NO335166B1 - Strukturer og fremgangsmåter for å dempe utstyrsbølger, spesielt for akustisk loggeutstyr - Google Patents

Abstract

I ett aspekt involverer oppfinnelsen et akustisk loggeverktøy (100) for å utføre akustiske undersøkelser i geologiske undergrunnsformasjoner (14). I én utførelsesform omfatter verktøyet et generelt i lengderetningen forløpende verktøylegeme (101) som er konstruert for å posisjoneres i et borehull (16). Minst én sender (102) er montert på verktøylegemet for å sende ut akustisk energi. Minst én mottaker (104) er også montert på verktøylegemet i en posisjon som ligger i en aksiell avstand fra den minst ene senderen. Mottageren er konstruert for å ta imot akustisk energi. Et dempeledd (105) er også tilveiebragt langs legemet og omfatter minst ett hulrom (106) i hvilket det er plassert flere partikler (108). Dempeleddet som beskrives her kan anvendes på andre loggeverktøy for å beskytte verktøykomponenter og bedre kvaliteten på målingene. Det beskrives også metoder for dempe ut akustisk energi som overføres gjennom legemet til et akustisk loggeverktøy eller andre loggeverktøy.

Description

[0001] Foreliggende oppfinnelse angår akustiske loggeverktøy for å utføre akustiske undersøkelser i geologiske undergrunnsformasjoner som gjennomløpes av et borehull. Mer spesielt angår oppfinnelsen implementering av partikkeldempning i brønnloggeverktøy for å dempe utstyrsbølger.

[0002] Innenfor olje- og gassindustrien undersøkes typisk

undergrunnsformasjoner ved hjelp av brønnloggeverktøy for å bestemme formasjonens beskaffenhet, som kan anvendes for å forutsi eller vurdere lønnsomheten og produktiviteten til påfølgende bore- eller

produksjonsoperasjoner. I mange tilfeller anvendes akustiske loggeverktøy for å måle formasjonens akustiske egenskaper, som kan benyttes for å produsere avbildninger eller avlede relaterte karakteristika for formasjonen.

[0003] Akustiske bølger er periodiske vibrasjonsforstyrrelser som skapes av akustisk energi som forplantes gjennom et medium, så som en formasjon eller et loggeverktøy. Akustiske bølger karakteriseres typisk med hensyn til frekvens, amplitude og forplantningshastighet. Akustiske formasjonsegenskaper av interesse kan omfatte kompresjons- (P) bølgehastigheten, skjær- (S) bølgehastigheten og borehulfmoder, så som rørbølger (eng. tube wave). I tillegg kan akustiske avbildninger anvendes for å beskrive veggforholdene i borehullet og andre geologiske egenskaper vekk fra borehullet. Disse akustiske målingene finner anvendelse innerifor seismisk korrelasjon, petrofysikk, bergmekanikk og andre områder.

[0004] Registreringer av akustiske egenskaper som funksjon av dypet er kjent som akustiske logger. Informasjon som oppnås fra akustiske logger kan være til nytte for en rekke anvendelser, omfattende brønn-til-brønn korrelasjon, bestemmelse av porøsitet, bestemmelse av mekaniske eller elastiske berggrunnsparametere for å oppnå en indikasjon på litologien og deteksjon av overtrykkede formasjonssoner, og muliggjør transformasjon av seismiske tidsdata til dybdedata basert på formasjonens målte lydhastighet.

[0005] Et akustisk loggeverktøy omfatter typisk én eller flere akustiske kilder (dvs. sendere) for å overføre akustisk energi til undergrunnsformasjoner og én eller flere akustiske mottakere for mottak av akustisk energi. Mottagerne er typisk tilveiebragt i en avstand aksielt fra senderne slik at den akustiske energien kan forplantes gjennom den omkringliggende formasjonen før den mottas ved mottagerne.

[0006] Sendere og mottakere for akustiske loggeverktøy omfatter vanligvis akustiske omsetterelementer, så som piezoelektriske krystaller. Generelt omdanner en akustisk omsetter energi mellom elektrisk og akustisk form og kan være konstruert for å agere som kilde eller som mottaker. Akustiske omsettere er typisk montert på legemet av loggeverktøyet. Det er ønskelig at minimalt av energien fra senderen overføres til verktøylegemet og maksimalt av energien stråler inn i borehullet og formasjonen.

[0007] Akustisk energi som sendes ut fra et loggeverktøy i et borehull kan forplantes til mottakerne langs flere baner. Den andelen av den akustiske energien som forplantes gjennom formasjonen og fluid i brønnen er den energien som tilveiebringer nyttig informasjon for å karakterisere formasjonen. Den andelen av den akustiske energien som forplantes gjennom verktøylegemet tilveiebringer i alminnelighet ingen nyttig informasjon om formasjonen, og utgjør ofte et problem under måling av akustisk informasjon fra formasjonen.

[0008] Et felles problem for alle akustiske verktøy er den andelen av den akustiske energien som forplantes langs verktøylegemet, referert til som en "utstyrsbølge." Utstyrsbølger er uønskede fordi de stort sett ikke inneholder informasjon om formasjonen og fordi de interfererer med den andelen av den akustiske energien som forplantes gjennom formasjonen, referert til som "formasjonsbølgen." For mange kabelførte verktøy reduseres de uønskede utstyrsbølgene med konstruksjonsstrukturer så som slissede muffer, isolerende skjøter og fleksible verktøylegemer. For logg-under-boring (LWD) verktøy er utstyrsbølger en enda større utfordring, fordi disse bølgene bæres av det fremstående og stive verktøylegemet, som hovedsaklig er et vektrør.

[0009] Forskjellige former for akustisk energi som forplantes i borehullet kan anvendes for undersøkelse av forskjellige egenskaper ved den omkringliggende formasjonen. For eksempel anvender et unipol-loggeverktøy (av typen kabelført eller logg-under-boring) én enkelt eller flere enpolede akustiske kilde(r) så vel som mottakere som oscillerer og detekterer uniformt i alle asimutretninger i det planet som står vinkelrett på verktøyets akse.

[0010] Det er velkjent basert på bølgeforplantningsteori at unipol-verktøy kan eksitere og detektere P-bølger og Stoneley-bølger i hovedsakelig alle formasjoner, uansett formasjonens lydhastighet. I tillegg kan et unipol-verktøy generere og detektere S-bølger i såkalte "hurtige" formasjoner der formasjonens skjærbølgehastighet er større enn lydhastigheten i borehullsfluidet - boreslam. En del av energien som sendes ut fra den enpolede kilden overføres imidlertid til verktøylegemet og genererer utstyrsbølger. Lavfrekvente komponenter av denne utstyrsbølgen forplantes med en hastighet på ca. 5000 m/s i en stålstamme, og ankommer typisk ved mottakerne før nesten alle de ønskede signalene fra den omkringliggende formasjonen. Som følge av dette interfererer ankomsten av denne utstyrsbølgen med de ønskede formasjonsbølgesignalene, spesielt formasjonens P-bølge.

[0011] For kabelførte unipol-verktøy forsinkes og undertrykkes utstyrsbølgene vanligvis med teknikker så som slissede mottakerhus. I unipol-verktøy for logg-under-boring, som krever tykkere og sterkere verktøylegemer, har det vist seg vanskelig å dempe utstyrsbølgene. Et unipol-verktøy for logg-under-boring som leveres under the varemerket tSONIC, eiet av Schlumberger Technology Corporation i Sugar Land, Texas, oppnår dempning av utstyrsbølger over et valgt frekvensbånd med en spesialutformet periodisk oppstilling av spor som er maskinbearbeidet på krageseksjonen mellom senderen og mottakerne, som beskrevet i U.S.-patentet 5 852 587 til Kostek m. fl.

