativt hverandre.

Generell illustrasjon av de progressivt høyere ordens multipolkllder som forestilles ifølge foreliggende oppfinnelse kan sees av den etterfølgende tabell:

Man vil bemerke med hensyn til visse av de multipole akustiske kilder som er beskrevet her, at modifikasjonene av stavkonstruksjonen kan være ønskelig. For oktopolen kreves eksempelvis tre staver. Hvis en bestemt stav er laget fullstendig av et magnetostriktivt materiale, vil imidlertid begrensningen at de tilliggende stavender er 180° U X.C 8. V

fase ikke kunne tilfredstilles, ettersom to av stavene ville være av det samme materialet med hosliggende ender i fase.

I stedet for å konstruere kilder hvor hele staven er i ett stykke av ett materiale, for således å oppta multipole kilder hvor den ovenfor beskrevne situasjon oppstår (samt ved konstruksjon av de andre kildene som her er beskrevet), er det således her tatt i betrakning at halve staver eller seksjoner kan anvendes. I denne konstruksjon kan halve staver eller seksjoner sveises til spindelen (slik som spindelen 202 i fig. 8) for å danne eke-1ignende utspring som rager radielt utad. Disse eker vil veksle 1 sammensetning mellom første og andre magnetostriktive materialer (som har henholdsvis positive og negative deformasjonskonstanter) når man beveger seg på sirkulær måte om den sentrale aksen 28. Alternativt kan hver seksjon eller halve stav omfattes av vekslende piezoelektriske stablede skiverekker som veksler i polaritet for derved å oppnå det ønskede 180<*> faseforholdet mellom en bestemt halvstav og de som er tilliggende disse på hver side.

På en måte som skal beskrives i nærmere detalj med hensyn til 16-polskilden som et bestemt eksempel, når mer enn en stav anvendes for å danne multipolkilde Ifølge foreliggende oppfinnelse, vil stavene fortrinnsvis være anordnet slik at de alle sammenføyes ved midtpunktene av deres langsgående akser, idet slike midtpunkter skjærer den sentrale akse 28 for derved å bevirke stavsammensti11 ingen til å fremtre som eker i et hjul som forløper radielt utad fra den sentrale aksen 28.

Fortrinnsvis danner hver "eke" de tidligere nevnte like vinkler e og a med hensyn til henholdsvis de hosliggende ekere og den sentrale aksen 28, hvorved p - 360°/(2 x N), og hvor a kan være lik eller mindre enn 90°, som tidligere angitt. Man vil se at cx kan velges som en funksjon av formasjonskarakteristika og lignende, og vil være mindre enn 90° for å øke dannelsen av multipole akustiske skjærbølger i formasjonen som omgir borehullet.

Idet det fortsatt henvises til det generelle tilfellet før man diskuterer alternative spesielle utførelsesformer som avviker fra kvadrupolkilden i fig. 2A (slik som dipolen og 16-polskildene som skal beskrives nedenfor), i tilfellet hvor mer enn en stav anvendes, vil stavseksjonene (eller ekene) fortrinnsvis veksle 1 sammensetning fra tidligere nevnte første magnetostriktive materiale som har positiv deformasjonskonstant til det andre materialet som har negativ deformasjonskonstant til det første materialet osv. når man løper rundt den sentrale aksen 28 i en sirkulær bane. Endelig, med hensyn til det generelle tilfellet, vil den radielt ytterste enden av hver seksjon eller eke omfattende hver stav ha festet til denne en akustisk utstråler på en måte som er tilsvarende den som er beskrevet med henvisning til flg. 2A. Ever eke vil også ha en elektrisk spole anbragt om denne, likeledes på en måte tilsvarende den for kilden Ifølge flg. 2A. Når således spolene for den spesielle stavkilden energlseres, vil de også vibrere på en måte som for de som er vist i fig. 2A. Ever eke vil således generere en respektiv akustisk trykkbølge som beveger seg radielt utad langs sin langsgående akse, idet hver slik bølge er ute av fase med hensyn til den trykkbølgen som genereres av den mest hosliggende eken på hver side derav, idet slike bølger forplanter seg fra de akustiske utstrålere anbragt på endene av ekene. Dessuten ville en strålingsmønsterplotting av en kilde konstruert ifølge den ovenfor angitte beskrivelse avsløre at kilden ville tilveiebringe 2N lober, hvor hver forplanter seg utad fra en forskjellig respektiv akustisk utstråler.

Følgelig, idet det henvises nå til flg. 7 for et illustrativt eksempel av en 16-polskilde, sammenlignet med kvadrupolkilden i fig. 4, vil man forstå at i stedet for kun to staver 66 og 68, tilveiebringes fire staver 150, 152, 154 og 156 (med tilsvarende spoler slik som spolen 158 som avsluttes i spoleleder 160 tilsvarende leder 46) samt åtte korresponderende vinduer radielt utad fra stavene (ikke vist) og åtte utstrålere slik som utstråleren 157 hver anbragt på en forskjellig ytterende av stavene 150-156.

På en tilsvarende måte som i utførelsesformen ifølge fig. 1-5, vil de fire stavene 150-156 være orientert slik at deres radielt ytterste ender er jevnt anbragt i avstand av omkretsen av en sirkel som har en sentral akse 28 som sitt senter og ligger i et plan som er i alt vesentlig perpendikulært på aksen 28. På tilsvarende måte vil stavene veksle mellom et første og andre ferromagnetisk materiale når man gjennomløper sirkelen som har respektive deformasjonskonstanter som veksler i fortegn. Endelig kan stavene energlseres på en måte som er tilsvarende den som er funksjonelt vist i fig. 5. Det vil således forstås at i utførelsesformen i fig. 7, vil i stedet for fire trykkbølger som frembringes og beveger seg utad fra sonden 16, vil åtte slike bølger frembringes.

I fig. 6 er vist en*ytterligere utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Nærmere bestemt viser fig. 6 en alternativ måte å konstruere de vibrerende staver 66-68 eller 150-156 som anvendes i utførelsesformene for den akustiske bølgekilden vist i henholdsvis fig. 2A eller 7. Hver magnetostriktive stav og spole, slik som staven 66 og spolen 86 i fig. 2A kan erstattes med en piezoelektrisk stav, slik som de fire stavene vist i fig. 6 i utspilt riss.

Hver stav ifølge fig. 6 omfattes av en flerhet av polari-serte skiver, slik som skivene 140, 142, 144 og 146 tilpasset av et egnet piezoelektrisk krystallmateriale, slik som det som er kommersielt tilgjenglig fra Vernitron Company, Bedford, Ohio, USA. Disse skiver stables og innrettes koaksialt langs deres respektive akser 126 eller 128. Disse akser vil man se tilsvarer de langsgående akser for de tidligere beskrevne staver 66 og 68 som strekker seg perpendikulært relativt hverandre og relativt den sentrale aksen 28.

Piezoelektriske krystaller har den egenskap at de enten vil utvide seg eller trekke seg sammen som en reaksjon på et tilført elektrisk potensiale, og hvorvidt krystallet utvider seg eller trekker seg sammen kan styres av det tilførte potensialets retning.

Følgelig, med krystallskivene 140-146 polarisert i de angitte retninger, stablet og oppkoplet som vist i fig. 6, vil det forstås at p.g.a. at oppkopling av stabler innrettet langs aksen 126 er motsatt de som er Innrettet langs aksen 128, vil ved energisering av samtlige stabler fra energikilden 132 ved lukking av bryteren 42, skivene 140 og 144 ekspandere i langsgående retning 1 retningen av aksen 126, mens de gjenværende sett av skiver 142 og 146 vil trekke seg sammen langs aksen 128, hvorved oppnås den ønskede generlng av to sett av akustiske bølger som er ute av fase slik som tidligere beskrevet med hensyn til utførelsesformen 1 flg. 2Å og som forplanter seg radielt utad Inn 1 formasjonen 10 i fire forskjellige retninger.

