NO321107B1 - Fremgangsmate og apparat for a fastsette tykkelsen til en borehullsfôring - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører ultralydundersøkelser og nærmere bestemt en fremgangsmåte og et apparat for ultralydundersøkelse av rør, slik som overføringsrør, sanitære anlegg og spesielt metallforinger i borehull.

Metallforinger er vanligvis anvendt ved oljebrønn-borehull og det er ønskelig å fastsette med jevne mellomrom den fysiske tilstanden og integriteten til foringen, som er underkastet forringelser så som korrosjon. Ultralydundersøkelse av foringer og av andre rør er kjent teknikk. En utførelse av utstyr for slike undersøkelser anvendes av Schlumberger Technology Corporation, og er kalt Ultrasonic Imager ("USI" - varemerke at Schlumberger Technology Corporation). I et eksempel på utstyr for ultralydundersøkelse av et borehull senkes et verktøy i et foret borehull. Verktøyet omfatter en roterende akustisk transduser som sender en puls av ultralydenergi mot foringen. Som vist f.eks. i US-A-5,274,604, som vedrører karakterisering av grensesnittet mellom forskjellige materialer i et foret borehull, kan transduseren fokuseres. Ekkoene fra foringen mottas med samme transduser og omformes til elektriske signaler i transduseren. Signalene kan prosesseres for å frembringe foringens karakteristikker omfattende indre radius, reflektivitet og tykkelse.

Nøyaktig fastsetting av foringens indre radius kan oppnås ved å presisere de mottatte ekkoene ved hjelp av en energisenter- ("center of energi", "COE") metode, som beskrevet f.eks. i Stanke and Liangs "Profiling High-Angle Surfaces With Focused Transducers And Time-of-Flight Measurements", IEEE 1990 Ultrasonic Symposium, 1990. Imidlertid kan dagens metoder for fastsettelse av foringens tykkelse forbedres. De reflekterte ekkoer fra foringens ytre overflate er som regel små sammenlignet med ekkoene fra den indre overflate. Likeledes kan sammenhengende deteksjon av ekkoankomst fra foringens ytre overflate være vanskelig. Når ultralydenergien først treffer foringens indre overflate vil både kompresjons- og skjære-ultralydkomponenter forplante seg mot foringens ytre overflate, og når noe av energien fra disse komponenter reflekteres ved foringens ytre overflate genereres på nytt både kompresjons- og skjærekomponenter. De forplanter seg tilbake mot foringens indre overflate, og energien derfra mottas til slutt ved transduseren. Kompresjonkomponentene (p) har vesentlig høyere hastighet enn skjærekomponentene (s). Generelt vil foringens tykkelse ideelt fastsettes utfra det første p-p ekko (forover og reflekterte kompresjons-komponentene ankommer først). P-s og s-p komponentene ankommer transduseren omtrent samtidig og kan ha kumulativ større amplitude enn den noenlunde tidligere p-p ankomst. Selv om p-p-ankomsten kan som regel skilles fra den senere ankomst av p-s/s-p, kan p-p også forveksles med den ringende ende av hoved- (første) refleksjonen fra foringens indre overflate. Dette er spesielt aktuelt ved tynne foringer og ved refleksjoner fra hull i foringens ytre overflate og fra andre ujevnheter.

Ytterligere begrensninger ved de kjente systemer for ultralydundersøkelser av foringer er tilknyttet evnen til å oppnå målinger av foringens karakteristikker med relativt høy oppløsning og relativt høy hastighet og til å kommunisere

tilstrekkelig informasjon til overflaten på en kanal med begrenset båndbredde.

WO 92/10746 beskriver en fremgangsmåte for å måle ultralydforplantningstid ved hjelp av pulsrefleksjonsmetoden. I denne metode antas at pulssekvensen viser monotont avtagende amplituder. Mellomliggende ekkopulser med lavere amplituder anses å være støysignaler. Pulsene testes fra bak til foran og en ekkopuls anses relevant hvis den har større eller omtrent like stor amplitude som forrige puls.