[0012] Som et annet eksempel genererer og mottar et kabelført dipolverktøy bøyemodus-bølger i et borehull. Betegnelsen dipol angir det asimutiske profilet cosd for sender, mottakere og det akustiske feltet assosiert med bøyemodusen. Bøyemodusens forplantningshastighet går asymptotisk mot formasjonens skjærbølgehastighet ved de lave frekvensene og mot bølgehastigheten i slam/formasjon-skilleflaten ved høye frekvenser. Formasjonens S-bølgehastighet kan således avledes fra den målte bøyemodusen som beskrevet i "Acoustic multipole sources in fluid-filled boreholes" av Kurkjian og Chang i Geophysics, 51,148-163 (1986).

[0013] For å unngå eller minimalisere effekten av utstyrsbølger på den målte bøyemodusen i et borehull anvender kabelførte dipolverktøy vanligvis akustisk trege ( dvs. mekanisk fleksible) hus i mottakerne. Disse verktøyene kan også omfatte en form for akustisk isolator eller dempeledd mellom kilden og mottakerne for å redusere overføringen av utstyrsbølger.

[0014] Anvendelse av den kabelførte dipol-skjætreknikken på LWD-verktøy er vanskelig. For det første kan ikke LWD-verktøy lages veldig fleksible, eller akustisk trege, som gjøres med kabelførte verktøy, fordi verktøylegemet av et LWD-verktøy i de fleste tilfeller i det vesentlige er et vektrør. Dette tilveiebringer en lett forplantningsvei for akustisk energi mellom den akustiske kilden og mottakerne. Utstyrsbølgen interfererer med borehullets bøyebølge og gjør målingen mye mer kompleks og vanskelig, som beskrevet i "Mandrel effects on the dipole flexural mode in a borehole" av Hsu og Sinha i Journal of the Acoustical Society of America, 104(4), 2025-2039 (1998) og "Acoustics of fluid-filled boreholes with pipe: Guided propagation and radiation" av Rao og Vandiver i Journal of the Acoustical Society of America, 105, 3057-3066 (1999).

[0015] I tillegg kan i noen tilfeller akustisk energi som er reflektert fra diskontinuiterer i formasjonen eller et verktøy ovenfor og nedenfor den akustiske senderen og mottakerne, samt akustisk energi som er overført fra den omkringliggende formasjon tilbake til verktøyet, innvirke på målingens kvalitet eller påvirke verktøyets holdbarhet.

[0016] Det har vært foreslått mange forskjellige fremgangsmåter for å dempe utstyrsbølger. For eksempel beskriver U.S.-patentet 5 510 582 en idé omfattende dempning ved anvendelse av et tynt lag av viskøst fluid mellom en treghetsmasse og et hulrom i verktøylegemet. Den relative bevegelsen mellom verktøyet og treghetsmassen resulterer i viskøs dissipasjon i fluidet. U.S.-patentet 6 082 484 beskriver et konsept med anvendelse av fluidfylte hulrom i verktøylegemet der hulrommenes resonansfrekvens er konstruert slik at den ligger innenfor det frekvensbåndet som er av interesse. U.S.-patentet 5 936 913 beskriver undertrykkelse av utstyrsbølger ved å tilveiebringe en kompenserende føler for å detektere vibrasjoner i verktøyet og for å produsere signaler som

kombineres med bølgeformdata.

[0017] I søket etter en fremgangsmåte for å dempe disse interfererende utstyrsbølgene kan nye teknikker tas i bruk og anpasses for anvendelse med ned-i-hulls verktøy. Én passiv teknikk som har vært anvendt for å redusere strukturelle vibrasjoner er beskrevet i Vibration Damping, av Nashif, Jones og Henderson (Wiley-lnterscience, 1985). Denne teknikken involverer dissipasjon av energi ved å skjære i et tynt lag av viskoelastisk materiale mellom en struktur's overflate og et tynt begrensende skall, og er derfor kjent som "constraint layer"-teknikken. Tilveiebringelse av et viskoelastisk materiale som er egnet for

nedihulls-temperaturområdet er imidlertid en stor utfordring.

[0018] En annen metode for strukturell dempning er partikkeldempning. Partikkeldempning er en metode for strukturell dempning som omfatter anvendelse av partikkel-fylte innelukninger som del av strukturen, som beskrevet i U.S.-patentet 5 365 842 til Panossian. Ved anvendelse av partikkeldempning fjernes energi gjennom uelastisk kollisjon og friksjon mellom partikler og innelukningen. Denne metoden kan anvendes for loggeverktøy, så som akustiske logg-under-boring og kabelførte verktøy, for å dempe bølgene som forplantes langs verktøylegemet. I tillegg forventes denne metoden å være effektiv over et bredt frekvensbånd og egnet for nedihullsforholdene, spesielt på grunn av dens temperatur-insensitivitet.

[0019] Det har derfor vært foreslått å innføre partikkeldempning for ned-i-hulls verktøy, og spesielt for loggeverktøy.

[0020] Ett aspekt ved oppfinnelsen er et akustisk loggeverktøy for å utføre akustiske undersøkelser i geologiske undergrunnsformasjoner. I én utførelsesform omfatter verktøyet et i det vesentlige i lengedretningen forløpende verktøylegeme som er konstruert for å posisjoneres i et borehull. Minst én sender er montert på verktøylegemet. Minst én mottaker er også montert på verktøylegemet i en posisjon som ligger i en aksiell avstand fra den minst ene senderen. Et dempeledd er tilveiebragt langs verktøylegemet. Dempeleddet omfatter minst ett hulrom i hvilket det er plassert en rekke partikler. I noen utførelsesformer kan det også være anbragt et fluid i det minst ene hulrommet.

[0021] Ett eller flere dempeledd omfattende ett eller flere hulrom i hvilke det er utplassert partikler kan også anvendes med andre ned-i-hulls verktøy for reduksjon av verktøyvibrasjoner for å beskytte verktøykomponenter eller for å bedre målingens kvalitet.

[0022] I et annet aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en metode for å dempe akustisk energi som forplantes gjennom et legeme av et akustisk loggeverktøy. I én utførelsesform omfatter metoden utsending av akustisk energi fra en første posisjon på verktøyet; akustisk eksitasjon av partikler tilveiebragt i minst ett hulrom som er akustisk forbundet med verktøylegemet i en posisjon langs en akustisk bane gjennom legemet fra den første utsendingsposisjonen til en andre mottakerposisjon; og mottak av dempet akustisk energi som er forplantet gjennom legemet ved den andre mottakerposisjonen.

[0023] Andre utførelsesformer av, samt aspekter og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil åpenbares av den etterfølgende beskrivelsen og patentkravene og de vedlagte figurene.

[0024] Figur 1 er et perspektivsnitt av en boreenhet som omfatter et akustisk loggeverktøy for gjennomføring av akustiske undersøkelser i undergrunnsformasjoner i henhold til oppfinnelsen.

[0025] Figur 1A er ett eksempel på en utførelsesform av et akustisk loggeverktøy i henhold til oppfinnelsen som omfatter hull i hvilke det er utplassert partikler for å dempe utstyrsbølger.

[0026] Figur 2 er ett eksempel på en hulrom-konfigurasjon og en partikkelladingsteknikk som kan anvendes for utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse.

[0027] Figur 3 er et annet eksempel på en hulrom-konfigurasjon og en partikkelladingsteknikk som kan anvendes for utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse.