Det vil bemerkes at akkurat som skivene 140, 144, og 142, 146 kan erstatte henholdsvis stavene 66 og 68, kan lignende stabler av skiver erstatte stavene for en hvilken som helst multistav-sammenstilling konstruert ifølge den foreliggende oppfinnelses lære.

Imidlertid, slik som med de i fig. 6, vil polariteten og oppkoplingen av hver skivestabel veksle med hensyn til den mest hosliggende skivestabel på hver side av denne (på lignende måte som hosliggende magnetostriktive staver som veksler med hensyn til deformasjonskonstant fortegn) for å oppnå den ønskede ut-av-fase akustiske bølgegenerering som tidligere omtalt.

I fig. 8 er en alternativ utførelsesform 200 av kvadrupol-skjærbølgekilden ifølge flg. 2A vist, meget forenklet ved eliminering av huset 60 og lignende for tydlighets skyld. En spindel 202 er tilveiebragt i huset 60 (ikke vist) koaksialt med den sentrale aksen 28, hvilket I realiteten er funksjonsmessig ekvivalent med en forlengelse av spindlene 62 og 78 i fig. 2A, hvorved de danner et enhetlig stykke omfattende spindelen 202. Anbragt radielt utad fra spindelen 202 er fire stavseksjoner 204, 206, 208 og 210. Projeksjonene av hver slik stavseksjon på et plan normalt på den sentrale aksen 28 er i alt vesentlig jevnt adskilt med stort sett like vinkler p. Hver slik stav 204-210 vil ha festet til sin radielt ytterste ende en korresponderende respektiv akustisk reflektor 204A, 206A, 208A og 210A, idet silke reflektorer 204A-210A er i alt vesentlig identiske med hensyn til konstruksjon og formål som utstrålerene 102-108 1 fig. 2A. På en tilsvarende måte vil hver slik stav 204-210 ha anbragt omkring seg en korresponderende spole 2046, 206B, 208B og 210B, likeledes for samme formål som spolene 86 og 88 ifølge fig. 2A.

Diametralt motsatte staver 204 og 208 vil omfattes av et første magnetostriktlvt materiale, og stavene 206 og 210 av det andre magnetostriktive materialet som har en deformasjonskonstant som avviker i fortegn fra den for stavene 204 og 208, likeledes for formål som tidligere angitt.

Den fundamentale forskjell mellom utførelsesformen i fig. 8 og den i fig. 2A er de langsgående akser for stavene 204-210, i stedet for å strekke seg i et plan perpendikulært på den sentrale aksen 28 (slik som i tilfellet av utførelsesformen ifølge fig. 2A), strekker seg i en generelt nedadrettet retning mot detektorene 25, dannende en vinkel a relativt den sentrale aksen 28.

Som det vil fremgå av de norske patentsøknader 83.1690, 83.2452, 83.3903 og 84.2940 har man funnet ved passende valg av vinkelen a (ogsåledes retningen av akustiske bølger fra utstrålerne slik som 204A-210A) som en funksjon av forma-sjonskarakterlstika og lignende, at dannelsen av akustiske skjærbølger i formasjonen 10 kan bedres med fordel relativt dannelsen av akustiske kompresjonsmesslge bølger. Følgelig, i den viste utførelsesform i fig. 8 tar man fordel av dette fenomen særlig ved utformingen, hvorved den langsgående sentrale akse 204C-210C for de korresponderende respektive staver 204-210 innrettes i en stort sett nedadrettet retning. Dette bevirker deres respektive utstrålere 204A-210A til, på lignende måte, å få sine utstrålende flater rettet i en generelt nedadrettet retning for derved å bevirke de akustiske bølgene som forplanter seg fra disses radielt utad-rettede overflater å gjøre således 1 retningen av pilene angitt på aksene 204C-210C.

Man vil forstå med henvisning til flg. 1, at ved grense-sklktet mellom borehullfluidumet 14 og formasjonen 10, vil Ikke bare en del av den kompresjonsmesslge bølgeenergien som forplanter seg i borehullets fluidum 14 bort fra kilden 26

(i utførelsesformen i fig. 2A eller utførelsesformen I fig. 8) bli omdannet til akustiske skjærbølgeenergl som vil forplante seg i formasjonen 10, men en annen del av slik kompresjonsmessig bølgeenergi i fluidumet 14 vil bli omdannet til akustisk kompresjonsmessig bølgeenergi som også vil forplante seg i formasjonen 10. Skjærbølgene som induseres i formasjonen 10 vil påvirke hverandre til å frembringe en kvadrupol skjærbølge i formasjonen 10. På tilsvarende måte vil kompresjonsbølger som induseres i formasjonen 10 påvirke hverandre til å frembringe en kvadrupol kompresjonsbølge i formasjonen 10. Forholdet mellom kvadrupol skjærbølgeenergl og kvadrupol kompresjonsbølgeenergi frembragt av kilden 26 i formasjonen 10 vil avhenge av den tidligere nevnte vinkel ved hvilken trykkbølgene i fluidumet 14 faller inn på grense-skiktet mellom fluidumet 14 og formasjonen 10 og vil også avhenge av kildens frekvens.

For direkte akustisk skjærbølgelogglng, er det ønskelig å forbedre genereringen av skjærbølger i formasjonen 10 relativt genereringen av kompresjonsbølger i denne. Dette kan gjennomføres på på den måte som er beskrevet i avsnittet som umiddelbart ligger foran ovenstående avsnitt. I motsetning til dette, for virkningsfull akustisk kompresjons-bølgelogging kan det være ønskelig å forbedre genereringen av kompresjonsbølger i formasjonen 10 relativt generering av skjærbølger i denne.

Kilden 26, operert i den samme modus som beskrevet her med henvisning til kvadrupol skjærbølgelogglng, kan anvendes for å utføres kvadrupol kompresjonsbølgelogging. Kvadrupol kompresjonsbølgeankomst til detektorene vil opptre forut for ankomsten av kvadrupol skjærbølge på dektorene, slik at den samtidige generering av kvadrupol skjærbølger 1 formasjonen 10 (med kvadrupol kompresjonsbølgene av Interesse 1 kvadrupol kompresjonsbølgelogging) Ikke vil hindre kompresjonsbølgelogglngsoperasjoner. For effektivt å utføre kvadrupol akustisk kompresjonsbølgelogging under anvendelse av utførelsesformen 200 (vist i fig. 8) av kilden 26, er det ønskelig at helllngsvinkelen for stavene 204-210 relativt den sentrale aksen 28 justeres slik at stavenes akser er i alt vesentlig normal på den sentrale aksen 28, slik at generering av kompresjonsbølger i formasjonen 10 bedres relativt generering av skjærbølger i denne.

Det vil være innlysende for fagfolk at dipolen, oktopolen og andre utførelsesformer av den akustiske kilden, ifølge den foreliggende oppfinnelse, på tilsvarende måte er egnet for enten multipol akustisk skjærbølgelogglng eller for multipolakustisk kompresjonsbølgelogging.

Man vil forstå at selv om de generelt nedadrettede staver og tilsvarende utstrålere er blitt vist kun i forbindelse med kvadrupolkilden i fig. 8, kan dette konsept med fordel tilpasses hvilke som helst av multipolkildene, ifølge den foreliggende oppfinnelse, som er beskrevet her, uansett antallet av staver omfattende kildene eller hvorvidt kildene omfattes av magnetostriktivt eller piezoelektrisk materiale.

