NO20120898A1 - Akustisk transduser med en baerer som inneholder ensrettede fibere og fremgangsmater for a fremstille og bruke den samme - Google Patents
Akustisk transduser med en baerer som inneholder ensrettede fibere og fremgangsmater for a fremstille og bruke den samme Download PDFInfo
- Publication number
- NO20120898A1 NO20120898A1 NO20120898A NO20120898A NO20120898A1 NO 20120898 A1 NO20120898 A1 NO 20120898A1 NO 20120898 A NO20120898 A NO 20120898A NO 20120898 A NO20120898 A NO 20120898A NO 20120898 A1 NO20120898 A1 NO 20120898A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- transducer
- carrier
- acoustic
- waves
- fibers
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 12
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 abstract description 13
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 5
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 5
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 2
- 229920002681 hypalon Polymers 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920002577 polybenzoxazole Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/40—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
- G01V1/44—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging using generators and receivers in the same well
- G01V1/48—Processing data
- G01V1/50—Analysing data
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
- G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
- G01V1/181—Geophones
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/40—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
- G01V1/52—Structural details
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/002—Devices for damping, suppressing, obstructing or conducting sound in acoustic devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
- G01V2210/10—Aspects of acoustic signal generation or detection
- G01V2210/14—Signal detection
- G01V2210/142—Receiver location
- G01V2210/1429—Subsurface, e.g. in borehole or below weathering layer or mud line
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Oppfinnelsen, i ett aspekt, tilveiebringer en anordning som omfatter en akustisk transduser og en bærer i kontakt med en side av transduseren. Bæreren omfatter tilnærmet ensrettede fibre i en matrise av et materiale som har høy akustisk dempning av skjærbølger. Fibrene står i kontakt med siden av transduseren i en vinkel valgt for å omdanne tilnærmelsesvis alle kompresjonsbølger som kommer inn i bæreren for transduseren til skjærbølger og disse skjærbølgene blir så dempet av matrisen til bærermaterialet.
Description
KRYSSREFERANSER TIL BESLEKTEDE SØKNADER
Denne søknaden tar prioritet fra den ugranskede US-patentsøknaden 61/306,721, innlevert 22. februar 2010.
BAKGRUNNSINFORMASJON
1. Oppfinnelsens område
[0001] Denne oppfinnelsen vedrører akustiske følere med bærere med høy akustisk dempning, fremgangsmåter for tilvirkning av slike følere samt bruk av de samme i akustiske verktøy for nedihulls brønnlogging og andre anvendelser.
2. Beskrivelse av kjent teknikk
[0002] Typiske nedihulls akustiske og ultraakustiske loggeverktøy anvender én eller flere akustiske transdusere for å generere akustiske signaler i et brønnhull (eller borehull). Frekvensen til en typisk transduser er innenfor det ultrasoniske området, i alminnelighet 100 kHz eller høyere. Akustiske frekvenser i dette området blir anvendt for å få en bedre oppløsning i det trange rommet i et brønnhull. Akustiske transdusere anvender ofte piezoelektriske aktive elementer i keramiske eller metalliske innkaps-linger. Slike transdusere sender gjerne akustiske signaler gjennom brønnfluidet og inn i grunnformasjonen rundt borehullet. Forskjellige akustiske mottakere i verktøyet av-føler akustiske signaler reflektert fra formasjonen. Slike mottatte signaler blir behandlet for å bestemme en egenskap av interesse ved formasjonen og/eller borehullsveggen, eller ved selve brønnfluidet. En bærer eller bakplate er typisk plassert på baksiden av transduseren for å dempe akustiske signaler som kommer inn mot denne siden for å redusere "ringing"-effekten og for å redusere refleksjoner fra baksiden av transduseren, slik at et rent signal, bestående kun av akustiske bølger utgående fra forsiden av transduseren, blir sendt inn i mediet den står i kontakt med. De viktigste akustiske designkriteriene for et bærermateriale er: (i) å minimere akustisk refleksjon i grenseflaten mellom bærer og transduser ved å matche, så godt som mulig, den akustiske impedansen til bærermaterialet med den akustiske impedansen til transduseren, og (ii) å minimere retur av akustiske bølger til denne grenseflaten etter at de har kommet inn i bærermaterialet ved hjelp av akustisk spredning til mange andre retninger eller ved hjelp av akustisk absorbsjon. Bærermaterialer for akustiske transdusere er typisk bygget opp av en fastformig matrise, vanligvis en epoksy eller en annen polymer fylt med fast, partikkelformig fyllmateriale så som wolfram, mikroballonger, osv., som tjener som akustiske spredere til forskjellige retninger for å redusere retur av akustiske bølger til grenseflaten mellom bærer og transduser. Slike bærere er ofte ikke i stand til effektivt å dempe alle eller tilnærmelsesvis alle kompresjonsbølgene som mottas i grenseflaten mellom transduseren og bæreren.
