NO322783B1 - Akustisk loggeverktoy for anvendelse nede i borehull og fremgangsmate for avbildning av sideveggene i borehullet - Google Patents

Akustisk loggeverktoy for anvendelse nede i borehull og fremgangsmate for avbildning av sideveggene i borehullet Download PDF

Info

Publication number
NO322783B1
NO322783B1 NO19960357A NO960357A NO322783B1 NO 322783 B1 NO322783 B1 NO 322783B1 NO 19960357 A NO19960357 A NO 19960357A NO 960357 A NO960357 A NO 960357A NO 322783 B1 NO322783 B1 NO 322783B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
acoustic
borehole
logging tool
window
fluid
Prior art date
Application number
NO19960357A
Other languages
English (en)
Other versions
NO960357L (no
NO960357D0 (no
Inventor
Paul G Junghans
John F Priest
Mathew George Schmidt
Roger R Steinsiek
Original Assignee
Western Atlas Int Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Western Atlas Int Inc filed Critical Western Atlas Int Inc
Publication of NO960357D0 publication Critical patent/NO960357D0/no
Publication of NO960357L publication Critical patent/NO960357L/no
Publication of NO322783B1 publication Critical patent/NO322783B1/no

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/40Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
    • G01V1/52Structural details
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S367/00Communications, electrical: acoustic wave systems and devices
    • Y10S367/911Particular well-logging apparatus