I fig. 9A er vist en enda ytterligere utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse omfattende en dlpolakustisk bølgekilde. Slik som med utførelsesformen i fig. 8, er en spindel 222 tilveiebragt koaksialt med den sentrale aksen 28 som definerer en tverrgående apertur gjennom denne og som har anbragt i denne en stav 224. Staven bæres av spindelen 222 ved hjelp av en punktsveis 228a eller lignende mellom staven 224 og den indre overflaten av spindelen 222 som definerer en del av aperturen. Staven 224 vil fortrinnsvis omfattes av magnetostriktivt materiale som tidligere beskrevet med henvisning til andre lignende staver og, også på lignende måte vil fortrinnsvis ha en elektrisk spole anbragt om seg. Alternativt vil staven 224 omfattes av piezoelektrisk materiale slik som de skivestablene som er omtalt ovenfor med henvisning til fig. 6. Den radielt mest utadliggende ende av staven 224 vil være festet ved hjelp av en punktsvels 228b til en sylindrisk akustisk utstråler 230. Lengden av staven 224 forutvelges fortrinnsvis således at sylinderen 230 innrettes til å være i koaksialt forhold til spindelen 222 og den sentrale aksen 28 når kilden 220 er i sin hviletilstand.

Videre vil man forstå at innerdiameteren av sylinderen 230 fortrinnsvis velges med hensyn til spindelens 222 ytterdiameter slik at henholdsvis nevnte ytre og indre overflater av spindelen 222 og sylinderen 230 definerer en ringformet region 232.

Fig. 9B er et toppriss av kilden 220 i fig. 9A, hvor sylinderen 230 er vist koaksialt innrettet med den sentrale aksen 28 og er også vist med stiplede linjer forskjøvet langs aksen 126 således at den ikke lenger er I koaksial innretning med den sentrale aksen 28. Ved energisering av spolen 226 anbragt om staven 224, vil man forstå at staven 224 vil endre lengde eller vibrere langs sin langsgående akse 126. Når nevnte indre og ytre ender av staven 224 er sammenkoblet med spindelen 222 og sylinderen 230 ved hjelp av sveisninger 228a og 228b eller lignende, vil enhver slik langsgående bevegelse av staven 224 overføres til sylinderen 230, hvorved sylinderen 230 derved bevirkes til å oscillere fra en innretting koaksial med den sentrale aksen 28 til en innretting som vist med stiplede linjer. Slik bevegelse av sylinderen 230, som er en akustisk utstråler av lignende materiale og konstruksjon som de tidligere beskrevet, vil bevirke genereringen av en første akustisk trykkbølge som beveger seg mot venstre i fig. 9B langs aksen 126, og samtidig en andre akustisk trykkbølge som forplanter seg i den generelle retning mot høyre i fig. 9B langs aksen 126. Videre vil hovedlobene for slike trykkbølger som beveger seg i retningen av pilene være 180<*> ute av fase med hverandre, hvorved skapes det ønskede dlpolstrållngsmønsteret for kilden i utførelsesformen 220 ifølge fig. 9A og 9B.

En enda ytterligere alternativ konstruksjon kan ønskes for de tidligere nevnte høyere ordens kilder (slik som oktopolen) hvor de fulle staver av vekslende magnetostriktivt materiale ikke vil frembringe det ønskede 180° faseforholdet mellom hosliggende stavender.

Ifølge denne alternative konstruksjon, kan to N-sidede regulære polygoner konstrueres og innrettes i alt vesentlig parallelt med hverandre, koaksialt om den sentrale aksen 28, og vinkelmessig forskjøvet relativt den sentrale aksen 28 relativt hverandre med vinkelen e. Samtlige sider av et av polygonene vil være konstruert av et første magnetostriktivt materiale som har en positiv deformasjonskonstant og de for det andre polygonet av det andre magnetostriktive materialet som har negative deformasjonskonstant.

For således eksempelvis å konstruere en oktopolkilde av denne generelle type, vil to likesidede trekanter bli anordnet som er vinkelmessig forskjøvet om aksen 28 med 60<*> relativt hverandre til å danne en sekskantet stjerneform. Når spolene om sidene av trekantene energiseres, vil en trekant utvide seg mens den andre trekker seg sammen, og omvendt under et neste tidsintervall. Med akustiske utstrålere festet til hver spiss i hver trekant som vender radielt utad bort fra aksen 28, vil man forstå at en hovedlob av akustisk energi vil forplante seg fra hver av de seks spissene i de to tre-

kantene, idet hver lob er 180° „. „t ~ OQ fra . „„„ _

ute av fase fra de som er hosliggende denne på hver side.

Det er mulig å bygge akustiske kilder i overensstemmelse med læren ifølge foreliggende oppfinnelse og som kan generere uhyre virkningsfulle akustiske trykkbølger som er ute av fase i sonden 16, tilstrekkelig til lett å etablere sterke dipol, kvadrupol eller høyere ordens skjærbølger i den formasjon som er av interesse. Den ønskede frekvens o>q for de akustiske bølger som skal genereres vil bestemme valget av de spesielle parametere for stavene, slik som 66, 68, stabler slik som 140-146- og utstrålere slik som 102-108. Typiske ønskede oscillasjonsfrekvensområder for kildene som er beskrevet her vil være i området av akkurat under 3 KHz til 14 KHz eller endog høyere, med frekvenser omkring 3 KHz ofte typiske for direkte kvadrupol akustisk skjærbølge-logglng i relativt "myke" formasjoner og omkring 6 KHz eller høyere for direkte kvadrupol akustisk skjærbølge-logglng i "harde" formasjoner.

Nærmere bestemt, for en bestemt ønsket naturlig kildefrekvens toq, hvor massen M for hver utstråler, elastisitetsmodulen E, tverrsnittsarealet A og lengden av hver stav er lik, og massen for hver stav er liten sammenlignet med den for den tilhørende utstråler, kan disse parametere velges ifølge forholdet:

P.g.a. den høye styrken av akustiske bølger som kan genereres med kilden ifølge foreliggende oppfinnelse, har man funnet at de akustiske bølger som er blitt generert og som har frekvens lik den første harmoniske av den nominelle oscillasjonsfrekvens for stavene (hvilken første harmoniske også er til-stede i oscillasjonene) kan være av tilstrekkelig størrelse slik at, for å gjennomføre direkte kvadrupol skjærbølge-logglng, kilden 26 kan opereres både for myke og harde formasjoner på den samme nominelle oscillasjonsfrekvens. Dessuten, også p.g.a. styrken av den foreliggende kilde, kan brønn-til-brønn eller "tvers av borehull" logging også oppnås hvor formasjonen 10 akustisk kan eksiteres på et borehullsted med kilden Ifølge foreliggende oppfinnelse og den akustiske signatur detekteres på et hosliggende borehullsted.

P.g.a. at oscillerende magnetostriktive staver kan tilveiebringes som energlseres av magnetfelt, settes relativt små krafttllførselskrav av lav spenning for å energlsere deres respektive spoler. Dette er en utpreget fordel relativt konvensjonelle plezoelektriske vibrerende elementer som karakteristisk krever høyere spenningstilførsler med tilhør-ende støyproblemer o.l. Når staver av typen "stablet rekke" som har piezoelektrisk skivemateriale erstatter magnetostriktive staver, slik som i tilfellet med den alternative utførelsesform ifølge fig. 6, kan disse problemer reduseres ved omhyggelig konstruksjon.