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er å løse de ovennevnte problemer og begrensninger ved den kjente teknikk og generelt å forbedre ultralyd-undersøkelse av foringer og andre rør.

Denne og andre hensikter oppnås ved hjelp av en fremgangsmåte og et apparat som angitt i de vedlagte patentkrav.

Ifølge et trekk ved oppfinnelsen tilveiebringes en forbedret fremgangsmåte for å fastsette tykkelsen av et element og spesielt et rør slik som en væskefylt foring i et borehull. En utførelse av fremgangsmåten omfatter følgende trinn: å rette en puls av ultralydenergi mot rørets indre overflate;

å motta og å lagre, som funksjon av tid, signaler representative for ultralydenergi reflektert fra rørets indre overflate;

å fastsette, ut fra de lagrede signaler, ankomsttiden til det første ekko fra den indre overflate;

å fastsette, utfra de lagrede signaler, ankomsttiden og amplituden til en første kandidat til første ekko fra rørets ytre overflate;

å utføre et omvendt søk på de lagrede signaler for å fastsette, ut fra de lagrede signaler med ankomsttider tidligere enn ankomsttiden til den første kandidat, ankomsttiden til en annen kandidat til første ekko fra den ytre overflate; å sammenligne amplitudene til den første og den andre kandidat, og å velge, basert på sammenligningen, en av kandidatene som det aktuelle ekko fra den

ytre overflate; og å fastsette tykkelsen av røret utfra ankomsttiden til det aktuelle ytreoverflateekko og ankomsttiden til indreoverflateekkoet. Ved hjelp av nevnte fremgangsmåte kan en tidligere ankommende kandidat identifiseres på riktig måte som den ytre overflatens aktuelle ekko, selv om en senere ankommet kandidat har større amplitude.

Ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen fokuseres svakt fokuserte ultra-lydstrålepulser på den indre overflate av en væskeomfattende foring i et borehull for å forbedre romoppløsningen og målenøyaktigheten ved fastsettelse av foringens tykkelse. Fortrinnsvis bør ikke konvergensvinkelen omfatte noe betydelig innfallende energi i området utenfor den kompresjonkritiske vinkel i forhold til foringens indre overflate, selv om transduserstillingen, foringens eksentrisitet eller andre faktorer resulterer i en fokusering som avviker noenlunde fra foringens indre overflate. Ifølge en utførelse av oppfinnelsen tilveiebringes en ultralydtransduserinnretning for å overføre ultralydenergi til foringen gjennom væsken og for å motta ultralydenergi representativ for ekkoene reflektert fra foringen, idet ultralydtransduserinnretningen omfatter midler for å fokusere den overførte ultralydenergi på foringens indre overflate, og ultralyden fokuseres med en fokuseringskjegle på f/3 eller et høyere f/nummer for en typisk stålforing i et typisk borehull (f.eks. 127mm til 330mm i indre diameter), og midler for å fastsette foringens tykkelse ut fra de mottatte ekkoer.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen er at foringens parametere, spesielt den indre radius og tykkelsen, kan beregnes nede i brønnhullet med relativt høy romoppløsning og kan overføres til overflateutstyret for overflatefremvisning i reell tid. Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse sammen med de vedlagte tegninger hvor: Fig. 1 er et diagram, delvis et blokkskjema, av et apparat ifølge en utførelse av oppfinnelsen og som kan anvendes i en utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 illustrerer en stråle fokusert ved hjelp av en buet transduser på den indre overflate til en væskeomfattende foring; Fig. 3 er et flytdiagram av en rutine for å styre en prosessor nede i brønnhullet for styring av ned-i-hullsfunksjoner ifølge en utførelse av oppfinnelsen; Fig. 4 omfattende figur 4A og figur 4B, er en rutine for å fastsette foringens indre radius og tykkelse ifølge en utførelse av oppfinnelsen; Fig. 5 illustrerer en bølgeform av den type som oppnås og prosesseres ifølge en utførelse av oppfinnelsen. Fig. 1 viser et undersøkelsesverktøy eller sonde 150 som kan senkes og løftes i et borehull 115 i jordformasjoner 113 ved hjelp av en armert flerlederkabel 117 som passerer over en skive 122 og som styres av overflateutstyr 130. Kabelforflytning og følgelig verktøyets dybdestilling måles ved en dybde-måler 124. Foringen eller røret 140 er anordnet i borehullet og det kan typisk ligge sement (ikke vist) mellom foringen og jordformasjonene, idet hoved-hensikten med sementen er å hindre migrering av fluider mellom områder med vann og med hydrokarboner i et produksjonsområde.