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

Et akustisk loggeverktøy for borehull er anordnet for avbildning av tekstur og struktur av borehullets sidevegg. Signalnivået av de akustiske signaler som reflekteres fra sideveggen får øket styrke ved å nedsette strålingsbanens lengde for en akustisk stråle som vandrer gjennom sterkt akustisk svekkende borehullfluider.
Typisk akustiske loggeverktøy kan f.eks. omfatte en periferisk fjernbetrakter som omfatter en roterende akustisk ultralydomformer som arbeider i et frekvensområde av stør-relsesorden 100 kHz eller mer. Høyere akustiske frekvenser er å foretrekke for å kunne oppnå bedre oppløsning i det avgrensede rom i et borehull. I drift roterer fjernbetrakteren i en ønsket omdreiningstakt, slik som 5 til 16 omdrei-ninger pr sekund for derved å kontinuerlig avsøke borehullets sidevegg etterhvert som fjernbetrakteren trekkes opp av borehullet i en foretrukket takt på 0,48 til 0,96 cm pr. avsøk-ning. En stråle av akustiske pulser sendes ut langs normalretningen på borehullets sidevegg når omformeren avsøker innsiden av borehullet. Pulstakten avhenger av den ønskede romoppløsning, og kan være 1500 pulser pr. sekund, eller eventuelt 128 til 256 pulser pr. avsøkning. Den sonisk be-strålte sidevegg av borehullet returnerer pulser som reflekteres fra veggen, tilbake til omformeren på en tidsmulti-pleksbasis. De reflekterte akustiske signaler detekteres, forsterkes og avbildes for å frembringe en kontinuerlig avbildning av tekstur og struktur av borehullets sidevegg. Andre anvendelser omfatter bestemmelse av kvaliteten av en sementbinding til en stålforing, såvel som overvåkning av selve foringen.
For å beskytte omformerelementet og rotasjonsmekanismen mot skade, er enheten vanligvis innesluttet i et kammer eller en celle som er avtettet ved hjelp av et akustisk vindu mot inntrengning av det alltid foreliggende borehullfluid. Dette akustiske vindu kan være et relativt tynn plastdeksel som er trykkompensert.
Diameteren av en borehull-logger er av størrelsesorden 7,3 cm, slik at den kan kjøres inn i forholdsvis små borehull. Mange borehulldiametre er imidlertid av størrelses-orden 25 til 35 cm eller mer, slik at lengden av strålebanen for den akustiske puls fra omformeren og gjennom borehullfluidet til borehullets sidevegg, kan være opp til 25 cm. Under det normale hendelsesforløp blir borehullfluidet forurenset med borespon, luftbobler og fremmedelegemer som i høy grad svekker den akustiske energi ved spredning pga. de fysiske dimensjoner av forurensningene er sammenlignbare med bølgelengden i det bølgefelt som stråler ut fra omformeren.
Det som er enda mer problematisk, er imidlertid den komplikasjon at den akustiske svekningskoeffisient i visse typer borefluid, slik som tunge oljebaserte slamtyper, er meget høy, nemlig av størrelsesorden 5 dB/cm. I betraktning av at de reflekterte akustiske signaler må vandre over en toveis forplantningsbane, må da den maksimale lengde av strålingsbanen gjennom det kraftig svekkende borefluid holdes godt under 4 cm. Selv denne korte strålebanelengde kan da føre til en svekning på 20 dB.
Skjønt det er slik at svekningskoeffisienten avtar med avtagende akustiske frekvens, vil likevel plassbetraktninger og oppløsningsfordringer ikke tillate bruk av store lav-frekvensomformere.
Uttrykket "svekningskoeffisient" angis i blant i litteraturen som absorpsjonskonstant, svekningskonstant, eller ganske enkelt svekning. Uttrykket svekningskoeffisient vil imidlertid bli anvendt her for å fremheve det forhold at det er signalstyrken som er viktig. Svekningskoeffisienten er ikke en konstant, men er en funksjon av frekvens samt mediets egenskaper og volum.
Flere petrofysikere har forsøkt å redusere sprednings-og svekningsvirkningene ved å redusere strålingsbanens lengde for en pulset akustisk stråle ved å danne en forstørret, såkalt slamforskyver omkring det parti av loggeverktøyet hvor den akustiske omformer er montert. Slamforskyveren inneholder vanligvis et visst volum av et akustisk transmisjonsmedium som nedsetter svekningsvirkningen av borehullfluidene ved å erstatte et volumområde av det fluid som er kjennetegnet ved en høy svekningskoeffisient med et medium som har en meget lavere sådan koeffisient.
GB 1.150.615 beskriver en brønnloggesonde med en borehullsvæske-fortrenger innrettet til å fortrenge borehullsvæske og med muligheten for å kunne rives løs oppover dersom borehullsvæskefortrengeren skulle sette seg fast i borehullet. Den aktuelle borehullsvæskefortrengeren er av grafitt og har en lav absorpsjonskoeffissient for strålingsenergi.
U.S. patent 3.390.737, angir en borehullvæskeforskyver som omfatter en tynnvegget kledning anordnet slik at den omgir verktøyet for derved å forskyve uønsket borehull-materiale fra området mellom verktøyet og borehullveggen. En koblingsinnretning forbinder løsbart forskyvningsmidlet til verktøyet og tillater verktøyet å være adskilt fra forskyv-nings innretningen og kunne forskyves oppover i tilfelle forskyvningsinnretningen skulle sitte fast i borehullet. Problemet ved denne innretning er for det første at det akustiske vindu er ganske ømtålig og lett kan skades. Verktøykledningen kan da faktisk bli ødelagt i et varmt hull. Videre strekker det akustiske vindu seg parallelt med loggeverktøyets akse istedetfor å være skråstilt og frembringer derved uønskede ekkogjenskinn ved indre refleksjon.