[0028] Figur 4 er et annet eksempel på en utførelsesform av et akustisk loggeverktøy i henhold til oppfinnelsen som omfatter spor i hvilke det er utplassert partikler.

[0029] Figur 5 viser en perspektivskisse av utførelsesformen vist i figur 4.

[0030] Figur 6 er et annet eksempel på en utførelsesform av et akustisk loggeverktøy i henhold til oppfinnelsen som omfatter spor og huller i hvilke det er utplassert partikler.

[0031] Figur 6A er et annet eksempel på en utførelsesform av et akustisk loggeverktøy i henhold til oppfinnelsen som omfatter spor og huller i hvilke det er utplassert partikler.

[0032] Figur 7 er et annet eksempel på en utførelsesform av et akustisk loggeverktøy i henhold til oppfinnelsen som omfatter en rekke slisser i den utvendige overflaten av legemet.

[0033] Figur 8 viser ett eksempel på en metode for å fylle slissene vist i figur 7 med partikler.

[0034] Figur 9 er et annet eksempel på en utførelsesform av et akustisk loggeverktøy i henhold til oppfinnelsen som omfatter en rekke hule ringer, i hvilke det er utplassert partikler, som er festet til den utvendige overflaten av legemet til det akustiske loggeverktøyet.

[0035] Figur 9A er et tverrsnitt av en hul ring som er vist i figur 9.

[0036] Figur 10 viser ett eksempel på et dempeledd i henhold til oppfinnelsen som omfatter en partikkel-ladet oppbakkingsplate som tar imot omsettere for montering til legemet av et akustisk loggeverktøy.

[0037] Figur 11 viser et annet eksempel på et dempeledd i henhold til oppfinnelsen som omfatter en heavimet innsetning som kan være posisjonert i et spor mellom senderen eller mottakeren og verktøylegemet. Innsetningen er således en understøtte for senderen eller mottakeren.

[0038] Figurene 12A-12C viser tre konfigurasjoner av en stålkrage som anvendes for et akustisk loggeverktøy og den tilhørende ringresonansen (eng. hoop resonance), og illustrerer at resonans-skarpheten, Q, reduseres betydelig når en fyller opp huller som er tilveiebragt i kragen med wolframpulver.

[0039] Figur 13 viser data oppnådd fra en test som omfatter to stålstaver med hullerderi, hvor den prosentvise volumandelen av stavene som er fylt med wolframpulver som funksjon av den målte resonans-skarpheten, Q, ble observert for tre forskjellige akustiske bølger.

[0040] Figur 14 er et eksempel på beregnet dempning av bølgeforplantningen som funksjon av resonans-skarpheten, Q.

[0041) Figurene 15A-15C viser skjematisk tre eksempelvise hulrom-konfigurasjoner for et dempeledd i henhold til foreliggende oppfinnelse.

[0042] Med henvisning til figurene, der like tegn anvendes for like deler i alte illustrasjonene, er figur 1 en generell illustrasjon av en boreenhet i henhold til oppfinnelsen. Boreenheten omfatter en borerigg 10 som er koblet tit en borestreng 12 som i sin nedre ende er koplet til et ned-i-hulls akustisk loggeverktøy 100 i henhold til oppfinnelsen for gjennomføring av akustiske undersøkelser i undergrunnsformasjoner 14 som penetreres av et borehull 16.

[0043] Med henvisning til figur 1A omfatter, i én utførelsesform, det akustiske loggeverktøyet 100 et hult, i lengderetningen forløpende legeme 101 som er konstruert for å utplasseres i et borehull. Verktøyet 100 omfatter også minst én sender 102 og minst én mottaker 104 som er montert på verktøylegemet 101 i en aksiell avstand fra hverandre. I tillegg omfatter verktøyet 100 et dempeledd 105 tilveiebragt langs verktøylegemet 101 for å dempe akustisk energi som forplantes gjennom verktøylegemet 101. Dempeleddet 105 omfatter et element i hvilket det er tilveiebragt ett eller flere hulrom 106 og en rekke partikler 108 anbragt i det ene eller de flere hulrommene 106. Dempeleddet 105 kan tilveiebringes som en integrert del av verktøylegemet 101, idet en seksjon av verktøylegemet 101 omfatter elementet, så som for eksempel vist i figur 1A, eller dempeleddet 105 kan være et separat element som er koblet til verktøylegemet 101, for eksempel som vist i figur 9.

[0044] I utførelsesformen som er vist i figur 1A er dempeleddet 105 tilveiebragt mellom den minst ene senderen 102 og den minst ene mottakeren 104. Fagmannen vil forstå at dempeleddet 105 i andre utførelsesformer kan være tilveiebragt ved én eller flere sendere 102, så som bak eller rundt senderen/senderne 102 og/eller kan være tilveiebragt ved én eller flere mottakere 104, så som ovenfor eller rundt mottakeren/mottakerne 104, eller et hvilket som helst sted langs verktøylegemet 101 derimellom. I tillegg kan dempeleddet 105 i andre utførelsesformer være tilveiebragt langs verktøylegemet 101 ovenfor eller nedenfor sender/mottaker-mellomrommet, så som nedenfor senderen 102 eller ovenfor mottageren 104, for å redusere den reflekterte akustiske energien fra diskontinuiteter i et verktøy eller i borehullet ovenfor og nedenfor eller for å redusere den ugunstige akustiske energien som overføres fra den omkringliggende formasjonen tilbake til verktøyet 100.

[0045] Dempeleddet 105 i henhold til foreliggende oppfinnelse kan således generelt være plassert i en hvilken som helst posisjon langs legemet 101 av loggeverktøyet 100 uten at en fjerner seg fra ideen bak foreliggende oppfinnelse.

[0046] Fagmannen vil også forstå at parametere så som lokaliseringen,

orienteringen og størrelsen til det ene eller de flere hulrommene 106 i dempeleddet 105 generelt kan variere. Tilsvarende kan også parametere så som typen, størrelsen og mengden av partikler 108 inne i det ene eller de flere hulrommene 106 variere. Partiklene 108 som plasseres inne i det ene eller de flere hulrommene 106 har imidlertid fortrinnsvis et totalt volum som er rundt 5% til 20% av det totale volumet til det segmentet av verktøylegemet 101 langs hvilket dempeleddet er tilveiebragt, som, i dette tilfellet, er det segmentet av

verktøylegemet 101 som ligger mellom senderen/senderne 102 og mottakeren/mottakerne 104. Mer foretrukket er at partiklene 108 plassert inne i det ene eller de flere hulrommene 106 har et totalt volum som er minst rundt 10% av det totale volumet til det segmentet av verktøylegemet 101 langs hvilket dempeleddet 105 er tilveiebragt.

[0047] Som vist i figur 1A kan det ene eller de flere hulrommene 106 i dempeleddet 105 omfatte en rekke huller 107 som er tilveiebragt i verktøylegemet 101 og som omfatter en rekke partikler som er utplassert i hvert av hullene 107. Hullene 107 kan være arrangert slik at de danner flere sirkumferensielle rader som forløper i en avstand fra hverandre med valgte aksielle mellomrom. Foreksempel kan hver rad omfatte fire eller flere huller 107 arrangert i hovedsakelig jevn asimutisk avstand rundt lengdeaksen til verktøyet 100. Dette arrangementet kan fordelaktig resultere i konvertering av ankommende lavere ordens verktøymoder til høyere ordens moder som ikke forplantes over betydelige avstander langs verktøylegemet 101. For eksempel kan en andel av en unipol verktøymode omdannes til en oktopol verktøymode når unipol-verktøymoden interakterer med en rad av fire uniformt tilveiebragte huller.