Anordningen 150 er utstyrt med sentreringsenheter 151 og med en roterbar montasje 152 som drives av en motormontasje (ikke vist) liggende i huset 153 i anordningen 150. Motormontasjen driver delmontasjen 152 via en roterende akse og et roterende stempel (ikke vist). Det refereres herved til US-A-5,274,604, og til publikasjonen "Ultrasonic Imager USI", Schlumberger Testing & Production Services, 1991.

Den roterbare delmontasje 152 omfatter en fokusert transduser som retter en puls av ultralydenergi mot fdringen og som mottar de reflekterte ekkoer. Generelt reduserer fokuseringen returekkoets sensitivitet overfor transduserens skjevinnstilling i forhold til refleksjonsoverflaten. Transduseren er koblet til elektronikk i sondens hus via roterende elektriske koblinger (ikke vist). I utførelsen vist i Fig. 1 omfatter elektronikken i verktøyhuset blokker med henvisningstall 161, 165 og 168. Blokk 161 representerer en sender/mottager, og signalbehandling og digitalisering av det mottatte signal. Blokk 165 omfatter en digital mikroprosessor f.eks. modell ADSP-2100 fra Analog Devices Corporation og et assosiert minne, tidsinnstilling- og inngangs/utgangskretser, som sammen danner prosessordelsystemet nede i brønnhullet. Blokk 168 omfatter telemetrikretser for kommunikasjon med telemetrikretser i overflateutstyret 130, som vanligvis kan også omfatte et overflateprosessorsystem. Blokk 168 kan også omfatte en egen prosessor og datakompresjonskoder for å øke effektiviteten på dataoverføringen i det tilgjengelige båndbredde i kabelen 117. En egnet dekoder for å dekode komprimert data kan tilveiebringes i overflateutstyrskretsene.

Under drift styrer prosessor-delsystemet i blokk 165 senderen/mottakeren i blokk 161 for å generere pulssignaler og sende dem til transduseren 160 f.eks. med 1500 pulser pr. sekund. Med hastigheten til delmontasjen 152 på 7,5 omdreininger pr. sekund, gir dette en undersøkelsespuls pr. 1,8 rotasjonsgrader. Delmontasjens rotasjons vinkel er kontinuerlig tilgjengelig via en akselkoder (ikke vist). Etter pulsoverføringen kobles om senderen/mottakeren til mottakelsesmodus, og de mottatte ekkorepresentative resultater (som kan, som kjent, grupperes) mottas, filtreres, samples og digitaliseres ved hjelp av en analog/digital-omformer i kretsen 161. Den digitaliserte bølgeform lagres, under styring av prosessoren, i et bufferminne som er en del av brønnhull-prosessor-delsystemet, som en funksjon av tiden forløpt etter pulsoverføringen. Brønnhull-prosessor-delsystemet, når det er programmert som beskrevet nedenfor, kan fastsette foringens karakteristikker, og overføre, via blokk 168, de fastsatte karakteristikker til jordens overflate i reell tid, dvs. at samtidig som foringen skannes, fastsettes og overføres informasjon om foringens karakteristikker med en hastighet tilnærmet skannehastigheten. I en utførelse fremvises denne informasjon i en fremvisningsenhet i overflateutstyret (slik som en monitor, ikke vist separat) i reell tid.