Jorg Angehrn et al. angir i U.S. patent 4.711.122, som er meddelt 8. desember 1987, en slamforskyver som består av et bøyelig hylster som er festet til borehullverktøyet for å danne et hulrom tilpasset omkring og inntil en roterende omformer. Hulrommet er fylt med et fluid med lave akustiske tap. Slamforskyveren omfatter et vertikalt anordnet plant akustisk vindu. Problemet er også her det vertikale vindu som frembringer indre refleksjonsinterferens med mottatte signaler. Videre vil det bøyelige hylster kunne rives opp når det befinner seg i et hull med grovpartikkelinnhold. U.S. patent 4.382.290 som er meddelt 3. mai 1983 til R. M. Havira, angir en periferisk fjernbetrakter med et skråstilt akustisk utløpsvindu for å redusere refleksjoner som danner ekkobilder, men verken oppgir eller antyder at det foreligger et problem i forbindelse med lange strålebaner gjennom borefluidet. Utløpsvinduet er av plastmateriale, slik som polyuretan.
En noe lignende løsning ble benyttet av F. H. K. Rambow i U.S. patent 5.212.353, som er meddelt 18. mai 1993. Mens det nevnte U.S. patent 4.382.290 anbefaler en vindushelning på 20 til 30 grader, foreslår U.S. patent 5.212.353 bruk av en vinkel på 3 til 5 grader. Her er det heller ikke noen antydning om at den akustiske strålebanelengde bør reduseres. Det nevnte patent nr 5.212.353 er åpenbart i sin helhet basert på strålefokusering som utnytter et krumt omformer-element som sies å forbedre i vesentlig grad akustisk gjennomtrengning gjennom tungt slam. Det akustiske vindu er utført i et polymetylpentan-plastmateriale (TPX).
U.S. patent 4.876.672, som er meddelt S. 6. Petermann et al. 24. oktober 1989 angir en fjernbetrakter for borehull hvor den roterende omformer er direkte utsatt for borehullfluidet under en loggeprosess. Dette arrangement er gjenstand for skade på den ømtålige utsatte omformermekar<i>isme. Det er ingen antydning om redusert strålebanelengde eller oppnevning av ekkobilderefleksjoner.
Det er således behov for et akustisk loggeverktøy som vil gjøre signal/støy-forholdet for akustiske signaler reflektert fra et borehulls sidevegg størst mulig, samt et slikt verktøy hvor de indre ekkobilde-refleksjoner er under-trykt. Dette verktøy bør lett kunne tilpasses borehull av forskjellig størrelse, samt være robust og lett å reparere etter kraftig bruk samt lite kostnadskrevende å fremstille.
Det akustiske loggeverktøy nede i borehullet omfatter et kammer for å inneholde en roterende akustisk omformer for sonisk avbildning av sideveggen i et fluidfylt borehull gjennom et akustisk vindu som er tilordnet kammeret. Omformeren frembringer en sonisk avbildning av sideveggen ved å sende ut en pulset akustisk stråle langs en radial strålebane, idet en del av strålebanens lengde passerer gjennom det sterkt svekkende borehullfluid. Sideveggen som er gjenstand for sonisk avbildning, returnerer akustiske signaler som reflekteres fra veggen, til omformeren. Verktøyets radius er vesentlig mindre enn borehullets radius. Et fast, akustisk gjennomsiktig deksel med radius i samsvar med borehullets radius, omgir det akustiske vindu som er tilordnet kammeret som inneholder omformeren. Dekslets akustiske svekningskoeffisient er vesentlig mindre enn svekningskoeffisienten for borehullfluidet. Dette deksel utgjør da et middel for å øke signal/støy-forholdet for de akustiske signaler som reflekteres fra borehullets sidevegg ved å erstatte et vesentlig volum av borehullfluidet med høy svekningskoeffisient og som opprinnelig omgir omformeren, med et like stort volum av et medium som er kjennetegnet ved en meget lavere svekningskoeffisient. Dekslet reduserer da lengden av den del av strålebanen som nødvendigvis må passere gjennom borehullets borefluid.
De nye særtrekk som antas å være kjennetegnende for oppfinnelsen, både med hensyn til oppbygning og fremgangs-måter for drift, vil sammen med formål og fordeler ved oppfinnelsen bli bedre forstått utifrå følgende detaljerte beskrivelse samt de vedføyde tegninger, hvor oppfinnelsen er vist ved hjelp av utførelseseksempel bare med det formål å anskueliggjøre og beskrive uten å være ment som en fastlegg-else av oppfinnelsens grenser.
Fig. 1 viser loggeverktøyet iht. foreliggende oppfinnelse
opphengt i et borehull,
fig. 2 viser et loggeverktøy av fjernbetrakter-type og
standardstørrelse,
fig. 3 viser en slamforskyver som omgir loggeverktøyet av standardstørrelse i fig. 2. 1 fig. 1 er det vist en loggesonde 10 nedsenket i et sirkelformet borehull 12 med en sidevegg 14 og som er boret i en grunnformasjon 16 under jordoverflaten 18. Hullet antas å være fylt med et borefluid. Loggesonden er opphengt i en standard 7-leders loggekabel 20 som gis ut fra et trekkverk 22 over en hensiktsmessig trinse 24 montert på et boretårn 28.
Reguleringselektronikk 29 på overflaten er anordnet for programmering ved drift av de instrumenter som bæres av sonden 10 i et kammer 11 og er innrettet for å motta, behand-le og fremvise signaler som mottas fra loggesonden 10. I drift er sonden, hvis radius er vesentlig mindre enn borehullets radius, sentrert i borehullet ved anvendelse av sentreringsutstyr av en hvilken som helst kjent type (ikke vist).
Sonden 10 omfatter periferisk fjernbetrakter-utstyr for borehull og som er vist skjematisk ved 30. En slik fjernbetrakter er beskrevet i U.S. patent 5.179.541 som er meddelt 12. januar 1993 til V. Weido, samt overdratt til innehaver av foreliggende oppfinnelse og inngår her som referanse for å vise en viss type fjernbetrakter. Et trykkompensert, væskefylt omformerkammer anordnet i lengderetningen samt avtettet mot fluidinntrengnihg ved hjelp av et akustisk vindu 44 (vil bli beskrevet senere under henvisning til fig. 2) inngår som en del av fjernbetrakterutstyret 30, som er omgitt av en fast slamforskyver 32.