[0003] Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer transdusere med bærere som forbedrer dempningsegenskapene eller demper tilnærmelsesvis alle kompresjonsbølger som blir transmittert inn i bæreren fra baksiden av transduseren.
OPPSUMMERING
[0004] En utførelsesform av oppfinnelsen er en anordning som innbefatter en akustisk transduser og en bærer i kontakt med en side av transduseren. Bæreren omfatter tilnærmet eller hovedsakelig ensrettede fibre i et materiale med høy akustisk dempning av skjærbølger. Fibrene står i kontakt med siden av transduseren i en vinkel valgt for å omdanne tilnærmelsesvis alle kompresjonsbølger som kommer inn i bæreren til skjær-bølger, og disse skjærbølgene blir dempet av matrisen i bæreren.
[0005] Utvalgte eksempler på trekk ved anordningen og fremgangsmåten som beskrives her er oppsummert nokså generelt for at den detaljerte beskrivelsen av disse som følger skal kunne forstås bedre. Anordningen og fremgangsmåten som beskrives i det følgende, omfatter selvfølgelig ytterligere trekk, som vil danne gjenstand for de vedføyde kravene.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
[0006] Foreliggende oppfinnelse vil best forstås ved å henvise til de vedlagte figurene, der like henvisningstall refererer til like elementer og der: Figur 1 viser et akustisk brønnloggeverktøy innrettet for å anvende akustiske transdusere beskrevet her; Figur 2 er et skjematisk diagram av et eksempel på transduser tilvirket i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen; Figur 3 viser en isometrisk betraktning av en bærer for akustiske transdusere, i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen; Figur 4 viser en isometrisk betraktning av en bærer for akustiske transdusere, i samsvar med en annen utførelsesform av oppfinnelsen; Figur 5 viser en delvis sammenstilt transduser med en bærer tilvirket i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen; og Figur 6 illustrerer omdannelse av kompresjonsbølger til skjærbølger for dempning i bærermaterialene anordnet på en side av en transduser.
BESKRIVELSE AV ILLUSTRERENDE UTFØRELSESFORMER
[0007] Figur 1 viser en skjematisk illustrasjon av et eksempel på brønnloggingssystem 100. Systemet 100 er vist å innbefatte et loggeinstrument eller -verktøy 110 fraktet inn i et brønnhull eller borehull 101 dannet i en grunnformasjon 113. Verktøyet 110 kan være fraktet inn i brønnhullet 101 av en hvilken som helst passende struktur 114, så som en elektrisk armert kabel (også omtalt som "wireline"), en glattline, et kveilrør, osv. Transportstrukturen 114 kan være kveilet opp på en vinsj 117 eller en tilsvarende anordning kjent for fagmannen. Transportstrukturen 114 kan bli ført inn i brønnhullet 101 ved hjelp av en plattform eller rigg 115 på overflaten. Transportstrukturen 114 er elektrisk koblet i den ene enden til en styreenhet 190 på overflaten og i den andre enden til verktøyet 110. Styreenheten 190 kan være et datamaskin-basert system innrettet for å behandle data eller signaler frembragt av verktøyet 110 for å estimere én eller flere parametere av interesse, sende kommandosignaler til forskjellige kompo-nenter i verktøyet 110 og generelt styre driften av verktøyet 110. Styreenheten 190 innbefatter en prosessor 192, en datalagringsanordning 194 og programmer for å behandle data og styre driften av verktøyet 110. Styreenheten 110 kan også innbefatte en fremvisningsenhet og periferisk utstyr for innmating av data og for å tilveiebringe et grensesnitt mellom menneske og maskin. Et telemetrisystem 112 kan bli anvendt for å opprette toveis datakommunikasjon mellom verktøyet 110 og styringsenheten 190. Styreenheten 190 og verktøyet 110 kan også henholdsvis omfatte en signaldekodings-og tolkningsenhet 198 og 116 og signalregistreringsenheter 194 og 118. Verktøyet 110 kan også innbefatte en styreenhet 170, som i sin tur kan innbefatte en prosessor 172 (så som en mikroprosessor), en datalagringsanordning 174, så som et halvleder-minne, og dataprogrammer 176 innrettet for å bli anvendt av prosessoren 172 for å eksekvere instruksjoner inneholdt i programmene 176. Signalene som sendes av verktøyet 110 til styreenheten 190 på overflaten og signalene som sendes av styreenheten 190 til verktøyet 110 blir dekodet, tolket, registrert og behandlet av deres respektive styreenheter.