Man vil forstå at operasjonsprinsippene for de akustiske bølgekildene ifølge oppfinnelsen som er beskrevet her kan tilpasses med relativt små endringer for å konstruere akustiske bølgedetektorer, og slike detektorer er følgelig særlig innenfor den foreliggende oppfinnelses omfang og ide.-

F.eks., med henvisning til fig. 2A, vil man lett forstå at hvis kilden som er vist der anvendes som en detektor, vil akustiske bølger i borehullfluidumet detekteres og bevege seg motsatt de som genereres når den virker som en kilde. Nærmere bestemt vil akustiske bølger gå Inn gjennom vinduer 27A-D, etc. således at de blir innfallende på stavene 66-68 og utstrålerene 102-108.

Energien som treffer på stavene 66-68 vil bevirke vibrasjoner i disse som kan anvendes til å indusere målbare potenslalsignalnivåer i spolene 86-88 funksjonsmessig relatert til de akustiske bølgene.

Det er derfor innlysende at den foreliggende oppfinnelse er en som er vel tilpasset til å oppnå alle de fordeler og trekk som er angitt tidligere, sammen med andre fordeler som vil være Innlysende og fremgå av en beskrivelse av selve apparatet. Det skal forstås at visse kombinasjoner og underkombinasjoner er relatert til anvendelse og kan gjøres bruk av uten henvisning til andre trekk eller underkombinasjoner. Videre er den foregående illustrasjon og beskrivelse av oppfinnelsen kun beregnet som illustrasjon og forklaring av denne, idet oppfinnelsen tillater ulike endringer hva angår størrelse, form og materialsammensetning av de komponenter som inngår, samt detaljer i den viste konstruksjon, uten å

Claims (62)

1. Fremgangsmåte for å generere en dlpol akustisk bølge 1 en underjordisk Jordformasjon som traverseres av et borehull med en sentral akse (28) derigjennom, karakterisert ved: å anbringe 1 nevnte borehull en akustisk generator som omfatter en stav (66, 68) som har en ytre ende og en langsgående akse (126, 128) som skjærer nevnte sentrale akse (28) og nevnte ytre ende, og en ringformet akustisk utstråler (102, 104, 106, 108) festet til den ytre enden av staven 1 koaksial Innretting med borehullets sentrale akse, Idet staven er slik at lengden derav langs dens langsgående akse (126, 128) vil variere som reaksjon på elektrisk eksitering, og elektrisk å eksitere staven (66, 68) for derved å variere lengden av nevnte minst ene stav langs dens langsgående akse (126, 128) på en måte slik at den akustiske utstråler gjennomgår oscillerende bevegelse perpendikulært på borehullets sentrale akse (28), hvilket bevirker akustiske trykkbølger til å forplante seg fra nevnte akustiske utstråler utad inn i nevnte formasjon, slik at nevnte akustiske bølger vil være innfallende ved grensesjiktet mellom borehullet og formasjonen i retningen av nevnte langsgående akse, og vil påvirke hverandre i formasjonen til å frembringe en dlpol akustisk bølge.
2. 2. Fremgangsmåte for å detektere en dipol akustisk bølge i en underjordisk formasjon som traverseres av et borehull med en sentral akse derigjennom, karakterisert ved: å anbringe i nevnte borehull en akustisk detektor omfattende en stav (66, 68) som har en ytre ende og en langsgående akse (126, 128) som skjærer nevnte sentrale akse (28) og nevnte ytre ende, og en akustisk detektorring som er festet til den ytre enden av staven i koaksial innretting med borehullets sentrale akse, idet staven er slik at lengden derav langs dens langsgående akse vil variere som reaksjon på treff av respektive akustiske trykkbølgekomponenter for nevnte dlpol akustiske bølger på separate detektorregioner av nevnte ring, og

   å generere elektriske utgangssignaler fra nevnte akustiske detektor som reaksjon på nevnte treff av nevnte akustiske trykkbølgekomponenter på nevnte ring, idet nevnte utmatede elektriske signaler er karakteristiske for nevnte dipol akustiske bølger.
3. 3.

   Anordning for å innføre 2N<->pols akustiske bølger inn i en underjordisk jordformasjon som traverseres av et borehull som har en langsgående akse, hvor N er et helt tall som ikke er mindre enn en,karakterisert ved: et hus (60) som har en sentral langsgående akse (28) og som definerer minst en vindu (27A-D), idet nevnte hus er tilpasset til å bli anbragt i borehullet slik at den sentrale langsgående akse på huset er i alt vesentlig parallell med borehullets langsgående akse, og en akustisk bølgegenerator (26) som omfatter minst en stav (66, 68) anbragt innenfor nevnte hus, idet hver stav har en langsgående akse (126, 128) som strekker seg gjennom et av nevnte minst ene vindu (27A-D), og at staven eller hver stav består av et materiale slik at den endrer seg i lengde langs sin langsgående akse som reaksjon på elektrisk ekslsterlng for derved å bevirke den akustiske bølgegeneratoren til å generere akustiske bølger innenfor nevnte hus på en måte slik at de akustiske bølgene vil forplante seg mot formasjonen og være innfallende på grensesjiktet mellom borehullet og formasjonen i retningen av stavens langsgående akse, og vil deretter påvirke hverandre i formasjonen til å frembringe en 2N<->pol akustisk bølge i formasjonen.
4. 4. Anordning som angitt 1 krav 3,karakterisert ved at nevnte akustiske generator omfatter en første stav (66, 68) som har en første lengde som strekker seg i retningen av en første langsgående akse (126, 128), hvilken første lengde endrer seg som reaksjon på elektrisk eksitering, og også en andre stav (66, 68) som har en andre lengde som strekker seg i retningen av en andre langsgående akse (126, 128), hvilken andre lengde endrer seg som reaksjon på elektrisk eksitering.
5. 5. Anordning som angitt i krav 3,karakterisert ved at nevnte akustiske generator omfatter en første stav (66, 68) som har en første lengde som strekker seg i retningen av en første langsgående akse, hvilken første lengde endrer seg som reaksjon på nevnte elektriske eksitering, idet en første ende av den første staven er fast festet til huset, og også omfattende en ringformet akustisk utstråler (102, 104, 106, 108) festet til den andre enden av den første staven i koaksial innretting med den sentrale langsgående aksen for huset (60), hvorved ved elektrisk eksitering av den første staven (66, 68) vil utstråleren gjennomgå oscillerende bevegelse perpendikulært på den sentrale langsgående aksen (28) av huset, hvilket bevirker den akustiske generatoren (26) til å frembringe akustiske bølger som vil forstyrre i formasjonen til å frembringe en dlpol akustisk bølge 1 formasjonen.
6. 6. Anordning som angitt i krav 3,karakterisert ved at den akustiske generatoren (26) omfatter en første stav (66, 68) som har en første seksjon og en andre seksjon,

   idet hver av nevnte første og andre seksjoner har en ytre og en indre ende, idet nevnte indre ender av nevnte første og andre seksjoner er sammenkoblet og der hver av nevnte første og andre seksjoner har en langsgående akse (126, 128) som strekker seg gjennom et av nevnte minst ene vindu (26A-D).
7. 7.

   Anordning som angitt i krav 6,karakterisert ved at den langsgående aksen (126, 128) for nevnte første seksjon av nevnte første stav (66, 68) og langsgående akse av nevnte andre seksjon av nevnte første stav er kolineær.
8. 8.