Fig. 2 viser et lengdesnitt gjennom den nedre del 30 av sonden 10 (fig. 1) som inneholder fjernbetrakterutstyret 30 med en roterende akustisk omformeranordning med en elektrisk motor 33, som over en tannhjulsoverføring 34 driver en aksel 36 i rotasjon.
Piezoelektriske omformere 38 og 38' er montert på innbyrdes motsatte sider av en tosidet rotor 40 som er festet til akselen 36. Disse omformere er innrettet for å sende ut en akustisk stråle langs en strålebane vinkelrett på borehullets sidevegg 14. Fortrinnsvis er disse omformere sfærisk fokusert og konstruert for å dempe sidesløyfene av den akustiske stråle på en måte som er velkjent innenfor fagområdet. Som det vil fremgå av fig. 1, må en viss del av den akustiske stråle vandre gjennom det fluid som fyller borehullet 12.
En gruppe på 4 roterende transformatorer, som samlet er vist ved 42, avgir effekt til, samt mottar reflekterte signaler fra, omformerne 38 og 38'. De roterende transformatorer utgjør grensesnitt for overføring av reguleringssig-naler til, samt for overføring av mottatte reflekterte signaler fra sonden 10 til regulerings- og elektronikkenheten 29 på overflaten over signallederne i kabelen 20. Ytterlig-ere detaljer med hensyn til signaloppsamling, signaloverfør-ing og signalbehandling, kan finnes i nevnte patent nr 5.179.541, men er ikke angitt her for å unngå unødvendig stort omfang av beskrivelsen.
Omformerens rotorenhet 40 og omformerne 38 og 38' er avtettet mot inntrengende borehullfluid, samt er innkapslet i et trykkompensert kammer i form av et avskrånet akustisk gjennomsiktig vindu 44 som er anordnet rett overfor omformerne 38 og 38'. Vinduet 44 består av et ønsket plastmateriale som har en akustisk impedans som er tilnærmet lik den akustiske impedans for det fluid som fyller borehullet. Et hvilket som helst av et antall akustisk gjennomsiktige plastmaterialer med godtagbar lav akustisk svekningskoeffisient kan da anvendes, slik som polytetrafluoretylen, polyuretan, polymetylpentan og lignende. Kammeret er fylt med en akustisk gjennomsiktig væske, slik som vanlig bremsefluid.
Det akustiske vindu 44 er fortrinnsvis avskrånet innover i retning mot sondens nedre ende. Formålet med avskråningen er å hindre at indre refleksjoner mottas av omformerelement-ene 38 og 38' som falske ekkobilde-refleksjoner. Avskråningen kan ha en første helningsvinkel i en foretrukket lengderetning. Den absolutte verdi av helningsvinkelen ligger i området fra 3 til 30 grader. Helningen av det akustiske vindu 44 kan bringe den pulsede akustiske stråle til å bli avbøyd litt bort fra normalretningen på sonden, avhengig av impedansforskjellen (hvis en slik foreligger) mellom det akustiske vindu 44 og borefluidet. Denne avbøy-ningsvirkning er imidlertid ubetydelig sammenlignet med den ekkobildeforstyrrelse som ellers ville fremkomme.
Det akustiske vindu 44 holdes på plass på oversiden ved hjelp av en passende klembøyle 46, som er festet til en strømlinjeformet kappe 48 som inneholder nevnte gruppe roterende transformatorer 42. Den nedre ende av det akustiske vindu er beskyttet av en krave 50.
Fig. 2 viser hovedsakelig en naken loggesonde av standardstørrelse og som inneholder en periferisk fjernbetrakter. For trange hull vil denne utførelse være til-strekkelig. Som forklart tidligere, må imidlertid den akustiske stråle i hull med stor diameter forplante seg gjennom en betraktelig strålebanelengde inne i borehullfluidet. Borehullfluidet kan ha en meget høy svekningskoeffisient. For å forbedre signal/støy-forholdet for det reflekterte signal, er det å foretrekke at en stor del av den akustiske stråles forplantningsbane gjennom dette fluid erstattes med et medium som har en svekningskoeffisient som er vesentlig lavere enn den tilsvarende koeffisient for borefluidet. En måte å redusere svekningen av den akustiske stråle på, er da
å omgi det akustiske vindu 44 med et mer akustisk gunstig medium enn borefluidet.
Fig. 3 viser detaljer ved den foretrukkede form av en slamforskyverenhet 32. Denne slamforskyverenhet 32 består hovedsakelig av fire deler, nemlig en øvre bæreplate 52, et ytre deksel 54, en nedre bæreplate 56 samt flere skjærbelastede skruer, hvorav bare en, nemlig 58, er synlig på skissen i fig. 3. Dekslet utgjøres av et fast materiale tatt fra en gruppe plastmaterialer bestående av polymetylakrylat, poly-karbonat, polymetylfluoretylen, polyfenylsulfid og polymetylpentan, eller et hvilket som helst annet fast medium som har en godtagbar lav akustisk svekningskoeffisient. Et ytterlig-ere krav til det ytre deksel er at dets akustiske impedans bør være så nær som mulig tilpasset den akustiske impedans for fluidet inne i kammeret såvel som det fluid som befinner seg på utsiden av dekslet. Da impedansen for brønn-borefluidet kan variere fra 1,6 MPa <*> s/m (1,6 megapascal-sekund pr meter) til mer enn 2,5 MPa <*> s/m, vil en nøyaktig tilpasning ikke være mulig. Men all den stund impedansen av det ytre deksel er mindre enn omkring 5,0 MPa <*> s/m, er det funnet at de akustiske overgangstap er minimale, hvilket vil si mindre enn 3 dB, og tapene vil da domineres av den akustiske svekningskoeffisient for dekselmaterialet, som bør være mindre enn 1 dB/cm.