[0008] Fortsatt med henvisning til figur 1 er verktøyet 110 videre vist å omfatte eksempler på sendere T1 og T2 tilvirket i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen, som vil bli beskrevet nærmere i forbindelse med figurene 2-6. En senderkrets TC1 bevirker senderene T1 og T2 til å sende akustiske signaler ut i grunnformasjonen 113. Mottakere R1 og R2 mottar akustiske signaler reflektert av grunnformasjonen 113 som reaksjon eller respons på de utsendte signalene. En passende elektrisk krets RC1 kondisjonerer de mottatte signalene og styreenheten 170 behandler de kondisjo-nerte signalene. Verktøyet 110 vist i figur 1 illustrerer et eksempel på et kabelført verktøy som tilveiebringer informasjon for bestemmelse eller estimering av en parameter av interesse eller egenskap ved formasjonen 113, så som akustisk porøsitet, beliggenheten av laggrenser, osv. I et annet aspekt eller en annen utførelse kan verk-tøyet 110 anvende transdusere på et element 130, hvilke transdusere blir plassert nær ved eller i kontakt med borehullsveggen 103 for avbildning av borehullsveggen 103. For formålet med denne oppfinnelsen kan ethvert akustisk verktøy som anvender en transduser tilvirket i samsvar med en utførelsesform beskrevet her bli anvendt for å estimere en egenskap av interesse. Videre skal det bemerkes at selv om figur 1 viser et kabelført akustisk verktøy, verktøyet 110 kan være et akustisk måling-under-boring-verktøy (også omtalt som et logging-under-boring-verktøy) for å estimere en parameter eller egenskap av interesse under boring i et brønnhull. For slike "under-boring"-anvendelser kan verktøyet være en del av en boreenhet som blir fraktet på skjøterør eller kveilrør. Telemetrien for en slik anvendelse kan omfatte en hvilken som helst passende telemetrimetode, herunder, men ikke begrenset til slampulstelemetri; elektromagnetisk telemetri; trådløs telemetri; og telemetri gjennom kabeltrukne rør.
[0009] Figur 2 viser et tverrsnitt gjennom et eksempel på en transduserenhet 200 tilvirket i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen. Transduserenheten 200 innbefatter en transduser 207 og et vindu 201 laget av et passende materiale, så som polytetrafluoroetylen, som selges under varemerket Teflon®. Transduseren 207 sender ut signaler fra sin forside 207a gjennom vinduet 201 og ut i en formasjon gjennom fluidet i brønnhullet. Alternativt kan transduseren 207 være anordnet på et element, så som en utstrekkbar arm, som strekker ut transduseren 207 eller transduserenheten 200 til et sted nær ved eller kontakt med brønnhullsveggen. I ett aspekt kan rommet mellom forsiden 207a av transduseren 207 og vinduet 201 være fylt med et passende materiale 205, så som olje. I ett aspekt blir den akustiske impedansen til transduseren 207 matchet med fylt eller ikke-fylt polytetrafluoroetylen, selv om dette ikke skal forstås som en begrensning ettersom et hvilket som helst annet materiale som har en ønsket slitasjebestandighet og ønskede akustiske egenskaper kan bli anvendt for formålet med denne oppfinnelsen.
[0010] Fortsatt med henvisning til figur 2 innbefatter transduserenheten 200 også en bærer (eller en akustisk demper) 209 med en forside 209a og en bakside 209b. Baksiden 209b av bæreren 209 blir plassert i kontakt med baksiden 207b av transduseren 207. Transduseren 207 og bæreren 209 kan være koblet til hverandre i grenseflaten 208 av en hvilken som helst passende anordning 215, så som klemmer. En passende epoksy eller et vedheftingsmiddel kan også bli anvendt for å koble bæreren 209 til transduseren 207. Passende ledere 211 kan bli anvendt for å koble transduseren 207 til en elektrisk krets, for eksempel en som anvender en transformatorspole, for å aktivisere transduseren til å sende ut akustiske signaler med en valgt frekvens. Bæreren 209 er innrettet for å dempe akustiske signaler som forplanter seg fra/til transdusersiden 207b og for å redusere refleksjoner fra grenseflaten 208 mellom transduseren 207 og bæreren 209.1 ett aspekt kan bæreren 209 være dannet av linje-førte fibre 220 innlagt i et matrisemateriale 224 med høy skjærbølgedempning. De linjeførte fibrene 220 kan stå i kontakt med grenseflaten 208 i en passende vinkel, A. I ett aspekt kan vinkelen A være større enn en kritisk vinkel som omdanner alle eller tilnærmelsesvis alle kompresjonsbølger som kommer til grenseflaten 208 til skjær-bølger. Skjærbølgene blir så dempet av matrisematerialet 224. Den akustiske impedansen til et homogent materiale er dets densitet multiplisert med dets lydhastighet. Dette anisotrope bærermaterialet har imidlertid en anisotrop akustisk impedans. Dets akustiske impedans i grenseflasten er dets densitet multiplisert med den komponenten av dets lydhastighet som er vinkelrett på grenseflaten. Dets akustiske impedans i grenseflaten (for det formål å beregne refleksjonsintensiteten for akustiske bølger med normal innfallsvinkel til denne grenseflaten) avhenger derfor av vinkelen til fibrene i forhold til grenseflaten og kan justeres for å oppnå en bedre match med transduseren ved å variere vinklingen av fibrene i forhold til grenseflaten. I ett aspekt er justeringen av vinkelen innenfor et område av vinkler som er større enn den kritiske vinkelen, slik at i tillegg til at refleksjoner fra denne grensflaten minimeres, alle kompresjonsbølger som kommer inn i bærermaterialet blir omdannet til skjærbølger.