   Anordning som angitt i krav 6 eller 7, karakterisert ved at nevnte akustiske generator (26) dessuten omfatter en andre stav (66, 68) som har en første seksjon og en andre seksjon, idet hver av nevnte første og andre seksjoner av nevnte andre stav har en ytre og en indre ende, idet nevnte indre ender av nevnte første og andre seksjoner av nevnte andre stav er sammenkoblet til nevnte indre ender av nevnte første og andre seksjoner av nevnte første stav, og at hver av nevnte første og andre seksjoner på nevnte andre stav har en langsgående akse (126, 128) som strekker seg gjennom et av nevnte minst ene vindu (27A-D).
9. 9.

   Anordning som angitt i krav 8,karakterisert ved at den langsgående aksen (126, 128) av nevnte første seksjon av nevnte andre stav (66, 68) og den langsgående akse av nevnte andre seksjon av nevnte andre stav er kolineære.
10. 10.

    Anordning som angitt i krav 8, underordnet direkte eller indirekte krav 4,karakterisert ved at nevnte første stav (66, 68) består et første magnetostriktivt materiale som har en første deformasjonskonstant og nevnte andre stav (66, 68) består av et andre magnetostriktivt materiale som har en andre deformasjonskonstant som er motsatt 1 fortegn til nevnte første deformasjonskonstant.
11. 11. Anordning som angitt 1 krav 10.karakterisert ved at nevnte ytre ender av nevnte første stav (66, 68) er i lik avstand fra nevnte sammenkobling av nevnte indre ender på nevnte første stav.
12. 12. Anordning som angitt i krav 10 eller 11,karakterisert ved at nevnte ytre ender av nevnte andre stav (66, 68) har lik avstand fra nevnte sammenkobling av nevnte indre ender av nevnte andre stav.
13. 13. Anordning som angitt i et hvilket som helst av kravene 10-12,karakterisert ved at nevnte ytre ender av nevnte første og andre staver (66, 68) definerer et plan.
14. 14. Anordning som angitt i krav 6 eller et hvilket som helst av kravene 7-13 underordnet krav 6,karakterisert ved at nevnte akustiske generator (26) dessuten omfatter første akustiske utstråler (102, 104, 106 og 108) som hver er koblet til en forskjellig av nevnte ytre ender av nevnte første og andre seksjoner på nevnte første stav (66, 68), idet hver av nevnte første utstrålere er anbragt mellom en respektiv av nevnte ytre ender av nevnte første stav og det ene av nevnte minst ene vindu (27A-D) gjennom hvilket den langsgående akse (126, 128) som er tilhørende nevnte respektiv ene av nevnte ytre ender på nevnte første stav strekker seg.
15. 15. Anordning som angitt i krav 8 eller et hvilket som helst av kravene 9-14 underordnet krav 8,karakterisert

    ved at nevnte akustiske generator (26) dessuten omfatter andre akustiske generator (102, 104, 106 og 108) som hver er forbundet med en forskjellig av nevnte ytre ender av nevnte første og andre seksjoner på nevnte andre stav (66, 68), idet hver av nevnte andre utstrålere er anbragt mellom en respektiv av nevnte ytre ender på nevnte andre stav og det ene av nevnte minst ene vindu gjennom hvilket den langsgående aksen (126, 128) som er tilhørende nevnte respektiv ene av nevnte ytre ender på nevnte andre stav strekker seg.
16. 16.

    Anordning som angitt i krav 6 eller et hvilket som helst av kravene 7-15 underordnet krav 6,karakterisert ved at nevnte første stav (66, 68) består av nikkel.
17. 17.

    Anordning som angitt i krav 6 og 8 eller 6, 7 og 9, eller et hvilket som helst av kravene 9-16 underordnet krav 6 og 8 eller underordnet krav 6, 7 og 8, karakterisert ved at projeksjonen av nevnte første stav (66, 68) på et første plan som er perpendikulært på den sentrale aksen (28) er perpendikulært på projeksjonen av nevnte andre stav (66, 68) på nevnte første plan.
18. 18.

    Anordning som angitt i krav 17,karakterisert ved at hver nevnte langsgående akse (126, 128) på hver av nevnte første og andre seksjoner av nevnte første og andre staver (66, 68) definerer med den sentrale aksen (28) på nevnte hus (60) en vinkel som er mindre enn 90<*>.
19. 19.

    Anordning som angitt i et hvilket som helst av kravene 3-15, karakterisert ved at staven eller hver stav (66, 68) består av et piezoelektrisk materiale.
20. 20. Anordning som angitt i krav 6 og 7 eller kravene 6, 7 og 8, eller et hvilket som helst av kravene 9-17 underordnet kravene 6 og 7 eller kravene 6, 7 og 8, karakterisert ved at nevnte ytre ender på nevnte første og andre staver (66, 68), som reaksjon på nevnte elektriske eksitering, vibrerer i retningen av nevnte langsgående akse (126, 128) av henholdsvis nevnte første og andre staver, slik at lengden av nevnte første stav og lengden av nevnte andre stav begge endrer seg 1 forhold til tiden.
21. 21. Anordning som angitt i krav 20 underordnet direkte eller indirekte krav 13 som underordnet krav ^.karakterisert ved at nevnte lengdeendringer i nevnte første stav (66, 68) er i alt vesentlig 180<*> ut av fase med nevnte lengdeendringer i nevnte andre stav (66, 68), og at nevnte lengdeendringer i nevnte første og andre staver overføres til nevnte første og andre utstråler (102, 104, 106 og 108) som er forbundet med nevnte ytre ender av henholdsvis nevnte første og andre staver, slik at nevnte første utstråler genererer første akustiske trykkbølger som forplanter utad fra nevnte første utstrålere, idet nevnte andre utstrålere genererer andre akustiske trykkbølger som forplanter seg utad fra nevnte andre utstrålere, og nevnte første og andre trykkbølger er i alt vesentlig 180<*> ute av fase.
22. 22. Anordning som angitt i kravene 6 og 8 eller 6, 7 og 8, eller et hvilket som helst av kravene 9-21 underordnet kravene 6 og 8 eller som underordnet kravene 6, 7 og 8, karakterisert ved at nevnte første og andre staver (67, 68) hver har en i alt vesentlig lik elastisitetsmodul E, tverrsnittsareal A og lengde L, og er koplanare, at massen av hver av nevnte første og andre utstråler (102, 104, 106 og 108) er lik M, og at nevnte M, E, A og L velges fra en forutvalgt frekvens a>q for nevnte første og andre trykkbølger i henhold til forholdet: 23.
23. Anordning som angitt i krav 3 for generering av en 2N<->pol akustisk bølge hvor N er et helt tall som ikke er mindre enn to.karakterisert ved at nevnte hus definerer en sylindrisk indre overflate 1 koaksial innretting med den nevnte sentrale langsgående akse, at en øvre (76) og en nedre basis (64) er anbragt innenfor nevnte hus (60) i tettende inngrep med den nevnte indre overflate og definerer med nevnte indre overflate en sylindrisk ring, og at nevnte akustiske bølgegenerator (26) omfatter en kryssformet stavsammenstilling (66, 68) som er anbragt innenfor nevnte ring, omfattende en første stav som strekker seg i retningen av og i koaksial innretting med en første akse (126, 128) og en andre stav som strekker i retningen og i koaksial innretting med den andre akse (126, 128), idet nevnte første, andre og de sentrale akser (28) er i alt vesentlig innbyrdes perpendikulært og skjærer hverandre til å definere et senterpunkt på nevnte stavsammenstilling, idet nevnte første stav har motsatte ender adskilt langs nevnte første akse på første avstander fra og på hver side av nevnte senterpunkt, og nevnte andre stav har motsatte ender som er adskilte langs nevnte andre akse på andre avstander fra og på hver side av nevnte senterpunkt, og nevnte akustiske bølgegenerator (26) dessuten omfatter et flertall av akustiske utstråler som Innbefatter første akustiske utstråler (102, 104, 106 og 108) som hver er anbragt på en forskjellig av nevnte motsatte ender av nevnte første stav og andre akustiske utstråler som hver er anbragt på en forskjellig av nevnte motsatte ender av nevnte andre stav, Idet nevnte første utstråler hver har en utstrålende overflate som ligger i alt vesentlig I et plan som er perpendikulært på og skjærer nevnte første akse, og nevnte andre utstråler hver har en utstrålende overflate som ligger I alt vesentlig i et plan som er perpendikulært og skjærer nevnte andre akse, idet nevnte hus definerer et flertall av akustiske vinduer (27A-D) som hver er adskilt utad, relativt den sentrale aksen (28) fra minst en av nevnte første og andre utstrålere, en første spole (86, 88) anbragt om nevnte første stav 1 koaksial Innretting med nevnte første akse for å variere distansen mellom nevnte ender på nevnte første stav langs nevnte første akse som reaksjon på elektrisk eksitering av nevnte første spole på en slik måte at den relative bevegelse av endene av den første stangen vil bevirke første akustiske bølger til å forplante seg bort fra de første akustiske utstrålene mot formasjonen og til å være innfallende mot formasjonen i retningen av den første aksen, og en andre spole (86, 88) anbragt om nevnte andre stav i koaksial innretting med nevnte andre akse for å variere distansen mellom nevnte ender på nevnte andre stav langs nevnte andre akse som reaksjon på elektrisk eksitering av nevnte andre spole på en slik måte at den relative bevegelse av endene av den andre staven vil bevirke andre akustiske bølger til å forplante seg vekk fra de andre akustiske utstrålene mot formasjonen og til å være innfallende på formasjonen i retningen av den andre aksen, slik at de første akustiske bølgene og de andre akustiske bølgene vil påvirke hverandre i formasjonen til å frembringe en 2N<->pol akustisk bølge i formasjonen.
24. 24. Anordning som angitt i krav 23,karakterisert ved at nevnte første stav (66, 68) består av et første magnetostriktivt materiale, og nevnte andre stav (66, 68) består av et andre magnetostriktivt materiale som er forskjellig fra nevnte første magnetostriktive materiale.
25. 25. Anordning som angitt i krav 24,karakterisert ved at nevnte første magnetostrivtive materiale har en første deformasjonskonstant, og nevnte andre magnetostriktive