[0048] I utførelsesformer der hullene 107 er tilveiebragt i rader kan hver rad være asimutisk forskjøvet i forhold til en vedsidenliggende rad, som illustrert ved radene merket "Rad A" og "Rad B" i figur 1A. For høyere ordens moder, så som dipol-moder, der det eksisterer to ortogonale moder med forskjellig asimutretning, kan asimutisk parallelforskyving av hullene 107 fra én rad til den neste fordelaktig sikre at begge de ortogonale modene gjennomgår mode-transformasjonen som beskrevet ovenfor.

[0049] I tillegg kan hullene 107 være utformet på flere forskjellige måter. For eksempel, som illustrert i figur 2, kan ett eller flere hull 207 forløpe bare en del av tykkelsen gjennom verktøylegemet 101.1 eksempelet i figur 2 er hullet 207 tilveiebragt i den utvendige overflaten 210 av verktøylegemet 201 og forløper fra denne i en retning som i det vesentlige står vinkelrett på den utvendige overflaten 210 til et dyp som er mindre enn veggtykkelsen i verktøylegemet 101. Fagmannen vil forstå at dempeleddet i andre utførelsesformer kan omfatte huller tilveiebragt i en annen overflate av verktøylegemet 101, så som i den innvendige overflaten 212.1 tillegg kan hullene forløpe i en hvilken som helst ønsket retning, så som i en vinkel med hensyn til den penetrerte overflaten eller tangensielt med hensyn til et punkt på overflaten.

[0050] Generelt, med henvisning til figur 2, kan det ene eller de flere hulrommene 206 i dempeleddet 205 være fylt til hvilken som helst ønsket kapasitet med partikler 208.1 foretrukne utførelsesformer kan imidlertid partiklene 208 hovedsakelig fylle det ene eller de flere hulrommene 206 i dempeleddet 205 i en slik grad at partiklene ikke kompakteres. Videre kan partikler 208 som er plassert i et hulrom 206 holdes på plass deri ved hjelp av hvilken som helst sikringsmekanisme elter sperreinnretning 209 som er egnet for forholdene nedihulls.

{0051] I eksempelet som er vist i figur 2 omfatter sperreinnretningen 209 en plugg 211.1 tillegg, for å holde partiklene 208 på plass i et hulrom 206, forsegler sperreinnretningen 209 fortrinnsvis også hulrommet 206 for å hindre at borefluid eller andre uønsketheter kommer inn i hulrommet 206 under verktøyoperasjoner. sperreinnretningen 209 forløper forholdsvis glatt eller jevnt med den utvendige overflaten av verktøylegemet 101.1 noen utførelsesformer kan sperreinnretningen 209 også være konstruert for å muliggjøre trykk-kompensasjon.

[0052] I tillegg kan generelt et fluid 208a, så som vann, olje, borefluid, et fluorkarbon-smøremiddel, en polymer eller et gel, som er egnet for ned-i-hulls operasjoner, anbringes i hulrommet og omgi partiklene 208 i hulrommet 206.1 noen utførelsesformer kan væskemetningen av partiklene også tilveiebringe en viss trykk-kompensasjon. Dersom en anvender tørre partikler er fortrinnsvis partiklene beskyttet mot trykk slik at de ikke kompakteres av nedihullstrykket.

[0053] Et annet eksempel på en konstruksjon av hulrom i et dempeledd og en partikkelladingsteknikk er illustrert i figur 3.1 dette eksempelet omfatter hulrommet 306 et hull 307 som forløper gjennom hele veggtykkelsen til elementet 301. En beholder 313 fylt med partikler (ikke vist) er plassert i hullet 307. sperreinnretningen som holder beholderen 313 på plass i hullet 307 omfatteren låsering 318 og en O-ringtetning 316. Låseringen 318 holder primært beholderen 313 på plass. O-ringtetningen 316 hindrer primært at borefluid eller andre uønsketheter strømmer gjennom hullet 307. En beholder fylt med partikler, som vist i figur 3, kan være ønskelig i noen utførelsesformer for å tilveiebringe en enklere innlasting og utlasting av partikler i det ene eller de flere hulrommene og/eller forenkle vedlikeholdefsen av verktøyet.

[0054] En annen utførelsesform av et akustisk loggeverktøy i henhold til foreliggende oppfinnelse er illustrert i figurene 4 og 5. Figur 4 er et tverrsnitt av det akustiske ioggeverktøyet 400. Figur 5 er en perspeksivskisse av det akustiske Ioggeverktøyet 400 i figur 4.1 denne utførelsesformen omfatter det akustiske Ioggeverktøyet 400 et i lengderetningen forløpende rørformig legeme 401 på hvilket det er montert minst én sender 402 og minst én mottaker 404 samt et dempeledd 405 tilveiebragt derimellom. Verktøyet 400 omfatter videre et dempeledd 405 som er integrert i et segment av verktøylegemet mellom senderen/senderne og mottakeren/mottakerne. Dempeleddet 405 omfatter en rekke hulrom 406. Hvert av hulrommene 406 har en rekke partikler 408 tilveiebragt deri.

[0055J Som beskrevet for den tidligere utførelsesformen kan lokaliseringen av,

orienteringen av og størrelsen til hulrommene 406, så ve! som typen, størrelsen og mengden av partikler 408 i hulrommene 406, variere. Det totale volumet til partiklene 408 i hulrommet 406 er imidlertid fortrinnsvis mellom rundt 5% til rundt 20% av det total volumet til det segmentet av verktøylegemet 401 langs hvilket dempeleddet 405 er tilveiebragt.

[0056] Som vist i figur 4 omfatter hulrommene 406 i denne utførelsesformen spor 407. Sporene er tilveiebragt på en innvendig overflate 412 og en utvendig overflate 410 av verktøylegemet 401 mellom senderen/senderne 402 og mottakeren/mottakerne 404.1 andre utførelsesformer kan sporet 407 være tilveiebragt kun på den innvendige overflaten 412 eller kun på den utvendige overflaten 410 av verktøylegemet 401.1 tillegg kan, i andre utførelsesformer, dempeleddet 405 omfatte et element som er separat fra verktøylegemet 401 som koples til verktøylegemet 401. Videre kan sporene 407 være utformet og arrangeres på verktøylegemet 401 som beskrevet i U.S.-patentet 5 852 587 til Kostek m. fl, som inntas her som referanse.

[0057] Som beskrevet ovenfor har sporene på den innvendige overflaten 412 og den utvendige overflaten 410 av verktøylegemet 401 i denne utførelsesform hver en rekke partikler 408 plassert deri. I andre utførelsesformer kan imidlertid partiklene være tilveiebragt kun i ett eller flere innvendige spor 407 eller kun i ett eller flere utvendige spor 407.

[0058] Et akustisk loggeverktøy 400 i henhold til denne utførelsesformen tilveiebringer den fordelen at det er to forskjellige mekanismer som demper verktøysignalet. Det samme kan gjelde også for andre utførelsesformer. For eksempel, dersom sporene 407 er arrangert på verktøyet 400 som beskrevet i U.S.-patentet 5 852 587 til Kostek m.fl., og det plasseres partikler 408 i flere av sporene 407 i henhold til foreliggende oppfinnelse, vil den periodiske strukturen til sporene 407 dempe verktøysignaler i et smalt frekvensbånd mens partiklene 408 demper verktøysignalet over et bredere frekvensbånd.