Anvendelse av fokusering tilveiebringer selvregulering av den akustiske stråle i pulsekkodrift og det reflekterte signalets amplitude blir mindre følsom overfor transduserens avvik fra normal innfallsretning. Ifølge en utførelse av oppfinnelsen er fokuseringen av den akustiske transduser tilpasset til å styre ultralydstrålens spredning innenfor foringens vegg, noe som direkte påvirker romoppløsningen og nøyaktigheten i tykkelsesmålingen. Et eksempel på dette er fokusering av en innfallende akustisk stråle ved et vann/stål-grensesnitt. På grunn av forskjellen (1-4) i kompresjonshastigheten er konvergensvinkelen til den utgående stråle fra stålet mye større enn konvergensvinkelen til den innfallende stråle i vannet. (Se tegningen i Fig. 2, som viser en stråle fokusert ved en buet transduser 260, og fokusering ved vann/stål-grensesnittet). Gitt at den totale sendte energi holdes konstant, vil økt fokusering eller tilsvarende konvergensvinkel av en innfallende stråle påvirke divergensstrålen i stålet til å øke hastigheten, og dette vil resultere i en reduksjon av det reflekterte ekko fra foringens ytre overflate på grunn av geometrisk spredning og spektralrefleksjonstap. Derfor vil amplitudeforholdet mellom ekkoene fra den nære overflate og den ytre overflate økes ugunstig. Øking av andelen av ikke-normalt innfallende energi fremmer skjærbølgeeksitering, noe som forårsaker senere ankomstsignaler, som kan bli sammenligningsbare i amplitude med kompresjonsankomsten. Som nevnt ovenfor vil det ved tynne foringer, der flere ankomstsignaler er tett gruppert i tid, være vanskelig å identifisere det eksterne ekko siden den er forstyrret av den ringende ende fra indreoverflateekkoet, og den har omtrent samme amplitude som de senere ankomstsignaler forårsaket av skjæreksiteringen. Eksessiv fokusering kan derfor være ufordelaktig for fastsettelse av foringens tykkelse. Derfor anvendes, ifølge et trekk ved oppfinnelsen, en relativ svak fokusering av transduseren. For en typisk vannfylt-stålforing (127-330 mm i diameter, rundt 178mm i indre diameter som mest typisk) er den akustiske transduser fokusert til en kjele med f-nummer f/3 eller høyere. En relativt svak fokusering tillater også høy feltdybde som kan romme sterkt deformerte foringer der store

verktøy-eksentreringer kan forventes.

Søkeren har fastslått empirisk at fokuseringen på foringens indre overflate (spesielt ved stålforing) gir optimal romoppløsning og målenøyaktighet for foringens interne radius og tykkelse. Ekkoet fra den indre overflate er som regel det dominerende signal i refleksjonsbølgeformen og det er ønskelig å beholde pulsformen så kompakt i tid som mulig slik at det ikke blir til hinder for ekkoet fra den ytre overflate. Plassering av transduserens fokale plan i foringens indre overflate gir den mest kompakte refleksjonspuls fordi reflektoren ligger pr. definisjon i samme avstand fra alle punktene på overflaten til den fokuserte transduser. Defokusering vil forstyrre dette rom-forhold, det mottatte indreoverflateekko vil spre seg i tid, stilletidsintervallet mellom indre- og ytreoverflateekkoer vil reduseres og tykkelsesmålingen vanskeliggjøres, spesielt ved tynne foringer. Derfor er det ønskelig å plassere transduserens fokale plan så nært som mulig foringens indre overflate.

Fig. 3 viser et flytdiagram av en rutine for å styre brønnhullsprosessordel-systemet i blokk 165 for utføring av ned-i-hull funksjoner. Blokk 310 representerer begynnelsen av overføringen av ultralydenergipulser fra senderen i krets 161 som energiserer transduseren 160. Et stoppesignal, representert ved pil 311, kan avledes fra akselens koder slik at undersøkelses-pulser overføres etter en rotasjon av delmontasjen 152 med et forhåndsbestemt antall grader: 1,8 grader i den foranliggende utførelse. Blokk 320 representerer mottagelse og lagring av ultralydenergi reflektert fra foringen. Som kjent kan verdiområdets signalutvelgelse (begrensning) anvendes til å bare lagre de mottatte signaler som ligger innenfor et bestemt tidsvindu av-hengig av foringens generelle kjent og tilnærmede geometri. Derfor kan man f.eks. for en foring med en bestemt nominell diameter og tykkelse og med kjennskap til lydens hastighet i fluidet og i det faste medium, beregne, i forhold til pulsoverføringstiden, det tilnærmede tidsvindu i hvilket de aktuelle ekkoer kan forventes å mottas, og de mottatte ekkoer vil prosesseres og lagres bare under denne verdiområdebegrensede tidsperiode. I den viste utførelse, virker de primære funksjoner av sendestart og ekkosystemmottagelse etter et stoppeskjema. Funksjonene å starte senderen og å motta og lagre signalene i det verdiområdebegrensede vindu har høyest prioritet.