    materiale har en andre deformasjonskonstant som er motsatt i fortegn til nevnte første deformasjonskonstant.
26. 26.

    Anordning som angitt 1 krav 25,karakterl sert ved at den absolutte verdien av den første deformasjonskonstanten er mindre enn den for den andre deformasJonskonstanten, Idet nevnte anordning også omfatter: et elektrisk ledende metallelement som er pakket rundt nevnte andre stav slik at den absolutte verdien av den effektive deformasjonskonstanten for nevnte ompakkede andre stav reduseres til en verdi som er mindre enn den absolutte verdien av nevnte andre deformasjonskonstant.
27. 27. Anordning som angitt i krav 3 for å generere en dlpol akustisk bølge, karakterisert ved at en spindel (222) med en sentral akse (28) er anbragt i nevnte hus med sin akse koaksial med den langsgående aksen av nevnte hus, idet nevnte spindel definerer en ytre spindeloverflate, og at nevnte akustiske bølgegenerator omfatter en ringformet akustisk utstråler (230) i koaksial innretting med den nevnte sentrale akse og anbragt om nevnte spindel og definerende en indre utstråleroverflate, idet nevnte indre og ytre overflater dessuten definerer en ringformet region (232) derimellom, og en stav som har en langsgående akse (126) som er i alt vesentlig perpendikulær på den sentrale akse (28), og sammenkoblet mellom nevnte spindel og nevnte utstråler, idet lengden av nevnte stav (224) er variabel som reaksjon på elektrisk eksitering, slik at ved elektrisk eksitering av staven, vil staven variere i lengde, hvilket frembringer oscillerende bevegelse av nevnte utstråler i retninger som er parallelle med den langsgående aksen for staven og på tvers av nevnte sentrale akse (28) relativt til nevnte spindel for derved å generere akustiske trykkbølger som vil forplante seg vekk fra utstråleren mot formasjonen og være innfallende på grensesjiktet mellom borehullet og formasjonen i retninger som er parallelle med stavens langsgående akse, og vil påvirke hverandre i formasjonen til å frembringe en dipol akustisk bølge.
28. 28. Anordning som angitt 1 krav 27, karakterisert ved at nevnte stav (224) består av et magnetostrivtivt materiale.
29. 29. Anordning som angitt i krav 27 eller 28, karakterisert ved at nevnte akustiske bølgegenerator (220) innbefatter et elektrisk spolemiddel (226) som er anbragt om nevnte stav for å tilveiebringe nevnte elektriske eksitering.
30. 30. Anordning som angitt i krav 27 eller som angitt i kravene 27 og 29,karakterisert ved at nevnte stav (224) består av et piezoelektrisk materiale.
31. 31. Anordning som angitt i et hvilket som helst av kravene 27-30,karakterisert ved at nevnte ytre overflate av nevnte spindel (222) er sylindrisk.
32. 32. Anordning som angitt i krav 3,karakterisert ved at nevnte akustiske bølgegenerator omfatter et flertall staver (204, 206, 208 og 210) som hver har en ytre ende, og som hver strekker seg radielt utad fra et sted hosliggende den sentrale aksen (28) og langs en respektiv langsgående akse som er i alt vesentlig på tvers av den sentrale aksen, idet hver av nevnte staver har en lengde som er variabel som reaksjon på elektrisk eksitering for derved å bevirke staven til å oscillere langs dens respektive

    langsgående akse (204C, 206C, 208C og 210C) som reaksjon på nevnte elektriske eksitering, og

    et flertall av akustiske utstrålere (204A, 206A, 208A og 210A) som hver er festet til en ytre ende av en respektiv forskjellig av nevnte staver, Idet hver nevnte utstråler, har en respektiv utstrålende overflate som vender radielt utad mot nevnte formasjon for forplanting av en respektiv akustisk bølge fra nevnte hver utstråleroverflate inn i nevnte formasjon som reaksjon på nevnte osclllasjon av hver stav, på en slik måte at trykkbølgene vil være innfallende på grensesjiktet mellom veggen og formasjonen i retninger som er parallelle med de langsgående akser av stavene, og vil påvirke hverandre i formasjonen til å frembringe en 2* -pol akustisk bølge.
33. 33.

    Anordning som angitt i krav 32, karakter 1 sert ved at projeksjonen av hver nevnte respektive langsgående akse på et første plan som er perpendikulært på nevnte sentrale akse (28) definerer en vinkel p relativt projeksjonen på det første planet av hver forskjellig av nevnte langsgående akser umiddelbart hosliggende nevnte hver respektive langsgående akse (204C, 206C, 208C og 210C), og hver nevnte respektive langsgående akse definerer en vinkel a relativt nevnte sentrale akse.
34. 34.

    Anordning som angitt i krav 32 eller 33,karakterisert ved at den omfatter 2N av nevnte flertall av staver.
35. 35.