[0059] Som vist i Figur 4 holdes partiklene 408 som er plassert i hulrommet 406 langs verktøylegemet 401 på plass av en sperreinnretning 409.1 denne utførelsesformen omfatter sperreinnretningen en indre Iåsemuffe418a og en ytre låsemuffe 418b. Låsemuffene 418 er konstruert for å dekke den innvendige overflaten 412 og den utvendige overflaten 410 av verktøylegemet 401 som utgjør dempeleddet 405 for å holde partiklene 408 som er plassert i sporene 407 på plass. Låsemuffene 418 hindrer fortrinnsvis også at borefluid kommer inn i sporene 407, for eksempel ved å isolere eller avstenge sporene 407 fra fluider og/eller partikler som kan være til stede i det omkringliggende miljøet. For eksempel kan det anvendes en forseglingsmekanisme, så som én eller flere O-ringer (416 i figur 4), i endene av hver muffe 418 for å skape en forsegling mellom hver muffe 418 og en overflate av dempeleddet 405 som vist. Låsemuffen 418 kan være laget av et hvilket som helst egnet materiale som er kjent på området, omfattende metaller, legeringer eller termoplastiske kompositter.

[0060] Fagmannen vil forstå at selv om muffene 418 i figur 4 er vist forløpende noe radielt utover i forhold til overflaten av verktøylegemet 401, kan dt være tilveiebragt en innsenkning (ikke vist) i overflaten av dempeleddet 405 for muffene 418 slik at muffene 418 vil forløpe glatt med den innvendige verktøyoverflaten 412 og den utvendige verktøyoverflaten 410 ovenfor og nedenfor dempeleddet 405 av verktøyet 400.1 tillegg kan verktøyet 400 omfatte en oppfyllingsmekanisme, så som lukkbar åpning (ikke vist) i låsemuffene 418 gjennom hvilken sporene 407 kan fylles med partikler 408.

[0061} En annen utførelsesform av et akustisk loggeverktøy i henhold til foreliggende oppfinnelse er vist i figur 6.1 denne utførelsesformen omfatter det akustiske Ioggeverktøyet 600 et i lengderetningen forløpende legeme 601 på hvilket det er montert minst én sender 602 og en rekke mottakere 604 samt et dempeledd 605 tilveiebragt derimellom. Dempeleddet 605 omfatter en rekke hulrom 606 som er fylt med partikler 608.1 denne utførelsesformen omfatter hulrommene 606 huller 607a og spor 607b, og elementet av dempeleddet 605 omfatter et segment av verktøylegemet 601 mellom den minst ene senderen 602 og de flere mottakerne 604. Hullene 607a er tilveiebragt i den utvendige overflaten 610 av verktøylegemet 601. Sporene 607b er tilveiebragt på den innvendige overflaten 612 av verktøylegemet 601.1 andre utførelsesformer kan både hullene 607a og sporene 607b være tilveiebragt på en utvendig overflate 610 og/eller en innvendig overflate 612 av dempeleddet 605, foreksempel som vist i figur 6A.

[0062] I utførelsesformen i figur 6 er det i hvert fall i noen av hullene 607a og/eller sporene 607b utplassert en rekke partikler 608. Partiklene 608 som er utplassert i hullene 607a holdes på plass, for eksempel, ved hjelp av én av metodene som er beskrevet ovenfor med hensyn til den første utførelsesformen og som er illustrert i figurene 2 og 3. Partiklene 608 i sporene 607b er utplassert og holdes på plass deri av en sperreinnretning, så som en låsemuffe 618 som tidligere beskrevet med henvisning til figur 4. Det å ha hulrom i hvilke det er plassert partikler, som beskrevet ovenfor, kan fordelaktig resultere i mode-transformasjon, som beskrevet tidligere.

[0063] En annen utførelsesform av et akustisk loggeverktøy i henhold til oppfinnelsen er vist i figur 7.1 denne utførelsesformen omfatter det akustiske Ioggeverktøyet 700 et i lengderetningen forløpende legeme 701 på hvilket det er montert minst én sender 702 og minst én mottaker 704 samt et dempeledd 705 tilveiebragt derimellom. Dempeleddet 705 omfatter en rekke hulrom 706 i hvilke det er plassert partikler 708.1 denne utførelsesformen omfatter de flere hulrommene 706 en rekke slisser 707 som er kuttet langs den utvendige overflaten av verktøylegemet 701. Selv om slisene 707 er vist som orientert aksielt (parallelt med loggeverktøyets akse) vil fagmannen forstå at slissene 707 i andre utførelsesformer kan være orientert aksielt, radiett, tangensielt, sideveis eller kombinasjoner derav. Dersom slissene 707 er orientert aksielt, som vist, er det fortrinnsvis tilveiebragt minst fire slisser 707 rundt omkretsen til verktøylegemet 701.1 den aksielle retningen kan, men trenger ikke, slissene 707 være linjeført med hverandre. I tillegg kan flere slisser 707 tilveiebragt rundt omkretsen til verktøylegemet 701 fordelaktig tilveiebringe mode-transformasjon, som beskrevet for tidligere utførelsesformer.

[0064] Figur 8 illustrerer én fremgangsmåte for fylle slisser i et dempeledd 805 med partikler 808 plassert i en beholder 814.1 dette eksemplet omfatter beholderen 814 et rør som er fylt til en ønsket kapasitet med partikler 808. Beholderen 814 blir plassert inne i en slisse 807 i dempeleddet 805 og holdes på plass i slissen 807 for eksempel ved å sveise den til overflaten som danner slissen 807 eller på annen måte feste eller kople den til overflaten av slissen 807. Fagmannen vil vite at en rekke andre metoder for å feste et element til en overflate er velkjent på området, og kan bestemmes av en fagmann. For eksempel kan beholderen 814 holdes på plass og/eller beskyttes i slissen 807 av en sperreinnretning 816, så som en dekselplate 811 eller en låsemuffe som tidligere beskrevet for utførelsesformen i figur 4.1 tillegg til å bli holdt på plass av en sperreinnretning 816 kan beholderen 814 også være sveiset eller på annen måte heftet til slissens overflate.

[0065] En annen utførelsesform av et akustisk loggeverktøy i henhold til foreliggende oppfinnelse er illustrert i figur 9.1 denne utførelsesformen omfatter verktøyet 900 et verktøylegeme 901 på hvilket det er montert minst én sender 902 og minst én mottaker 904 samt minst ett dempeledd 905 tilveiebragt derimellom. I denne utførelsesformen omfatter dempeleddet 905 et element som er festet til en utvendig overflate av verktøylegemet 901 og som har minst ett hulrom i hvilket det er utplassert partikler 908. Det minst ene hulrommet omfatter en hul seksjon dannet inne i én eller flere ringer 907 som er festet til den utvendige overflaten 910 av verktøylegemet 901. Et hulrom 906 som er tilveiebragt inne i en ring 907 er for eksempel illustrert i figur 9A. Hver ring 907 har minst ett hulrom 906 med partikler 908 utplassert deri.

[0066] Som vist i figur 9 kan, alternativt eller i tillegg, det minst ene dempeleddet 905 være festet til den innvendige overflaten 912 av verktøylegemet 901. Det ene eller de flere dempeleddene 905 kan være festet til verktøylegemet 901, for eksempel, ved varmkrympepasning eller andre hefte eller festemetoder som er kjente for fagmannen.