Innsiden av dekslet 54 er avskrånet i samme vinkel som helningen av det akustiske vindu 44 og i samme retning, slik at dekslet passer tett omkring det akustiske vindu 44. Uttrykket "tett pasning" anvendes her i sin vanlige betyd-ning, nemlig "tett fintilpasning". Utsiden 60 av dekslet 54 er fortrinnsvis avskrånet innover i lengderetningen mot den øvre ende av sonden, hvilket vil si i en avskråningsretning motsatt den som foreligger ved avskråningen i lengderetningen for det akustiske vindu 44. Ved dette knep, vil den avbøy-ning som en akustisk stråle fra det akustiske vindu 44 er utsatt for, bli korrigert i kraft av den motsatte helning av overflaten 60. Overflaten 60 er avskrånet i en andre helningsvinkel som ligger i området mellom 3 og 30 grader. Den absolutte forskjell mellom første og andre helningsvinkel ligger da i området fra 0 til 27 grader. Skjønt helnings-vinklene fortrinnsvis er motsatte med hensyn til retning, er de ikke nødvendigvis like store på grunn av at den akustiske bøyningsindeks og dimensjonene av de forskjellige media som danner kammeret og det ytre deksel kan være av en slik art at ikke nøyaktig kompensasjon foreligger.
Det er å foretrekke at dekslet 54 har en glatt overflate og at det er utført i et enkelt stykke, på grunn av at riper eller rifler vil avbryte den akustiske stråle og frembringe et avbrudd i de mottatte reflekterte signaler.
Den ytre diameter av dekslet 54 er valgt i samsvar med diameteren av borehullet. Hele formålet for foreliggende oppfinnelse er å øke signal/støy-forholdet for signaler som mottas etter refleksjoner fra borehullets sidevegg. Dette formål er oppnådd ved å erstatte et størst mulig volum av borehullfluidet, som har høy svekningskoeffisient, med et medium som har en vesentlig lavere svekningskoeffisient. Ytterdiameteren av dekslet bør nærme seg borehullets diameter, men likevel med en passende klaring for å tillate pas-sasje gjennom trange avsnitt av hullet. Med en gitt standarddiameter av sonden, vil det foreligge flere deksler med et bredt område av diametre for å tilpasse et enkelt verktøy av standardstørrelse til mange borehull av forskjellig omfang, hvilket utgjør en særegenhet som ikke er tatt i betraktning ved tidligere arbeider innenfor dette området.
I drift er fjernhetrakteren montert ved eller nær den nedre ende av en loggesonde. For å innkapsle borehullbe-trakteren, fjernes kraven 50 og den øvre bæreplate 52 påføres soiiden 10 over klembøylen 46 og kappen 48, og kommer da til å hvile i anlegg mot en smal skulder 62. Dekslet 54 bringes så til å gli oppover mot den øvre bæreplate 52. Den nedre bæreplate 56 blir så skjøvet opp mot dekslet 54, hvorpå de tre skjærbelastede skruer, slik som 58, trekkes til for å sikkert fastholde de respektive deler av slamforskyveren fast på plass. Innstillingsskruer 64 og 66 utgjør midler for inn-stilling av dekslet 54 i flukt med det akustiske vindu 44.
Det vil observeres at topp og bunn av slamforskyveren 32 er avskrånet. Formålet med disse avskråninger er å sentrere verktøyet for derved å lette dets føring gjennom smale par-tier av hullet. Loggeprosessen utføres vanligvis mens verk-tøyet trekkes oppover og ut av hullet. I det tilfellet slamforskyveren 32 blir fastklemt mot en hindring i hullet, vil de skjærbelastede skruer 58 gi etter, slik at slamforskyveren, som ikke er særlig dyr, kan etterlates i hullet mens den meget kostbare fjernbetrakter trekkes klar av den innklemte slamforskyver og sikkert kan trekkes opp og ut av borehullet. Det bør videre erkjennes at dekslet kan bli skadet og oppripet etterhvert som den føres inn i og ut av et hull. Det er da å foretrekke at dekslet utføres i et hensiktsmessig materiale slik som polymetylfluoretylen, hvis overflate kan bearbeides maskinelt på nytt etter hver ned-senkning. Konstruksjonsmaterialet for dekslet er fortrinnsvis blitt valgt fra et av de velkjente plastmaterialer, men det kan også utføres i et egnet keramikklignende materiale, slik som den maskinbearbeidbare glasskeramikk med handels-navnet MACOR og fremstilt av Corning glass works.
Fortrinnsvis er dekslet en enkelt enhet med hovedsakelig sylinderform, en utformning som er egnet for bruk sammen med en sonde med den alminnelig utførelse som er vist i fig. 2. Hvis f.eks. avskråningen av det akustiske vindu 44 var skråstilt innover mot toppen av sonden istedet for nedover mot bunnen, slik som vist i figurene, ville den enkle sammen-stillingsprosess som er forklart tidligere ikke kunne anvendes. Det ville da være nødvendig å anordne dekslet 54 i to halvsirkelformede halvdeler som ville kunne pakkes omkring vinduet 44 og eventuelt holdes på plass ved hjelp av en eller annen form for fjærtyper. Skillelinjen mellom de to halvdeler (ikke vist i figurene) ville da danne en akustisk diskon-tinuitet som under hver avsøkning ville innføre en transient i de registrerte datasignaler. Orienteringen av dekslets skillelinje bør da være i flukt med de N/S referansemerker som frembringes av magnetometeret, slik at den resulterende transient sammenfaller med det magnetometermerket som definerer azimutal-orienteringen i fjernhetrakter-fremvis-ningen .
Foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet med en viss grad av spesielle trekk og ved hjelp av et utførelseseksemp-el, men uten at dette skal innebære begrensninger. Fagfolk på området vil kunne tenke ut åpenbare variasjoner av de eksempler som er gitt her, men disse vil da også falle innenfor omfanget av og prinsippet for foreliggende oppfinnelse, som da bare er begrenset av de etterfølgende patentkrav.