    Anordning som angitt i krav 33 eller krav 34 underordnet krav 33, karakterisert ved at P - 360<*>/(2N).
36. 36. Anordning som angitt i et hvilket som helst av kravene 32-35,karakterisert ved at nevnte oscillasjon av hver av nevnte staver (204, 206, 208, 210) er ute av fase relativt oscillasjonen av en forskjellig av nevnte staver umiddelbart hosliggende nevnte hver stav.
37. 37. Anordning som angitt 1 krav 36,karakterisert ved at nevnte ut-av-fase bevegelse er 180<*> ute av fase.
38. 38. Anordning som angitt i krav 33 eller/og et av kravene 34-37 underordnet krav 33,karakterisert ved at a er mindre enn 90°.
39. 39. Anordning som angitt i et hvilket som helst av kravene 32-38,karakterisert ved at nevnte flertall av staver (204, 206, 208 og 210) består av: et første sett av staver (204, 206, 208 og 210) bestående av et første magnetostriktivt materiale som har en første deformasjonskonstant, og et andre sett av staver som består av et andre magnetostriv-tlvt materiale som har en andre deformasjonskonstant som avviker i fortegn fra nevnte første deformasjonskonstant, idet hver stav i nevnte andre sett er anbragt mellom et forskjellig par av hosliggende staver i det første settet.
40. 40. Anordning som angitt i krav 39,karakterisert ved at den dessuten innbefatter: en elektrisk spole (226) anbragt om hver av nevnte staver for å tilveiebringe nevnte elektriske eksitering til nevnte staver.
41. 41. Anordning som angitt 1 et hvilket som helst av kravene 32-38,karakterisert ved at hver av nevnte staver består av et piezoelektrisk materiale.
42. 42. Anordning for å detektere 2^-pol akustiske bølger som forplanter seg fra en underjordisk jordformasjon som traverseres av et borehull med en langsgående akse, der N er et helt tall som ikke er mindre enn en, karakterisert ved: et hus (60) som har en sentral langsgående akse (28) og som definerer minst et vindu (27A-D), idet nevnte hus er tilpasset til å bli anbragt i borehullet slik at den sentrale langsgående aksen for huset er i alt vesentlig parallell med borehullets langsgående akse, og en akustisk bølgedetektor (20, 22, 24) som omfatter minst en stav som er anbragt innenfor nevnte hus, idet hver stav har en langsgående akse som strekker seg gjennom et av nevnte minst ene vindu (27A-D), og at staven eller hver stav består av materiale slik at den endrer seg 1 lengde langs sin langsgående akse som reaksjon på tvers av respektive akustiske trykkbølgekomponenter i nevnte 2N<->pols akustiske bølger på separate detektorregioner av nevnte akustiske bølgedetektor innenfor nevnte hus, for derved å bevirke den akustiske bølgedetektoren til å generere elektriske utgangssignaler som er karakteristiske for de 2^-pol akustiske bølgene.
43. 43. Anordning som angitt i krav 42, karakterisert ved at N-2 og den akustiske bølgedetektoren omfatter et flertall av staver (66, 68) som tidligere nevnt, anbragt innenfor nevnte hus.
44. 44. Anordning som angitt i krav 43,karakterisert ved at en første av nevnte staver (66, 68) som har en første lengde strekker seg i retningen av en første langsgående akse og en andre av nevnte staver (66, 68) har en andre lengde som strekker seg i retningen av en andre langsgående akse.
45. 45 . Anordning som angitt 1 krav 42,karakterisert ved en første stav (66, 68) som nevnt forut med en første lengde som strekker seg i retningen av en første langsgående akse, idet en første ende av den første staven er fast festet til huset (60), og også omfatter en ringformet akustisk mottager som er festet til den andre enden av den første staven i koaksial innretting med den sentrale langsgående aksen for huset, slik at mottageren vil gjennomgå oscillerende bevegelse perpendikulært på den sentrale langsgående aksen av huset (28) som reaksjon på de akustiske bølgene fra formasjonen som frembringes av en dlpol akustisk bølge i formasjonen, hvorved den første lengden av den første staven endrer seg som reaksjon på ringens oscillerende bevegelse.
46. 46. Anordning som angitt i et hvilket som helst av kravene 42, 43 og 45, karakterisert ved en første stav (66, 68) som nevnt forut med en første polarisert piezoelektrisk seksjon og en andre polarisert piezoelektrisk seksjon, idet hver av nevnte første og andre seksjoner har en ytre og indre ende av nevnte første seksjon sammenkoblet med

    nevnte ytre ende av nevnte andre seksjon, slik at de langsgående akser (126, 128) av nevnte første og andre seksjoner er kolineaere og strekker seg gjennom et av nevnte minst ene vindu (27A-D), idet polarisasjonsretningen for den første pizoelektriske seksjonen er motsatt den for den andre piezoelektriske seksjonen.
47. 47.

    Anordning som angitt i krav 46, karakterisert ved en andre stav (66, 68) som nevnt tidligere med en første polarisert piezoelektrisk seksjon og en andre polarisert piezoelektrisk seksjon, idet hver av nevnte første og . andre seksjoner i nevnte andre stav har en ytre og en indre ende, idet nevnte indre ende av nevnte første seksjon er sammenkoblet med den nevnte ytre ende av nevnte andre seksjon slik at de langsgående akser (126, 128) av nevnte første og andre seksjoner er kolineære og strekker seg gjennom et av nevnte minst ene vindu, idet polarisasjonsretningen av den første piezoelektriske seksjonen er motsatt den av den andre piezoelektriske seksjonen.
48. 48.

    Anordning som angitt i krav 46 eller 47, karakterisert ved at første akustiske mottagere hver er koblet til den ytre enden av en første stav som nevnt tidligere, idet hver av nevnte første mottagere er anbragt mellom nevnte respektive ytre ender av nevnte første respektive stav (66, 68) og det ene av nevnte minst ene vindu (27A-D) gjennom hvilket den langsgående aksen som er knyttet til nevnte ytterende av nevnte repektive første stav strekker seg.
49. 49.

    Anordning som angitt i krav 48 underordnet krav 47, karakterisert ved at andre akustiske mottagere hver er koblet til den ytre enden av en forskjellig andre (66, 68) stav som forut nevnt, idet hver av nevnte andre mottagere er anbragt mellom en nevnte respektive ytre ende av nevnte respektive andre stav og det ene av nevnte minst ene vindu gjennom hvilket den langsgående aksen (126, 128) som er tilhørende nevnte ytre ende av nevnte respektive andre stav strekker seg.
50. 50. Anordning som angitt i krav 44, 47 eller 49, karakterisert ved at nevnte første og andre staver (66, 68) hver har en i alt vesentlig lik elastisitetsmodul E, tverrsnittsareal A, og lengde L og er koplanare, at massen av hver av nevnte første og andre mottagere er lik M, og at nevnte M, E, A og L velges fra en forut valgt frekvens tOq for nevnte første og andre trykkbølger i henhold til forholdet:
51. 51. Anordning som angitt i et hvilket som helst av kravene 44, 47, 49 og 50, karakterisert ved at lengdeendringene i nevnte første stav (66, 68) som reaksjon på tvers av første av nevnte akustiske bølger er i alt vesentlig 180° ute av fase med lengdeendringene i nevnte andre stav som reaksjon på tvers av andre avnevnte akustiske bølger som er i alt vesentlig 180" ute av fase med nevnte første akustiske bølger, idet nevnte lengdeendringer i nevnte første og andre staver er resultatet av bevegelse av nevnte første og andre mottagere som er koblet til nevnte ytre ender av nevnte første og andre respektive staver (66, 68), idet nevnte første og andre mottagere beveger seg som reaksjon på respektive tvers av nevnte første og andre akustiske trykkbølger.
52. 52. Anordning som angitt i et hvilket som helst av kravene 44, 47, 49, 50 og 51, karakterisert ved at projeksjonen av nevnte første stav (66, 68) på et første plan som er perpendikulært på den sentrale aksen er perpendikulært på den projeksjonen av nevnte andre stav på nevnte første plan. 53.
53. Anordning som angitt i krav 52 underordnet krav 47, karakterisert ved at den langsgående aksen (126, 128) av hver av-nevnte første og andre seksjoner på nevnte første og andre staver (66, 68) definerer med den sentrale aksen av nevnte hus en vinkel som er mindre enn 90<*.>54.
54. Anordning som angitt i et hvilket som helst av kravene 42-53, karakterisert ved at hver stav består av et piezoelektrisk materiale.
55. 55.