[0067] Figur 10 illlustrerer en annen utførelsesform av et dempeledd som er konstruert for montering på et akustisk loggeverktøy. I denne utførelsesformen er dempeleddet 1005 en partikkeldempnings-oppbakkingsplate for en akustisk omsetter. Oppbakkingsplaten 1005 omfatter et sylindrisk element 1005a på hvilket det kan være montert én eller flere omsettere (dvs. sendere eller mottakere). Oppbakkingsplaten er konstruert for montering på et akustisk loggeverktøy. I dette eksemplet omfatter det sylindriske elementet 1005a to halvdeler av en sylindrisk metallramme. Hver halvdel av det sylindriske elementet 1005a omfatter hulrom 1006 dannet deri som forløper aksielt fra topp-overfiaten 1005b av det sylindriske elementet 1005a gjennom veggen til det sylindriske elementet 1005a mellom den innvendige overflaten og den utvendige overflaten av det sylindriske elementet 1005a. Hulrommene 1006 er tilveiebragt i en asimutisk avstand fra hverandre og kan forløpe til et hvilket som helst valgt dyp i veggen til det sylindriske elementet 1005a.

[0068] Det er utplassert partikler (ikke vist) inne i hvert av hulrommene 1006 for å skape partikkeldempningsenheter. Hulrommene 1006 blir deretter forseglet i den ene eller begge endene, avhengig av hullenes dybde, for å holde partiklene på plass i hulrommet 1006, fortrinnsvis under tilnærmet atmosfærisk trykk. Omsettere 1003, så som piezoelektriske elementer, blir deretter montert rett på den utvendige overflaten av hver av halvdelene av det sylindriske elementet 1005a. Det sylindriske elementet 1005a blir deretter støpt i et materiale, så som gummi, og deretter montert på verktøylegemet (ikke vist). I en foretrukket utførelsesform er de to halvdelene av det sylindriske elementet 1005a som utgjør oppbakkingsplaten støpt i viton og deretter montert på verktøylegemet.

[0069] En annen utførelsesform av et akustisk loggeverktøy i henhold til oppfinnelsen er vist i figur 11.1 denne utførelsesformen omfatter verktøyet 1100 et sylindrisk legeme som har minst én sender, minst én mottaker og et dempeledd montert langs verktøylegemet. Dempeleddet 1105 omfatter minst ett hulrom 1106 i hvilket det er plassert en rekke partikler 1108.1 denne utførelsesformen er det minst ene hulrommet 1106 tilveiebragt i en innsetning laget av heavimet ( dvs. en innsetning laget av en wolfram/stållegering) 1105a konstruert for å passe i et omsetterspor 1107 som er tilveiebragt på en utvendig overflate av verktøylegemet 1101 mellom verktøylegemet 1101 og minst én omsetter (ikke vist) når den er montert på denne. Ved at det tilveiebringes en heavimet-innsetning 1105a som har et hulrom 1106 i hvilket det er utplassert partikler 1108 (ikke vist) mellom verktøylegemet 1101 og en omsetter 1102 koblet til legemet 1101 kan det akustiske signalet som overføres mellom omsetteren 1102 og verktøylegemet 1101 dempes. I tillegg kan tilveiebringelse av en heavimet-innsetning som beskrevet ovenfor også i betydelig grad isolere omsetteren fra verktøylegemet 1101.

[0070] Generelt kan akustiske loggeverktøy i henhold til oppfinnelsen omfatte ytterligere demperinnretninger, så som kombinasjoner av de ovenfor beskrevne demperinnretningene eller varianter av disse. For eksempel, som vist i figur 11, kan verktøyet 1100, i tillegg til å ha en heavimet-innsetning 1105a tilveiebragt mellom omsetteren 1102 og verktøylegemet 1101, videre omfatte ett eller flere hulter 1106a tilveiebragt i verktøylegemet 1101 som omfatter partikler 1108a plassert deri

[0071] I tillegg kan dempeledd som omfatter partikkeldempningsinnretninger som beskrevet ovenfor anvendes sammen med andre metoder ifølge tidligere teknikk for dempning av utstyrsbølger. For eksempel kan partikkeldempningsinnretninger anvendes sammen med spor som beskrevet i U.S.-patentet 5 852 587 til Kostek m. fl. og som fortiden er tilveiebragt i det akustiske Ioggeverktøyet som leveres under varemerket ISONIC eiet av Schlumberger Technology Corporation, i Sugar Land, Texas, søkeren bak foreliggende oppfinnelse. Tilsvarende kan partikkeldempningsinnretninger også anvendes sammen med hvilke som helst av metodene beskrevet i U.S.-patentet 5 796 677 til Kostek m. fl. og U.S.-patentene 5 644 186 og 5 510 582 til Birchak m. fl.

[0072] Parametere som kan betraktes i konstruksjonen av et dempeledd ifølge oppfinnelsen kan omfatte antallet hulrom, posisjoneringen av hulrommene, utformingen av hulrommene, arrangeringen av hulrommene og det prosentvise volumet av hulrom (prosentvis forhold mellom det totale volumet av hulrom og det opprinnelige totale volumet til verktøylegemet i dempeleddseksjonen). Andre parametere å ta hensyn til kan omfatte partiklenes materialsammensetning, utformingen av, størrelsen til eller den spesifikke tyngdeen til partiklene, hvorvidt partiklene vil være tørre eller flutdmettet, typen fluid (idet fluid omfatter gass og væske) som omgir partiklene, mengden av partikler i hvert hulrom og det prosentvise partikkelvolumet (prosentvis forhold mellom partiklenes totale volum og det opprinnelige totale volumet til verktøylegemet i dempeleddseksjonen). Avhengig av den konkrete anvendelsen, så som dempning av bølger i unipol-eller dipolverktøy, velges fortrinnsvis de parametrene som er best med tanke på å oppnå målet med å maksimere energioverføringen fra verktøylegemet til partiklene og maksimere energitapet gjennom partiklene. Fagmannen vil forstå at disse og andre parametere kan varieres eller endres som ønsket for å optimere dempningen av utstyrsbølger for konkrete anvendelser.

[0073J For eksempel er fortrinnsvis partiklene i det vesentlige runde for å unngå

at partikler med taggete eller ujevne kanter er hemmer bevegelsen i hulrommet. Andre partikkelkarakteristika å ta hensyn til kan omfatte restitusjonskoefftsienten, tettheten, driftstemperaturen og størrelsen til partiklene. Det er velkjent på

området at lavere restitusjonskoeffisient resulterer i høyere energitap. Samtidig kan det imidlertid være foretrukket å ha partikler som kan bevege seg fritt i forhold til hverandre fremfor partikler som klumper seg sammen. Partiklene har fortrinnsvis en dimensjon som er betydelig mindre enn de bølgelengdene som skal dempes i verktøylegemet. For eksempel kan, for noen soniske loggeverktøy, partikkelstørrelser fra rundt 5 mikron til rundt 500 mikron være foretrukket. Disse dimensjonene er imidlertid bare eksempler. Oppfinnelsen skal ikke begrenses av partikkelstørrelsen. Fagmannen vil også forstå at de valgte partiklene bør være stabile ved temperaturen i borehullet.

[0074] Hvilket som helst partikkelmateriale kan anvendes i henhold til oppfinnelsen, og kan bestemmes av fagmannen. Foretrukne partikkeimaterialer kan omfatte wolfram, wolfram-karbid, aluminium og bly. Andre partikkeimaterialer, så som keramikk eller høytemperaturplastikk kan også anvendes. I én utførelsesform kan partiklene for eksempel omfatte wolfram-karbid pulver med en størrelse på omtrent 50 mikron. I tillegg kan partiklene kan være plassert i et fluid så som vann, olje, boreslam, fluorkarbon-smøremiddel, polymer og/eller gel. Valget av væskemetning kan skape en viss trykkbalanse mellom partikkelvolumet og det utvendige slammet, og således redusere den nødvendige styrken til den partikkel-inneholdende anordningen. Tilsetning av en væske påvirker overføringen mellom verktøylegemet og partiklene. Også væskens viskositet bidrar til å dempe ut den akustiske energien.