Claims (1)

1. Akustisk loggeverktøy for anvendelse nede i borehull og avbildning av, sideveggene av et fluidfylt slikt hull, idet loggeverktøyets radius er vesentlig mindre enn radien av et borehull som skal betraktes, omfattende følgende trekk: en akustisk omformerinnretning innrettet for sonisk avbildning av borehullets sidevegg ved å sende ut en pulset akustisk stråle langs en strålebane vinkelrett på sideveggen, slik at en del av strålebanens lengde passerer igjennom borehullfluidet mellom loggeverktøyet og sideveggen, idet omformerinnretningen også omfatter utstyr for å motta akustiske energipulser som reflekteres fra borehullets sidevegg; et væskefylt, trykkompensert kammer utformet i logge-verktøyet for å inneholde nevnte akustiske omformerinnretning samt avtettet mot inntrengning av nevnte borehullfluid ved hjelp av et akustisk vindu plassert rett overfor den akustiske omformer og kjennetegnet ved en første skråstilling i en første vinkel med lengderetningen; utstyr som tildekker det akustiske vindu med et fast, akustisk gjennomsiktig medium med akustisk svekningskoeffisient vesentlig lavere enn borehullfluidets akustiske svek-ningskoef f isient ;karakterisert vedat nevnte tildekningsutstyr er en sylinderstruktur med en innside og en utside, idet innsiden er utformet for fintilpasning omkring nevnte akustiske vindu, mens i det minste den del av utsiden som den pulsede akustiske stråle sendes ut igjennom, er skråstilt i en andre helningsvinkel i forhold til lengderetningen, og sylinderstrukturen har en ytre radius valgt i samsvar med radius for det borehull som skal betraktes.
2. Loggeverktøy som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte utstyr for tildekning er innrettet for å optimalisere signal/støy-for-holdet for de reflekterte pulser ved å nedsette til et minimum den del av den akustiske strålebanes lengde som passerer gjennom det sterkere svekkende borehullfluid.
3. Loggeverktøy som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte tildekningsutstyr er innrettet for å erstatte et valgt volum av borehullfluid som har høy akustisk svekningskoeffisient, med et like stort volum av et medium som har en ønsket lavere akustisk svekningskoeffisient, for derved å optimalisere et signal/støy-forholdet for akustiske pulser som reflekteres fra borehullets sidevegg.
4. Loggeverktøy som angitt i krav 3, karakterisert ved at det erstattede volum av borehullfluid hovedsakelig omfatter i det minste den borehullfluidmasse som ellers ville ha omgitt det akustiske vindu.
5. Loggeverktøy som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at nevnte sylinderstruktur utgjøres av minst to hovedsakelig like halvsylinderdeler for fintilpasning omkring det akustiske vindu og som kan holdes på plass omkring vinduet ved hjelp av øvre og nedre festemidler.
6. Loggeverktøy som angitt i krav 4, karakterisert ved at nevnte sylinderstruktur er utført i et plastmateriale valgt fra en gruppe plastmaterialer bestående av polymetymetakrylat, poly-karbonat, polytetrafluoretylen, polyfenylsulfid og poly-eteretherketon.
7. Loggeverktøy som angitt i krav 1, karakterisert ved at første og andre skråstilling i en viss helningsvinkel ligger i området 3 til 30 grader, slik at forskjellen mellom første og andre skråstilling i en viss helningsvinkel med lengderetningen vil være fra 0 til 27 grader.
8. Fremgangsmåte for å optimalisere signal/støy-forholdet for akustiske signaler som reflekteres fra et borehulls sidevegg etter sonisk avbildning av sideveggen ved hjelp av akustisk utstråling fra et akustisk loggeverktøy nedsenket i et fluidfylt borehull, omfattende følgende trinn: det opprettes et langsgående kammer som strekker seg over et valgt område av loggeverktøyet; det monteres en roterbar akustisk omformer i kammeret, kammeret avtettes mot inntrengning av borehullfluid ved at det opprettes et akustisk vindu rett overfor nevnte akustiske omformer, idet vinduet skråstilles i en viss valgt første helningsvinkel i forhold til lengderetningen, og kammeret fylles med akustisk overføringsmedium; borehullets sidevegg avbildes sonisk ved hjelp av en pulset akustisk stråle som sendes ut fra den akustiske omformer, idet strålen rettes langs en strålebane vinkelrett på borehullets sidevegg, slik at en del av nevnte strålebane vil passere gjennom det borehullfluid som omgir det området av borehullverktøyet som opptas av det akustiske vindu som avtetter nevnte kammer; akustiske pulser som reflekteres fra borehullets sidevegg mottas av den akustiske omformer; et parti av borehullfluidet som ligger i strålebanen for nevnte akustiske stråle erstattes med et fast akustisk gjennomsiktig medium med akustisk svekningskoeffisient vesentlig lavere enn tilsvarende svekningskoeffisient for borehullfluidet;karakterisert vedat nevnte faste akustisk gjennomsiktige medium formes til et hovedsakelig sylinderformet deksel med innside og utside, idet innsiden er utformet for fintilpasning omkring det skråstilte akustiske vindu, og diameteren av utsiden fastlegges slik at den er i samsvar med diameteren av det borehull hvori loggeverktøyet skal nedsenkes.
10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert ved at nevnte akustiske vindu tildekkes av nevnte faste, akustisk gjennomsiktige medium for derved å gjøre amplityden av de reflekterte akustiske pulser størst mulig ved å nedsette til et minimum strålebanens passasjelengde gjennom det sterkt svekkende borehullfluid.
12. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, karakterisert ved at det frembringes flere deksler med innbyrdes forskjellig ytterdiameter, men hovedsakelig samme innerdiameter for å kunne tilpasse en enkelt type loggeverktøy med en forut bestemt standarddiameter til et hvilket som helst av flere borehull med innbyrdes forskjellig omfang.
13. Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert ved at hver av nevnte flere deksler anordnes i form av minst to hovedsakelig innbyrdes like halvsylinderdeler som kan fjernbart tilpasses over og holdes på plass omkring nevnte akustiske vindu ved hjelp av øvre og nedre festemidler.
14. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert ved at forstyrrende ekko-bilderefleksjon elimineres fra de reflekterte akustiske pulser ved å skråstille det parti av dekslets utside som den akustiske stråle sendes ut igjennom, i en annen valgt helningsvinkel i området 3 til 30 grader.
15. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, karakterisert ved at nevnte deksel utføres i et plastmateriale valgt med slike fysiske egenskaper at det tillater den akustiske stråleoverførende del av den fri utside av dekslet å bli fornyet etter slitasje ved nedsenk-ning i et borehull, for derved å eliminere tap i signalnivået på grunn av spredning av den akustiske stråle på grunn av ujevnheter i den fri utside av dets akustisk gjennomsiktige deksel.
16. Loggeverktøy som angitt i krav 5, karakterisert ved at nevnte første og annen helningsvinkel er skråstilt i innbyrdes motsatt retning i forhold til lengderetningen.
17. Loggeverktøy som angitt i krav 5, karakterisert ved at dekslet består av et materiale kjennetegnet ved en svekningskoeffisient mindre enn 1 dB/cm samt en akustisk impedans mindre enn 5 MPa <*> s/m.
NO19960357A 1995-01-31 1996-01-29 Akustisk loggeverktoy for anvendelse nede i borehull og fremgangsmate for avbildning av sideveggene i borehullet NO322783B1 (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/381,128 US5541889A (en) 1995-01-31 1995-01-31 Borehole fluid replacement means and method