En rutine tilveiebringes for å beregne foringens radius, reflektivitet og tykkelse for den aktuelle rotasjonsstilling og for å lagre resultatene i en ut-gangsbuffer. Denne rutine (blokk 360) beskrives ytterligere i forbindelse med rutinen i Fig. 4. Styring av overføringen av de beregnede verdier fra utgangsbufferen til overflateutstyret (ved hjelp av telemetriutstyret i blokk 168 i Fig. 1) representeres i blokk 370.1 rutinen i Fig. 3 har funksjonene i blokk 360, 370 sekundær prioritet.

Ved drift, når et signal fra akselens koder angir at senderen skal startes, stanses utførelsen av subrutinen i blokkene 360 og 370 (pil 311), og senderen startes (blokk 310). Deretter kommer man tilbake til subrutinen i blokkene 360 og 370 (pil 312), og den fortsetter til neste stans (pil 321) som genereres ved begynnelsen av det verdiområdebegrensede vindu. Signalene fra transduseren 160 som representerer energien i de mottatte ekkoer mottas og lagres (blokk 320). Dette fortsetter til slutten av det verdiområdebegrensede vindu, hvor et tilbakehopp utføres (pil 322) til subrutinen i blokkene 360 og 370, for fortsettelse av beregningen av foringens parametere. Neste stans (pil 311) forårsaket av et signal fra akselens koder, starter sekvensen på nytt. Prosesseringen utføres tilstrekkelig hurtig å oppnå fremvisning i reell tid av foringens tykkelse på overflaten for 14 i det minste 100 transduserutløsninger (pulser) per omdreining (med 3-6 grader vinkelmellomrom i asimut retning) med en transduserrotasjonshastighet på 5 omdreininger pr. sekund (dvs. en hastighet på 500 undersøkelsespulser pr. sekund). Fortrinnsvis og i et eksempel ifølge oppfinnelsen utføres reelltidsfremvisningen av foringens tykkelse ved overflaten med 200 transduserpulser før rotasjon (med 1,8 grader vinkelmellomrom i asimutretning) med en transduserrotasjonshastighet på 7,5 omdreininger pr. sekund (dvs. en hastighet på 1500 undersøkelsespulser pr. sekund).

I en utførelse av oppfinnelsen, styres overføringen av de beregnede verdier liggende i utgangsbufferen til overflateutstyret ved en separat prosessor. Undersøkelsesanmodninger fra overflateutstyret kan også anvendes for å styre dataoverføringen.