[0011] Figur 3 viser en isometrisk betraktning av en bærer 300 for bruk med akustiske transdusere, ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen. Bæreren 300 omfatter et matrisemateriale (også omtalt som basematerialet) 302 og linjeførte fibre 304 innlagt i matrisematerialet 302. Bæreren 300 er vist med en rektangulær form for å lette forklaringen. Bæreren 300 kan dannes med en hvilken som helst passende form og størrelse med ensrettede fibre. Fibrene 304 er ensrettede, som betyr at de (og deres akser) er hovedsakelig eller tilnærmet orientert langs en felles retning, så som retningen 312.1 en utførelsesform kan fibrene 304 bli belagt med matrisematerialet og så pakket eller holdt sammen tett for å danne bæreren 300.1 en annen utførelse kan fiberet 304 være innlagt i matrisematerialet 302. En hvilken som helst annen passende metode kan bli anvendt for å danne bæreren 300.1 ett aspekt kan endene av fiberet være blottlagt for å skape fysisk kontakt med en side eller overflate av transduseren. Fibrene 304 er laget av et materiale som har en lydhastighet for kompresjonsbølger som er langt større enn lydhastigheten i matrisen. I ett aspekt er fibrene wolframtråder. Et hvilket som helst annet passende materiale som har en lydhastighet for kompre-sjonsbølger som er mye høyere (omtrent 3 til 15 ganger høyere) enn matrisens lydhastighet kan også bli anvendt. Matrisematerialet har høy skjærbølgedempning, så som polytetrafluoroetylen, som selges under varemerket Teflon®, og som, i følge forskjellige referanser, har en skjærbølgedempning mellom 23,2 db/cm (59db/tomme) ved 1 MHz og 118,1 db/cm (300 db/tomme). Andre passende materialer omfatter, men er ikke begrenset til silikongummi, eller klorsulfonert polyetylen, som selges under varemerket Hypalon® og/eller en kombinasjon av ett eller flere andre materialer. Polytetrafluoretylen haren kompresjonsbølge-lydhastighet på omtrent 1380 m/s, mens epoksyer har lydhastigheter mellom omtrent 2820 og 3090 m/s. De fleste andre polymerer har lydhastigheter mellom disse grensene. Det finnes imidlertid visse polymerer (for eksempel poly(p-fenylen-2,6-benzobisoxasol) forkortet PBO, som selges under varemerket Zylon®, som har et lydhastighetsområde fra 13397 til 15199 m/s). I ett aspekt er slike polymerer stive nok til at de kan være egnet for fremstilling av fibrene for formålet med denne oppfinnelsen. Det bemerkes at karbonfibre har lydhastigheter mellom 11600 og 21200 m/s og at wolfram har en lydhastighet på 4290 m/s.
[0012] Figur 4 viser en isometrisk betraktning av en bærer 400 for bruk med akustiske transdusere, ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen. Akustiske transdusere har gjerne en sirkulær bakside. Formen til bæreren 400 er sirkulær med ensrettede fibre 404 plassert langs en aksiell retning eller lengderetning 412. En forside 414a av bæreren 400 er skåret i en passende vinkel A på planet 415. Forsiden 414a er innrettet for å være i kontakt og flukt med baksiden av en transduser. Bæreren 400 kan være dannet på måten beskrevet i forbindelse med bæreren 300 vist i figur 3.
[0013] Figur 5 viser oppførselen til kompresjonsbølger som kommer inn i en bærer med fibre anordnet i en vinkel på en side av en transduser. Figur 5 viser en transduser 502 med en forside 502a og en bakside 502b. Eksempler på fibre 512a og 512b i en bærer 510 er anlagt mot siden eller forsiden 502b med en vinkel A i forhold til et plan vinkelrett på transduseren 502. Når transduseren 502 blir aktivert til å sende ut akustiske signaler i retningen 520a, vil kompresjonsbølger, så som C1 og C2, for-plante seg til baksiden 502b av transduseren langs en retning 520b, hvilken retning er tilnærmet / hovedsakelig vinkelrett på forsiden 502b. Kompresjonsbølgene C1 og C2 vekselvirker henholdsvis med fibrene 512a og 512b og blir omdannet til respektive skjærbølger S1 og S2, og disse skjærbølgene blir dempet av matrisematerialet 514.1 aspekter kan en transduserenhet utført i samsvar med en utførelsesform av denne oppfinnelsen derfor gjøre det mulig å dempe alle eller tilnærmelsesvis alle kompre-sjonsbølger som kommer inn mot en side av en transduser.