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO960357D0 NO960357D0 (no) 1996-01-29
NO960357L NO960357L (no) 1996-08-01
NO322783B1 true NO322783B1 (no) 2006-12-11

Family

ID=23503802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO19960357A NO322783B1 (no) 1995-01-31 1996-01-29 Akustisk loggeverktoy for anvendelse nede i borehull og fremgangsmate for avbildning av sideveggene i borehullet

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5541889A (no)
CA (1) CA2168052C (no)
GB (1) GB2297617B (no)
NL (1) NL1002224C2 (no)
NO (1) NO322783B1 (no)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7913806B2 (en) * 2005-05-10 2011-03-29 Schlumberger Technology Corporation Enclosures for containing transducers and electronics on a downhole tool
US7383883B2 (en) * 2005-08-15 2008-06-10 Schlumberger Technology Corporation Apparatus and method to detect a signal associated with a component
US7665544B2 (en) * 2006-12-05 2010-02-23 Baker Hughes Incorporated Method to improve downhole instruments
NO20070628L (no) * 2007-02-02 2008-08-04 Statoil Asa Measurement of rock parameters
US20090107725A1 (en) * 2007-10-30 2009-04-30 Christy Thomas M System and method for logging soil properties in a borehole
US10416330B2 (en) * 2008-02-27 2019-09-17 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Composite transducer for downhole ultrasonic imaging and caliper measurement
US8947975B2 (en) * 2009-05-14 2015-02-03 Baker Hughes Incorporated Time-variable gain for correction of fluid attenuation in downhole acoustic tools
WO2011047389A1 (en) * 2009-10-16 2011-04-21 Altarock Energy, Inc. System and method for geothermal acoustic interface cross reference to related applications
US20110080806A1 (en) * 2009-12-08 2011-04-07 Randy Allen Normann System and method for geothermal acoustic interface
US20120127830A1 (en) * 2010-11-23 2012-05-24 Smith International, Inc. Downhole imaging system and related methods of use
US9222350B2 (en) 2011-06-21 2015-12-29 Diamond Innovations, Inc. Cutter tool insert having sensing device
US9290994B2 (en) 2011-12-29 2016-03-22 Charles T. Webb Sonde housing and bit body arrangement for horizontal directional drilling
US10408053B2 (en) 2016-05-19 2019-09-10 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Encapsulated phased array segment for downhole applications