Fig. 4 viser et flytdiagram for en rutine for å styre brønnhullprosessordel-systemet (blokk 165 i fig. 1) ifølge et trekk ved oppfinnelsen, til å oppnå nøyaktig fastsettelse av foringens karakteristikker. Blokk 411 representerer innmating av en digitalisert pulsekkobølgeform som mottas fra analog/digital-omformeren i krets 161. Den digitaliserte bølgeform er lagret i et minne som funksjon av tid (f.eks. tid utgått fra pulsoverføringen) og er tilgjengelig for senere prosessering. Fig. 5 viser formen av en typisk bølgeform, signalstørrelsen er øket med en faktor på 5 der bølgeformen vises i stiplet linje. Blokk 414 representerer stedfesting av et globalt maksimum for å etablere et vindu for første-trinn-prosesseringen, hvor foringens indreoverflateradius og reflektivitet fastsettes ved hjelp av energisentermetoden (COE). Det globale maksimum er punktet med den høyeste amplitude innenfor en generell tidsramme som er kjent omtrentlig utfra foringens nominelle radius og ultralydhastigheten i fluidet i foringen (se punkt F i bølgeform i Fig. 5). Blokk 418 representerer anvendelse av en COE prosesseringssubrutine for å fastsette foringens indreoverflateradius og reflektivitet. Denne spesielle subrutine er ikke i seg selv en oppfinnelse og det kan refereres f.eks. til en detaljert beskrivelse i Stanke & Liang, "Profiling High-Angle Surfaces With Focused Transducer And Time-of-Flight Measurements", IEEE 1990, Ultrasonics Symposium 1990. Amplituden F og tiden T0 for toppen av frontekkoet lagres (blokk 425). Siden pulsen som overføres ved transduseren ikke er en perfekt impuls, overføringsmediet ikke er ideelt, refleksjonsoverflatene ikke er uniforme og det er støy tilstedet, kan ikke de eksakte bølgeform-ankomsttid og ekkotider presiseres på en mottatt bølge-form. Derfor er det en praktisk hensikt ved fastsetting av tykkelse å identifisere konsekvent de samme ekkorepresentative referansetider i signalbølgeformene). Neste blokk (430) representerer et forover hopp (fra toppens tidsreferanse) med en forhåndsbestemt tid for å unngå frontpulsens ringende ende, dvs. for å unngå ringe vibrasjoner som følger hovedreturene fra foringens indre overflate. Den forhåndsbestemte tid kan være f.eks. et mikrosekund og tykkelsesprosesseringsvinduet for dette eksempel er et tidsvindu på 3,7 mikrosekunder. Amplituden A ved begynnelsen av prosesseringsvinduet lagres (blokk 433). Deretter, stedfestes toppen av ekkoet (ytre overflate) innenfor prosesseringsvinduet og amplituden Bi og tiden lagres (blokk 436). Den første kandidat for bakekkotoppen tas som den største amplitudetopp innenfor prosesseringsvinduet med motsatt polaritet til frontekkotoppen. Neste blokk (440) representerer et søk bakover i tid i et omvendt søkeområde (som, om ønsket, kan startes fra en spesifikk tid før den fastnådde topp), for å finne en andre kandidat for bakekkotoppen med samme polaritet som den første kandidat for bakekkotoppen. Toppens amplitude og tid lagres respektivt som B2 og T2. En sammenligning utføres deretter (avgjørelsesblokk 450) mellom toppenes amplituder Bi og B2. Hvis B2 er større enn en forhåndsbestemt andel (C) av Bi, velges B2 (blokk 452) som amplituden for ekkotoppen fra foringens ytreoverflate (kalt B) og T2 (toppens ankomsttid) velges som ankomsttiden (kalt T). Motsatt, hvis B2 er lik eller mindre enn en forhåndsbestemt andel (C) av Bi, velges Bi (blokk 454) som B toppen og Ti som tid T. I et eksempel er C=0,7. Neste blokk (460) representerer fastsettelse av foringens tykkelse utfra tiden T. Denne kan fastsettes som produktet av forplantningstiden i foringen (T-T0) og ultralydhastigheten i foringens materiale (typisk stål) delt på 2.

Siden ultralydstrålen er fokusert, reduseres den såkalte effektive langsomhet (som er relatert til forskjellige banelengder i forskjellige deler av den fokuserte stråle) i forplantingsmediet. Den reduserte langsomhet (øket hastighet) kan beregnes basert på transduserens reduseringskarakteristikker. Den rettede hastighet (se Stank & Liang, "Profiling High-Angle Surfaces With Focused Tranducers And Time-of-Flight Measurements" IEEE 1990 Symposium, 1990) kan beregnes basert på transduserens fokuserings-karakteristikker. Den rette hastighet kan anvendes for fastsettelse av foringens indre radius og tykkelse.