[0014] Figur 6 viser en delenhet 600 som innbefatter en transduser 602 med en hovedsakelig rund side 602b koblet til en motsvarende side 620b av en bærer 624. Transduseren 602 og bæreren 620 kan være koblet sammen av en passende koplingsanordning 640 (så som en mekanisk koplingsanordning) og/eller en epoksy eller en harpiks 650. Bæreren 620 kan være dannet som beskrevet i forbindelse med figur 4. Bæreren 620 er på én side 620b skåret i en vinkel A slik at vinkelen A i grenseflaten mellom transduseren 602 og bæreren 620 vil være større enn den kritiske vinkelen der alle eller tilnærmelsesvis alle kompresjonsbølger vil bli omdannet til skjærbølger. Siden 620b er utformet for å gå i kontakt med et ønsket område på siden 602b av transduseren. I ett aspekt kan siden 620b være samsvarende med transdusersiden 602b eller den kan være større eller mindre enn siden 602b. Bærersiden 620b er koblet til transdusersiden 602b slik at fibrene 622 er koblet til siden 602b av transduseren over den kritiske vinkelen. I et annet aspekt kan en passende epoksy eller harpiks 650 bli anvendt for å skape en grenseflate mellom bærersiden 620b og fibrene 622, og transduserlegemet. Uførelsen vist i figur 6 kan, i aspekter, omdanne alle eller tilnærmelsesvis alle kompresjonsbølger som kommer inn i bærermaterialet til skjærbølger med ensrettede fibre 622, hvilke skjærbølger blir dempet av matrisemateriale 624 i bæreren. Tykkelsen "d" til bæreren 620 kan velges for optimal ytelse for transduseren 602. Vinkelen A kan bli justert for optimal ytelse under sammenstilling av bæreren med transduseren og testing av denne kombinasjonen. I aspekter kan bæreren 620 tilvirket i samsvar med denne oppfinnelsen være laget forholdsvis tynn. I ett aspekt kan bærerens tykkelse være mindre enn omtrent 2 cm.
[0015] Den perpendikulære akustiske impedansen til bæreren 620 er produktet av den gjennomsnittlige densiteten til matrisematerialet 624 og gjennomsnittlig lydhastighet vinkelrett på forsiden 620b, hvilken hastighet avhenger av vinkelen A til de orienterte fibrene på forsiden 620b. Den akustiske impedansen til forsiden 620b av bæreren 620
i kontakt med transduseren 602 kan bli justert kontinuerlig ved justering under sammenstilling og testing til vinkelen med hvilken forsiden 620b er skåret i forhold til retningen til de orienterte fibrene 622. Videre, over en kritisk vinkel A (på omtrent 15 grader) for de orienterte fibrene, vil alle eller tilnærmelsesvis alle kompresjonsbølger som kommer inn i bærermaterialet 620b bli omdannet til skjærbølger. Gjennom valg av et matrisemateriale så som polytetrafluoretylen, størrelsen til og antallet (tettheten) av ensrettede fibre, kan alle eller tilnærmelsesvis alle lydbølger som kommer inn i bæreren 620 over den kritiske vinkelen bli gjenstand for kraftig dempning.
[0016] I ett aspekt tilveiebringer oppfinnelsen således en anordning som innbefatter en akustisk transduser og en bærer i kontakt med en side av transduseren. Bæreren omfatter ensrettede eller tilnærmet ensrettede fibre i et matrisemateriale med høy akustisk dempning av skjærbølger. Fibrene kan stå i kontakt med siden av transduseren i en vinkel valgt for å omdanne alle eller tilnærmelsesvis alle kompresjonsbølger som kommer inn i bærermaterialet for transduseren til skjærbølger, der skjærbølgene så blir dempet av matrisematerialet i bæreren. I ett aspekt er vinkelen over en kritisk innfallsvinkel for kompresjonsbølgene mot siden av transduseren som vil gjøre at alle eller tilnærmelsesvis alle kompresjonsbølger som kommer inn i bærermaterialet blir omdannet til skjærbølger. I ett aspekt er vinkelen omtrent 15 grader. I én utførelse er bæreren i form av en plate med ensrettede fibre plassert med en valgt vinkel i forhold til siden. I en annen utførelse kan bæreren sammenfalle med en utvendig overflate av transduseren, som kan ha en hvilken som helst form, herunder en sirkulær form, oval form, osv. I ett aspekt omfatter bæreren fibre innlagt i matrisematerialet. I et annet aspekt kan fibrene være belagt med matrisematerialet og pakket eller holdt sammen for å danne bæreren. I ett aspekt er fibrene wolframtråder og matrisematerialet er teflon. I et annet aspekt matcher den akustiske impedansen til transduseren tilnærmelsesvis den perpendikulære akustiske impedansen til bæreren i grenseflaten mellom bærer og transduser. I et annet aspekt er et vindu tilveiebragt mellom transduseren. I et annet aspekt kan rommet mellom vinduet og transduseren være fylt med et passende materiale, så som olje. I nok et annet aspekt kan en trykkompenserings-mekanisme være tilveiebragt for transduseren for bruk i et brønnhullsmiljø.