[0075) Fordi den relative bevegelsen mellom partiklene og mellom partiklene og hulrommenes vegger bidrar til energidissipasjonen bør ett av målene ved utformingen av dempeleddet være å maksimere denne relative bevegelsen for spesifikke utstyrsbølge-moder som man er interressert i. Generelt må konstruksjonen av verktøylegemet også være slik at den sikrer at kragen (eller

verktøylegemet) innehar den mekaniske styrken som er nødvendig for boreoperasjoner.

[0076] Konseptene som er beskrevet her kan også anpasses for å dempe vibrasjonsenergi t hvilken som helst del av et ned-i-hulls verktøy, inklusive kabelførte verktøy og LWD-verktøy. For eksempel kan partikkeldempningen i henhold til det ovenfor beskrevne være anpasset for å beskytte vibrasjonsfølsomme komponenter så som kretskort og følere som er koblet til et verktøylegeme. Partikkeldempningen av vibrasjoner i verktøy kan også forbedre målingskvaliteten ved at den stabiliserer følere på verktøyet

[0077] Fagmannen vil forstå at det ene eller de flere hulrommene i dempeleddet i andre utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse kan omfatte forskjellige konfigurasjoner enn de som er beskrevet her uten å fjerne seg fra ideen bak foreliggende oppfinnelse. I tillegg kan det også anvendes forskjellige strukturer og metoder som er kjente på området for å holde partiklene på plass inne i sine respektive hulrom.

[0078] Det har vært gjort forsøk med et dempeledd i henhold til oppfinnelsen. Laboratorieforsøk har vist at det er mulig å redusere resonans-skarpheten, Q, for et verktøylegeme i stål fra noen få tusen til omtrent ti når omkring 10% til 15% av volumet til verktøylegemet mellom senderen/senderne og mottakeren/mottakerne omfatter hulrom som er fylt med wolframpartikler. Resonans-skarpheten, Q, er et mål på den oscillatoriske responsen til et element under et oscillerende pådrag. Resonans-skarpheten, Q, kan formelt defineres som forholdet mellom maksimalenergi- (resonans) frekvensen, coo, og frekvensbåndbredden, 8©, som er differansen mellom de frekvensene som har halve energien ovenfor og nedenfor resonansfrekvensen, (to0/5(o).

[0079] Figurene 12A, 12B og 12C viser ring-resonansen svarende til tre forskjellige konstruksjoner av en stålkrage (dvs. et verktøylegeme). Figur 12A viser resonans-skarpheten 1202 svarende til en massiv krage 1200 uten hulrom. Figur 12B viser resonans-skarpheten 1214 svarende til en krage 1210 som omfatteren rekke hulrom 1212 tilveiebragt i lengderetningen i veggen til kragen 1210 med en valgt avstand rundt asimuten. Figur 12C viser resonans-skarpheten 1224 (ganget med 1000 ved 1225) svarende til en krage 1220 som omfatter en rekke hulrom 1222 som vist i Figur 12B, men som i tillegg omfatter wolframpulver i en mengde som i det vesentlige fyller opp hvert av hulrommene 1222.

[0080] Ved sammenligning av responsen til stålkragen som omfatter huller uten partikler og stålkragen som omfatter huller som er fylt med wolframpulver omfattende rundt 10% av kragens totale volum ble det funnet at resonans-skarpheten, Q, ble redusert fra 1523 til 30. Partikkeldempning kan således betydelig forbedre dempningsegenskapene for en krage.

[0081] Figur 13 viser resultatene fra et annet laboratorieforsøk som omfatter partikkeldempning med en ståtstav. I dette forsøket omfattet stålstaven en rekke huller med et totalt volum som var ca. 10% av stålstaven. To målinger ble utført: ett med disse hullene tomme og det andre med disse hullene fylt med wolframkarbidputver med en størrelse på rundt 50 mikron. Figuren viser både energi (kvadratet av hastigheten) og fasevinkel som funksjon av frekvensen målt med et akselerometer i den ene enden av staven. Staven ble drevet omkring dens longitudinale resonansfrekvens. Denne resonansen var meget skarp (Q var ca. 4000) uten partikkellading og ble vesentlig dempet (Q var ca. 10) med partikkellast. Fra eksperimentelle observasjoner, selv om hvilke som helst partikkelfyll-volumandeler kan anvendes i henhold til oppfinnelsen som beskrevet ovenfor, kan partikkelfyll-volumandeler på rundt 5% til 20% betraktes som hensiktsmessig og partikkelfyll-volumandeler på rundt 10% til 15% kan være foretrukket.

[0082] Figur 14 viser omdannelsen fra Q-verdien (resonansens skarphet eller kvalitet) til en struktur til dempningen eller reduksjonen av bølgeenergi som forplantes langs strukturen. Bølgeamplituden avtar som exp(-n/Q) over en bølgelengde. Beregningen la til grunn en strekkbølgehastighet for stål på 5000 m/s og en frekvens på 10 kHz. Som et eksempel vil en Q-verdi på 10 resultere i en dempning på 16 dB med 3,3 meter mellomrom mellom senderen/senderne og mottakeren/mottakerne.

[0083] Figurene 15A, 15B og 15C viser skjematisk eksempelvise arrangementer av hulrom (angitt i sort) i en krage. Det øvre snittet i hver figur representerer et perspektivsnitt av kragen og det nedre snittet viser et lateralt tverrsnitt. I eksempelet som er vist i figur 15A omfatter kragen 1500 flere sirkulære huller 1502 tilveiebragt i den utvendige overflaten 1504 av kragen 1500 og arrangert i flere asimutisk kontinuerlige rader. Radene er i det vesentlige tilveiebragt i en jevn avstand over valgte intervaller langs senteraksen til kragen 1500.1 eksempelet som er vist i figur 15B omfatter kragen 1510 flere spor 1512 tilveiebragt i den utvendige overflaten 1514 av kragen 1510. Sporene 1512 er arrangert i flere asimutisk kontinuerlige rader som er tilveiebragt med hovedsakelig jevnt mellomrom over valgte intervaller langs senteraksen til kragen 1510.1 eksempelet som er vist i figur 15C omfatter kragen 1520 flere huller 1522 tilveiebragt i flere asimutisk arrangerte rader. Radene er tilveiebragt i en avstand fra hverandre i valgte intervaller langs senteraksen til kragen 1520. Hullene 1522 i hver rad har innløp som er tilveiebragt med jevnt mellomrom rundt asimuten. Hullene 1522 er boret slik at de forløper sideveis derigjennom i en retning som forløper noe tangensielt med hensyn til et punkt på overflaten av kragen 1520, noe som tillater maksimal sideveis penetrasjon gjennom veggen samtidig som det blir igjen tilstrekkelig materiale mellom den forkortede enden av hullet og hvilke som helst vedsidenliggende tomrom eller utvendig veggoverflater 1524 til å opprettholde den strukturelle integriteten til kragen 1520.

[0084] Skjemaene vist i figurene 15A, 15B og 15C og utførelsesformer illustrert i de andre figurene er tilveiebragt som eksempler på mulige dempeleddskonstruksjoner. Fagmannen vil forstå at en rekke andre konstruksjoner kan avledes basert på den ovenfor gitte beskrivelsen. For eksempel kan hulrommene i andre utførelsesformer ha forskjellig tverrsnitt eller lengde enn det som er illustrert her. Hulrommene kan også være tilveiebragt i en hvilken som helst ønsket konfigurasjon eller forløpe med hvilken som helst ønsket orientering. Videre kan verktøy som er konstruert i henhold til oppfinnelsen omfatte ett elter flere dempeledd uten å fjerne seg fra ideen bak foreliggende oppfinnelse.