En alternativ diagnoserutine kan implementeres (blokk 470). Blant diagnose-funksj onene som kan implementeres er de følgende: (1) Verktøyeksentering under uvanlige foringsforhold, eller simpelthen operatørfeil i setting av verdiområdets begrensingsforsyvning, kan forårsake at datainnhentingsvinduet bommer refleksjonsbølgeformen delvis eller totalt. Et slikt forhold kan detekteres og merkes; (2) COE stedfestingen og stedfestingen av det globale maksimum stemmer ikke overens på grunn av asymmetrier ved bølgeformen, men de bør ligge rimelig nært hverandre. Når COE-beregningen og stedfestingen av den positive topp avviker betydelig, kan forholdet merkes; (3) Amplituden av det ytre ekko relativt til den globale maksimum kan sjekkes og merkes hvis den ligger utenfor et bestemt verdiområde; (4) Frontekkoet vil som regel spres i tid når den treffer betydelige røffhet i foringens indre overflate. Hvis amplituden til den første tidssampel på tykkelsesprosesseringsvinduet overskrider en terskelprosent av indreekkoets globale maksimum, kan forholdet merkes for å angi frontpulsspredning.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte for å fastsette tykkelsen av et element, omfattende trinnene å rette en puls av ultralydenergi mot elementet, og å motta og lagre som en funksjon av tid signaler representative for ultralydenergi reflektert fra elementet, og å fastsette, utfra de lagrede signaler, ankomsttiden til det første ekko fra elementets frontoverflate, idet fremgangsmåten er karakterisert ved åt det fastsettes, ut fra de lagrede signaler, ankomsttiden og amplituden til en første kandidat til første ekko fra elementets (436) bakoverflate, å utføre et omvendt søk på de lagrede signaler for å fastsette, utfra de lagrede signaler med tider tidligere enn ankomsttiden til den første kandidat, ankomsttiden og amplituden til en annen kandidat til første ekko fra elementets (440) bakoverflate, å sammenligne amplitudene til de første og andre kandidater, og å velge, basert på sammenligningen, en av kandidatene som det aktuelle bakoverflateekko (450, 452, 454), i det den andre kandidat velges som det aktuelle bakoverflateekko bare hvis den har en amplitude lik i det minste en forhåndsbestemt andel av den første kandidatens amplitude, og å fastsette tykkelsen av elementet ut fra ankomsttiden til det aktuelle bakoverflateekko og ankomsttiden til frontoverflateekkoet (460).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at trinnet å fastsette ankomsttiden til det første frontoverflateekko omfatter å fastsette den globale topp av de lagrede signaler med ankomsttider innenfor en forhåndsbestemt tidsperiode.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at den første kandidat til første ekko fastsettes som den høyeste amplitudetopp med motsatt polaritet til den globale topp.

4. Fremgangsmåte som angitt i en hvilken som helst av de foreliggende krav, karakterisert ved at den forhåndsbestemte andel er omtrent 0,7.

5. Fremgangsmåte som angitt i et hvilken som helst av de foreliggende krav, karakterisert ved at elementet omfatter et generelt sylindrisk rør, elementets frontoverflate omfatter rørets indre overflate, og elementets bakoverflate omfatter rørets ytre overflate.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at røret er en væskeomfattende foring i et jordborehull.

7. Apparat for å fastsette tykkelsen av en generelt sylindrisk foring i et jordborehull, omfattende en loggeanordning (150) som kan henges i borehullet (115), idet loggeanordningen omfatter midler for å rette en puls av ultralydenergi mot foringens innside, og for å motta og lagre, som en funksjon av tid, signaler representative for ultralydenergi reflektert fra foringens indre overflate, midler for å fastsette, utfra de lagrede signaler, ankomsttiden til det første ekko fra den indre overflate; karakterisert ved midler for å fastsette, ut fra de lagrede signaler, ankomsttiden og amplituden til en første kandidat til første ekko fra den ytre overflate i foringen (161, 165), midler for å utføre et omvendt søk på de lagrede signaler for å fastsette, utfra de lagrede signaler med tider tidligere enn ankomsttiden til den første kandidat, ankomsttiden og amplituden for en andre kandidat til første ekko fra den ytre overflate (161, 165), midler for å sammenligne amplitudene til den første og. den andre kandidat, og for å velge basert på sammenligningen, en av kandidatene som det aktuelle ytreoverflateekko (161, 165), idet den andre kandidat er valgt som det aktuelle bakoverflateekko bare hvis den har en amplitude på i det minste en forhåndsbestemt andel av amplituden til den første kandidat, og midler til å fastslå tykkelsen av foringen utfra ankomsttiden til det aktuelle ytreoverflateekko og ankomsttiden til indreoverflateekkoet (161, 165).