[0017] I et annet aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte, som i aspekter kan omfatte å: tilveiebringe en akustisk transduser; og koble en bærer til en side av transduseren, der bæreren omfatter ensrettede eller tilnærmet ensrettede fibre i et matrisemateriale med høy akustisk dempning av skjærbølger. I ett aspekt kan fremgangsmåten videre omfatte å koble bæreren til transduseren med fibrene i en vinkel valgt for å omdanne alle eller tilnærmelsesvis alle kompresjonsbølger som kommer inn i bærermaterialet for transduseren til skjærbølger. Fremgangsmåten kan omfatte å dempe skjærbølgene i matrisematerialet. I ett aspekt er vinkelen større enn en kritisk innfallsvinkel for kompresjonsbølgene mot siden av transduseren som gjør at alle eller tilnærmelsesvis alle kompresjonsbølger som kommer inn i bærermaterialet omdannes til skjærbølger. I ett aspekt er vinkelen omtrent 15 grader. I et annet aspekt kan fremgangsmåten omfatte å koble bæreren til transduseren med en mekanisk anordning. I et annet aspekt kan fremgangsmåten omfatte å koble bæreren til transduseren med en epoksy eller en harpiks. I et annet aspekt kan fremgangsmåten omfatte å sørge for trykkompensering for transduseren. I et annet aspekt kan fremgangsmåten omfatte å tilveiebringe et beskyttende vindu for transduseren og plassere et materiale mellom vinduet og transduseren. I et annet aspekt kan fremgangsmåten omfatte å plassere olje eller et gummimateriale med en passende eller valgt akustisk impedans i rommet mellom vinduet og transduseren.
[0018] Beskrivelsen over er rettet mot bestemte konkrete utførelsesformer og fremgangsmåter for å lette forklaringen. Forskjellige endringer og modifikasjoner av disse utførelsesformene vil imidlertid være nærliggende for fagmannen. Alle slike endringer og modifikasjoner er å anse som en del av denne beskrivelsen og innenfor rammen til de vedføyde kravene.
Claims (19)
1. Anordning, omfattende: en akustisk transduser; og en bærer koblet til en side av transduseren, der bæreren omfatter fibre anordnet i en vinkel på siden av transduseren, der vinkelen er valgt for å omdanne kompre-sjonsbølger til skjærbølger for absorbsjon av bæreren.
2. Anordning ifølge krav 1, der fibrene er tilnærmet ensrettede, og vinkelen er større enn en kritisk innfallsvinkel der tilnærmelsesvis alle kompresjonsbølger i fibrene blir omdannet til skjærbølger.
3. Anordning ifølge krav 1, der vinkelen er omtrent 15 grader.
4. Anordning ifølge krav 1, videre omfattende en prosessor innrettet for å behandle signaler tilveiebragt av transduseren for å bestemme en egenskap av interesse ved en grunnformasjon.
5. Anordning ifølge krav 1, der fibrene er wolframtråder innlagt i matrisen av det valgte materialet.
6. Anordning ifølge krav 1, der den akustiske impedansen til den akustiske transduseren tilnærmelsesvis matcher en perpendikulær akustisk impedans for bæreren i en grenseflate mellom bæreren og transduseren.
7. Anordning ifølge krav 1, der bæreren omfatter pakkede fibre belagt med et valgt materiale.
8. Anordning ifølge krav 1, der den akustiske transduseren er trykkompensert for bruk i et brønnhull.
9. Anordning, omfattende: et verktøy innrettet for logging av et brønnhull, verktøyet omfattende: en akustisk transduser innrettet for å motta akustiske bølger fra en grunnformasjon og for å avgi signaler som reaksjon eller respons på de mottatte akustiske bølgene, og en bærer koblet til en side av den akustiske transduseren, der bæreren omfatter fibre i en matrise av et valgt materiale, der fibrene står i en vinkel på en side av transduseren og der vinkelen er valgt for å omdanne kompresjonsbølger mottatt ved fibrene til skjærbølger for absorbsjon av det valgte materialet; og en prosessor innrettet for å behandle signalene tilveiebragt av den akustiske transduseren for å bestemme en egenskap av interesse.