[0085] Spesielt omfatter et loggeverktøy i henhold til oppfinnelsen minst ett dempeledd som omfatter ett eller flere hulrom i hvilke det er plassert en rekke partikler. For eksempel, for å oppnå en effektiv energioverføring fra verktøylegemet til partiklene, er fortrinnsvis orienteringen av et sylindrisk hull vinkelrett på den bevegelsen av verktøylegemet som assosieres med en gitt utstyrsbølge som skal dempes. For soniske frekvenser er størrelsen til et sylindrisk hull som inneholder partikler fortrinnsvis ikke større enn 12,7 mm (% tomme) i diameter.

[0086] Fagmannen vil forstå at ett mål ved konstruksjon av utførelsesformer for spesifikke applikasjoner bør være å oppnå en maksimal dempning av moden(e) som er av betydning i forhold til den mekaniske styrken for boreoperasjonen. Siden den relative bevegelsen mellom partikler og hulrommenes vegger er en grunnmekanisme som bidrar til energidempningen bør ett mål ved konstruksjonen være å maksimere denne relative bevegelsen for spesifikke moder av den aktuelle utstyrsbølgen. Den resulterende konstruksjonen må også sikre at kragen innehar den nødvendige mekaniske styrke for boreoperasjonen. Disse konseptene kan også anvendes for å kontrollere utstyrsvibrasjoner og redusere sjokkeffekter på komponenter av kabelførte verktøy så vel som LWD-verktøy.

[0087] Dempningen som følge av partikkeldempning kan også anvendes sammen med periodiske spor, som er tilveiebragt på Ioggeverktøyet som leveres under varemerket ISONIC og som er beskrevet i U.S.-patentet 5 852 587 til Kostek m. fl. Dette ville tjene til å øke dempningens båndbredde for innkommende utstyrsbølger (eng. tool arrivals).

[0088] Fordelaktig kan loggeverktøy og metoder i henhold til oppfinnelsen være effektive over et bredt frekvensbånd og egnet for nedihullsmiljøer, spesielt med tanke på temperatur-insensitivitet innenfor det forventede området av driftstemperaturer. Utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse vil derfor tilveiebringe dempeledd som kan anvendes for ned-i-hulls verktøy, spesielt logg-under-boring og kabelførte akustiske verktøy.

[0089] Som beskrevet ovenfor tilveiebringer utførelsesformer av oppfinnelsen akustiske loggeverktøy som omfatter partikkeldempning for å dempe ut akustisk energi over et bredt frekvensområde mens den forplantes gjennom et verktøylegeme. Utførelsesformer av oppfinnelsen tilveiebringer også metoder for å dempe ut akustisk energi i et akustisk loggeverktøy. Disse verktøyene og fremgangsmåtene kan anpasses for å kontrollere utstyrsbølger og -vibrasjoner og redusere sjokkeffekter på komponenter av kabelførte verktøy og LWD-verktøy.

[0090] Mens oppfinnelsen er beskrevet ved anvendelse av et begrenset antall eksempler vil fagmannen, som drar fordeler av denne beskrivelsen, forstå at andre variasjoner er mulige uten å fjerne seg fra oppfinnelsens ramme som beskrevet her. Følgelig skal oppfinnelsens ramme kun begrenses av de etterfølgende patentkravene.

Claims (20)

1. Loggeverktøy for å utføre akustiske undersøkelser i geologiske undergrunnsformasjoner som penetreres av et borehull, karakterisert vedat det omfatter: et generelt i lengderetningen forløpende verktøylegeme konstruert for å posisjoneres i borehullet; minst én akustisk sender montert på legemet; minst én akustisk mottaker montert på legemet i en posisjon som ligger i en aksiell avstand fra den minst ene senderen; og et dempeledd tilveiebragt langs legemet, omfattende minst ett hulrom i hvilket det er plassert en rekke partikler, der dempeleddet er konstruert for bevegelse mellom partiklene tilveiebrakt deri og mellom partiklene og veggene i nevnte hulrom.

2. Loggeverktøy ifølge krav 1, der dempeleddet er tilveiebragt langs den akustiske forplantningsveien mellom den minst ene senderen og den minst ene mottakeren.

3. Loggeverktøy ifølge krav 2, der dempeleddet omfatter flere hulrom tilveiebragt i verktøylegemet.

4. Loggeverktøy ifølge krav 3, der de flere hulrommene omfatter huller.

5. Loggeverktøy ifølge krav 4, der hullene har en dybde som er mindre enn tykkelsen til den veggen i verktøylegemet i hvilken hullene er tilveiebragt.

6. Loggeverktøy ifølge krav 4, der hullene forløper gjennom hele tykkelsen til den veggen i verktøylegemet i hvilken hullene er tilveiebragt.

7. Loggeverktøy ifølge krav 4, videre omfattende en beholder tilveiebragt inne i minst ett av hullene, der de flere partiklene i det minst ene av hullene befinner seg inne i beholderen.

8. Loggeverktøy ifølge krav 1, der det minst ene hulrommet omfatter minst ett spor som er orientert slik at dets lengde forløper hovedsakelig vinkelrett på verktøylegemets lengdeakse.

9. Loggeverktøy ifølge krav 8, der ett blant det minst ene sporet forløper hovedsakelig hele veien rundt en omkrets av én blant en innvendig overflate og en utvendig overflate av verktøylegemet.

10. Loggeverktøy ifølge krav 8, der de flere partiklene som er plassert i det minst ene sporet holdes på plass i det minst ene sporet av en muffe.

11. Loggeverktøy ifølge krav 3, der de flere hulrommene omfatter flere slisser tilveiebragt i verktøylegemet.

12. Loggeverktøy ifølge krav 1, der det minst ene hulrommet er tilveiebragt på en utvendig overflate av verktøylegemet.

13. Loggeverktøy ifølge krav 1, der det minst ene hulrommet er tilveiebragt på en innvendig overflate i verktøylegemet.

14. Loggeverktøy ifølge krav 1, videre omfattende et fluid tilveiebragt inne i det minst ene hulrommet, idet fluidet består av én blant vann, olje, et borefluid, et fluorkarbon-smøremiddel, en polymer eller et gel.

15. Metode for å dempe ut akustisk energi som forplantes gjennom et legeme av et akustisk loggeverktøy, karakterisert vedat metoden omfatter å: sende ut akustisk energi fra en første posisjon på verktøyet; eksitere akustisk partikler som er plassert i minst ett hulrom i akustisk forbindelse med verktøylegemet et sted langs en akustisk forplantningsvei gjennom legemet mellom den første emitteringsposisjonen til en andre mottakerposisjon, idet partiklene er eksiterbare til bevegelse mellom nevnte partikler og mellom partiklene og veggene i nevnte hulrom; og ta imot dempet akustisk energi som er forplantet gjennom verktøylegemet ved den andre posisjonen på verktøyet som ligger i en aksiell avstand fra den første posisjonen.

16. Metode ifølge krav 15, videre omfattende akustisk eksitasjon av et fluid som er plassert i det minst ene hulrommet.

17. Metode ifølge krav 15, videre omfattende eksitasjon av partikler som er plassert i flere hulrom.

18. Metode ifølge krav 15, hvor de flere partiklene omfatter wolframpulver.

19. Loggeverktøy ifølge krav 1, der Ioggeverktøyet er tilveiebrakt i en borestreng.

20. Metode ifølge krav 15, hvor Ioggeverktøyet er tilveiebrakt i en borestreng.