8. Apparat som angitt i krav 7, karakterisert ved at midlene for å fastsette ankomsttiden til det første indreoverflateekko omfatter midler for å fastsette den globale topp av de lagrede signaler med ankomsttider innenfor en forhåndsbestemt tidsperiode.

9. Apparat som angitt krav 7 eller krav 8, karakterisert ved at det videre omfatter midler for å overføre den fastsatte tykkelse til jordens overflate for fremvisning i reell tid av tykkelsen (130, 168).

10. Apparat som angitt i en hvilken som helst av kravene 7-9, for å undersøke en fluidomfattende generelt sylindrisk foring i et jordborehull, hvor pulsrettingsmidlene omfatter en ultralydtransduser for å overføre ultralydenergi gjennom fluidet til fåringen og for å motta ultralydenergi.

11. Apparat som angitt i krav 9 eller 10, karakterisert ved at det videre omfatter midler for å overføre den fastsatte tykkelse til jordens overflate for fremvisning av tykkelsen i reell tid.

12. Apparat som angitt i krav 9, 10 eller 11 for å undersøke et fluidomfattende generelt sylindrisk foring i et jordborehull, karakterisert ved at det omfatter en ultralydtransdusermontasje for å overføre ultralydenergi gjennom fluidet til foringen og for å motta ultralydenergi representativ for ekkoene reflektert fra fdringen, idet ultralyd-transdusermontasjen omfatter midler for å fokusere den overførte ultralydenergi ved foringens indre overflate med en fokuseringskjegle på f/3 eller høyere f-nummer.

13. Apparat som angitt i krav 12, karakterisert ved at transdusermontasjen omfatter en ultralyd-transduseranordning med en konkavt buet overflate for å fokusere ultralyd.

14. Apparat som angitt en hvilket som helst av krav 8-13, karakterisert ved at loggeutstyret omfatter: (a) en roterbar ultralydtransduser; (b) midler for å rotere transduseren for å utføre kontinuerlig 360 grader asimut skanning av transduseren; (c) midler for å energisere transduseren til å sende pulser av ultralydenergi mens den skanner, og midler for å motta ultralydenergi reflektert fra fdringens indre og ytre overflate; (d) midler som reagerer til den mottatte ultralydenergi for å beregne i reell tid signaler representative for fdringens tykkelse ved hver av flere asimutale skannerstillinger for transduseren; (e) midler for å overføre til overflateutstyret, signaler representative for fdringens tykkelse; idet apparatet ytterligere omfatter utstyr som kommuniserer med loggeanordningen og midler for å motta de overførte signaler representative for fdringens tykkelse; og midler som reagerer på signalene for å fremvise foringens tykkelse i reell tid.

15. Apparat som angitt i krav 14, hvor, karakterisert ved at asimutskannerstillingene omfatter skannerstillinger med i det minste 3,6 rotasjonsgrader mellomrom, med en rotasjons-hastighet på i det minste 5 omdreininger pr. sekund.

16. Apparat som angitt i krav 15, hvor asimutskannerstillingene omfatter skannerstillinger med 1,8 rotasjonsgrader mellomrom og med en rotasjons-hastighet på 7,5 omdreininger pr. sekund.

17. Apparat som angitt i krav 14, 15 eller 16, karakterisert ved at loggeanordningen ytterligere omfatter midler som reagerer på den mottatte ultralydenergi for å beregne i reell tid signaler representative for foringens indre radius ved hver av flere asimutal skanne-stillinger.