10. Anordning ifølge krav 9, der fibrene er hovedsakelig ensrettede, og vinkelen er større enn en kritisk innfallsvinkel der tilnærmelsesvis alle kompresjonsbølger i fibrene blir omdannet til skjærbølger.
11. Anordning ifølge krav 9, der den akustiske impedansen til den akustiske transduseret tilnærmelsesvis matcher en perpendikulær akustisk impedans for bæreren i en grenseflate mellom bæreren og den akustiske transduseren.
12. Fremgangsmåte for å bestemme en parameter av interesse, omfattende trinnene med å: sende akustiske bølger inn i en formasjon fra et verktøy utplassert i et brønn-hull; motta akustiske bølger fra formasjonen som reaksjon eller respons på de utsendte akustiske bølgene ved en transduser i verktøyet; avgi signaler som reaksjon eller respons på de mottatte akustiske bølgene ved transduseren; omdanne kompresjonsbølger ved transduseren til skjærbølger i en bærer koblet til en side av transduseren, der bæreren omfatter fibre anordnet i en vinkel på siden av transduseren, der vinkelen velges for å omdanne kompresjonsbølger til skjærbølger for absorbsjon i en matrise av et valgt materiale i bæreren; og behandle signalene avgitt av transduseren med bruk av en prosessor for å bestemme egenskapen av interesse.
13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, der vinkelen er større enn en kritisk innfallsvinkel ved hvilken tilnærmelsesvis alle kompresjonsbølger i fibrene omdannes til skjærbølger.
14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, der vinkelen er omtrent 15 grader.
15. Fremgangsmåte ifølge krav 12, der bæreren er koblet til transduseren av én av: en mekanisk anordning, en epoksy, og en harpiks.
16. Fremgangsmåte ifølge krav 12, videre omfattende trinnet med å trykkompensere transduseren.
17. Fremgangsmåte ifølge krav 12, videre omfattende trinnet med å tilnærmelsesvis matche en akustisk impedans for transduseren med en perpendikulær akustisk impedans for bæreren i en grenseflate mellom bæreren og transduseren.
18. Fremgangsmåte ifølge krav 12, videre omfattende trinnene med å tilveiebringe et beskyttende vindu for transduseren, og å plassere et materiale med en valgt akustisk impedans mellom vinduet og transduseren.
19. Fremgangsmåte ifølge krav 12, der bæreren omfatter pakkede fibre belagt med det valgte materialet.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US30672110P | 2010-02-22 | 2010-02-22 | |
PCT/US2011/025703 WO2011103564A2 (en) | 2010-02-22 | 2011-02-22 | Acoustic transducer with a backing containing unidirectional fibers and methods of making and using same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20120898A1 true NO20120898A1 (no) | 2012-08-23 |
NO344554B1 NO344554B1 (no) | 2020-02-03 |
Family
ID=44476378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20120898A NO344554B1 (no) | 2010-02-22 | 2012-08-14 | Akustisk transduser med en bakplate med ensrettede fibre og fremgangsmåte for bruk i et brønnhull |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8792307B2 (no) |
BR (1) | BR112012020979B1 (no) |
GB (1) | GB2490627B (no) |
NO (1) | NO344554B1 (no) |
WO (1) | WO2011103564A2 (no) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2990593A1 (en) * | 2014-08-27 | 2016-03-02 | Welltec A/S | Downhole wireless transfer system |
BR112019003245A2 (pt) | 2016-09-27 | 2019-06-18 | Halliburton Energy Services Inc | transdutor ultrassônico multidirecional de fundo de poço e sistema ultrassônico multidirecional de fundo de poço |
CN112526596A (zh) * | 2019-09-18 | 2021-03-19 | 凌波怡声科技(深圳)有限公司 | 地震波完美吸收装置 |
CN114354766B (zh) * | 2021-12-30 | 2024-05-03 | 中国特种设备检测研究院 | 一种超声探头阻尼背衬的制造方法 |
CN118393557B (zh) * | 2024-06-21 | 2024-08-20 | 山东省地质矿产勘查开发局第五地质大队(山东省第五地质矿产勘查院) | 一种地球物理勘探用检波器 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3737004A (en) * | 1972-02-10 | 1973-06-05 | Honeywell Inc | Composite acoustic decoupler |
US4528652A (en) | 1981-12-30 | 1985-07-09 | General Electric Company | Ultrasonic transducer and attenuating material for use therein |
US4439497A (en) | 1982-05-27 | 1984-03-27 | Shell Oil Company | Ultrasonic sound absorber |
US4499770A (en) | 1982-07-22 | 1985-02-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Systems for monitoring changes in elastic stiffness in composite materials |