    Anordning som angitt i krav 42 for detektering av 2N<->pol akustiske bølger, der N er et helt tall som ikke er mindre enn to,karakterisert ved at nevnte hus er et hult hus (60) som definerer en sylindrisk indre overflate og er forsynt med en øvre og nedre basis anbragt innenfor nevnte hus i tettende inngrep med den nevnte indre overflate og som definerer med nevnte indre overflate en sylindrisk ring, og at nevnte akustiske bølgedetektor omfatter: (i) en kryssformet stavenhet (66, 68) anbragt innenfor nevnte ring og omfattende en første stav (66, 68) som strekker seg 1 retningen av og i koaksial innretting med en første akse og en andre stav (66, 68) som strekker seg i retningen av og i koaksial innretting med den andre akse, idet nevnte første, andre og sentrale akser er i alt vesentlig innbyrdes perpendikulære og skjærer hverandre til å definere et senterpunkt for nevnte stavsammenstilling, idet nevnte første stav har motstående ender som er adskilte langs nevnte første akse på første distanser fra og på hver side av nevnte senterpunkt, idet nevnte andre stav har motstående ender som er adskilte langs nevnte andre akse på andre distanser fra og på hver side av nevnte senterpunkt, (11) et flertall av akustiske mottagere som Innbefatter første akustiske mottagere som hver er anbragt på en forskjellig av nevnte motstående ender av nevnte første stav og andre akustiske mottagere som hver er anbragt på en forskjellig av nevnte motstående ender av nevnte andre stav, idet nevnte første mottagere hver har en detekterende overflate som ligger 1 alt vesentlig 1 et plan som er perpendikulært på og skjærer nevnte første akse, og nevnte andre mottagere hver har en utstrålende overflate som ligger i alt vesentlig 1 et plan som er perpendikulært på og skjærer nevnte andre akse, idet nevnte hus definerer et flertall av nevnte vinduer som hver er adskilt utad, med hensyn til den sentrale aksen, fra en respektive av nevnte første og andre mottagere, (ili) en første spole (86, 88) som er anbragt om nevnte første stav i koaksial innretting med nevnte første akse for elektrisk å detektere variasjon i distansen mellom nevnte ender av nevnte første stav langs nevnte første akse som reaksjon på bevegelse av endene av den første staven bevirket av tvers på nevnte første akustiske mottagere av første akustiske bølger som forplanter seg fra formasjonen, og (iv) en andre spole (86, 88) som er anbragt om nevnte andre stav 1 koaksial innretting med nevnte andre akse for elektrisk å detektere variasjoner i distansen mellom nevnte ender av nevnte andre stav langs nevnte andre akse som reaksjon på bevegelse av endene av den andre staven bevirket av tvers på nevnte andre akustiske mottagere av andre akustiske bølger som forplanter seg fra formasjonen, idet nevnte første akustiske bølger og andre akustiske bølger er resultatet av en 2N<->pol akustisk bølge i formasjonen.
56. 56. Anordning som angitt i krav 42 for å detektere en dipol akustisk bølge i en formasjon, karakterisert ved at nevnte akustiske bølgedetektor omfatter en spindel (222) med en sentral akse (28), idet nevnte spindel definerer en ytre spindeloverflate, en ringformet akustisk mottager i koaksial innretting med nevnte sentrale akse (28) og anbragt om nevnte spindel og definerende en indre detektoroverflate, idet nevnte indre og ytre overflater dessuten definerer en ringformet region derimellom, idet nevnte ring gjennomgår oscillerende bevegelse som reaksjon på akustiske bølger frembragt i borehullet av en dlpol akustisk bølge i formasjonen, og en stav (224) som har en langsgående akse som er 1 alt vesentlig perpendikulær på den sentrale (28) aksen, og sammenkoblet mellom nevnte spindel (222) og nevnte mottager, idet lengden av nevnte stav er variabel som et resultat av oscillerende bevegelse av nevnte mottager i retninger som er parallelle med den langsgående aksen for staven og på tvers av nevnte sentrale akse for nevnte spindel som reaksjon på akustiske trykkbølger som forplanter seg mot mottageren fra formasjonen som et resultat av en dlpol akustisk bølge i formasjonen, for derved å frembringe et elektrisk utgangssig-nal fra nevnte akustiske bølgedetektor som indikerer slik variasjon av lengde.
57. 57.

    Anordning som angitt ikrav 56,karakterisert ved at den nevnte stav består av magnetostriktivt materiale.
58. 58.

    Anordning som angitt i krav 57, karakterisert ved at en elektrisk spole er anbragt om nevnte stav for å detektere nevnte variasjon i lengde.
59. 59.

    Anordning som angitt i krav 56,karakterisert ved at nevnte stav består av et piezoelektrisk materiale.
60. 60. Anordning som angitt i et hvilket som helst av kravene 56-59,karakterisert ved at nevnte ytre overflate av nevnte spindel er sylindrisk.
61. 61. Anordning som angitt i krav 42 for detektering av 2^-pol akustiske bølger, der N er et helt tall som ikke er mindre enn to,karakterisert ved at den akustiske bølgedetektoren omfatter 2N staver (204, 206, 208 og 210) som hver har en ytre ende, og som hver strekker seg radielt utad fra et sted hosliggende nevnte sentrale akse og langs en respektiv langsgående akse som er 1 alt vesentlig på tvers av den sentrale aksen (28), idet hver av nevnte staver er tilpasset til å oscillere langs sin respektive langsgående akse som reaksjon på elektrisk eksitering, og et flertall av akustiske mottagere som hver er festet til en ytre ende av en respektiv forskjellig av nevnte staver, idet hver nevnte mottager har en overflate som vender radielt utad mot nevnte formasjon for detektering av de akustiske trykkbølgene som treffer hver nevnte overflate fra nevnte formasjon, for derved å bevirke oscillasjon av hver stav.
62. 62. Anordning som angitt i krav 61, karakterisert ved at projeksjonen av hver nevnte respektive tversgående langsgående akse (126, 128) på et første plan som er perpendikulært på nevnte sentrale akse definerer en vinkel p relativt projeksjonen på det første planet av hver forskjellig av nevnte tversgående langsgående akser (126, 128) umiddelbart hosliggende hver nevnte respektive tversgående langsgående akse, og hver nevnte respektive tversgående langsgående akse definerer en vinkel a relativt nevnte sentrale akse (28). 63.

    Anordning som angitt i krav 62,karakterisert ved at e - 360'/(2N). 64.

    Anordning som angitt i et hvilket som helst av kravene 61-63, karakterisert ved at nevnte oscillasjon av hver av nevnte staver (204, 206, 208 og 210) er ute-av-fase med hensyn til oscillasjon for hver forskjellige av nevnte staver umiddelbart hosliggende nevnte hver stav. 65.

    Anordning som angitt i krav 64,karakterisert ved at nevnte ut-av-fase bevegelse er 180° ute-av-fase.