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2509908A (en) * 1945-03-28 1950-05-30 Texas Co Radiological well logging
US3390737A (en) * 1966-09-06 1968-07-02 Mobil Oil Corp Arrangement for coupling borehole fluid excluder to borehole logging tool
GB1150615A (en) * 1967-01-11 1969-04-30 Mobil Oil Corporaiton Borehole Liquid Excluding System
FR2172808B1 (no) * 1972-02-22 1978-09-29 Inst Francais Du Petrole
US4382290A (en) * 1977-07-11 1983-05-03 Schlumberger Technology Corporation Apparatus for acoustically investigating a borehole
US4255798A (en) * 1978-05-30 1981-03-10 Schlumberger Technology Corp. Method and apparatus for acoustically investigating a casing and cement bond in a borehole
US5212353A (en) * 1984-12-17 1993-05-18 Shell Oil Company Transducer system for use with borehole televiewer logging tool
US4711122A (en) * 1986-08-21 1987-12-08 Chevron Research Co. Flexible mud excluder for borehole televiewer
US4780862A (en) * 1986-11-17 1988-10-25 Shell Oil Company Borehole televiewer
US4876672A (en) * 1988-03-01 1989-10-24 Atlantic Richfield Company Ultrasonic logging tool with rotating exposed transducer
US5146050A (en) * 1989-04-25 1992-09-08 Western Atlas International, Inc. Method and apparatus for acoustic formation dip logging
FR2650677B1 (fr) * 1989-08-01 1991-11-22 Clot Andre Sonde d'imagerie champ total
SU1762227A1 (ru) * 1990-10-02 1992-09-15 Научно-производственное объединение "Атомкотломаш" Материал дл звуковода пьезоэлектрического преобразовател
US5109946A (en) * 1991-04-11 1992-05-05 Omnitech Services Inc. Apparatus for pack-off locking of seismic energy source
US5179541A (en) * 1992-04-28 1993-01-12 Western Atlas International, Inc. Acoustic borehole televiewer

Also Published As

Publication number Publication date
NL1002224C2 (nl) 1999-03-12
US5541889A (en) 1996-07-30
CA2168052C (en) 2007-01-23
NO960357L (no) 1996-08-01
CA2168052A1 (en) 1996-08-01
GB9601233D0 (en) 1996-03-20
NL1002224A1 (nl) 1996-07-31
GB2297617B (en) 1998-12-02
NO960357D0 (no) 1996-01-29
GB2297617A (en) 1996-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10416330B2 (en) Composite transducer for downhole ultrasonic imaging and caliper measurement
US5001676A (en) Acoustic borehole logging
NO322783B1 (no) Akustisk loggeverktoy for anvendelse nede i borehull og fremgangsmate for avbildning av sideveggene i borehullet
US7913806B2 (en) Enclosures for containing transducers and electronics on a downhole tool
US11287544B2 (en) Ultrasonic beam focus adjustment for single-transducer ultrasonic assembly tools
US20100095757A1 (en) Measurements of rock parameters
EP0376580B1 (en) Method for acoustically measuring wall thickness of tubular goods
NO334259B1 (no) Retningsbestemt transduser for en akustisk loggeanordning
US10358905B2 (en) Ultrasonic logging methods and apparatus for measuring cement and casing properties using acoustic echoes
NO20101743L (no) Multiopplosning for borehullsprofiler
BR112012008088B1 (pt) Aparelho e método para prover comunicações entre um primeiro dispositivo disposto em um tubular e um segundo dispositivo
US10408053B2 (en) Encapsulated phased array segment for downhole applications
US3378097A (en) Transducer rotating mechanism for borehole logging tools
RU2411548C1 (ru) Измерительный зонд для нефтегазовой скважины и/или обсадной колонны
US4780862A (en) Borehole televiewer
US4704708A (en) Acoustic borehole logging tool
US3500950A (en) Radiation method and apparatus for mapping the surface characteristics of an object
US3511334A (en) Acoustic well logging tool
US9664030B2 (en) High frequency inspection of downhole environment
US4984652A (en) Torsional wave logging tool
GB2261308A (en) Data transmission
US3406779A (en) Acoustic well logging tool
US11992860B2 (en) Air layer for improved performance of transducer at low frequencies
SU987547A1 (ru) Скважинный каротажный прибор

Legal Events

Date Code Title Description
MK1K Patent expired