US4523122A (en) | 1983-03-17 | 1985-06-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric ultrasonic transducers having acoustic impedance-matching layers |
US4779244A (en) | 1983-05-02 | 1988-10-18 | General Electric Company | Ultrasonic transducer and attenuating material for use therein |
JPS60100950A (ja) | 1983-11-09 | 1985-06-04 | 松下電器産業株式会社 | 超音波探触子 |
US4658649A (en) | 1985-06-06 | 1987-04-21 | Combustion Engineering, Inc. | Ultrasonic method and device for detecting and measuring defects in metal media |
DE59209589D1 (de) | 1992-09-28 | 1999-01-21 | Siemens Ag | Ultraschall-Wandleranordnung mit einer akustischen Anpassungsschicht |
US5648941A (en) | 1995-09-29 | 1997-07-15 | Hewlett-Packard Company | Transducer backing material |
US6043590A (en) * | 1997-04-18 | 2000-03-28 | Atl Ultrasound | Composite transducer with connective backing block |
DE19920576C1 (de) | 1999-05-04 | 2000-06-21 | Siemens Ag | Piezoelektrischer Biegewandler |
US6631327B2 (en) | 2001-09-21 | 2003-10-07 | Schlumberger Technology Corporation | Quadrupole acoustic shear wave logging while drilling |
US20040095847A1 (en) * | 2002-11-18 | 2004-05-20 | Baker Hughes Incorporated | Acoustic devices to measure ultrasound velocity in drilling mud |
EP1795132B1 (en) * | 2004-09-21 | 2011-07-06 | Olympus Corporation | Ultrasonic transducer |
JP2009206556A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Nsc Co Ltd | 送信機 |
US10416330B2 (en) | 2008-02-27 | 2019-09-17 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Composite transducer for downhole ultrasonic imaging and caliper measurement |
-
2011
- 2011-02-18 US US13/030,263 patent/US8792307B2/en active Active
- 2011-02-22 GB GB1214385.5A patent/GB2490627B/en active Active
- 2011-02-22 BR BR112012020979-5A patent/BR112012020979B1/pt active IP Right Grant
- 2011-02-22 WO PCT/US2011/025703 patent/WO2011103564A2/en active Application Filing
-
2012
- 2012-08-14 NO NO20120898A patent/NO344554B1/no unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011103564A2 (en) | 2011-08-25 |
WO2011103564A3 (en) | 2011-12-29 |
US20110205841A1 (en) | 2011-08-25 |
BR112012020979B1 (pt) | 2020-12-22 |
NO344554B1 (no) | 2020-02-03 |
GB2490627B (en) | 2014-11-26 |
GB2490627A (en) | 2012-11-07 |
GB201214385D0 (en) | 2012-09-26 |
BR112012020979A2 (pt) | 2016-05-03 |
US8792307B2 (en) | 2014-07-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6940420B2 (en) | Drill string telemetry system | |
NO20120898A1 (no) | Akustisk transduser med en baerer som inneholder ensrettede fibere og fremgangsmater for a fremstille og bruke den samme | |
US7913806B2 (en) | Enclosures for containing transducers and electronics on a downhole tool | |
CA1172347A (en) | Ultrasonic sensing | |
NO20121055A1 (no) | Akustisk transduser med en baerer med et vaeskefylt porost medium og fremgangsmater for fremstilling og bruk av denne | |
WO2009022130A1 (en) | Acoustic transducer assembly | |
NO20110241L (no) | Akustisk loggingsverktoy, innlegg for bruk med verktoyet og fremgangsmate for bruk av verktoyet | |
WO2009108889A2 (en) | Composite transducer for downhole ultrasonic imaging and caliper measurement | |
NO335722B1 (no) | Bredbåndet isolator for akustiske brønnverktøy | |
US20150281848A1 (en) | Variable thickness acoustic transducers | |
CA2185409C (en) | Attenuator for borehole acoustic waves | |
CN104806234A (zh) | 随钻声波测井装置 | |
US9702855B2 (en) | Acoustic interface device | |
US10801997B2 (en) | Method and system of evaluating cement bonds through tubing | |
US20200391247A1 (en) | Ringdown controlled downhole transducer | |
US11117166B2 (en) | Ultrasonic transducers with piezoelectric material embedded in backing | |
GB2399411A (en) | Cased borehole investigation apparatus deviates parasitic echoes away from receiver | |
US20220390637A1 (en) | Acoustic phased array system and method for determining well integrity in multi-string configurations | |
US9664030B2 (en) | High frequency inspection of downhole environment | |
CA3046889A1 (en) | Method and system of light-weight cement bond evaluation by acoustic vortex waves | |
CN109212026A (zh) | 一种基于表面波的固体声检测装置 | |
GB2383356A (en) | Drill String Telemetry System with Reflector | |
CN114991754A (zh) | 一种换能器装置和应用其的扫描装置 | |
WO2020251557A1 (en) | Ringdown controlled downhole transducer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: BAKER HUGHES, US |